电力系统分析课件第4章
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电力系统分析第4章 电力网络的数学模型
Vn
I2(1)
•
•
Y (1) n2
V2
Y (1) nn
Vn
I2(1)
式中
Y (1) ij
Yij
Yi1Yj1 Y11
; Ii(1)
I
Yi1 Y11
I1
第四章电力网络的数学模型
4.2 网络方程的解法
➢ 对方程式再作一次消元，其系数矩阵便演变为
Y11
Y (2)
Y12 Y13 Y1n
Y (1) 22
第四章电力网络的数学模型
4.1 节点导纳矩阵
➢一般地，对于有n个独立节点地网络，可以列写n个 节点方程
•
•
•
Y11 V1 Y12 V2 Y1n Vn
•
I1
•
•
•
Y21 V1 Y22 V2 Y2n Vn
•
I2
•
•
• •
Yn1 V1 Yn2 V2 Ynn Vn In
（4-3）
4.1 节点导纳矩阵
➢上述方程经过整理可以写成
•
•
Y11 V1 Y12 V2
0
•
•
•
•
Y21 V1 Y22 V2 Y23 V3 Y24 V4 0
•
•
•
Y32 V2 Y33 V3 Y34 V4 0
•
•
•
Y42 V2 Y43 V3 Y44 V4
•
I
4
(4-2)
第四章电力网络的数学模型
4.1 节点导纳矩阵
➢将电势源和阻抗的串联变 换成电流源和导纳的并联，得 到的等值网络如图所示，其中：
•
•
I 1 y10 E1
电力系统分析-第四章教程
第四章 电力系统潮流的计算机算法
PV节点向PQ节点的转化※
背景：
对节点注入功率约束不满足：威胁机组安全 对节点电压大小约束不满足：影响电能质量 对电压相位角约束不满足：危机系统稳定性
第四章 电力系统潮流的计算机算法
PV节点向PQ节点的转化
指迭代过程中，经过校验发现，为保持给定的电 压大小，某一个或几个PV节点所注入的无功功率 已经越出了给定的限额，为了保持机组的安全运 行，不得已取Qi=Qimax；Qi=Qimin。显然，这样 做不能维持给定的电压大小，只能任凭相应节点 电压大小偏移给定值，这样处理实际上就在迭代 过程中允许某些PV节点转化为PQ节点。
第四章 电力系统潮流的计算机算法
二、用节点阻抗矩阵表示的网络方程式
当节点导纳矩阵可逆时
由 I B YBU B 的两边都左乘 YB1 ，可 得 ，而 YB1 I B U B
YB1 Z B 则节点电压方程为
，
ZB IB UB
阻抗矩阵
第四章 电力系统潮流的计算机算法
第二节 潮流计算的节点功率方程和节点分类
第四章 电力系统潮流的计算机算法
二、功率方程
等值电源功率 G 1
~ ~ SG1 PG1 jQG1 SG 2 PG 2 jQG 2
U 1 U 2
G 2
~ SL1 PL1 jQL1
~ SL2 PL2 jQL2
等值负荷功率 （a）简单系统
第四章 电力系统潮流的计算机算法
因此，潮流计算可以归结为求解一组非线性方程组，并 使其解答满足一定的约束条件。
第四章 电力系统潮流的计算机算法
第四章 电力系统潮流的计算机算法
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。
电力系统分析第四章-新
试确定当总负荷分别为400MW、700MW时，发电厂间功率
的经济分配（不计网损的影响）？
4.2 电力系统有功功率的最优分配
解：(1) 按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为：
dF1 λ1 = = 0.3 + 0.0014PG1 dPG1 dF2 λ2 = = 0.32 + 0.0008PG2 dPG2 dF3 λ3 = = 0.3 + 0.0009PG3 dPG3
