II-3 电力系统有功功率与频率调整2_潘=92
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电力系统有功功率与频率调整
为100MW时，其频率f0为50HZ，试求当负荷突然增加10MW,
假设两台机组都参加一次调频，这两台机各自增加输出功率。
解：
KG 1 PGN
(1) 两台发电机组的KG
fN
60
KG1
100 30(MW / HZ)
50 4
60
KG2
100 40(MW / HZ)
50 3
系统运行在什么点？
P
PL
b点？
PL
此时，系统 运行在一什次么调频
P2
a点？
P DO
点？ （有差调 节）结束，
P1
0点（原始运行 点）
我们希望 系统的运
行点在什
PG
么位置？
如何实现？
电气工程基础
f 2 f 2f 1
f
河海大学
电气工程基础
河海大学
电气工程基础
河海大学
一次调整时，负荷的原始增量 PL0 可以分解成两部 分： KGf ' , KLf '
一个负荷增加，即：
PLA Pab PGA KAfA （5-46a）
对B系统可看作一个电源功率，即
PLB Pab PGB KBfB （5-46b） 联合后，两系统的频率应相等，即 fA fB f ，
电气工程基础
河海大学
于是将（5-46a）和式（5-46b）相加可得：
还差0.3MW的负荷去哪里了？
PD0比较大，使得一次调频 计算出的 f太大，怎么办？
电气工程基础
河海大学
频率的二次调整 （有功平衡）
频率的二次调整是由调频电厂利用调频器完成的对系统频率变化 所作的进一步调整，其作用是将调频电厂的功率频率特性曲线上下平 移。
假设两台机组都参加一次调频，这两台机各自增加输出功率。
解：
KG 1 PGN
(1) 两台发电机组的KG
fN
60
KG1
100 30(MW / HZ)
50 4
60
KG2
100 40(MW / HZ)
50 3
系统运行在什么点？
P
PL
b点？
PL
此时，系统 运行在一什次么调频
P2
a点？
P DO
点？ （有差调 节）结束，
P1
0点（原始运行 点）
我们希望 系统的运
行点在什
PG
么位置？
如何实现？
电气工程基础
f 2 f 2f 1
f
河海大学
电气工程基础
河海大学
电气工程基础
河海大学
一次调整时，负荷的原始增量 PL0 可以分解成两部 分： KGf ' , KLf '
一个负荷增加，即：
PLA Pab PGA KAfA （5-46a）
对B系统可看作一个电源功率，即
PLB Pab PGB KBfB （5-46b） 联合后，两系统的频率应相等，即 fA fB f ，
电气工程基础
河海大学
于是将（5-46a）和式（5-46b）相加可得：
还差0.3MW的负荷去哪里了？
PD0比较大，使得一次调频 计算出的 f太大，怎么办？
电气工程基础
河海大学
频率的二次调整 （有功平衡）
频率的二次调整是由调频电厂利用调频器完成的对系统频率变化 所作的进一步调整，其作用是将调频电厂的功率频率特性曲线上下平 移。
电力系统有功平衡与频率调整
n
n
建立拉格朗日方程： L Fi (Pi ) ( Pi PL )
i 1
i 1
L最小 L 0 Pi
勇PL于1 开始d，Fd1才P(1P能1)找到成 0
功P的L2 路
dF2 (P2 ) dP2
0
L Pn
dF1(Pn ) dPn
0
dF1(P1) dF2 (P2 ) dFn (Pn )
又称作二次调频，可实现
无差调节。
f fn
Δf f1
PGN
ΔPG PG1
2 1
P
5.3 电力系统的频率调整
➢系 统 负 荷 的 不 同 变 化 规 律 （三种）及其引起的频率偏 移的调整方法：
（1）变动周期最短（小于10s）， 变化幅度最小—由小负荷的经常 性投切造成，随机性强。
调速器
一次调频
（2）变动周期较长（在10s～ 180s），变化幅度较大---由一 些冲击性、间歇性负荷的变动
一、有功电源的最优组合 包括三个部分：
机组的最优组合顺序、最优组合数量和最优开停时间。
各电厂组合的基本要求：
---分担系统负荷时，要依据各类电厂的技术特点，按 效率优先原则安排，已达到经济合理利用资源的目的。
电力系统有功功率经济分配
具体原则：
➢(1)充分利用水源： ✓枯水期：无调节水电以及有调节水电厂的强迫功率首 先投入，有调节水电厂的可调功率承担高峰负荷。 ✓丰水期：所有水电厂优先投入。
➢(2)可以做到无差调节。
5.4 电力系统有功功率经济分配
系统有功功率的最优分配，包括：
➢有功电源的最优组合 --系统中发电设备和发电厂的合理组合，即所谓机组的 合理开停（冷备用容量的合理分布问题）。
电力系统有功功率的平衡与频率调整
i1
(2)约束条件:
n
n
等式约束: 有功功率必须保持平衡
PGi PLi P
i 1
i 1
若忽略网损，则
n
n
PGi PLi 0
i 1
i 1
不等式约束: 系统的运行限制
PGi min PGi PGi max QGi min QGi QGi max Ui min Ui Ui max
解：按等耗量微增准则
1
dF1 dPG1
0.3 0.0014PG1
2
dF09PG3
PG1 14.29 0.572PG2 0.643PG3 PG1 PG2 PG3 400
1 2 3
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
5.2.1电力系统负荷的有功功率—频率静态特性
描述系统有功负荷随频率变化的关系曲线称为负荷的有功功率-频
率静态特性。简称负荷频率特性。
电力系统中各种用电设备与频率的关系大致如下
1)与频率变化无关的负荷，如照明，电阻炉等电阻性负荷
2)与频率变化成正比的负荷，如拖动金属切削机床的异步电动机
