第七章电力系统有功功率和频率调整
电力系统频率及有功功率的调节
作误差和开关固有跳闸时间限制的。
33
各轮最佳断开功率的计算 1) 系统频率的最后稳定值在最大恢复频率ffh.max.i
与最小恢复频率ffh.min.i之间 2) （ffh.max.i － ffh.min.i ）是正比于ZPJH第i次的计算
0.3 0.376 0.088 0.166 0.93
PL % (1 0.93)100 7
K L*
PL % f %
7 6
1.17
8
二、调频与调频方法
9
1、发电机的调差系数
R f PG
R*
f / fe PG / PGe
f* PG*
负号表示发电机输出功率 的变化和频率的变化符号 相反。
6) 各轮恢复频率的最大值fhf0可考虑如下：当系 统频率缓慢下降，并正好稳定在第i轮继电器 的动作频率fdzi时，第i轮继电器动作，并断开 了相应的用户功率ΔPi，于是频率回升到这一 轮的最大恢复频率fhf.max.i。
35
36
特殊轮的功用与断开功率的选择
1） 第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的低 限fhf.min.i但又不足使i+1轮减负荷装置动作
ΔPCi—第 i 台机组的有功功率增量（调
频功率)
15
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为ΔPL， 则调节过程结束时，必有
f R P 0 PL Pc1 Pc2 ... Pcn
上式也可以写为
f
(1 R1
1 R2
...
1 Rn
)
f Rx
xc
其中 Rx 1 是1系1统...的等1值调节系数
电力系统的有功功率和频率调整ppt课件
国民经济备用：计及负荷的超计划增长而设置的备用。
16
5.1.3 有功功率电源和备用容量* ——各种备用容量的关系
负荷备用——热备用 事故备用——至少包括一部份热备用（可含冷备用） 检修备用（通过检查年最大负荷曲线来确定） 国民经济备用 具备了备用容量，才可能谈及备用用量在各发电设备
11
5.1.2 有功功率负荷曲线的预计
——负荷曲线的加工
实测曲线 加工后的曲线
加工原则：
实测曲线加
工前后，最
大和最小负
荷特征及曲
线下的面积
12
图5-3 负荷曲线加工
应一致。
5.1.3 有功功率电源和备用容量
有功功率电源 有功功率备用容量
备用容量、热备用与冷备用 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用 各种备用容量的关系
3 有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基本概念
负荷变动的类型及其特点？ 频率调整的方法及其特点？ 负荷变动与频率调整的关系？ 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、
热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、检修 备用、国民经济备用）？ 两类备用容量的关系？
图5-1 有功功率负荷的变动曲线
频率调整方法及其特点
频率的一次调整：用发电机组的调速器(第一种负荷 变动)。
频率的二次调整：用发电机组的调频器(第二种负荷 的变动)。 ——调频厂，对应潮流计算中的平衡节点
频率的三次调整：按最优化准则分配第三种有规律变 动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲 线发电。
电力系统有功功率和频率调整
电力系统有功功率和频率调整1. 引言在电力系统中，有功功率和频率是两个关键的电能参数。
有功功率是指电力系统中实际提供给负载的电能，而频率则表示电力系统中电压和电流的周期性变化。
准确地调整有功功率和频率可以保证电力系统的稳定运行，提高能源利用率，保障用电的安全和可靠性。
2. 电力系统有功功率调整电力系统的有功功率调整主要通过控制发电机输出功率来实现。
有功功率调整的目标是使电力系统的供需平衡，以满足用户的用电需求。
有功功率调整可以通过控制发电机的机械输入来实现，也可以通过调整发电机的励磁电流来实现。
2.1 机械输入调整机械输入调整是通过控制发电机的机械输入来调整有功功率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
2.1.1 调速调整调速是通过调整发电机的键合阻抗或者转子的绕组来改变发电机的转速，从而改变机械输入功率。
调速调整的原理是根据负荷需求，通过调整发电机的转速来保持有功功率的平衡。
2.1.2 负载调整负载调整是通过调整发电机的输出负载来改变发电机的有功功率。
负载调整的方式包括直接调整负载阻抗、调整发电机馈线阻抗、调整发电机并联等。
2.2 励磁调整励磁调整是通过调整发电机的励磁电流来改变发电机的有功功率。
励磁调整的原理是控制发电机的磁场强度，从而改变发电机的输出电压和电流。
励磁调整可以通过调整励磁电流的大小、相位和波形等来实现。
3. 电力系统频率调整电力系统的频率调整主要通过控制发电机输出的机械输入来实现。
频率调整的目标是使电力系统的供电频率保持在额定值附近，以满足用户的用电需求。
3.1 负荷频率特性负荷频率特性是指负载的电流和供电频率之间的关系。
负荷频率特性可以分为正负荷频率特性和正负荷功率频率特性两种。
正负荷频率特性描述了负载对供电频率变化时的功率响应。
3.2 机械输入调整机械输入调整是通过调整发电机的机械转速来调整电力系统的频率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