t
活、气象等引起，三次调频）
4.1 电力系统有功功率的平衡
2、有功平衡和频率调整： 根据负荷变动的分类，有功平衡和频率调整也相应分为三类： a. 一次调频：由发电机调速器进行； b. 二次调频：由发电机调频器进行； c. 三次调频：由调度部门根据负荷预测曲线进行最优分配。 ☆ 前两种是事后的，第三种是事前的。 ☆ 一次调频时所有运行中的发电机组都可以参加，取决于发 电机组是否已经满负荷发电，这类发电厂称为负荷监视厂； 二次调频是由平衡节点来承担；
有功功率电源的最优组合 有功功率负荷的最优分配
2、主要内容
要求在保证系统安全的条件下，在所研究的周期内，以小
时为单位合理选择电力系统中哪些机组应该运行、何时运行
及运行时各机组的发电功率，其目标是在满足系统负载及其 它物理和运行约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或
总费用值为最少。
4.2 电力系统有功功率的最优分配
三次调频则属于电力系统经济运行调度的范畴。
4.1 电力系统有功功率的平衡
三、有功功率平衡和备用容量
1、有功功率平衡：
P
Gi
= PLDi + ΔPLoss,Σ
即保证有功功率电源发出有功与系统发电负荷相平衡。 2、相关的一些基本概念： 有功功率电源：电力系统各类发电厂的发电机； 系统电源容量（系统装机容量）：系统中所有发电厂机组
第4章-电力系统有功功率与频率调整
1
i
f
f
i*
PGiN fN 或
PGi f* PGiN i*
三、电力系统的频率调整
2）二次调频
当电力系统由于负荷波动引起的频率偏 移较大，调频一次调整不能使系统频率保持 在允许范围，只有通过频率二次调整才能解 决。二次调频就是以手动或自动方式调节同 步器（调频器），使发电机组的频率特性平 行移动，从而使负荷变化引起的频率偏移缩 小在允许的范围之内。 由右图可见，系统负荷的初始增量由三部分组成，即
F
油动机 4 进汽
调频器
b 错油门
结论：当负荷变动引起频率变化时，利用同步器平行移动机组特性来 调节系统频率和分配机组间的有功功率，就称为二次调频。调频器既 可以采用手动式调频，也可以采用自动式调频。（二次调频是无差调 整）
二、电力系统的频率特性
2、发电机的有功/频率静态特性
当系统有功功率平衡关系遭到破坏，原动机的调速系统将根据系 统频率的变化量改变原动机的进汽（水）量，相应地增加或较少发电 机的有功功率输出。发电机的有功功率与频率之间的关系称为发电机 的有功/频率静态特性，简称为功频静态特性。 发电机组的功频静态特性系数（斜率）为
二次调整: 由发电机的调频器进行的、对第二种 负荷变动引起的频率偏移的调整。 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 的发电荷曲线发电。
一、有功平衡与频率调整
4、电力系统功率平衡与备用容量
1）有功平衡 电力系统稳态运行时，电源发出的有功功率应能满足负荷消耗和网 络损耗需求，即电力系统的有功功率应保持平衡，可用方程表示成：
KD 和 KD* 表示负荷的频率调节效应系数或称为负荷的频率调节效应 ，表示负荷随频率的变化程度。在实际系统中，KD*=1～3，表示频率变 化1%，负荷有功功率相应变化1%～3%。该参数至关重要，它是调度部门 制定低频减载方案时用来核算切除负荷、恢复系统频率的计算依据。 KD*一般通过试验或计算得到。
电力系统暂态分析第四章-PPT精选文档
《电力系统分析》
2019/3/8
a2 5.78 150 I b1 I a1 a 5 . 78 150 b2 I a2 I 0 I I b 0 a 0
