电力系统功率平衡与控制PPT课件
电力系统有功功率及频率调整ppt课件
（1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划 外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小应根据系 统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定。 一般为最大负荷的2％一5％，大系统采用较小数值，小系统 采用较大数值
2、发电机组的有功功率—频率静态特性 1. 概念介绍 1) 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。
2) 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：
和不等式约束条件
的前提下，使目标函数
为最优
有功负荷的最优分配的目的在于：在供应同样大小 负荷有功功率n pGi的前提下，单位时间内的能源消耗最少。 这目标函数应该i1 是总耗量。原则上，这总耗量应与所有 变量有关，但通常认为，它只是各发电设备所发有功功 率 的p函Gi数，即目标函数可写作
等式约束条件：有功功率必须保持平衡的条件。 对于每个节点：
第五章 电力系统有功功率的平衡和 频率调整
❖ 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ❖ 第二节 电力系统的频率调整
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化， 这将影响产品的质量。当频率降低，使电动机有功功率降 低，将影响所有的转动机械的出力。频率的不稳定，将会 影响电子设备的准确性。
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
电力系统无功功率的平衡和电压的调整
（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压UG；
（2）适当选择变压器的变比K；
（3）改变网络参数R和X（主要是X），改变电压损耗 △U （4）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△U 变化
22
第三节
电力系统的几种主要调压措施
一．改变发电机端电压调压
• 根据运行情况调节励磁电流来改变机端电压。
20
二、电压调整的基本原理
Ub
略去电力线路的电容功率，变压器的励磁功率和 网络的功率损耗
PR QX U b (U G k1 U ) / k2 U k k G 1 2 U G k1
21
电压调整的措施：
PR QX U b U k k2 G 1 U G k1
A
ห้องสมุดไป่ตู้DF
发电机的P-Q极限
10
2. 同期调相机
•同步调相机相当于只能发出无功功率的发电机。
•在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功
电源的作用，能提高系统电压； •在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的
（50% ～65%）)，它从系统吸取感性无功功率而起无功
负荷作用，可降低系统电压。 •它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取） 的无功功率，进行电压调节。因而调节性能较好。
以滞后功率因素运行的用电设备所吸收的无功功率。 • 照明、电热，消耗感性无功QL小。
• 同步电动机，有励磁绕组，通过励磁电流的调节， 可以调节其输出无功的大小。过激运行，发QL ； 欠激运行，吸收QL 。在综合负荷中比例小。 • 异步电动机，消耗QL ，在综合负荷中比例很大。 • 综合负荷功率因素，0.6～0.9，滞后（感性无功）
第6章 电力系统无功功率的平衡和电压调整
若U1>U2时，Q2>0；U1＜U2时，Q2 ＜ 0。 电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。 注意：上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用 于高压电网---要注意使用条件！。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系 二、容性无功与感性无功