PL PLN
—系统频率为 —系统频率为
（2）运行中不宜承担急剧变化的负荷。 （3）一次投资大，运行费用小。
（应二指）出各: 类发电厂的合理组合 原则（枯1水）充季分节利往用往水由源系。统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季
节（这2）任降务低火就电转机移组给的中单位温煤中耗压，火发电挥厂高.效抽机水组蓄的作能用电。厂在其发电 期间也可参加调频.但低温低压火电厂则因容量不足,设备
束条件如下：
F1 4 0.3PG1 0.0007PG21 100MW PG1 200MW
F2 3 0.32PG2 0.0004PG22 120MW PG2 250MW
电力系统的有功功率和频率调整
高温高压－效率高，灵活调节的范围窄 中温中压－效率较低，但灵活调节的范围较宽 低温低压－技术经济指标最差，应淘汰 热电厂（供热式火力发电厂）效率高，最小负荷取决于 热负荷（强迫功率）
21
第二节 电力系统有功功率的最优分配
核电厂
反应堆的负荷没有限制 汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15% 反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急
转动到DE’，使F点下降至F’和E点下降至E’。
38
测速元件 调频器
执行机构
39
第三节 电力系统的频率调整
错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启，压力油 经b进入油动机活塞下部，活塞上部的油经a流入 错油门上部。
8
第一节 电力系统有功功率的平衡
说明：
担任二次调整任务的发电厂称为调频厂，其母 线通常可设为潮流计算中的平衡节点。
三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为 负荷监视厂。
近年来我国出现的一种新的调整手段—负荷控 制：个别负荷大量或长时间超计划用电以致影 响系统运行质量时，由系统运行管理部门在远 方将其部分或全部切除的控制方式。
26
第二节 电力系统有功功率的最优分配
2.2 各类发电厂的合理组合
基荷和峰荷的概念
基荷：日负荷曲 P
线最低点以下的
部 分 ， 24 小 时 内峰荷不变。峰荷：基荷和最 大负荷之间的部 分，经常变动。
基荷
t
27
第二节 电力系统有功功率的最优分配
各类发电机的组合顺序 火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高 压电厂优先投入，中温中压电厂其次。 核电厂原则上应承担额定容量负荷 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库 水电厂的强迫功率应首先投入 有调节水库水电厂的可调功率：丰水期优先 投入；枯水期后投入 抽水蓄能电厂承担高峰负荷
21
第二节 电力系统有功功率的最优分配
核电厂
反应堆的负荷没有限制 汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15% 反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急
转动到DE’，使F点下降至F’和E点下降至E’。
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测速元件 调频器
执行机构
39
第三节 电力系统的频率调整
错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启，压力油 经b进入油动机活塞下部，活塞上部的油经a流入 错油门上部。
8
第一节 电力系统有功功率的平衡
说明：
担任二次调整任务的发电厂称为调频厂，其母 线通常可设为潮流计算中的平衡节点。
三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为 负荷监视厂。
近年来我国出现的一种新的调整手段—负荷控 制：个别负荷大量或长时间超计划用电以致影 响系统运行质量时，由系统运行管理部门在远 方将其部分或全部切除的控制方式。
26
第二节 电力系统有功功率的最优分配
2.2 各类发电厂的合理组合
基荷和峰荷的概念
基荷：日负荷曲 P
线最低点以下的
部 分 ， 24 小 时 内峰荷不变。峰荷：基荷和最 大负荷之间的部 分，经常变动。
基荷
t
27
第二节 电力系统有功功率的最优分配
各类发电机的组合顺序 火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高 压电厂优先投入，中温中压电厂其次。 核电厂原则上应承担额定容量负荷 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库 水电厂的强迫功率应首先投入 有调节水库水电厂的可调功率：丰水期优先 投入；枯水期后投入 抽水蓄能电厂承担高峰负荷
电力系统的有功功率和频率调整解析课件 (一)
电力系统的有功功率和频率调整解析课件(一)电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施之一，承载着供电、保障生产、促进发展的重要使命。
对于电力系统的调控，有功功率和频率的调整是其中最重要的一部分，也是其稳定运行的关键。
而关于这一方面的技术解析，也成为了电力工程师们必须掌握的核心知识之一。
一、有功功率调整有功功率调整，简单来说就是对电力系统中的有功功率进行调整和控制，以保证系统电压和负荷的平衡。
有功功率的调整主要是通过发电机的励磁调节来实现的。
