【精品课件】电力系统频率控制
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电力系统的有功功率和频率调整ppt课件
检修备用：使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。系统 负荷季节性低落期间和节假日安排不下所有设备的大小检修时才 设置专门的检修备用。
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。
国民经济备用：计及负荷的超计划增长而设置的备用。
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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
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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。
电力系统频率及有功功率的调节精品PPT课件
例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％。求系统频率由50Hz下降到 47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。
PL* a0 a1 f* a2 f*2 an f*n
0.3 0.4 0.94 0.1 0.942 0.2 0.943
点4：当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继 电器启动，经一定时间Δt2后
点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始
沿5～6曲线回升，最后稳定在f∞(2) 。
逐相应的用户）。即
系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程 才会结束。
告结束。
机组间有功功率的分配： 调频结束时必有
Pfhe
n i 1
Pci
(1
K1
......
K n1
)Pc1
f 0
而各调频机组分担的功率为
Pci
1 K1
K ...... Kn1
Pfhe
K i 1 Kx
Pfhe
上式说明各调频机组间的出力也是按照一定 的比例分配的。
积差调频法（同步时间法） 调频方程式： 积差调频法（或称同步时间法）
电力系统频率及有功功率的调节
一、电力系统的频率特性 二、调频与调频方法 三、电力系统低频减载
一、电力系统的频率特性
f pn 60
P——发电机组转子极对数 n——发电机组的转数（r/min） f——电力系统频率（Hz） 显然，电力系统的频率控制实际上就是 调节发电机组的转速。
1)电力系统频率一致；任一时刻，发供平衡。
频器的调节方程的原有平衡状态被首先打破， 无差调频器向着满足其调节方程的方向对机组
电力系统有功功率及频率调整ppt课件
系统备用容量一般分负荷备用、事故备用、检修备用 和国民经济备用等。
（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
（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
《电力系统频率控制》PPT课件
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
2020/11/20
10
系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
• 第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往
往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须
有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二
次调整。2020/11/20
12
一、电力系统综合负荷的静态频率特性
1、负荷分类（有功功率与频率的关 系） 1. 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整流负荷等。
2. 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数的属于此类，如球磨机、切削 机床、往复式水泵、压缩机和卷扬机等。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的给水泵。
KD
fN PDN
O
f fN
负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率
调节效应系2020数/11K/2D0。
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※不同电力系统或同一电力系统不同时刻的KD、KD*都可 能不同，是不能控制的。
KD
=
PD* ＝ PD / PDN f* f / fN
（3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降 低,影响电力用户设备的正常运行。
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B 频率对电力系统的影响
电力系统频率控制共42页
2. 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数 的属于此类，如球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩 机和卷扬机等。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力