U
( < 0 容性）
I ( >0 感性)
(a)
(b)
I
U
(a):
(b):
Q = UIsin ＞ 0 , 感性无功
Q = UIsin ＜ 0 , 容性无功
注意: 消耗容性无功相当于提供感性无功。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
P jQ1 1
P2 jQ2
Z R jX
呈感性
呈容性，相当 于提供感性无 功
第二节 电力系统中无功功率的平衡
Z R jX P2 jQ2 P jQ1 1
U1
2 P 2 Q12 U12 U 2 QX QB 1 2 X B U1 2
△QX：线路电抗的无功功率 △QB：充电无功功率
φ δ φ
jIX
I
(c) 简单系统
U
正常运行 时，工作 在ab段
（a）系统图；（b）等值电路；（c）相量图
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
(2) 发电机的无功—电压静态特性
所谓发电机的无功—电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。
G T-1 L T-2
电力系统功率平衡控制
电力系统功率平衡控制电力系统功率平衡控制是指在电力系统运行中保持系统负荷与电源的平衡，实现系统的稳定运行。
在电力系统中，负荷和电源的变化会导致系统功率偏差，如功率不足或功率过剩，这些变化将会影响电力系统的稳定运行。
因此，在电力系统中，功率平衡控制是非常重要的。
电力系统的功率平衡包括两个方面，一方面是静态平衡，即保证系统负荷与电源之间的平衡；另一方面是动态平衡，即保证系统在负载和电源变化时能够快速调整以保持平衡。
实现电力系统功率平衡的方法为了实现电力系统的功率平衡，需要采取一定的措施。
以下是三种常见的方法：1. 发电机调节发电机调节是一种将电力系统恢复到标称值的方法。
在电力系统发电机变化时，可以通过调整发电机的输出电压和电流来使功率平衡。
发电机调节系统可以实现快速调整，因此是一种动态平衡的方法。
2. 降负降负是一种通过减少系统的负荷来达到功率平衡的方法。
当负荷太高时，系统会出现功率不足，此时降负可以解决这个问题。
在负荷降低后，系统就可以实现功率平衡。
3. 调整电源调整电源是一种通过改变系统的电源来达到功率平衡的方法。
例如，在风电系统中，可以通过调整叶片来调整电源。
这种方法可以在负载或电源变化时快速调整，因此是一种动态平衡的方法。
电力系统笑着安全运行的关键实现电力系统的功率平衡是电力系统安全、高效运行的关键。
如果系统不能保持功率平衡，会导致系统过载，从而影响电力系统的稳定运行，甚至引发事故。
因此，电力系统的功率平衡控制系统应具备高精度、高可靠性和高响应速度。
此外，电力系统的功率平衡还需要考虑到因素，如电力系统的网络参数、负载的性质、发电机的特性、调节器的特性等。
只有考虑到这些因素，才能实现电力系统的高效安全运行。
结论电力系统的功率平衡控制是电力系统安全、稳定、高效运行的重要保障。
电力系统的功率平衡控制需要考虑到系统的静态平衡和动态平衡，在实现平衡的同时也需要考虑到系统的稳定性。
因此，高精度、高可靠性和高响应速度是电力系统功率平衡控制的关键。
电力系统有功功率平衡与频率调整
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整主要内容提示本章主要讨论电力系统中有功功率负荷的最优分配和频率调整。
§ 5-1电力系统中有功功率的平衡一、电力系统负荷变化曲线在电力系统运行中，负荷作功需要一定的有功功率，同时，传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。
因此，电源发出的有功功率必须满足下列平衡式：P G P Li P式中P Gi —所有电源发出的有功功率；% —所有负荷需要的有功功率；P—网络中的有功功率损耗。
可见，发电机发出的功率比负荷功率大的多才行。
当系统中负荷增大时，网络损耗也将增大，发电机发出的功率也要增加。