在电力系统中，发电机的励磁电压决定着发电机的有功输出，所以调节励磁电压就可以调节有功功率的大小。
在有功功率的调整中，需要掌握的关键技术包括依据实际需要的有功功率来确定励磁机的励磁电压大小、调整励磁机的稳态时间、掌握有功功率调节突变的原因以及如何避免和处理这样的突变等。
二、频率调整频率调整是指控制电力系统中的频率，以保持系统的稳定运行状态。
在电力系统中，发电机产生的电能一定要以同步的方式输入到系统中，才能保证电力系统的稳定运行。
而电力系统的频率调整就是要通过调整发电机的输入频率，以使其与系统中的其他发电机同步。
在频率调整方面，重要的技术手段包括调整同步发电机的机械转速、扭矩、气动和电动力矩的大小，以保证电力系统中各个同步发电机的同步运行状态。
此外，需要注意的是，频率突变可能会对电力系统带来不良影响，因此也要重点掌握如何避免和处理频率突变的原因和方法。
总之，电力系统的有功功率和频率调节解析是电力工程师必须掌握的核心知识之一。
只有充分理解和掌握了有功功率和频率调节的技术原理，才能根据实际情况对电力系统进行有效的调节和控制。
同时，在实践中，电力工程师还需要深入了解电力系统中各个重要参数的测量方法和检测方法，以保障系统的稳定运行和保证电能的可靠供应。
电力系统有功功率的平衡和频率调整
为最优。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
有功负荷的最优分配的目的在于：在供应同样大小负荷
n
有功功率 p Gi 的前提下，单位时间内的能源消耗最少。 i1 目标函数是总耗量： n C (P G 1 ,P G 2 ,,P G ) n F F 1 (P G 1 ) F 2 (P G 2 ) . .F n .(P G ) n F i(P G )i i 1 变量：各发电设备输出有功功率。
为热备用 （旋转备用）
(1) 负荷备用。为了满足系统中短时的负荷变动和短期 内计划外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小 与系统的负荷大小有关，一般为最大负荷的2%~5%。大系 统采用较小的百分数，小系统采用较大的百分数。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 在有水、火电厂的联合系统，一般为冷 备用；在只有火电厂或水电厂不能投入 运行时，为热备用
(1)最小技术负荷小，为额定负荷10～15％； (2)启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备； (3)一次投资大，运行费用小。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 （二）各类发电厂的合理组合
原则: (1) 充分利用水源； (2) 降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用；
6 0 .009
P2
根据等耗量微增率准则
：
＝
1
有
2
8 0 .008 P1＝ 6 0 .009 P2
联立：
P1＋
P
＝
2
420
解出：
P
＝
2
315
MW
P1＝ 105 MW
P1越限，取其下P限 1＝1，20M 即W
P2＝42－ 012＝ 0 300MW
第二节 电力系统的频率调整 一、电力系统负荷的有功功率 —频率静态特性 负荷的有功功率-频率静态特性：当电力系统处于稳态运行 时，系统中综合有功负荷随频率的变化特性。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
有功负荷的最优分配的目的在于：在供应同样大小负荷
n
有功功率 p Gi 的前提下，单位时间内的能源消耗最少。 i1 目标函数是总耗量： n C (P G 1 ,P G 2 ,,P G ) n F F 1 (P G 1 ) F 2 (P G 2 ) . .F n .(P G ) n F i(P G )i i 1 变量：各发电设备输出有功功率。
为热备用 （旋转备用）
(1) 负荷备用。为了满足系统中短时的负荷变动和短期 内计划外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小 与系统的负荷大小有关，一般为最大负荷的2%~5%。大系 统采用较小的百分数，小系统采用较大的百分数。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 在有水、火电厂的联合系统，一般为冷 备用；在只有火电厂或水电厂不能投入 运行时，为热备用
(1)最小技术负荷小，为额定负荷10～15％； (2)启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备； (3)一次投资大，运行费用小。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 （二）各类发电厂的合理组合
原则: (1) 充分利用水源； (2) 降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用；
6 0 .009
P2
根据等耗量微增率准则
：
＝
1
有
2
8 0 .008 P1＝ 6 0 .009 P2
联立：
P1＋
P
＝
2
420
解出：
P
＝
2
315
MW
P1＝ 105 MW
P1越限，取其下P限 1＝1，20M 即W
P2＝42－ 012＝ 0 300MW
第二节 电力系统的频率调整 一、电力系统负荷的有功功率 —频率静态特性 负荷的有功功率-频率静态特性：当电力系统处于稳态运行 时，系统中综合有功负荷随频率的变化特性。