不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
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系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
给水泵。
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2.电力系统负荷与频率的关系：
P Da0P D Na1P D(N ffN)a2P D(N ffN)2
电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负 荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次 方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的 更高次方成正比。但有：
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5
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
电力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。
第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力
不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
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系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
给水泵。
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2.电力系统负荷与频率的关系：
P Da0P D Na1P D(N ffN)a2P D(N ffN)2
电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负 荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次 方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的 更高次方成正比。但有：
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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
电力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。
第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
第2章、电力系统的频率控制PPT优秀课件
1、对用户的影响 用户使用的电动机的转速与频率有关，频率的变化将引起电动机转速的 变
化，从而影响产品的质量。 如纺织业、造纸业因频率变化而出现残次品。（±0.5HZ） 近代工业，国防广泛使用的电子设备，如雷达、电子计算机会因频率过低
而无法运行。（±0.5~3.0HZ） 同步驱动电唱机。（±0.1HZ）
率
随频率下降而减少的数值 。）
KL
PL f
可以采用标幺制：
KL*
P/PN f / fN
PL* f*
KL*在数值上等于额定条件下负荷的频率调节效应，一般在1~3之间，此 值由实际测量得到，取决于系统的负荷组成，是不能整定的。
3、应用 调度部门掌握此数据是作为考虑系统频率降低而需要减少
的负荷，周围发生低频事故时切除负荷的依据。 例：某电力系统总负荷为4000MW，KL*=1.7，正常运行
一、电力系统负荷
系统的负荷是随机的、不可控的，按其变化的幅度和周期 特点分：
第一类负荷P1：变化周期短、幅度很小、频率高的随机 负荷（负荷的变化周期在10S内）。
第二类负荷P2：变化周期长、变化幅度较大、频率较低 的脉冲负荷。（冲击性、间隙性负荷）（变化周期10S~3分 钟）（电炉、电力机车等冲击负荷）
1
KG
f PG
若用标么值表示： KG*PfG//P fN GNKGPfGNN
*
f / fN P/PN
f* P*
f**P *0
此方程为发电机的静态调节方程。
4）发电机的单位调节功率或调差系数可以人为整定。
汽轮机 ：*(4~6)%
水轮机 : * (2~4)%
注：发电机的频率特性与系统的备用容量的数量及投入
60pnf?其中p表示发电机极对数n表示发电机组的转速度要求系统频率稳定要求系统频率稳定就必须系统中所有发电机的转速保持稳定而发电机的就必须系统中所有发电机的转速保持稳定而发电机的转速与发电机输出的电功率分担的电力负荷和输入的原动机功率汽轮机的进汽量或水轮机的进水量有关
化，从而影响产品的质量。 如纺织业、造纸业因频率变化而出现残次品。（±0.5HZ） 近代工业，国防广泛使用的电子设备，如雷达、电子计算机会因频率过低
而无法运行。（±0.5~3.0HZ） 同步驱动电唱机。（±0.1HZ）
率
随频率下降而减少的数值 。）
KL
PL f
可以采用标幺制：
KL*
P/PN f / fN
PL* f*
KL*在数值上等于额定条件下负荷的频率调节效应，一般在1~3之间，此 值由实际测量得到，取决于系统的负荷组成，是不能整定的。
3、应用 调度部门掌握此数据是作为考虑系统频率降低而需要减少
的负荷，周围发生低频事故时切除负荷的依据。 例：某电力系统总负荷为4000MW，KL*=1.7，正常运行
一、电力系统负荷
系统的负荷是随机的、不可控的，按其变化的幅度和周期 特点分：
第一类负荷P1：变化周期短、幅度很小、频率高的随机 负荷（负荷的变化周期在10S内）。