3.2.1 调速调整调速调整是通过改变发电机的转速来调整电力系统的频率。
电力系统的有功功率平衡及频率调整
作用：是调度部门考虑按频率减负荷方案和低频率事故时 用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。 二、发电机组的有功功率－静态频率特性 1.调速系统（四个部分） 检测部件(离心飞摆)：转速→位移 放大部件(错 油 门)：位移→油压(信号放大) 执行部件(油 动 机)：油压 启闭阀门 (功率放大) 反馈位置信号 转速控制部件：速度基准控制 调速器：前三者组成，完成频率一次调整； 调频器：加入转速控制部件，完成频率二次调整。
(4)电力系统频率下降时，异步电动机和变压器的励磁电流 增加，使无功消耗增加，引起系统电压下降，频率下降还会 引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电 压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低，在频率下 降到一定值时，可能出现所谓电压雪崩现象，出现电压雪崩 也会造成大面积停电，甚至使系统瓦解。 2、电力系统有功功率控制的必要性 A.维持电力系统频率在允许范围之内 系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有 功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总 和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负荷是时刻变化的 ，从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范 围之内 ，就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。
P D a 0 P DN a 1 P DN ( f fN ) a 2 P DN ( f fN ) a 3 P DN (
2
f fN
)
3
标么值： P 当f
D
a 0 P DN a 1 P DN f * a 2 P DN f * a 3 P DN f *
2
3
f N , PD PDN
电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，如果有功电源 充足，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力，则能 保证频率在合理的范围之内。反之，则将出现较大的频率偏 移。 实际负荷曲线 频率二次调整负荷分量 频率一次调整负荷分量
电力系统调频
电力系统调频厂的选择：
现代电力系统中，绝大部分发电机组都在有热备 用的条件下参加频率的一次调整，少数的发电机 组或发电厂承担二次调频任务，这种发电 厂可称为调频厂。 调频厂必须满足一定的条件，如：具有足够的调 整容量和调频范围，能比较迅速地调整出力，调 整出力时符合安全及经济运行原则，不会引起系 统内部或联络线工作困难等。
频率调整：
二次调频——无差调节
频率的一次调整作用是有限的，一般情况下 满足不了电力系统对频率质量的要求。为了 使频率偏差不超过允许范围，通常要通过人 工手动或调频装置自动地改变变速机构位置 即改变调速器的工作特性，使电力系统的总 负荷与总出力在额定频率下达到平衡。 通过改变调速器工作特性而实现的调节过程 就是频率的二次调整，是对第二种负荷变动 引起的频率偏差进行的调整。
电力系统调频厂的工作原理：
水轮机与汽轮机不一样，只要改 变进水阀门的开度，增加进水量， 水轮机发电机组就会改变电力输
出，这个过程基本都是冷态运行，
所以只要不是电力输出改变太快， 就不会产生不良后果。
调频厂的调整容量：
火电厂受锅炉最小负荷限制，可调容量仅为 其额定容量的30%（高温高压）～75%（中温 中压），
调频厂的选择：
从以上两方面分析可见： （1）在水火电厂并存的电力系统中，一般应选择 大容量的有调节库容的水电厂作为主调频电厂。 （2）系统中没有水电厂或水电厂不宜担任调频任 务时，如丰水季节，可选中温中压火电厂作调频 厂 （3）抽水蓄能电厂放水发电时也可考虑参与调频。 （4）当仅由一个发电厂担任调频任务时，其调整 容量可能不够大，应确定几个调频厂，并分别规 定其调整范围和顺序，如第一、第二、第三调频 厂等等。
调峰：峰谷是每天负荷最大的时段，在这峰谷时段 需要有足够容量的电厂来调节负荷变化，即为调峰。
电力系统的有功功率和频率调整变化
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（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。
12
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
二、 各类发电厂的合理组合
3、等耗量微增率准则
• 以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组的燃料 消耗量和输出功率不受限制，要求：确定负荷功率在两台机 组间的分配，使总的燃料消耗量最小。
效率曲线和微增率曲线
16
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
2、目标函数和约束条件