电力系统有功功率的平衡及频率调整
电力系统有功功率的平衡及频率调整1、电力系统的一次调频、二次调频和三次调频有什么区别？1. 答：一次调频由发电机调速器进行；二次调频由发电机调频器进行；三次调频由调度部门根据负荷曲线进行最优分配，责成各发电厂按事先给定的负荷发电。
前两种是事后的，第三种是事前的。
2、什么叫电力系统有功功率平衡?其备用考虑哪几方面的备用?答：系统频率决定于机组的转速。
发电机的转速决定于原动机（如汽轮机）输入机械功率和发电机的输出电磁功率，而电磁功率应时刻与系统中的有功功率负荷及其损耗相等的，我们称之为有功功率的平衡。
按其存在形式分：(1) (2)热备用(3) (4)冷备用按作用分：(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量2%~5%(2)事故备用：发电机因故退出运行而预留的容量5%~10%(3)检修备用：发电机计划检修4%~5%(4)国民经济备用：满足工农业超计划增长3%~5% 3、何谓电力系统负荷的有功功率—频率静特性?何谓有功功率负荷的频率调节效应? 答：当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性可用一条近似直线来表示。
负荷的频率调节效应，表示负荷随频率变化。
是一定频率下负荷随频率变化的变化率。
4、发电机组的有功功率—频率静特性?发电机组的单位调节功率是什么?发电机所带负荷变化时，发电机的转速就要发生变化，频率也随之改变。
为了维持系统频率在一定范围，就需要进行频率的调整。
调整系统的频率主要是由原动机的自动调速系统实现。
电力系统的单位调节功率是K=KL+KG ，KL 是负荷的单位调节功率，KG 是发电机的单位调节功率。
5、一次调频定量计算的数学表达式是什么?二次调频定量计算的数学表达式又是什么? 答：KS=KL+KG KL 是负荷的单位调节功率，KG 是发电机的单位调节功率。
0L P ∆ 负荷的功率增量 0G P ∆ 操作调频器增发的功率6、以离心飞摆式自动调速系统为例,试分别说明一、二次调频的基本原理。
电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解
%=3~5或 KG*=33.3~20 %=2~4或 KG*=50~25
c.负荷的单位调节功率：综合负荷的静态频率特性的斜率。
一般而言：
KL* 1.5
三、 频率的一次调整
1、简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而 使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调 速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效 应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。
2、数学表达式：
KS：称为系统的单位调节功率，单位Mw/Hz。表示原动 机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下 降或上升的多少。
3、注意： ➢ 取功率的增大或频率的上升为正； ➢ 为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的
单位调节功率； ➢ 对于满载机组，不再参加调整。
对于系统有若干台机参加一次调频：
原则（1）充分利用水源。 （2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用。 （3）尽量降低火力发电成本。 根据上述原则，在夏季丰水期和冬季枯水期各类电厂在
日负荷曲线中的安排示意图，见图4-2。
图4-2 各类发电厂组合顺序示意图 （a）枯水季节 （b）丰水季节
➢夏季丰水期，水量充足，水电厂应带基本负荷以避免 弃水、节约燃煤。在此期间，可抓紧时间进行火电厂设 备的检修。
2）、发电机组的有功功率—频率静态特性 a.发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频率特 性的斜率。
标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。
b.发电机是调差系数：单位调节功率的倒数。
发电机的单位调节功率与调差系数的关系：
一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的：
• 汽轮发电机组 • 水轮发电机组
➢冬季枯水期，来水较少，应由凝汽式火电厂承担基本 负荷，水电厂则承担尖峰负荷。
电力系统有功功率和频率调节的过程
电力系统有功功率和频率调节的过程作者：罗鑫锦来源：《电子技术与软件工程》2019年第05期摘要;;; 频率是衡量电能质量的标准之一，频率质量的波动不仅影响用户的用电质量，而且对电力系统本身影响也很大。
当电网的负荷功率发生变化时，发电厂发电功率与负荷用电功率出现功率不平衡现象，使得电网频率相对于其额定值将有不同程度的波动和偏移，对电力用户的用电质量造成较大影响，为减小系统频率偏差对用户造成的影响，我们将频率进行一次调频、二次调频保证频率在规定的范围内，以至于保证电力系统稳定运行。
【关键词】频率质量一次调频二次调频稳定运行1 电力系统中有功功率和频率调节的概念电力系统中有功功率和频率调节大体可以分为一次调频、二次调频和三次调频。
一次调频：是指在发电机组上安装调速器系统的频率特性所固有的能力，随频率变化而自动进行频率调整，又称为有差调频。