在实际电力系统中，负荷随时在变化，所以必须靠调节电源侧，使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。
负荷曲线的形状往往是无一定规律可循，但可将这种无规则的曲线看成是几种有规律的曲线的迭加。
如图5-1所示，将一种负荷曲线分解成三种曲线负荷。
第一种负荷曲线的变化，频率很快，周期很短，变化幅度很小。
这是由于想象不到的小负荷经常性变化引起的。
第二种负荷曲线的变化，频率较慢，周期较长，幅度较大。
这是由于一些冲击性、间歇性负荷的变动引起的，如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。
第三种负荷曲线的变化，非常缓慢，幅度很大。
这是由于生产、生活、气象等引起的。
这种负荷是可以预计的。
对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“一次调整”。
调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。
对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“二次调整”，调节方法是调节发电机组的调频器系统。
对于第三种负荷的变化，通常是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率负荷的优化分配。
二、发电厂的备用容量电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机，而系统中装机容量总是大于发电容量，即要有一定的备用容量。
系统的备用容量包括：负荷备用、事故备用、检修备用和国 民经济备用。
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
第十三章-电力系统的有功功率平衡和频率调整
编辑版pppt
5
P
第一种
第二种
第三种
t
编辑版pppt
6
§13-2 电力系统的频率特性
一 系统负荷的有功功率－频率静态特性
有功负荷随频率的变化特性称为负 荷的频率特性，稳态下称静态频率特性。
编辑版pppt
7
综合负荷与频率的关系：
2
3
P D a 0P D N a 1 P DfN fN a 2P D N ffN a 3P D N ffN
12
1. 调速系统的工作原理 2. (离心式机械液压调速系统)
编辑版pppt
13
编辑版pppt
14
摆转速变慢，弹簧拉紧，B点下降到B点(A
点不动)，o下降到 o E
E
动F
F
通，油动机活塞上移，进汽(水)阀门开大，
发电机转速增加，A
A o o点，
由于A
A
B
B点，
B
来的值。
这就是频率的一次调整，为有差调节， 频率不能回到原来的值。
编辑版pppt
15
为使转速仍能维持原来转速，在外 界信号的作用下，同步器动作，令D点上 移，这时由于E点不动，使得F点下降， 错油门打开，油动机动作，再次抬高活 塞，开大进汽门，可使转速回到初始值。 这就是频率的二次调整。
编辑版pppt
16
2. 发电机组的有功功率－频率静态特性
由以上分析可见，PD↑， P↑G，f↓低于 初始值，反之 ↓P，D ↓，PG f↑高于初始值。
i
i
所以 n 台机组的等值单位调节功率为
KG
i
KGi
i
KGi*
PGiN fN
KG*
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
电力系统无功功率平衡
定义
电力系统无功功率平衡就是根据电源发展规划和电力发展规划进行无功功率平衡计算，使电力系统的无功电 源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡，其主要目的就在于维持各种运行方式下电力各点的电压水平，确 定无功补偿装置的配置。并且由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低 而减少的，因此如果要想保持负荷端电压水平，就必须要向负荷供应所需要的无功功率，也就是电力系统必须保 持无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡，只有这样才能维持电力系统电压水平的 稳定 。
影响