• 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续 供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位 时间内所消耗的能源最少。
• 满足条件：
等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束 g(x、u、d)≤0
使
目标函数 F=F(x、u、d) 最优
2
§5.1电力系统中有功功率的平衡
一.电力系统频率变化的影响 • 对用户的影响 （1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业 （2）异步电机功率下降 （3）电子设备的准确度 • 对发电厂和电力系统的影响 （1）对发电厂厂用机械设备运行的影响 （2）对汽轮机叶片的影响 （3）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无
于发电负荷。
➢ 定义：备用容量 ＝ 系统可用 电源容量 － 发电负荷
新增容
量
备用容
量
发电负荷
8760 t(h)
系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和
7
备用容量的分类
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%
电力系统分析复习材料及其规范标准答案(杨淑英)
电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。
电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。
根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。
力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。
全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。
本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。
由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。
目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。
第一章电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。
电力系统分析习题集及答案(杨淑英)
电力系统分析习题集华北电力大学前言本书是在高等学校教材《电力系统稳态分析》和《电力系统暂态分析》多次修改之后而编写的与之相适应的习题集。
电力系统课程是各高等院校、电气工程专业的必修专业课，学好这门课程非常重要，但有很大的难度。
根据国家教委关于国家重点教材的编写要求，为更好地满足目前的教学需要，为培养出大量高质量的电力事业的建设人材，我们编写了这本《电力系统分析习题集》。
力求使该书具有较强的系统性、针对性和可操作性，以便能够使学生扎实的掌握电力系统基本理论知识，同时也能够为广大电力工程技术人员提供必要的基础理论、计算方法，从而更准确地掌握电力系统的运行情况，保证电力系统运行的可靠、优质和经济。
全书内容共分十五章，第一至第六章是《电力系统稳态分析》的习题，第七至第十四章是《电力系统暂态分析》的习题，第十五章是研究生入学考试试题。
本书适用于高等院校的师生、广大电力工程技术人员使用，同时也可作为报考研究生的学习资料。
由于编写的时间短，内容较多，书中难免有缺点、错误，诚恳地希望读者提出批评指正。
目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析，研究的内容分为两类，一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。
第一章电力系统的基本概念1-1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？ 1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的？ 1-3 我国电网的电压等级有哪些？1-4 标出图1-4电力系统中各元件的额定电压。
电力系统有功功率与频率的调整
电力系统有功功率与频率的调整引言电力系统中，有功功率和频率是两个重要的参数。
有功功率是指电力系统中用于传输、传递和消耗电能的功率，频率那么代表了电力系统中交流电信号的周期性。
因各种原因，有功功率和频率可能会发生变化，因此需要对其进行调整以确保电力系统的正常运行。
本文将探讨电力系统中有功功率和频率的调整方法。
有功功率调整方法发电机调整发电机是电力系统中有功功率的主要来源，因此调整发电机的输出功率可以实现对有功功率的调整。
在调整发电机的输出功率时，可以通过调整发电机的燃料供应或调整转子的转速来实现。
调整燃料供应调整燃料供应是一种常用的调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少燃料供应，可以增加或减少发电机的输出功率。
这种调整方法比拟简单，但需要注意控制燃料供应的精度，以确保发电机输出功率的稳定性。
调整转速调整发电机转速是另一种调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对输出功率的调整。