其特点是频率调整速度快，但调整量随发电机组不同而不同，且调整量有限。
二次调频：是指当电力系统负荷发生较大变化时，一次调频不能恢复频率至规定范围时，在发电机组上安装调频器，在调度统一控制下完成，可以实现误差调频。
2 电力系统调频的过程2.1 一次调频过程负荷和发动机的功频静特性：当频率波动不大时，随着频率的升高，系统负荷将增加，而发电机组出力则会减小，他们共同作用的结果将缓解系统的功率不平衡现象，平抑系统频率波动;假设系统中有一台发电机组和一个综合负荷，它们的静态频率特性曲线如图1所示。
当负荷突然增加△P时，PL的特性曲线将平行，上移到PL+△P处，但是由于惯性原因，发电机不能及时出力调节，导致系统不平衡，发电机转速下降，系统频率下降，此时发电机调速器自动动作，使PG的特性曲线平行往上移动，即曲线PG+△PG，系统频率增加，PL、PG 重新到达了新的平衡点B，此时系统频率偏离原来值为△f，经过调节的结果为：;;;; 为发电机单位频率调整功率;为负载的单位频率调整功率;为系统的单位调节频率;如果系统中有n台发电机组，只有m台机组参与调整时，则系统的单位调节功率为：公式2.2 二次调频过程若电力系统在一次调頻的基础上依然无法满足频率在规定范围内运行时，二次调频措施必须参与。
3电力系统有功和频率调整
锅炉： PG min 25 ~ 70%PGH
汽机：PG min 10 ~ 15%PGH
（2）锅炉汽机退出运行和再投入运行不仅要耗费能量还要花 费 时间，又容易损坏设备，因此火电厂不宜频繁的开停机。 一 般火电厂从点火到满负荷运行要几个小时（8~9）。
（3）锅炉汽机承担急剧变化的负荷时，与开停机类似。
一般，系统调度所都能及时掌握各电厂预计可投入的的 发电机及其可发功率。
设各发电厂（或发电机）可投入的发电功率为 PGi
上一页
下一页
n
则所有发电厂的发电机可发功率 PGi 才是真正可供调度的
系统电源容量。
i 1
n
系统备用容量= PGi — 总的系统发电负荷（负荷+网损+厂用电） i 1
从系统可靠性和电能质量方面来讲，系统备用容量越大 越好，从经济性方面来讲，系统备用容量不宜过大。
归
上一页
下一
页
“时间序列分析”，如指数平滑法等。这些方法在此不作讨 论。但不管运用那一种方法，都要运用累积的运行记录。一 般实测的负荷曲线如图所示。为便于计算，往往要对负荷曲 线进行加工（如图所示）。
上一页
下一页
1.最大负荷特征点不变
加工原则： 2.最小负荷特征点不变
3.加工前后曲线下的面积不变即总电量不变。
三次调整—针对第三类负荷变动进行的调整，由于此类负 荷基本上可以预测，所以通常都是根据预测的负荷曲线按最优 分配原则在系统各发电机（发电厂）之间进行分配。所以三次 调整又称为负荷的最优分配，由人工完成。
2. 有功功率的调整
与负荷变动相对应，有功功率和频率调整大体也分为一 次、二次和三次调整。
一次调整：由发电机调速器进行的，对第一种负荷变动 引起的频率偏移的调整。
汽机：PG min 10 ~ 15%PGH
（2）锅炉汽机退出运行和再投入运行不仅要耗费能量还要花 费 时间，又容易损坏设备，因此火电厂不宜频繁的开停机。 一 般火电厂从点火到满负荷运行要几个小时（8~9）。
（3）锅炉汽机承担急剧变化的负荷时，与开停机类似。
一般，系统调度所都能及时掌握各电厂预计可投入的的 发电机及其可发功率。
设各发电厂（或发电机）可投入的发电功率为 PGi
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n
则所有发电厂的发电机可发功率 PGi 才是真正可供调度的
系统电源容量。
i 1
n
系统备用容量= PGi — 总的系统发电负荷（负荷+网损+厂用电） i 1
从系统可靠性和电能质量方面来讲，系统备用容量越大 越好，从经济性方面来讲，系统备用容量不宜过大。
归
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“时间序列分析”，如指数平滑法等。这些方法在此不作讨 论。但不管运用那一种方法，都要运用累积的运行记录。一 般实测的负荷曲线如图所示。为便于计算，往往要对负荷曲 线进行加工（如图所示）。
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1.最大负荷特征点不变
加工原则： 2.最小负荷特征点不变
3.加工前后曲线下的面积不变即总电量不变。
三次调整—针对第三类负荷变动进行的调整，由于此类负 荷基本上可以预测，所以通常都是根据预测的负荷曲线按最优 分配原则在系统各发电机（发电厂）之间进行分配。所以三次 调整又称为负荷的最优分配，由人工完成。
2. 有功功率的调整
与负荷变动相对应，有功功率和频率调整大体也分为一 次、二次和三次调整。
一次调整：由发电机调速器进行的，对第一种负荷变动 引起的频率偏移的调整。
第五章电力系统有功功率和频率调整
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第五章电力系统有功功率和频率调整
发电功率的调整
v 针对三种负荷，有功功率和频率调整大体上 也可分成一次、二次、三次调整。
v 一次调整也称为一次调频，针对第一种负荷 变动引起的频率变化，由发电机组的调速器 自动动作承担。一次调整希望快速和平稳。
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第五章电力系统有功功率和频率调整
v 事故备用：适应发电设备发生偶然事故时备 用，一为般最大负荷的5%~10%，分冷、热备 用。不小于最大机组的容量。
v 检修备用：满足检修需要而设的(有时不设) 备用。
v 国民经济备用：计及负荷超计划增长而设。