a 5.7890 I c1 I a1 2 c2 a I a2 5.78 90 I 0 I I a0 c0
（4－8）
如图所示。零序电流必须以中性线为通路。
《电力系统分析》
2019/3/8
有零序
无零序
无零序
《电力系统分析》
2019/3/8
例：
a
b c
10 0 I
a
10 180 0 I Ic
b
请分解成对称相量。
《电力系统分析》
2019/3/8
解：
I 1 a a(1) 1 2 I 1 a a(2) 3 a(0) I a 1
（4－1）
《电力系统分析》
2019/3/8
由于每一组是对称的，故有下列关系：
F b ( 1 ) e j 240 F a ( 1 ) a 2 F a ( 1 ) j 120 F c ( 1 ) e F a ( 1 ) a F a ( 1 ) j 120 Fb(2) e F a(2) a F a(2) j 240 2 Fc(2) e F a(2) a F a(2) F b (0) F c(0) F a (0)
Fb(1)
正序
(a)
Fc(2)
负序
(b)
《电力系统分析》
2019/3/8
电力系统-第4章
允许的频率偏移？ （3）电力系统允许的频率偏移？ ）电力系统允许的频率偏移
•电网频率 是发电机转速 的体现，当发电机 M与PE 电网频率f是发电机转速 的体现，当发电机P 电网频率 是发电机转速ω的体现 有功功率损耗） 不变。 （+有功功率损耗）平衡时， ω和f不变。 有功功率损耗 平衡时， 和 不变 • 负荷随机变化， PE随机变化。 负荷随机变化， 随机变化。 • 不可能严格保证任何时刻都是额定频率，频率偏移不 不可能严格保证任何时刻都是额定频率， 可避免，需合理规定允许的偏移范围 允许的偏移范围。 可避免，需合理规定允许的偏移范围。 • 我国目前：50Hz±（0.2～0.5)Hz，发达国家±0.1Hz。 我国目前： ± ～ ，发达国家± 。
标幺值形式
PD ∗ = a0 + a1 f ∗ + a2 f ∗ + a2 f ∗ + L
2 3
标幺值表示的调节效应系数 ∆PD ∆f = ∆P∗ = ∆f ∗
PD PDN
β
K D∗
∆PDN ∆f N
O
fN
f
一般 K D∗ = 1 − 3
• 3.负荷变化 3.负荷变化 第一种负荷变化：周期短（＜10s）、幅 （＜10 第一种负荷变化：周期短（＜10s）、幅 度小， 度小，随机性大 第二种负荷变化：周期较长（10s 3m）、 第二种负荷变化：周期较长（10s～3m）、 幅度较大 第三种负荷变化：周期长（＞3m）、 （＞3m）、幅 第三种负荷变化：周期长（＞3m）、幅 度大，变化缓慢的持续变动负荷。 度大，变化缓慢的持续变动负荷。由负 荷曲线反映
• 系统负荷 ，f↓，发电机输出 ，负荷由其本身调节效应， 系统负荷↑， ，发电机输出↑，负荷由其本身调节效应， 减少功率消耗，达到新平衡P 而不是P △ 减少功率消耗，达到新平衡 2、f2（而不是 1+△PD0） • △PD0太大时，仅靠一次调频不能使△f在一定范围内。 在一定范围内。 太大时，仅靠一次调频不能使△ 在一定范围内
电力系统分析(于永源)4章PPT课件
•
I1
(K1)YT K
U•1YKT
••
(U1U2)
•
I2
(1K)YT K2
U•2YKT
(U•2U•1)
第四章 电力系统潮流的计算机算法
对于三绕组变压器，由于在高、中压两侧有分接头，其 接入理想变压器的电路如图二所示：
ZT1
1
ZT2
2
1: K(12)
Z T 3 1: K(13)
K (1 2 ) K(12)
第四章 电力系统潮流的计算机算法
（3）采用标么制，线路和变压器参数都已按选定的基准 电压折算为标么值。这种情况下的线路阻抗的标么值分别 为