第二类负荷P2：变化周期长、变化幅度较大、频率较低 的脉冲负荷。（冲击性、间隙性负荷）（变化周期10S~3分 钟）（电炉、电力机车等冲击负荷）
1
KG
f PG
若用标么值表示： KG*PfG//P fN GNKGPfGNN
*
f / fN P/PN
f* P*
f**P *0
此方程为发电机的静态调节方程。
4）发电机的单位调节功率或调差系数可以人为整定。
汽轮机 ：*(4~6)%
水轮机 : * (2~4)%
注：发电机的频率特性与系统的备用容量的数量及投入
60pnf?其中p表示发电机极对数n表示发电机组的转速度要求系统频率稳定要求系统频率稳定就必须系统中所有发电机的转速保持稳定而发电机的就必须系统中所有发电机的转速保持稳定而发电机的转速与发电机输出的电功率分担的电力负荷和输入的原动机功率汽轮机的进汽量或水轮机的进水量有关
电力系统频率控制ppt
（二）频率一次调节的特点
（1）一次调节对系统频率变化的响应快，根据IEEE的统计，电力系统综合的 一次调节特性时间常数一般在10秒左右。 （2） 由于发电机的一次调节仅作用于原动机的阀门位置，而未作用于火力发 电机组的燃烧系统。当阀门开度增大时，是锅炉中的蓄热暂时改变了原动机的 功率，由于燃烧系统中的化学能量没有发生变化，随着蓄热量的减少，原动机 的功率又会回到原来的水平。因而，火力发电机组一次调节的作用时间是短暂 的。不同类型的火力发电机组，由于蓄热量的不同，一次调节的作用时间为0.5 到2分钟不等。 （3） 发电机的一次调节采用的调整方法是有差特性法，其优点是所有机组的 调整只与一个参变量有关（即与系统频率有关），机组之间互相影响小。但是， 它不能实现对系统频率的无差调整。
三、 频率的三次调节（负荷经济分配）
（一） 电力系统频率三次调节的基本概念 电力系统频率三次调节的任务是经济、高效地实施功率 和负荷的平衡。频率三次调节要解决的问题是：
1. 以最低的开、停机成本（费用）安排机组组合，以适应日负荷的大幅度变化。 2. 在机组之间经济地分配负荷，使得发电成本（费用）最低。 在地域广阔的电力系统 中，需考虑发电成本（发电费用）和网损（输电费用）之和最低。 3. 为预防电力系统故障时对负荷的影响，在机组之间合理地分配备用容量。 4. 在互联电力系统中，通过调整控制区之间的交换功率，在控制区之间经济地分配负荷 。
（二） 各类发电机组的响应特性
1. 蒸汽发电机组： 大多数汽包炉的蒸汽发电机组采用汽机跟随或锅炉跟随的控制方式，锅炉跟随控制方式的这类发电机组一般能30%的变化范 围内，以每分钟3%的速率响应AGC指令。 直流炉的蒸汽发电机组一般都采用协调控制方式，它能协调控制燃料、汽温、汽压、阀门位置的变化，以免对机组部件产生 不希望有的应力。这类发电机组能在10分钟内改变20%的发电功率。 2. 核电机组： 沸水堆核电机组在它们可调的范围内，能以每分钟3%的速率响应AGC指令；而较大范围地改变发电功率则需通过调整反应 堆核内的控制棒来实现。 压水堆核电机组调整发电功率需调整反应堆核内的控制棒，而较大范围地改变发电功率则需通过改变初循环中硼酸浓度来实 现。 在一些核电比例较高的电力系统中（如法国），核电机组也参与AGC运行，但由于不论发电功率怎么变化，核燃料的使用期 限是不变的。因此，从经济的角度讲，核电机组应保持满功率发电。
【精品课件】发电控制与频率调节
all quantities, except for the phase angle, are expressed in per unit on the machine base and/or the standard system frequency base
steady-state and nominal values have a “0” subscript added
概述
考虑一个含多台发电机 的电力系统
负荷持续变化 需要采取适当的控制措施
来将负荷变化分派到各台 发电机
调速器维持发电机机械速度 （频率）
辅助控制系统动作实现负荷 的分配
影响电能输出 通常需要远端信号
系统负荷变动
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等
调速器
频率的一次调整
发电机模型
基本关系
加速原理： 动量原理： 能量方程：
Tnet I M I
PT netIM
相角偏差 0 t
( 0 t)dt 0dt
机组绝对相角
参考轴相角
= 0t
பைடு நூலகம்
1 2
t2
0t
= 1 t2 2
发电机模型
与标称值的偏差： d ()t
dt
与转矩关联： Tnet Tm echTelecI Id dt2 2()
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、
电
炉启停 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
电力系统的经济运行调度（发电计划）
发电机模型、负荷模型、 原动机模型、调速器模型
steady-state and nominal values have a “0” subscript added
概述
考虑一个含多台发电机 的电力系统
负荷持续变化 需要采取适当的控制措施
来将负荷变化分派到各台 发电机
调速器维持发电机机械速度 （频率）
辅助控制系统动作实现负荷 的分配
影响电能输出 通常需要远端信号
系统负荷变动
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等
调速器
频率的一次调整
发电机模型
基本关系
加速原理： 动量原理： 能量方程：
Tnet I M I
PT netIM
相角偏差 0 t
( 0 t)dt 0dt
机组绝对相角
参考轴相角
= 0t
பைடு நூலகம்
1 2
t2
0t
= 1 t2 2
发电机模型
与标称值的偏差： d ()t
dt
与转矩关联： Tnet Tm echTelecI Id dt2 2()
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、