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第五章电力系统有功功率和频率调整
电力系统中有功功率的最优分配（发 电计划，频率的三次调整）
v 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能 量，易损坏设备
发电机组原动机的静态频率特性
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第五章电力系统有功功率和频率调整
发电机组原动机的静态频率特性
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第五章电力系统有功功率和频率调整
综合负荷的静态频率特性
•负荷的静态频率特性是负荷的自然属性，而发电机组 的静态频率特性是由于调速器实现的，
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第五章电力系统有功功率和频率调整
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第五章电力系统有功功率和频率调整
5.1 电力系的频率调整
一、调整频率的必要性 1. 对用户的影响
❖ 产品质量降低 ❖ 生产率降低
2. 对发电厂的影响
❖ 汽轮机叶片谐振 ❖ 辅机功能下降
3. 对系统的影响
❖ 互联电力系统解列 ❖ 发电机解列
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第五章电力系统有功功率和频率调整
电力系统的有功功率平衡和频率调整PPT课件
第30页/共44页
13.3 电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
二率负次增荷调量增频量功
频率调整可能引起网络潮流的重新分布
A
B
PDA PAB PGA KAf PDB PAB PGB KBf
ΔPDA ΔPGA
KA
ΔPAB
ΔPDB ΔPGB
KB
f PDA PDB PGA PGB PD PG = 0, 则: △f = 0
电力系统的频率调整133133133133频率的一次调整调速器的有差调节特性一次调频是有差调频所有发电机均装有调速器均参加一次调频机械液压调速系统电气液压调速系统自动装置中详细介绍单靠一次调频不能使频率偏移保持在允许的范围之内发电机组的调速器根据系统频率的偏移改变机组的出力使有功功率重新达到平衡这就是频率的一次调整
f
KD (KD*)：负荷频率调节效应系数（频率调节效应）
KD* =1～3（频率下降1 %，负荷有功功率变化 KD* %）
KD* 取决于全系统各类负荷的比重，不同系统或同一系统不同时刻的KD* 都可能不同。 KD* 是调度部门必须掌握的一个数据，是考虑按频率减负 荷方案和低频事故时用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。
调差系数越小，频率偏移越小！
发电机的δ(δ*)和KG ( KG* )可以整定，而负荷的KD ( KD* )则不行
K汽水G轮轮机机1：：δδ**==00P..fG0042，～～K0.0G0.60，4，K1KG*G*=1=255Pf0G～NN～162K.57G
fN PGN
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电 力13系.2统 的 频 率 特 性
第8页/共44页
例13-1
某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方、二次方、三次方成 正比的负荷分别占40％、10％、20％。求系统频率由50Hz降到48Hz和45Hz时， 相应的负荷变化百分值。
13.3 电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
二率负次增荷调量增频量功
频率调整可能引起网络潮流的重新分布
A
B
PDA PAB PGA KAf PDB PAB PGB KBf
ΔPDA ΔPGA
KA
ΔPAB
ΔPDB ΔPGB
KB
f PDA PDB PGA PGB PD PG = 0, 则: △f = 0
电力系统的频率调整133133133133频率的一次调整调速器的有差调节特性一次调频是有差调频所有发电机均装有调速器均参加一次调频机械液压调速系统电气液压调速系统自动装置中详细介绍单靠一次调频不能使频率偏移保持在允许的范围之内发电机组的调速器根据系统频率的偏移改变机组的出力使有功功率重新达到平衡这就是频率的一次调整
f
KD (KD*)：负荷频率调节效应系数（频率调节效应）
KD* =1～3（频率下降1 %，负荷有功功率变化 KD* %）
KD* 取决于全系统各类负荷的比重，不同系统或同一系统不同时刻的KD* 都可能不同。 KD* 是调度部门必须掌握的一个数据，是考虑按频率减负 荷方案和低频事故时用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。
调差系数越小，频率偏移越小！
发电机的δ(δ*)和KG ( KG* )可以整定，而负荷的KD ( KD* )则不行
K汽水G轮轮机机1：：δδ**==00P..fG0042，～～K0.0G0.60，4，K1KG*G*=1=255Pf0G～NN～162K.57G
fN PGN
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电 力13系.2统 的 频 率 特 性
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例13-1