这种调整方法需要对发电机的转速进行精确控制，以防止对发电机的运行造成过大的影响。
负荷调整除了调整发电机的输出功率外，还可以通过调整电力系统的负荷来实现对有功功率的调整。
负荷调整可以通过增加或减少供电设备的负载来实现。
增加负荷增加负荷是一种常用的调整有功功率的方法。
通过增加供电设备的负载，可以增加电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过增加电阻、连接额外的负载设备或调整电力系统的运行模式来实现。
减少负荷减少负荷是另一种调整有功功率的方法。
通过减少供电设备的负载，可以减少电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过断开某些负载设备、调整供电设备的运行模式或降低负载的使用率来实现。
频率调整方法频率是电力系统中交流电信号的周期性表征，其稳定性对电力系统的正常运行至关重要。
频率的调整方法通常包括调整发电机的转速和调整负载的负载。
调整发电机转速调整发电机转速是一种常用的调整频率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对频率的调整。
4电力系统频率调整和电压调整
4 电力系统的有功功率平衡与频率调整4.1 概述一、频率调整的必要性电力系统运行的根本目的是在保证电能质量符合标准的条件下，持续不断地供给用户所需要的功率，维持电力系统的有功功率和无功功率的平衡，保证系统运行的经济性。
衡量电能质量的主要指标是频率、电压和波形。
电力系统运行中频率和电压变动时，对用户，发电厂和电力系统本身都会产生不同程度的影响。
为保证良好的电能质量，电力系统运行时，必须将系统的频率和电压控制、调整在允许的范围内。
我国频率规定：f N ＝50Hz ，频率偏差范围为±0.2～0.5Hz二、频率调整的方法 第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器（governor ）进行，称为频率的一次调整。
第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器（frequency modulator ）j 进行，称为频率的二次调整。
第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。
4.2自动调速系统一、调速器的工作原理——实现频率的一次调整对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。
这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。
调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节(droop control )。
二、调频器的工作原理——实现频率的二次调整由调频器来完成的调节，称为频率的二次调整。
由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节(isochronous control )。
4.2 电力系统有功功率平衡和频率调整 一、频率的影响1、影响产品质量：异步电动机转速与输出功率有关2、影响精确性：电子技术设备3、影响汽轮发电机叶片 二、频率负荷机制三、、有功功率负荷的变动及其分类控制1、系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成： 1）变动周期小于10s ，变化幅度小 调速器频率的一次调整 2）变动周期在（10s ，180s ），变化幅度较大调频器频率的二次调整3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配频率的三次调整 四、有功功率平衡与备用容量1、功功率平衡：2、备用容量：1）作用 为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷2fωπ=T GP P ≡发电机输出电磁功率原动机输入功率T G T GP P P P ≥⎧⎨≤⎩,GiLi Loss PP P ∑=+∑∑2）定义 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷 3）分类按作用分：负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量事故备用：发电机因故退出运行能顶上的容量 检修备用：发电机计划检修国民经济备用：满足工农业超计划增长按其存在形式分： 热备用冷备用4．3 电力系统无功功率平衡和电压管理电力系统中无功功率电源不足，系统结点电压就要下降。
电力系统的有功功率平衡和频率调整概要
PL PL0
P
OA PLO
OA OC CB BA
P0'
P0"
B'
O" O' B
C
ΔPG0
A
PL
ΔPL0
O
BC KG f KG ( f0'' f 0 )
P0
0
AB K Lf KL ( f0'' f0 )
OC PGO PLO PGO ( KG KL )f
《电力系统分析》
Δf" A' Δf '
f0' f0" f0
频率的二次调整
f
二次调整增发的功率 系统的单位调节功率 K S
2018年10月14日星期日
n台机组：第n台参加二次调频 ， n台全部参加一次调频:
PLO PGn 0 ( KGn K L )f
无差调频: 若 PLO PGO , PLO 即发电机如数增 发了负荷功率的原始增量 ,亦即实现了所谓的无 差调节.如上图虚线所示.