在正常的情况下，运行的电力系统，要求电源的无功出力应时刻都同负荷的无功功率和络无功损耗之和相等， 也就是说系统中的无功电源对系统中的电压的影响为当无功电源比较充足时，就能很大程度上满足较高电压水平 下的无功平衡需要，系统就有比较高的运行电压水平，但是当无功电源不足时就会造成运行电压水平偏低，因此， 应该在保证额定电压的基础பைடு நூலகம்上保持电力系统无功功率平衡，然后根据要求选择必要的无功补偿装置 。
必要性
电力系统的电压需要经常调整，如果电压偏移超过极限值时对电力系统本身及其用电设备都会带来不良影响， 这会在一定程度上使电力系统效率下降，经济性变差，当系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机 的转差率增大，进而电动机各绕组中的电流将增大，温升将增加，效率将降低，寿命将缩短，同时同时电压过高， 照明设备寿命就会大大的下降，影响绝缘，因此电力系统中无功功率的平衡与电压调整就显得十分重要了。而电 力系统中无功功率平衡原则就是按地区并按电压等级对无功电源和无功负荷进行平衡，避免经长距离线路或多级 变压器传送大量无功功率，以降低电力损耗，实现经济运行。
调整
在电力系统中无功功率平衡是电管理的首要条件，电压调整只是对变压器传输不同功率时引起电压变化的平 衡，但是当电力系统中的无功补偿和调节能力暂时还达不到理想程度的时候，就应该采取别的措施进行电压的调 整，只有这样才能保证系统中所有的设备电压保持在容许极限内，因此电压调整就成为电力系统有效与可靠运行 的最重要的条件之一。在电力系统中经常采用的就是利用变压器分接头调压，因为变压器低压绕组的额定电压是 一定的，因此只要改变高压绕组的分接头，即可改变变压器的变比，从而使变压器二次侧的电压得到调整，但是 这种电压调整方式一般仅用于具有停电条件的供给季节性用户的变电所，或者具有多台变压器并列运行容许经常 进行切投操作的变电所。除此之外还可以采用并联静止补偿器的方式进行电压的调整，它反应比较快、谐波量比 较小、准确度也比较高，同时重量比较轻，安装简便，运行与维护费用比较低，既可以户外布置，也可置于变电 所内，还有它可以进行平滑无级调压，因而调节性能好。
电力系统的功率平衡与控制
电力系统的功率平衡与控制随着人们对能源需求的不断增长，电力系统的稳定性和可靠性成为当今社会中不可忽视的问题。
功率平衡是电力系统中一个重要的概念，其关系到供电的稳定性、质量和效率。
本文将探讨电力系统的功率平衡与控制，并深入分析其中的细节与挑战。
功率平衡是指电力系统中的消耗功率与供给功率之间的平衡。
在电力系统中，供给功率是通过发电厂和其他能源源头的发电机来提供的。
而消耗功率是由各种负载消耗电能所产生的。
为了保持电力系统的稳定运行，消耗功率必须与供给功率保持平衡。
这意味着，在任何时刻，消耗功率的总和必须等于供给功率的总和。
然而，实际情况中，功率平衡并不容易实现。
原因之一是供给功率和消耗功率会随着时间变化而发生变化。
在白天，人们的生活和工作活动增加，导致负荷增加，消耗功率也随之增加。
相反，在夜间，负荷减小，消耗功率也减小。
因此，电力系统必须能够根据消耗功率的变化调整供给功率。
为了维持功率平衡，电力系统采取了许多控制手段。
其中一个重要的控制手段是发电厂的运营和调度。
发电厂的运营管理者需要根据消耗功率的变化，合理安排发电机的发电量。
当消耗功率增加时，运营管理者可以增加发电机的发电量以满足需求。
另一方面，当消耗功率减少时，发电厂可以减少发电机的输出。
这种供给功率的调整实际上是通过发电机的负荷调节来完成的。
此外，电力系统还可以通过储能来帮助实现功率平衡。
储能系统可以将多余的供给功率存储起来，并在需要时释放出来。
这种储能系统可以是电池、超级电容器、抽水蓄能等。
储能系统的引入可以提供额外的灵活性，以适应功率需求的变化。
当消耗功率减少时，储能系统可以向电网提供电能，从而减少对发电机的需求。
相反，当消耗功率增加时，储能系统可以从电网中吸收电能，以满足负荷的需求。
然而，功率平衡不仅仅涉及到消耗功率与供给功率之间的匹配，还涉及到电网中的功率损耗问题。
在电网传输过程中，由于电缆电阻、变压器损耗等原因，会导致功率损耗。
电力系统必须能够通过控制和调整来最小化这些功率损耗。
电力系统功率平衡与控制