某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方、二次方、三次方成 正比的负荷分别占40％、10％、20％。求系统频率由50Hz降到48Hz和45Hz时， 相应的负荷变化百分值。
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有功功率负荷的最优分配这一研究领域已有七十多年的历 史，通常使用方法有两类：经典法；数学规划法。
这里我们介绍最常用的经典法，即按所谓等耗量微增率准 则分配负荷，实际上就是系统中热备用容量的分配。
电气工程基础
河海大学, 潘学萍
一 各类发电厂的运行特点和合理组合
第一类问题的研究较复杂，况且还没有像第二类问题中 通用的方法，因此这里不对第一类问题作详细讨论。下面仅 就各类发电厂的运行特点，及它们承担负荷的合理顺序作一 般性说明。 1， 各类发电厂的运行特点 ： 火力发电厂 目前电厂的 主要种类有： 水力发电厂 核电厂
优分配（重点）
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3-1
电力系统中有功功率的平衡
一、有功功率负荷的变动及其调整 1.有功功率负荷的变动 将综合负荷分解成三种： 第一种：幅度小，周期短，这种变化具有很大随机性。 第二种：变化幅度较大，周期较长，这种负荷属冲击性
负荷。如：电炉，钢铁厂负荷。
第三种：负荷的增长等，这种负荷可以预测。为简化计算， 经常以阶梯型表示。
衡量系统运行经济性的指标有：
• 比耗量（如煤耗率）：生产单位电能所消耗的一次能 源 • 线损率（或网损率）：系统中损耗电能占电厂输入系 统的电能的百分数.
本章讨论电力系统中有功功率的最优分配和频率调整。
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负荷预测 有功功率最优分配 发电机组的最优组合
有功功率负荷在已运行机组间的最
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凝汽式火电厂 热电厂 可调节 常规水电厂 不可调节 抽水蓄能电厂
火力发电厂的特点有：
（1）锅炉和汽机都有一个最小技术出力 锅炉： PG min 汽机：PG min
PG min
25 ~ 70%PGH 10 ~ 15%PGH
（2）锅炉汽机退出运行和再投入运行不仅要耗费能量还要花 费 时间，又容易损坏设备，因此火电厂不宜频繁的开停机。 一 般火电厂从点火到满负荷运行要几个小时（8~9）。
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水电厂：无调节水电厂的功率及有调节水电厂的强迫功 率应先投入。
洪水期：为避免弃水，也优先投入。
可调功率 枯水期：承担高峰负荷，起调频作用。
枯水期水电厂可调功率承担高峰负荷，可使火电厂的负 荷平稳，减少开停增加的额外消耗，并且水电厂调节快。
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上述编制日负荷曲线时，还必须注意天气的变化。如： 下雨，农灌负荷下降；阴天，照明负荷上升。 一般只要有足够的资料和经验，运用上述方法其误差不 超过2~3%
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三 有功功率电源和备用容量
1、有功电源
系统中的有功电源是各种类型发电厂的发电机。但并 不是所有发电机都以额定功率运行，这是因为发电设备 不可能全部不间断投入运行；同时，投入运行的发电机 也并不都以额定功率运行。如：发电机要定期检修；水 电厂发电机与水头有关，如果水头过分偏低，则其就不 可能以额定功率运行。 一般，系统调度所都能及时掌握各电厂预计可投入的发 电机及其可发功率。
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设各发电厂（或发电机）可投入的发电功率为
n
i
PGi
，则所
有发电厂的发电机可发功率 PG ，才是真正可供调度的系
i 1
统电源容量。 系统备用容量=
P
i 1
n
Gi
- 总的系统发电负荷（负荷+网损+厂用电）
从系统可靠性和电能质量方面来讲，系统备用容量越大 越好，从经济性方面来讲，系统备用容量不宜过大。
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2.最小负荷特征点不变 3.加工前后曲线下的面积不变即总电量不
网络损耗 （ 6-10%）
不变损耗（与负荷无关）——主要是系统 变压器的空载损耗。
可变损耗（与负荷的平方有关）——主要
是系统变压器和线路电阻中的损耗。
水电厂：0.1~1%
厂用电
火电厂：5~8%
原子能厂： 4~5%
背压式
热电厂效率高，调节不灵活。效率比高温高压电厂高。
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水电厂的特点： （1）为综合利用水能，水电厂必须释放一定水量，这一水量 对应的功率也称强迫功率。
下游的灌溉
综合利用 通航 工业用水、生活用水 水库养殖 （2）水轮机也有一个技术最小出力。这要视具体情况而定， 如：水头，水轮机的型式等。 （3）水轮机退出运行和再度投入运行耗费很少能量，所需时 间也较短，且操作简单。这是水电厂的主要优点，因此水电 厂适合于承担挑峰负荷。
国民经济备用
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系统中具有了备用容量，就可以来讨论各发电设备或发电 厂之间负荷最优分配及系统频率的调整。