OA PLO
P
A
P0´
OA OB BA BO BA
' 0
O'
B' A'
B
O
ΔPL0
BO PG KG f KG ( f f0 ) P0
BA PL K L f
PLO ( K G K L )f
PG
PLO / f KG KL KS
《电力系统分析》
0
fN f0
频率的一次调整图
f
KS
系统的单位调节功率系数
电力系统有功功率和频率调节的过程
电力电子• Power Electronics230 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【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电力系统有功功率和频率调节的过程文/罗鑫锦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。
摘 要负荷，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，P L 的特性曲线将平行上移到P L +△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P G 的特性曲线平行往上移动，即曲线P G +△P G ，系统频率增加，P L 、P G 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：（1）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：（2）2.2 二次调频过程若电力系统在一次调频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。
电力系统的有功功率和频率控制
电力系统频率控制的必要性
发电和用电设备都是按额定频率设计和制造的，在其附近运行 时才能发挥最好的效能，过大的变动将产生不利的影响。
频率变化对用户的不利影响 频率变化引起异步电动机转速的变化，进而影响产品质量 频率降低使电动机转速和功率降低，从而降低传动机械出力 频率波动影响电子设备的准确性和工作性能，甚至无法工作
出力无穷大变化，故实际不可能）
调节特性的失灵区
fW fW
由于存在摩擦、间隙和死行程等，调速器具有一定的失灵区，
实际的机组调节特性为一条具有一定宽度的带。只有在频率偏
差超过调速器的最大频率呆滞 ±fW 后，调速器才开始动作。
失灵区的宽度用失灵度 e 描述：e fW
fe
失灵区的存在导致并列运行的
2) 并网运行时，气门加大， 但 f 不变， 调差曲线上移； 单机运行时，气门加大→
f ↑→ A↑→ C↑→ E↑→关油
功率-频率电气液压调速器
优点：灵敏度高、调节速度快、精度高；易实现综合调节和自动 控制；参数整定方便，易实现校正控制；体积小，检修维护方便
发电机组的调速器特性
积分环节：错油门与油动机的作用
i 1
① P1 变化幅度很小、周期较短（一般10s以下）的随机性负荷分 量：频率的一次调整，一次调频（调速器）
② P2 变化幅度较大、周期较长（10s至3min）的脉动负荷分量， 如冲击负荷：频率的二次调整，二次调频（调频器）
③ P3 变化缓慢、幅度最大、周期最长的持续负荷分量，由生产/ 生活/气象等变化引起，可以用负荷预测的方法预先估计，如
*
f PG
fN PGN
f* PG*
0
发电机的调节方程：f* + * PG* = 0
第七章 电力系统频率调节技术
例7-1 某电力系统中,与频率无关的负荷占30％,与频率一次方成 比例的负荷占40％,与频率二次方成比例的负荷占10％,与 频率三次方成比例的负荷占20％.试求当系统频率由50HZ 下降到47HZ时,负荷功率变化的百分数及其相应的KL*的大小. 解: 由公式可以求出频率下降到47HZ时系统的负荷为: PL*=a0+a1f*+a2f*2+a3f*3 =0.3+0.4×0.94+0.1×0.942+0.2× 0.943=0.93 则 Δ PL%=(1-0.93) ×100%=7% Δ f%=(1-47 / 50) ×100%=6% 于是 KL*=ΔPL*% / Δf*%= 7 / 6 =1.17
20
调节特性的失灵区ε（迟缓率，失灵度）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速 变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f 调速器不灵敏区
不灵敏的带子, 称为失灵区。
f1 fN f2
△ fε △ fε
△Pε
△Pε PN
0
ε=
△fε fN
P
21
2．调速器的失灵区对频率调整有何影响? 将导致并联运行的发电机组之间有功功率分配产生误差 或频率误差。最大误差功率 △fε与R 调差系数存在如下关系
28
D
E
同步器
离心飞摆
重锤
弹 簧 A 同步器