电力系统功率平衡与控制引言电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一。
在电力系统中，功率平衡与控制是维持系统稳定运行的关键问题。
本文将介绍电力系统功率平衡的概念、功率平衡的原理以及常用的功率平衡控制方法。
电力系统功率平衡的概念电力系统功率平衡是指电力系统中的供需功率保持平衡的状态。
在一个正常运行的电力系统中，电力的供给必须与电力的需求相匹配，即供电能力要与负荷需求相适应。
若供电能力大于负荷需求，则系统处于过载状态；若供电能力小于负荷需求，则系统处于不足状态。
因此，电力系统功率平衡是确保系统供需匹配的重要保证。
电力系统功率平衡的原理电力系统功率平衡的原理可以总结为以下几点：1.发电与负荷平衡：电力系统中的发电机组需要根据负荷需求进行调节，使得发电与负荷保持平衡。
当负荷增大时，发电机组需要增加输出功率；当负荷减小时，发电机组需要减少输出功率。
2.发电机组的调度控制：电力系统中的发电机组通过调度控制来实现功率平衡。
调度控制包括发电机的开启、停止、调整输出功率等操作。
3.跨区调度：电力系统中存在多个发电区域和负荷区域，为了实现系统范围内的功率平衡，需要进行跨区调度。
跨区调度通过调整不同区域的发电机组输出功率来实现整体功率平衡。
常用的功率平衡控制方法在电力系统中，常用的功率平衡控制方法包括自动发电控制系统和负荷控制系统。
1.自动发电控制系统：自动发电控制系统是通过对发电机组的调度控制来实现功率平衡。
该系统通过对发电机组进行监测和控制，自动调整发电机组的输出功率，以满足负荷需求。
自动发电控制系统可以根据负荷曲线预测负荷需求，并相应地调整发电机组的运行状态。
2.负荷控制系统：负荷控制系统是通过调整负荷的消耗来实现功率平衡。
该系统通过对负荷进行监测和控制，调整负荷的消耗量，以满足电力系统的供需平衡。
总结电力系统功率平衡与控制是实现电力系统稳定运行的关键问题。
通过发电与负荷平衡、发电机组的调度控制以及跨区调度等方法，可以实现电力系统的功率平衡。
电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整
¾ 目标函数 ¾ 约束条件：
n
∑ F = Fi ( PGi ) i =1
∑ ∑ PGi − PLi = 0
¾ 等微增率准则的表达式
dF1 ( PG1 ) = dF2 ( PG2 ) = .... = dFn ( PGn ) = λ
dPG1
dPG 2
dPGn
18
3.最优分配方案的求解步骤
对于机组较少的情况，可以用解方程组的方法求解，机 组较多，可以迭代求解
算。
5) 直到满足条件。
19
例5-1同一发电厂内两套发电设备共同供电，耗量特性分别为
F1 = 3 + 0.25PG1 + 0.0014PG21 F2 = 5.0 + 0.25PG2 + 0.0018PG22
它们可发有功功率上下限分别为PG1max=100MW, PG1min=20MW,
PG2max=100MW, PG2min=20MW,求承担150MW负荷时的分配方案 解：两台发电设备的耗量微增率分别为
第五章 电力系统有功功率 平衡与频率调整
1
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整
电力系统的调频问题实质上是正常运行时有功功率的平衡问题。 ¾ 发电机的输入功率、输出功率和系统的总负荷相等，发电机匀速运
转。 ¾ 当系统中发出的有功功率与负荷消耗的有功功率不平衡时，就会反映
为频率的变化。
当电力系统发生某种扰动（负荷减小），发电机输出的功率瞬间 减小。但发电机的输入功率是机械功率，不能瞬间变化。扰动后瞬间 发电机的输入功率大于输出功率，发电机转子将加速，电力系统的频 率上升。
投切增减负荷不增 加能耗，时间短 (4)有强迫功率，视不 同水电厂而定
调峰机组
电力系统中的有功、无功平衡问题(电力市场第2讲)
有功不平衡会导致系统频率偏差，影响电能质量， 严重时会导致系统崩溃。
02
无功不平衡会导致系统电压偏差，同样影响电能质 量，严重时会导致设备损坏。
03
有功和无功不平衡还会增加线路损耗和变压器损耗 ，降低电力系统运行效率。
有功与无功平衡的协调策略
01
调度部门应实时监测系统有功和无功平衡情况，及时调整发电计划和 需求侧管理措施。
智能电网建设与有功、无功平衡的关系