ZZU SB 2B;ZZU S2 B B
变压器阻抗标么值为
R T 1 0 P 0 k0 U S N 2 2 U S 2 B B;X T U 1 0 k% 0U S N 2U S 2 B B
第四章 电力系统潮流的计算机算法
第一节 电力网络的数学模型
电力网络的数学模型指的是将网络有关参数及其相互关 系归纳起来，组成可以反映网络性能的数学方程式组。也就 是对电力系统的运行状态、变量和网络参数之间相互关系的 一种数学描述。有： ➢ 节点电压方程 ➢ 回路电流方程 ➢ 割集电压方程等
节点电压方程又分为以节点导纳矩阵表示的节点电压方 程和以节点阻抗矩阵表示的节点电压方程。
B
1，可得
YB1IB
UB，
而 YB1 ZB，则节点电压方程为
ZBIBUB
Z11 Z12 Z1n
ZB
Z
21
Z 22
Z
2n
Z n3
Zn2
Z
nn
第四章 电力系统潮流的计算机算法
电力系统分析第4章电力系统潮流的计算机算法
❖ 下面以图4-1a所示的简单电力系统为例说明建立节点电压方程的 方法。
图4-1简单电力系统
可得图4-1a各节点净注入功率为
S%1 S%2
S%G1 S%G 2
S%L1
S%3 S%L3
（4-1）
对图4-1b中的等值电路进行化简，将在同一节点上的接地 导纳并联得：
y10 y120 y130
阻抗矩阵是一个满矩阵，这是一个重要的特点。由于网络 结构复杂，直接应用公式（4-17）计算是很困难的。
综上所述，阻抗矩阵具有以下特点： （1）阻抗矩阵是n阶方阵，且Zij=Zji，既为对称矩阵。 （2）在一般情况下，阻抗矩阵无零元素，是满矩阵。矩阵的元 素与节点数的平方成正比，将需要更多的计算机内存容量。 （3）由于阻抗矩阵中的自阻抗Zii一般大于互阻抗Zij，即矩阵的 对角元素大于非对角元素。因此阻抗矩阵具有对角线占优势的性 质，应用于迭代计算时收敛性能较好。 （4）阻抗矩阵不能从系统网络接线图上直观的求出，需要采用 其他办法，如直接对导纳矩阵求逆。
...
Yi1
Yi2
i行 Y 'ii
... Yin
Yij
Yn1 Yn2 ...
Yni
... Ynn
0
0
0
...
Yji
...
0
Yjj
j行
其中，原节点导纳矩阵的对角元素应修正为 Y 'ii Yii yij
新增导纳矩阵元 Yjj yij ，Yij Yji yij 。
电力系统分析教材配套课件
第4章电力系统潮流的计算机算法
4.1 电力网络的数学模型 4.2 高斯——塞德尔法潮流计算 4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算 4.4 P-Q分解法
图4-1简单电力系统
可得图4-1a各节点净注入功率为
S%1 S%2
S%G1 S%G 2
S%L1
S%3 S%L3
（4-1）
对图4-1b中的等值电路进行化简，将在同一节点上的接地 导纳并联得：
y10 y120 y130
阻抗矩阵是一个满矩阵，这是一个重要的特点。由于网络 结构复杂，直接应用公式（4-17）计算是很困难的。
综上所述，阻抗矩阵具有以下特点： （1）阻抗矩阵是n阶方阵，且Zij=Zji，既为对称矩阵。 （2）在一般情况下，阻抗矩阵无零元素，是满矩阵。矩阵的元 素与节点数的平方成正比，将需要更多的计算机内存容量。 （3）由于阻抗矩阵中的自阻抗Zii一般大于互阻抗Zij，即矩阵的 对角元素大于非对角元素。因此阻抗矩阵具有对角线占优势的性 质，应用于迭代计算时收敛性能较好。 （4）阻抗矩阵不能从系统网络接线图上直观的求出，需要采用 其他办法，如直接对导纳矩阵求逆。
...
Yi1
Yi2
i行 Y 'ii
... Yin
Yij
Yn1 Yn2 ...