二次调节过程：（接一次调节过程） 一次调节结束后，A点比刚开始时略低，B点比刚开始时略 高。 （1）D点上移（调频器动作） （2）A、B、C、E、点暂时不动（转速和油动机活塞来不及动作） （4）F点下移（使油动机活塞上移，减少进入汽机的功率。） （5）当机组并网运行时，系统频率基本不变，调节过程结 束时，B点位置上移，使输出的功率增加（相当于特性右移）
电力系统有功功率和频率调整
12
单位调节功率用标幺值表示：
KG*
PG* f*
PG / PGN f / fN
KG
fN PGN
1
*
式中，
*
f* PG*
称为发电机组的调差系数，通常由
额定运行点和空载运行点定出。
在额定运行点，f fN , PG PGN ;在空载运行点， f f0 , PG 0
*
( fN (PGN
(2)只有水轮机组参与调节：
5
KS KG KD 80 5 90 490 MW/Hz i 1
f PD0 300 0.6122 Hz
KS
490
24
小 结：
1、负荷的有功频率特性：
KD
PD f
2、有功电源的有功频率特性：KG
PG f
3、有功平衡：一次调频
调速器
二次调频
调频电厂
本次课的重点：一次调频的原理和计算。
KA
KB
B系统不参 加二次调整
PAB 0
PAB
K APDB
K B (PDA PGA ) KA KB
PDB
K B (PD PGA ) KA KB
32
互联系统的频率调整常采用如下三种方式 ： 1、频率保持不变，△f=0 2、联络线功率保持不变，△PAB=0
- - 3、△PDA △PGA= △PDB △PGB=0
9
负荷的有功频率特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率特性用一条近似 直线来表示。
K
tg
P D
D
f
PD
PD
P / P P
K D
DN
D
D f / f
f
N
有功与频率关系总结
有功功率与频率之间的关系考虑电力系统中有功功率与频率之间的关系，我从两个个方面着手去学习了，首先，分别理解有功与频率的概念，其次再探讨两者之间的关系以及相互影响，但是这其中涉及到的知识点不止这两个方面，还包括功角、转矩等，下面是我的一些总结。
1、有功功率电力系统中的发电机产生有功功率，可以等效为一个电源。
任何电源都有电动势E和内阻r。
发电机的电动势相当于其空载电压，直接受转速影响，转速越快电动势越高（E=CeΦn），发电机的实际端电压U=E-Ir，而输出功率P=UI，从上面的式子可以看出，发电机的端电压与输出有功功率之间没有直接的联系，但是有功功率的变化却是影响电压的因素，当发电机负荷过大时，端电压值将会显著降低，两者存在一种反比例关系，但是采取一些控制措施，可以使得端电压基本稳定。
电网中有功功率的产生依赖于同步发电机，同步发电机由原动机拖动，在扣除了一些损耗后转化为电磁功率P em，电磁功率在扣除另一部分损耗后，才是发电机端口输出的电功率P2。
电磁功率可以由电动势，电枢电流以及它们之间的夹角表示，但是这一描述在应用中不太方便，所以电磁功率就延伸了另一种表达方式，这就是我们所谓的同步发电机功角特性。
对于隐极机和凸极机来说两者P em的表示有一些不同，这是由于凸极机的磁路不对称引起的（凸极机θθ2sin X 1X 12U m sin X EU m P d q 2d em ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=，隐极机θsin X EU m P t em =），但是两者更多的是共同点，当电网电压和频率都保持不变时，电磁功率就由功角单一确定了。
2、功角、转速功角是一个影响发电机发电机输出功率的一个很重要的参数，那么，功角θ到底是什么意思呢？功角可以理解为电动势与端电压之间的相角差，当忽略漏抗压降时，θ可以用电动势与气隙电动势之间的夹角等效，也就是励磁磁场与气隙合成磁场之间的夹角（磁通超前于电动势90°）。
主磁极S表征气隙合成磁场的磁极N（转子绕组产生的磁场）（定子绕组产生的磁场）电能的转换就是因为有了这样一个夹角才得以进行的，因为主磁通超前气隙磁场，所以磁通从主机发出后要向后扭斜，产生一个切向的电磁力，使转子受到一个制动转矩（即电磁转矩T em ，电磁转矩的意思就是指当电枢绕组中有电流通过时，通电的电枢绕组在磁场中要受到电磁力的作用，该力与电机电枢铁芯半径的乘积即为电磁转矩），与原动机的驱动转矩相平衡（T 1-T 制动转矩=T em ，在以下的讨论中不考虑损耗那部分的转矩，将其归入到驱动转矩里）从而将通过转轴输入的机械能转换为通过定子绕组输出的电能。
电力系统有功功率与频率调整(孙)
PGN
fN
在系统稳态运行范围附近，线性化
KG PG
f
f
发电机组的功率静态特性
KG是正还是负？由 什么决定？可以改 变吗？
有何结论？
标么值形式请自己 推导？ 河海大学
电气工程基础
kG的标幺值为
说明
PG PGN PG* kG* f f N f*
①kG可人为调节整定； （思考： 发电机满发时KG如何处理？） ② kG的大小与机组类型、调速机构有关，不同类 型机组的 kG取值范围不同 汽轮发电机组kG* ＝25～16.7， 水轮发电机组kG* ＝50～25 。