智能电网建设对有功平衡的影响
智能电网通过先进的调度和控制系统，能够实现电网的优化运行和有功平衡。 智能电网能够提高电力系统的可观测性和可控制性，从而更好地应对负荷变化 和新能源发电的波动性。
智能电网建设对无功平衡的影响
智能电网通过优化无功配置和无功补偿，能够提高系统的无功平衡能力。智能 电网还能够实现无功的分区控制和优化调度，从而提高系统的电压稳定性。
有功平衡问题
有功平衡的重要性
维持系统稳定
有功平衡是维持电力系统稳定运行的 关键，当有功不平衡时，系统频率会 发生变化，影响电力系统的安全性和 可靠性。
保证电能质量
优化资源配置
通过有功平衡，可以优化资源配置， 提高电力系统的经济性和运行效率。
有功平衡是保证电能质量的重要因素 ，频率的稳定直接关系到电力用户用 电的可靠性和稳定性。
01
建立无功平衡模型
根据电力系统的实际情况，建立 无功平衡数学模型，为优化策略 提供依据。
02
引入人工智能算法
利用人工智能算法，如遗传算法 、粒子群算法等，对无功平衡问 题进行优化求解。
03
制定合理的电价机 制
通过制定合理的电价机制，激励 用户和发电企业主动参与无功平 衡的调节。
第三章 电力系统电能质量与功率平衡
发电机的单位调节功率表征随着频率的升高或降低发电 机组有功出力减少或增加的多少。
发电机的调差系数：指发电机由空载运行到额定运行时频 率偏移的大小，即
f0 f N % 100% fN
它与发电机的单位调节功率的关系如下： PG PGN PGN KG 100% f f0 f N f N % 当取 K GB PGN f N 时，其标么值为：
电力系统的频率调整
二、电力系统的有功功率平衡
1. 有功功率负荷的变动及其调整 电力系统的负荷随时间变动的规律分为三种（见图5-1）： 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大 的偶然性（P1）。 第二种变动幅度较大，周期也较长，如电炉、压延机械、 电气机车等带有冲击性的负荷变动（P2） 。 第三种负荷变动幅度最大，周期也最长，是由于生产、生 活、气象等变化引起的负荷变动，这种负荷变动基本上可以 预计（P3） 。
电力系统中有功功率的平衡
火力发电厂有功出力受锅炉、汽轮机最小技术负荷的限制， 调整范围比较小，负荷增减速度慢。 机组投入和退出的运行时间长，承担急剧负荷响应时间长， 耗能量多，易损坏设备。 热电厂由于采取抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决 于热负荷，称为强迫功率。 水电厂特点 不需要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自然条 件影响。
频率的一次调整
以系统中只有一台发电机带一个综合负荷为例进行分析。 图5-9为频率的一次调整示意图。 当系统负荷增加 PL 0 时，负荷的功 频静特性向上移至 PL ，一方面发电机
组转速变化引起频率下降，调速器动作，
PG ，另一方面由于负 PL 荷本身的调节效应减少 ，经过一个
发电机出力增加
2.5%，35~110KV为2%，220KV及以上为1.6%。
电力系统的有功功率和频率调整PPT课件
济备用）？ • 两类备用容量的关系？
3
第3页/共81页
5.1 电力系统中有功功率的平衡
• 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——任务的分配
大，调节能力越强。所谓多年调节，指库容足够大，可 24 第24页/共81页
各类发电厂的运行特点
——抽水蓄能水电厂的特点
• 抽水蓄能水电厂： ✓上下方各有一水库。
✓系 统 负 荷 出 现 低 谷 时 ， 抽 水 至 上 水 库 储 蓄 水 能
✓系统负荷出现高峰时，放水至下水库同时发电
✓抽 水 蓄 能 ， 放 水 发 电 循 环 的 总 效 率 只 有 7 0 % ， 但 由 于其具有很强的消峰填谷的作用，可以使火电厂的 负荷比较平稳，因此，当系统的有功调节能力不足，
• 二次调频的功率频率调整量计算方法
负荷的变动类型
发电机的电磁功率变化类型
偶然性 冲击性 周期性
频率的调整方法
原动机的有功调整方法
一次调频 二次调频 三次调频
频率变化与功率调 整量的定量关系