Yni
... Ynn
0
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Yji
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Yjj
j行
其中，原节点导纳矩阵的对角元素应修正为 Y 'ii Yii yij
新增导纳矩阵元 Yjj yij ，Yij Yji yij 。
电力系统分析教材配套课件
第4章电力系统潮流的计算机算法
4.1 电力网络的数学模型 4.2 高斯——塞德尔法潮流计算 4.3 牛顿-拉夫逊法潮流计算 4.4 P-Q分解法
第4章-电力系统并联补偿与静止无功补偿器
大值。当电抗X上电压降落大小等于负荷电压大小时，传输功率等于
最大值。
对于一定的功率因数，如果负荷功率小于最大值，则对
应的阻抗值有两个。其中一个位于曲线的上半部，是正常运
行点；而另一个位于上半部，是不正常的运行点。
如果在负荷母线处接入并联补偿，对负荷的无功功率进
行补偿，提高负荷的功率因数，则可以有效地提高系统的电
压维持在规定的幅值，它不能随负载的变化而变化。
16
第十六页，编辑于星期三：三点 四十九分。
•
jx / 2 Ism
•
jx / 2 Isr
•
U•
sm U mid
•
U mr
•
Us
•
Ur
•
•
I sm
I mr
/2
/2
•
•
•
Us Ur Um U
X/2功功率
P3
E 'U X3
sin
其中，
X 3 X d ' X T 1 X L X T 2
29
第二十九页，编辑于星期三：三点 四十九分。
采用等面积定则来判断单机无穷大系统在系统故障后能否保持暂态稳 定，其运行特性可用下图的功角曲线来分析。 正常运行时，功角特性为P1，发电机输出的电磁功率等于原动机输入的 机械功率，系统运行在a点；
发生故障时，发电机功角特性变 为P2，由于发电机输出的电磁功率
比原动机功率低，因此发电机转子 加速，功角增大；
功角增大到 时，继电保护动作
切除故障，此时c 功角特性变为P3，
由于发电机输出功率大于原动机 功率使得发电机转子开始减速， 如果功角不超过 ，则发电机在切除故障后能够保持暂态稳定。
第四章电力系统主要元件等效模型
模块的第2个输入端子(Vf)是励磁电压，在发电机模式 下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一常数。
第4章 电力系统主要元件等效模型
模块的3个电气连接端子(A,B,C)为定子电压输出。输出 端子(m)输出一系列电机的内部信号，共由22路信号组成， 如表4-4所示。
第4章 电力系统主要元件等效模型
单位 A 或者 p.u. A 或者 p.u. A 或者 p.u. Vs 或者 p.u. V 或者 p.u. rad rad/s VA 或者 p.u. rad/s rad Nm 或者 p.u. Nm 或者 p.u rad
第4章 电力系统主要元件等效模型
通过“电机测量信号分离器”(Machines Measurement Demux)模块可以将输出端子m中的各路信号分离出来，典 型接线如图4-10所示。
θ ωN Pe
端口 is_abc vs_abc e_abc Thetam
wm Pe
定义 流出电机的定子三相电流 定子三相输出电压 电机内部电源电压 机械角度 转子转速 电磁功率
单位 A 或者 p.u. V 或者 p.u. V 或者 p.u. rad rad/s 或者 p.u. W
第4章 电力系统主要元件等效模型
模块的3个电气连接端子(A，B，C)为定子输出电压。 输出端子(m)输出一系列电机的内部信号，共由12路信号组 成，如表4-2所示。
第4章 电力系统主要元件等效模型
表4-2 简化同步电机输出信号
输出 1～3 4～6 7～9 10
11 12
符号 isa，isb，isc Va，Vb，Vc Ea，Eb，Ec
第4章 电力系统主要元件等效模型
图4-9 同步电机模块图标
(a) p.u.基本同步电机；(b) p.u.标准同步电机；(c) SI基本同步电机
第4章 电力系统主要元件等效模型
模块的3个电气连接端子(A,B,C)为定子电压输出。输出 端子(m)输出一系列电机的内部信号，共由22路信号组成， 如表4-4所示。
第4章 电力系统主要元件等效模型
单位 A 或者 p.u. A 或者 p.u. A 或者 p.u. Vs 或者 p.u. V 或者 p.u. rad rad/s VA 或者 p.u. rad/s rad Nm 或者 p.u. Nm 或者 p.u rad
第4章 电力系统主要元件等效模型
通过“电机测量信号分离器”(Machines Measurement Demux)模块可以将输出端子m中的各路信号分离出来，典 型接线如图4-10所示。
θ ωN Pe
端口 is_abc vs_abc e_abc Thetam
wm Pe
定义 流出电机的定子三相电流 定子三相输出电压 电机内部电源电压 机械角度 转子转速 电磁功率
单位 A 或者 p.u. V 或者 p.u. V 或者 p.u. rad rad/s 或者 p.u. W
第4章 电力系统主要元件等效模型
模块的3个电气连接端子(A，B，C)为定子输出电压。 输出端子(m)输出一系列电机的内部信号，共由12路信号组 成，如表4-2所示。
第4章 电力系统主要元件等效模型
表4-2 简化同步电机输出信号
输出 1～3 4～6 7～9 10
11 12
符号 isa，isb，isc Va，Vb，Vc Ea，Eb，Ec
第4章 电力系统主要元件等效模型
图4-9 同步电机模块图标
(a) p.u.基本同步电机；(b) p.u.标准同步电机；(c) SI基本同步电机
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电力系统分析
4.1 概述
4.1.1 频率调整的必要性 4.1.2 频率调整的方法
电力系统分析
4.1.1 频率调整的必要性 系统中负
➢ 频率变化的原因?