电
炉启停 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
电力系统的经济运行调度（发电计划）
发电机模型、负荷模型、 原动机模型、调速器模型
第五章 电力系统的频率调整PPT课件
第五章 电力系统的有功功率和 频率调整
1、电力系统的有功功率平衡 2、电力系统中有功功率的最优分配 3、电力系统的频率调整
编辑版pppt
1
概述
• 电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之 一。如何保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性 问题，是我们考虑的重点问题之一。
• 衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波 形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表 示。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
变化不规律
P1（幅度小，周期短，一次调频） P2（幅度较大，周期较长，冲击性 负荷，二次调频） P3（幅度最大，周期最长，由生活、 气象等引起，三次调频）
编辑版pppt
8
▪ 不同的周期的负荷有不同的变化规律：
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；
为可供调度的系统电源容量。
为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统可供调度的电源 容量必须大于发电负荷。
系统电源容量=系统中可运行机组的可发容量之和
编辑版pppt
11
三、系统有功功率和备用容量 为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统中的发电 设备容量应大于系统负荷，我们把系统电源容量大于 负荷的部分称为备用容量，它是指可用发电出力的后 备补充力量，能够随时调整投入运行。
• 冷备用（和热备用相反理解） – 处于停机待用状态的备用，亦称停机备用。 – 如，检修备用、国民经济备用及部分事故备用。
检修中的发电设备不属冷备用。
热备用越多，越有利于保证电能编质辑量版和pp供pt 电可靠性，但经济性不好。
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按用途分为：负荷备用，事故备用，检修备用，国民经济备用。
负荷备用—针对一类、二类负荷波动和预测外负 荷设置 （2%~5%）。
1、电力系统的有功功率平衡 2、电力系统中有功功率的最优分配 3、电力系统的频率调整
编辑版pppt
1
概述
• 电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之 一。如何保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性 问题，是我们考虑的重点问题之一。
• 衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波 形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表 示。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
变化不规律
P1（幅度小，周期短，一次调频） P2（幅度较大，周期较长，冲击性 负荷，二次调频） P3（幅度最大，周期最长，由生活、 气象等引起，三次调频）
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▪ 不同的周期的负荷有不同的变化规律：
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；
为可供调度的系统电源容量。
为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统可供调度的电源 容量必须大于发电负荷。
系统电源容量=系统中可运行机组的可发容量之和
编辑版pppt
11
三、系统有功功率和备用容量 为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统中的发电 设备容量应大于系统负荷，我们把系统电源容量大于 负荷的部分称为备用容量，它是指可用发电出力的后 备补充力量，能够随时调整投入运行。
• 冷备用（和热备用相反理解） – 处于停机待用状态的备用，亦称停机备用。 – 如，检修备用、国民经济备用及部分事故备用。
检修中的发电设备不属冷备用。
热备用越多，越有利于保证电能编质辑量版和pp供pt 电可靠性，但经济性不好。
14
按用途分为：负荷备用，事故备用，检修备用，国民经济备用。
负荷备用—针对一类、二类负荷波动和预测外负 荷设置 （2%~5%）。
电力系统频率及有功功率的调节精品PPT课件
例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％。求系统频率由50Hz下降到 47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。
PL* a0 a1 f* a2 f*2 an f*n
0.3 0.4 0.94 0.1 0.942 0.2 0.943
• 对水轮发电机组 R *=(2-4)%或KG* =25-50 ；
若系统频率稳定在f1： 1号机组的负荷增加 了ΔP1 2号机组的负荷增加 了ΔP2
两台机组增量之和等 于ΔPL
P1* R2*
P2*
R1*
2、电力系统的功率—频率特性
3、调频方法
有差调频法 调频方程式：
有差调频法指用有差调频器进行并联运行， 达到系统调频的目的的方法。有差调频器 的稳态工作特性可以用下式表示， 即