PG KGf PL KLf PL0 KS f PL0－PG0 KS f
有功备用容量的概念 各类机组的有功调节特性
2
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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？
瞬变负荷及发电机功率的平衡，而只能保证动 原动机＋发电机
态平衡，相应频率也只能保持动态稳定。
电力系统无功功率平衡和电压调整
加强电压管理和调
节
通过电压管理和调节措施，如变 压器分接头调节、无功自动投切 等，确保电力系统的电压稳定。
02
电压调整的原理和重要性
电压变化的危害
设备损坏
电压波动可能导致电气设备过 载或欠载，从而损坏设备。
电力损耗
电压不稳定的系统会产生更多 的电力损耗，增加能源成本。
照明质量下降
电压不稳定会影响照明设备的 正常工作，降低照明质量。
功补偿。
电压调整的方法和策略
集中调压
通过调整中枢点的电压 来控制整个系统的电压
水平。
分散调压
针对各负荷点的具体情 况进行电压调整。
自动调压
利用自动装置实现电压 的自动调节和控制。
人工调压
在特殊情况下，通过人 工操作来调整电压。
03
电力系统无功补偿装置
并联电容器
并联电容器是电力系统中最常用的无功补偿装 置之一，通过并联在系统母线上，能够提供或 吸收无功功率，以维持系统的无功平衡。
并联电容器的优点是结构简单、运行维护方便 、可靠性高，且成本较低。
然而，并联电容器只能提供固定的无功功率， 无法根据系统负荷的变化进行动态调整，因此 适用于负荷较为稳定的系统。
静止无功补偿器（SVC）
01
02
03
04
静止无功补偿器是一种基于晶 闸管控制的电抗器和电容器组
合的无功补偿装置。
SVC可以通过改变晶闸管的触 发角来调节电抗器的大小，从 而动态地提供或吸收无功功率
。
SVC的优点是响应速度快、调 节范围广，且能够减小电压波
动和闪变。
然而，SVC的成本较高，且运 行过程中会产生一定的谐波和
损耗。
静止无功发生器（SVG）
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• 负荷的单位调节功率KL*=1.5，系统总负荷 为1000MW，试计算：1）全部机组都参加 调频时2)汽轮机组已满载，仅水轮机组参 加调频时的电力系统的单位调节功率和频 率下降0.2Hz系统能够承担的负荷增量。
.
17
例5-1
• 解：1) 全部机组都参加调频时
- f
PG
*
- f/nf PG
PG/PGn fn
n
• 汽轮发电机组：KG*=16.7～25，
• * =0.06~0.04 • 水轮发电机组：KG*=50～250。
• * =0.04~0.02
.
14
3. 电力系统的有功功率-频率静态特性
P S P G - P L -G K f- K L f -S K f
• 电力系统的频率变化对用电设备、发 电机组以及电力系统的运行状况都有 很大的影响 ：
• 1）对用户的影响
• 2）对发电厂的影响
• 3）对电力系统的影响
• 我国规定允许的频率范围为
50±0.2Hz
.
5
5.2有功功率的电源与负荷
• 5.2.1.有功功率负荷及其变化
实际负荷
第一种负荷 第二种负荷 第三种负荷
.
8
5.2.2.有功功率电源的备用
• 备用容量按其存在的形式又可以分为 热备用和冷备用
• 热备用是指运转中的发电设备可能发 的最大功率与系统发电负荷之差，也 叫运转备用或旋转备用。
• 冷备用是指未运转的发电设备可能发 的最大功率，它不包括检修中的发电 设备。它作为检修备用、国民经济备 用和部分事故备用。
• 2. 发电机的有功功率-频率静态特性
发电机组有功功率-频率静态特性曲线
PG-KGf
斜率KG称为发电机组的单位调节功 率，又称发电机组的有功功率-频率 静态系数，
KG*- PG f//P nG fnKGPfG nn
.
13
2. 发电机的有功功率-频率静态特性
• 也有把KG的倒数定义为发电机组的静 态调差系数：
电力系统分析
机械出版社 朱一纶主编
.
1
第5章 电力系统功率平衡与控制
• 电力系统运行的基本任务是将电能在 电压、频率合格的前提下安全、可靠 、经济地分配给各用电设备。
• 本章讨论对稳态运行的电力系统如何 进行优化和调整以保证电能质量。
.