Pab 从A到B， 对A系统可当作
（5-46a）
PLA Pab PGA KAfA
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 ，
河海大学
电气工程基础
于是将（5-46a）和式（5-46b）相加可得：
电力系统的有功平衡与频率调整
1.电力系统为何存在频率偏移？允许的频率偏移量？
2.电力系统频率如何控制？
电气工程基础
河海大学
频率变化是否可以避免？
电气工程基础
河海大学
思考 ：频率下降或者上升时，代表什么？由什么引起？
电气工程基础 河海大学
负荷的变化规律及相应的频率控制方式？
（实时控制）
（实时控制）
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PG' ( f )
f
A fN f2
PD ( f ) C
PD ( f )
B PG ( f )
f1
D PG
PD
PD0
P1 P2 P3
P
四、频率调整的分析和计算 （analysis and computation of frequency regulation)
（一）、频率的一次调整(the first regulation of frequency)
f1 f2
f2
0
AE
F B C B
PD0
PG ( f )
PG ( f )
p
28
频率的二次调整
PD0 PG KG f K D f
PD0 PG (KG K D )f Kf
f PD0 PG
K
结论： （1）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率
偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了。 （2）可以做到无差调节。
结论二：负荷的增量由两部分供给：一部分是发电机多 发的有功功率，另外一部分是负荷自身具有的正调节效 应随频率下降而少取用的功率。
结论三：就一次调频而言，希望系统的单位调节功率KS越 大越好，实际不可能。
其中 KD是不可控的，而KG也不可能为无穷大，必为一个限 值。所以是有差调节。
结论四：
PGi
KGif
PD ( f )
f f2 f N 0
f
PD ( f ) PG KG f
A
C
fN
B
f2
PD K D f
负荷功率的实际增量：
f3
D PG
PD
PD0 PD PD0 K D f
它同发电机功率增量平衡：
PD0
PD0 PD PG
P1 P2
P
PD0 PG PD KGf KDf (KG KD )f KS f
35
（一）、 各类发电厂的运行特点 3 核电厂
（1）一次投资大，运行费用小。 （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）效率高，宜满载运行，一般不用其带变动负荷。
36
（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
PGA )
PDB PGB KB
30
联络线功率
PAB
K A (PDB
PGB ) K B (PDA PGA ) KA KB
PDA PGA PDB PGB
KA
KB
B系统不参 加二次调整
PAB 0
PAB
K APDB
K B (PDA PGA ) KA KB
PDB
K B (PD PGA ) KA KB
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%
按其存在形式分： (1)热备用
(2)冷备用
39
4.5 电力系统有功功率的最优分配
1 发电机组的耗量特性：反映发电机组单位时间内能量 输入和输出关系的曲线。
29
(三） 互联系统的频率调整
PDA PAB PGA K Af A PDB PAB PGB K BfB
PDA PGA KA
P AB
f (PDA PDB ) (PGA PGB ) PD PG
KA KB
K
PAB
K A (PDB
PGB ) K B (PDA KA KB
200MW
KG
1
*
PGN fN
1 200 0.04 50
100 MW/Hz
11
（1） KS KG KD 80 5 100 6 90 1090 MW/Hz
i 1
f PD0 300 0.2752 Hz
KS
1090
23
各类发电机组承担的功率增量为：
水轮机组：PG KG f 80 (0.2752 ) 22.02MW
（2）如仅水轮机组具有调节能力，频率偏差为多少？
解： PD0 300MW
KD* 1.5
PDN 3000MW
KD
K
D*
PDN fN
1.5 3000 90MW/Hz 50
求各类发电机组的 KG
水轮机组： 100MW
KG
1 PGN
* fN
1 0.025
100 50
80MW/Hz
汽轮机组：
31
互联系统的频率调整常采用如下三种方式 ： 1、频率保持不变，△f=0 2、联络线功率保持不变，△PAB=0