荷的变 你答对了吗? 化
➢ 频率变化对负荷的影响
(1)异步机 :纺织品产生毛疵、纸张薄厚不均 (2)电子设备：降低精度、产生误差
➢ 频率变化对电力系统的影响 (1) 水泵、风机：水压、风力不足 (2) 汽轮机的叶片：低压级叶片因振动产生 裂纹
t
有功功率负荷变动曲线
4.1.2 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。
➢ 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz
电力系统分析
4.1.2 频率调整的方法
4.1 概述
电力系统频率的变化是由有功负荷变化引起的。
P
0
电力系统分析
幅度小（0.1%～0.5%）， 周期短（10s）
PΣ
幅度较大（0.5%～
P1
1.5%），周期较长
P2
（一般10s～3min）
P3
持续变动的负荷
(4.6)
4.3 电力系统的频率特性
用标幺值表示为：
KD
PD f
P fN DNKDPfD NN
(4.7)
负荷的频率调节效应系数 或简称为负荷的频率调节效应 有功负荷的频率静态特
它反映了系统负荷对频率的自动调整作用。
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
例4.1 某电力系统中，与频率无关的负荷占35％， 与频率一次方成正比的负荷占45％，与频率二次方成 正比的负荷占10％，与频率三次方成正比的负荷占10 ％。求系统频率由50赫降到47赫时，相应的负荷变化 百分值。
电力系统分析
图4.2离心飞摆式调速系统示意图
4.2 自动调速系统
4.2.1 调速器的工作原理—— 实现频率的一次调整
负荷增大
发电机输出 功率增加
频率略低于原来值
负荷降低
发电机输出 功率减小
频率略高于原来值
有差调节
电力系统分析
PE﹥PT
w﹤ w0
4.2 自动调速系统
电力系统分析
图4.2离心飞摆式调速系统示意图
水轮发电机组：
0 . 0 ～ 0 . 2 0 , 4 K 5 ～ 2 05
G
电力系统分析
调频器
4.3 电力系统的频率特性
若机组负荷升高使转速 下降，可以通过伺服电动 机来提高转速，调整的结 果使原来的功频静特性2 平行右移为特性1。
功频静态特性的平移
若机组负荷降低使转速 升高高，则可通过伺服电 动机来降低机组转速，调 整的结果使原来的功频静 特性2平行左移为特性3.