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 1 是1系... 统的1 等值调节系数
R1 R2
Rn
则每台调频机组所承担的计划外负荷为
K L*
K L*
PL* f*
P% f %
P / PLN f / fN
负荷的调节效 应系数
1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。 2）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率与 频率的关系曲线可近似地视为具有不变斜率的直线。这斜 率即为调节效应系数。
3）对于不同的电力系统，调节效应系数的值也不相同。 一般为1～3。即使是同一系统的 ，也随季度及昼夜交替 导致负荷组成的改变而变化。
电力系统频率和有功功率自动控制PPT课件
第31页/共85页
一、电力系统负荷的静态频率特性
2）负荷调节效应 a0=0.3,a1=0.4,a2=0.1,a3=0.2
第32页/共85页
2）负荷调节效应
✓当系统频率下降时，负 荷从系统吸收的有功功率 也将下降
✓当系统频率升高时，负 荷从系统吸收的有功功率 也将增加
第33页/共85页
2）负荷调节效应
• 一、发电机组单机运行调速控制基本原理 • 单机运行时，假设负荷减少，则MG减小，由（3-2）知，将增大，n增大，代
入（3-1），f增加。 • 如果减少MT，如果选择合适，就能使回到原位，保持不变。 • 因此，单机运行，改变原动机出力可以调节机组转速，即改变机组频率。
第10页/共85页
3.2 发电机组调速控制基本原理
电力系统负荷功率与频率的关系一般可表示为
式P中L
—额a定0 P频L率e
—系统频率为
f时a，1整P个Le系(统ff的e
) a2
有功负荷
PLe
(
f fe
)2
an PLe (
f fe
)n
—系统f e频率为额定值 时，整个系统的有功负荷
P —为上述各类负荷占 的比例系数,和为1 L
PLe
fe
a0,a1 ,...an
• （1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化， 转速不稳定会影响产品质量；电机输出功率变化影 响输出功率大小。
• （2）电子测量设备：影响测量精度。系统频率波动 会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性 能，频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些 重要工业和国防是不能允许的。
• （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功 率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低，影 响电力用户设备的正常运行。
一、电力系统负荷的静态频率特性
2）负荷调节效应 a0=0.3,a1=0.4,a2=0.1,a3=0.2
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2）负荷调节效应
✓当系统频率下降时，负 荷从系统吸收的有功功率 也将下降
✓当系统频率升高时，负 荷从系统吸收的有功功率 也将增加
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2）负荷调节效应
• 一、发电机组单机运行调速控制基本原理 • 单机运行时，假设负荷减少，则MG减小，由（3-2）知，将增大，n增大，代
入（3-1），f增加。 • 如果减少MT，如果选择合适，就能使回到原位，保持不变。 • 因此，单机运行，改变原动机出力可以调节机组转速，即改变机组频率。
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3.2 发电机组调速控制基本原理
电力系统负荷功率与频率的关系一般可表示为
式P中L
—额a定0 P频L率e
—系统频率为
f时a，1整P个Le系(统ff的e
) a2
有功负荷
PLe
(
f fe
)2
an PLe (
f fe
)n
—系统f e频率为额定值 时，整个系统的有功负荷
P —为上述各类负荷占 的比例系数,和为1 L
PLe
fe
a0,a1 ,...an
• （1）电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化， 转速不稳定会影响产品质量；电机输出功率变化影 响输出功率大小。
• （2）电子测量设备：影响测量精度。系统频率波动 会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性 能，频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些 重要工业和国防是不能允许的。
• （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功 率降低，导致其所带动机械的转速和出力降低，影 响电力用户设备的正常运行。
调控运行专业电力系统频率调整课程课件
中国《电力工业技术管理法规》规定，大容量电力系统 的频率偏差不得超过±0.2Hz；在AGC投运情况下，互 联电网频率按50±0.1Hz控制。
《全国互联电网调度管理规程》在频率方面的规定：
互联电网频率的标准是50Hz，频率偏差不得超过±0.2Hz 。在AGC投运情况下，互联电网频率按50±0.1Hz控制
频率调整与电厂有功功率的控制、系统有功功率的 经济分配和联络线功率控制结合起来。
国家标准：GB/T15945—2008《电力系统频率允许偏 差》规定以50Hz正弦波作为我国电力系统的标准频率 （工频），并规定电力系统频率标准50Hz±0.2Hz。当 系统容量较小时（容量3000MW以下），可放宽到 50Hz±0.5Hz。
在遵守国家有关法律、法规和政策的前提下，采取一切可 行技术手段保证电力系统频率在正常允许范围内是调度员 的一项重要任务。