2
5.1 电力系统中有功功率平衡 与频率变化
• 电力系统理论上应时刻保持有功功率 的平衡，即每一时刻发电机发的有功 功率之和应等于电力系统消耗的有功 功率之和。
抽水蓄能电厂
发出功率
吸收功率
(a)枯水季节
.
(b)丰水季节
11
5.3 电力系统的有功功率平衡
• 1. 负荷有功功率-频率静态特性
实验测得当电力系统 频率略有下降时，同 一负荷实际吸收的有 功功率下降 ：
PLKLf
KL-负荷的单位调节功率
KL* PL f//P nfLnKLPfL nn
.
12
5.3 电力系统的有功功率平衡
.
6
5.2.2.有功功率电源的备用
• 电力系统中的产生有功功率的唯一电 源是发电厂（未来其他清洁电源并网 后也可以看成是发出有功功率的电 源）。
• 电力系统的总发电容量必须大于其最 大负荷时需消耗的容量，这多出来的 部分就是备用容量。
•
.
7
5.2.2.有功功率电源的备用
• 系统的备用容量一般可分为 1. 负荷备用， 2. 事故备用， 3. 检修备用， 4. 国民经济备用。
（MW）
• • • •
水轮机组: 汽轮机组: 负荷： 电力系统:
K K G G 52 K K G GP *P f*G fn G nn n52 2 1 5 61 3 5 50 0 0 0 0 2 0 15 9（（0 2MMWW//HHzz））
KLKL*P fL nn1.515000300
K S * K P S S fn n 2 5 1 P S 0 n 9 3 fn 2 0 1 4 0 5 3 7 5 0 0 2 2 0 2 01
• 频率的一次调整的作用是有限的，它只能 适应变化幅度小，变化周期较短的变化负 荷，且一般情况下，一次调整不能维持频
率不变。
.
19
2.电力系统频率的二次调整
• 二次调频是人为设定，根据电网频率 高低来调整机组负荷，是指当电力系 统负荷或发电出力发生较大变化时， 一次调频不能使频率恢复到规定范围 时采用的调频方式。
• 其中KS=KG+KL，称为系 统的单位调节功率或系 统的有功功率-频率静态 特性系数。式中负号表 示频率减小时系统发出 的有功功率增加。
• 对一个具体系统，负荷 的KL并不可调，因此KS 主要由KG决定。 KS主要 由KG决定。
.
15
5.3.2 电力系统的频率调整
• 1.电力系统频率的一次调整
.
9
5.2.3.各类发电厂的合理组合
• 1）火力发电厂在运行中需要消耗燃 料，并受运输条件限制，但火力发电 不受自然条件的影响 。
• 2）水力发电的首要原则是要充分利 用水资源，尽量避免弃水 。
• 3）核电厂一次投资大，运.3.各类发电厂的合理组合
抽水蓄能电厂
P S -K S f -(4 (7 -0 2 9 .)2 4（).M4 W）
.
18
例5-1
• 解：2）仅水轮机组参加调频时
• 电力系统:
（MW）
K S *2P 5 S 3n 0 f0 n1 2 05 8 0 3 50 0 0 2 0 12.7
P S-K S f-(2 (8-0 0 5 ).2 6 （M)W）
• 前面讨论的由发电机组调速系统随电力系 统频率变化而自动控制发电机进行输出有 功功率的调整，通常称为电力系统频率的 一次调整。
• 对多发电机组和多负荷组成的电力系统，
• KS=KL+KG1+ KG2+KG3+……
.
16
例5-1
• 设电力系统中各发电机组的容量和它们的 单位调节功率标幺值为：
• 水轮机组：100MW/台×5台， KG*=25
PG P电力系统
或
P G P 厂 用 P 电 电 力 P L 网
.
3
5.1 电力系统中有功功率平衡 与频率变化
• 实际上电力系统负荷消耗的有功功 率在不断变化，当电力系统发出的 有功功率之和大于电力系统消耗的 有功功率之和时，电力系统的频率 会上升，反之，电力系统的频率会 下降。
.
4
电力系统频率不稳定的影响