- - 3、△PDA △PGA= △PDB △PGB=0
32
四、各类发电厂的合理组合
系统中有备用容量时，可考虑有功功率的最优分配问 题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。
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。
的标幺值表达式
PDN
a0 a1 f a2 f2 a3 f3 L PD
a0 a1 a2 a3 L 1
fN
f
电力系统中有功负荷与频率的关系，归纳为以下几类：
1、与频率变化无关的负荷，如照明、电阻炉、整流负荷等；
2、与频率成正比的负荷，如压缩机、卷扬机等；
3、与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗等；
*
( fN (PGN
f0) / fN 0) / PGN
f0 fN fN
单位调节功率与调差系数的关系：
KG
1
*
PGN fN
发电机组的调差系数可以整定。整定后在运行过程中不 再变动。即发电机组有功频率特性曲线的斜率固定。
（三）有功平衡(active power balance)
有功平衡与频率的关系：
根据预测负 荷，在各机 组间进行最 优负荷分配
电力系统的经济运行调度（发电计划）
第二节电力系统的频率质量控制——频率调整 Frequency Regulation
2.负荷的有功频率特性：
2
3
P D
aP 0 DN
a 1
P DN
f f
N
a
2
P DN
f f
N
a 3
P DN
f f
N
PD
PD
以f N 和PDN为 基 准 值
PG f
3、有功平衡：一次调频
调速器
二次调频
调频电厂
本次课的重点：一次调频的原理和计算。
25
(二)、频率的二次调整(the second regulation of frequency)
•频率的二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特 性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波 动范围内。 1.主调频厂的选择 •调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助
KS
KG
KD
PD0 f
系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效 应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。
(一)、频率的一次调整
•n台装有调速器的机组并列运行时，系统频率变化Δf 时
KG
n
KGi
i1
n
KGi
i 1
PGiN fN
n台机组的等值 单位调节功率
结论：n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的 单位调节功率。
第七章 电力系统的质量控制
第二节 电力系统的频率质量控制——频率调整
Frequency Regulation
一、频率调整的必要性：
1.电力系统频率变化的影响 对用户的影响 （1）异步电机转速变化，影响产品质量； （2）异步电机功率下降; （3）电子设备的准确度.
第二节 电力系统的频率质量控制——频率调整
1
i
f
f PGiN
i fN
机组的调差系数越小，承担的功率增量就越大；机组的
额定容量越大，承担的功率增量也越大。
例题：某电力系统的发电机组总容量为3600MW,各类发电机 组的容量和调差系数如下：
水轮机组
100MW
5台
* 0.025
汽轮机组
200MW
6台
* 0.04
系统总负荷为3000MW,负荷的频率调节效应系数为KD*=1.5。 设原来运行时f=50Hz，现负荷突然增加300MW。试完成： （1）设所有机组均具有调节能力，求频率偏差和各类发电机 组承担的功率增量；
耗量特性
fN
f
（二）. 有功电源及其有功频率特性：
即发电机组的有功频率特性。反映了发电机输 出的有功功率和频率之间的关系。
PG
PGN
发电机输出的有功功率PG增 加时频率有所下降， PG减小
时频率有所上升。？
fN f0
f
依靠调速器的动作实现频率的一次调整。
KG
PG f
tg
(MW/Hz)
单位调节功率:表示频率变化时发电机组输出功率 的变化量。
物理意义：当系统频率变化1Hz时发动机组输出有功功率的 变化量。
注意：定义中的负号及β角的位置，使得KG恒为正值。
单位调节功率用标幺值表示：
KG*
PG* f*
PG / PGN f / fN
KG
fN PGN
1
*
式中，
*
f* PG*
称为发电机组的调差系数，通常由
额定运行点和空载运行点定出。
在额定运行点，f fN , PG PGN ;在空载运行点， f f0 , PG 0
Frequency Regulation
对发电厂和电力系统的影响
（1）对发电厂厂用机械设备运行的影响；