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3－2
电力系统中有功功率的最优分配
电力系统中有功功率的最优分配，是在保证整个系统的 安全、可靠和电能质量的前提下，合理的分配有功功率使 电能的产生和传输的费用最小。它也称为电力系统经济运
第二篇
电力系统稳态
Part 2 Steady analysis
电力系统计算的标么制
电力系统潮流
电力系统频率
电力系统电压
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第三章 电力系统的有功功率和频率调整
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本章及后一章将介绍正常稳态状况的优化和调整,即 确保系统正常稳态运行时的电能质量和经济性。
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2、各类发电厂的合理组合
综上所述： 火电厂一般承担基本不变的负荷，其中高温高压机组 效率高，调节范围窄，因此它优先投入，承担基荷。其次是 中温中压机组，低温低压机组效率低，一般只在高峰负荷发 必要的功率。 原子能电厂虽然调节范围宽，但其承担变动负荷时也要 耗费能量和花费时间，并且其运行费用小，因此应充分发挥 其效益，一般承担基荷。
我们先讨论有功最优分配，然后在介绍一次调整、二次 调整。进行发电厂间有功分配，必须知道系统中的有功负荷 （第三种负荷变动），为此首先必须进行负荷预测。
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二 . 有功功率负荷曲线的预测
进行有功功率或频率的三次调整，即有功功率最优分配 必须根据日负荷的变化情况，即常说的日负荷变化曲线。有 功功率的预测方法很多，具体有：“回归分析”，如线性回 归“时间序列分析”，如指数平滑法等。这些方法在此不作 讨论。但不管运用那一种方法，都要运用累积的运行记录。 一般实测的负荷曲线如图所示。为便于计算，往往要对负荷 曲线进行加工（如图所示）。
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1.最大负荷特征点不变
加工原则： 变。 多年来，实际电力系统中编制系统有功功率日负荷曲 线的方法是：根据各大量用户未来若干天申报的预测负荷， 并参照长期实测的数据，综合调整用户的用电；综合用电 负荷加上网损就是系统承担的负荷容量。 各发电厂可投入的发电容量＝负荷用电＋厂用电＋系统网损 因此编制负荷还必须知道厂用电和网络损耗。
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（4）水轮机承担急剧变化负荷时，不需耗费额外的能量和 花费时间。
（5）水电厂水头过分低落时，水轮发电机可发的功率要降 低。 即： P 9.81 QH 水电厂的额定功率是与某一设计水头有关的，如水头太 低，则可发功率就不在额定范围内变化。 （6）水电厂按其有无调节水库以及调节水库的大小或调节 周期的长短可分为很多种类。
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2. 有功功率的调整 与负荷变动相对应，有功功率和频率调整大体也分为一 次、二次和三次调整。
一次调整：由发电机调速器进行的，对第一种负荷变动
引起的频率偏移的调整。 二次调整：由发电机调频器进行的，对第二种负荷变动 引起的频率偏移的调整。 有功负荷最优分配（三次调整）：对第三种负荷的变化，
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检修：
大修：安排在一年最小负荷季节进行。
小修：利用节假日
4、国民经济备用：考虑到负荷的超计划增长而设 置的备用。这要根据国民经济情况来确定。
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第二种
1、热备用：指运转中的发电机可能发的最大出力与系统发 电负荷的差。也称旋转备用。
2、冷备用：处在停机状态下的发电设备可能发的最大功 率。检修中的发电设备不属于冷备用。 从供电可靠性来讲，热备用越多越好，因为发电设备 从停运到发额定功率需要花较长的时间。而从经济性方面 来讲，热备用又不宜过多。
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各种备用容量的相互关系大概如下所示：
发电负荷
负荷备用（2~5%）——热备用 （要求快） 事故备用（5~10%） 热备用 冷备用 检修备用（根据需要）
运转中发电设备可能 发的最大功率。
一般发生事故时，不太可 能 又遇上负荷的突然增 加。如遇上，则切除部 分不太重要的负荷。
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原子能发电厂的特点：
（1）其核反应堆的负荷基本没有限制，其技术最小负荷 主要取决于汽轮机，约10~15%（与火电厂同）。
（2）其反应堆退出运行和再投入运行或承担急剧变动负 荷时，也要耗费能量花费时间，还易于损坏设备。一般 担负平稳负荷。 （3）原子能发电厂一次投资大，运行费用小。应充分发 挥其优点，一般满发。
各类电厂承担负荷的大致顺序如图：
负荷曲线的最高部位（峰值部分）是承担调频任务发电厂的工作 位置。系统中的负荷备用就设置在此类电厂中。由图可知，枯水季节，系 统中大型水电厂担任调频任务；洪水季节，中温中压火电厂担任调频任务。 一般低温低压机组容量低，设备旧，不能担负调频任务