电力系统分析
4.4 电力系统的频率调整
4.4.1 频率的一次调整 4.4.2 频率的二次调整 4.4.3 主调频厂的选择 4.4.4 互联系统的频率调整
电力系统分析
4.4.1 频率的一次调整
4.4 电力系统的频率调整
负荷的功频特性 PD ( f ) 与发电
机组功频静特性
P G
(
f
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)的交点a
是系统的原始运行点，系统频
一次调整方程式为
PD0PDP G
P D 0 P G P D ( K G K D ) f K f
PG
频率静态特性
KG
α
0
f
K Gtan P fGP fG N N f0 0 1
发电机的单位调节功率
调差系数
（或发电机组功频静特性系数）
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
调差系数的标么值
f / fN PGN
P/PGN fN
KG σ
可以整定, 由调速器决定
汽轮发电机组： 0 . 0 4 ～ 0 . 0 6 , K G 2 5 ～ 1 6 . 7
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
4.3.2 系统负荷的有功功率——
频率静态特性
根据所需的有功功率与频率的关系 可将负荷分成以下几类:
❖不受频率影响的负荷 ❖与频率成正比的负荷 ❖与频率的二次方成比例的负荷 ❖与频率的高次方成比例的负荷
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
系统的负荷功率与频率的关系: P D a 0 P D N a 1 P D N ffN a 2 P D N ffN 2 a 3 P D N ffN 3
4.2 自动调速系统
4.2.2 调频器的工作原理—— 实现频率的二次调整
调频器完成二次调整
无差调节
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
4.3.1 发电机组的有功功率——频率静态 特性
4.3.2 系统负荷的有功功率——频率静态 特性
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
4.3.1 发电机组的有功功率——
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
根据统计资料，系 统负荷以第二类占多 数，因此负荷的静态 频率特性可近似表示 为一条直线。
连结容量，是指频率、 电压等于额定值时， 接在电网上的用电设 备的实际容量。
有功负荷的频率静态特
如果联结容量改变，静态特性曲线将上下移动。
电力系统分析
KD
tan
PD f
电力系统分析
图4.1 有功负荷的变化
4.2 自动调速系统
4.2.1 调速器的工作原理—实现频率的 一次 调整
4.2.2 调频器的工作原理—实现频率的二次 调整
电力系统分析
离心飞摆式调速系统
转速测 量元件
放大元 件
转速控 制机构
电力系统分析
4.2 自动调速系统
执行机 构
PE﹥PT
w﹤ w0
4.2 自动调速系统
率为f1
若系统负荷增加
P D0
，其特
性曲线变为 P(f ) 。
D
系统负荷增加时，在发电机组
功频特性和负荷本身的调节效 应共同作用下实现了新的功率 平衡。
假定系统只有一台机组
电力系统分析
4.4 电力系统的频率调整
PDKDf
b点 PGKGf
负荷功率的实际增量
负值
P D 0 P D P D 0 K D f
第4章 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
本章提示 4.1 概述 4.2 自动调速系统 4.3 电力系统的频率特性 4.4 电力系统的频率调整 小结
电力系统分析
本章提示 调频的意义及电力系统频率的允许波动范围; 频率一次调整的概念、原理及结果； 频率二次调整的概念、原理及结果； 电力系统的有功功率平衡及备用容量的概念。
4.1 概述
4.1.1 频率调整的必要性 4.1.2 频率调整的方法
电力系统分析
4.1.1 频率调整的必要性 系统中负
➢ 频率变化的原因?
荷的变 你答对了吗? 化
➢ 频率变化对负荷的影响
(1)异步机 :纺织品产生毛疵、纸张薄厚不均 (2)电子设备：降低精度、产生误差
➢ 频率变化对电力系统的影响 (1) 水泵、风机：水压、风力不足 (2) 汽轮机的叶片：低压级叶片因振动产生 裂纹
t
有功功率负荷变动曲线
4.1.2 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。
➢ 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz
电力系统分析
4.1.2 频率调整的方法
4.1 概述
电力系统频率的变化是由有功负荷变化引起的。
P
0
电力系统分析
幅度小（0.1%～0.5%）， 周期短（10s）
PΣ
幅度较大（0.5%～
P1
1.5%），周期较长
P2
（一般10s～3min）
P3
持续变动的负荷
(4.6)
4.3 电力系统的频率特性
用标幺值表示为：
KD
PD f
P fN DNKDPfD NN
(4.7)
负荷的频率调节效应系数 或简称为负荷的频率调节效应 有功负荷的频率静态特
它反映了系统负荷对频率的自动调整作用。
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
例4.1 某电力系统中，与频率无关的负荷占35％， 与频率一次方成正比的负荷占45％，与频率二次方成 正比的负荷占10％，与频率三次方成正比的负荷占10 ％。求系统频率由50赫降到47赫时，相应的负荷变化 百分值。
电力系统分析
图4.2离心飞摆式调速系统示意图
4.2 自动调速系统
4.2.1 调速器的工作原理—— 实现频率的一次调整
负荷增大
发电机输出 功率增加
频率略低于原来值
负荷降低
发电机输出 功率减小
频率略高于原来值
有差调节
电力系统分析
PE﹥PT
w﹤ w0
4.2 自动调速系统
电力系统分析
图4.2离心飞摆式调速系统示意图
水轮发电机组：
0 . 0 ～ 0 . 2 0 , 4 K 5 ～ 2 05
G
电力系统分析
调频器
4.3 电力系统的频率特性
若机组负荷升高使转速 下降，可以通过伺服电动 机来提高转速，调整的结 果使原来的功频静特性2 平行右移为特性1。
功频静态特性的平移
若机组负荷降低使转速 升高高，则可通过伺服电 动机来降低机组转速，调 整的结果使原来的功频静 特性2平行左移为特性3.
电力系统分析
4.4 电力系统的频率调整
4.4.1 频率的一次调整 4.4.2 频率的二次调整 4.4.3 主调频厂的选择 4.4.4 互联系统的频率调整
电力系统分析
4.4.1 频率的一次调整
4.4 电力系统的频率调整
负荷的功频特性 PD ( f ) 与发电
机组功频静特性
P G
(
f
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)的交点a
是系统的原始运行点，系统频
一次调整方程式为
PD0PDP G
P D 0 P G P D ( K G K D ) f K f
PG
频率静态特性
KG
α
0
f
K Gtan P fGP fG N N f0 0 1
发电机的单位调节功率
调差系数
（或发电机组功频静特性系数）
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
调差系数的标么值
f / fN PGN
P/PGN fN
KG σ
可以整定, 由调速器决定
汽轮发电机组： 0 . 0 4 ～ 0 . 0 6 , K G 2 5 ～ 1 6 . 7
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4.3 电力系统的频率特性
4.3.2 系统负荷的有功功率——
频率静态特性
根据所需的有功功率与频率的关系 可将负荷分成以下几类:
❖不受频率影响的负荷 ❖与频率成正比的负荷 ❖与频率的二次方成比例的负荷 ❖与频率的高次方成比例的负荷
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4.3 电力系统的频率特性
系统的负荷功率与频率的关系: P D a 0 P D N a 1 P D N ffN a 2 P D N ffN 2 a 3 P D N ffN 3
4.2 自动调速系统
4.2.2 调频器的工作原理—— 实现频率的二次调整
调频器完成二次调整
无差调节
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4.3 电力系统的频率特性
4.3.1 发电机组的有功功率——频率静态 特性
4.3.2 系统负荷的有功功率——频率静态 特性
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4.3 电力系统的频率特性
4.3.1 发电机组的有功功率——
电力系统分析
4.3 电力系统的频率特性
根据统计资料，系 统负荷以第二类占多 数，因此负荷的静态 频率特性可近似表示 为一条直线。
连结容量，是指频率、 电压等于额定值时， 接在电网上的用电设 备的实际容量。
有功负荷的频率静态特
如果联结容量改变，静态特性曲线将上下移动。
电力系统分析
KD
tan
PD f
电力系统分析
图4.1 有功负荷的变化
4.2 自动调速系统
4.2.1 调速器的工作原理—实现频率的 一次 调整
4.2.2 调频器的工作原理—实现频率的二次 调整
电力系统分析
离心飞摆式调速系统
转速测 量元件
放大元 件
转速控 制机构
电力系统分析
4.2 自动调速系统
执行机 构
PE﹥PT
w﹤ w0
4.2 自动调速系统
率为f1
若系统负荷增加
P D0
，其特
性曲线变为 P(f ) 。
D
系统负荷增加时，在发电机组
功频特性和负荷本身的调节效 应共同作用下实现了新的功率 平衡。
假定系统只有一台机组
电力系统分析
4.4 电力系统的频率调整
PDKDf
b点 PGKGf
负荷功率的实际增量
负值
P D 0 P D P D 0 K D f
第4章 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
本章提示 4.1 概述 4.2 自动调速系统 4.3 电力系统的频率特性 4.4 电力系统的频率调整 小结
电力系统分析
本章提示 调频的意义及电力系统频率的允许波动范围; 频率一次调整的概念、原理及结果； 频率二次调整的概念、原理及结果； 电力系统的有功功率平衡及备用容量的概念。