频率调整目标： ①维持系统额定额率，不使其偏移超过规定的允许值。正
常运行时，中、小容量电力系统允许频率偏差为±0.5 赫，大容量电力系统为±0.2赫。 ②经济分配电厂和机组负荷，求得全系统燃料总耗量最低 ，降低网络损耗。 ③控制联络线功率，防止过负荷，维持系统稳定运行。
为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命 名为赫兹，简称“赫”。 英文表达方式：Hz。
频率是指电力系统统一的一种运行参数，是反映电力系统 电能供需平衡的唯一标志。
频率的大小
电网频率的大小与发电机转子的转速有关。 转速越高，频率也越高；同时频率还与转子磁极的对 数有关。
我国电网的频率为50Hz（台湾地区为60Hz）。国外 俄罗斯、印度、英国、法国、德国、意大利等国家频率为 50Hz，美国、加拿大、巴西、朝鲜、日本、韩国等国家 频率为60Hz。
《全国互联电网调度管理规程》在频率方面的规定：
互联电网频率的标准是50Hz，频率偏差不得超过±0.2Hz 。在AGC投运情况下，互联电网频率按50±0.1Hz控制
频率调整与电厂有功功率的控制、系统有功功率的 经济分配和联络线功率控制结合起来。
国家标准：GB/T15945—2008《电力系统频率允许偏 差》规定以50Hz正弦波作为我国电力系统的标准频率 （工频），并规定电力系统频率标准50Hz±0.2Hz。当 系统容量较小时（容量3000MW以下），可放宽到 50Hz±0.5Hz。
在遵守国家有关法律、法规和政策的前提下，采取一切可 行技术手段保证电力系统频率在正常允许范围内是调度员 的一项重要任务。
频率调整目标： ①维持系统额定额率，不使其偏移超过规定的允许值。正
常运行时，中、小容量电力系统允许频率偏差为±0.5 赫，大容量电力系统为±0.2赫。 ②经济分配电厂和机组负荷，求得全系统燃料总耗量最低 ，降低网络损耗。 ③控制联络线功率，防止过负荷，维持系统稳定运行。
为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命 名为赫兹，简称“赫”。 英文表达方式：Hz。
频率是指电力系统统一的一种运行参数，是反映电力系统 电能供需平衡的唯一标志。
频率的大小
电网频率的大小与发电机转子的转速有关。 转速越高，频率也越高；同时频率还与转子磁极的对 数有关。
我国电网的频率为50Hz（台湾地区为60Hz）。国外 俄罗斯、印度、英国、法国、德国、意大利等国家频率为 50Hz，美国、加拿大、巴西、朝鲜、日本、韩国等国家 频率为60Hz。
电力系统频率及有功功率的自动调节课件
2、频率下降到47～48HZ时，由异步电功机驱动的送风机、吸风机、
给水泵、循环水泵和磨煤机等火电厂厂用机械的出力随之下降，
使火电厂锅炉和汽轮机的出力随之下降，从而使火电厂发电机
发出的有功功率下降，这种趋势如果不能及时制止，就会在短
时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度，这种现象称为
频率雪崩。
出现频率雪崩会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。
第一节 电力系统的频率特性
一、概述
1、并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的
关系为：
pn
f
60
P——发电机组转子极对数
n ——发电机组的转数（r/min）
f——电力系统频率（Hz）
显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速！
电力系统频率及有功功率的自动调节课件
2、频率调节的原理
错油门
→转速就会回升。
调节气阀
电力系统频率及有功功率的自动调节课件
从锅炉来的蒸汽
2）转速上升后
→重锤开度增加→A、B、E、F各点也随之不断改变；
这个过程要到C点升到某一位置时，比如C〞 ，
即汽门开大到某一位置时，机组的转速通过重锤的开度使杠杆
DEF重新回复到使Ⅱ的活门完全关闭的位置时才会结束，这时B
系统
（1）正常运行时：
假设系统中有 m 台机组，
G1
G2
m
各机组原动机的输入总功率为：
PT
i
i 1
各机组的发电功率总输出为：
m
i1
PG
i
当忽略机组内部损耗时，输入输出功率平衡：
m
m
P P
i 1
Ti
i 1
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KD
fN PDN
O
f fN
负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率调 节效应系数KD。
※不同电力系统或同一电力系统不同时刻的KD、KD*都可 能不同，是不能控制的。
KD= P fD **＝ P fD//P fN DN =KDP fD NN
实际系统中KD*＝1～3 频率变化1％，负荷有功功率相应变化（1～3）％
a 0a 1a 2 a n 1
用标么值表示为（PDN、fN）
PD a0 a1 f* a2 f*2 an fn
PD
PD PDN
f*
f fN
3、负荷有功－频率的静态频率特性 在额定频率附近，负荷的静态频率特性近似为直线
PD
KD
tg
PD f
PDN
β
KD
PD* f*
＝PD / f /
PDN fN
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
3. 变化缓慢的持续变动负荷，引起负 荷变化的原因主要是工厂的作息制 度，人民的生活规律，气象条件的 变化等。
一、电力系统综合负荷的静态频率特性
1、负荷分类（有功功率与频率的关系）
1. 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整 流负荷等。
2. 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数 的属于此类，如球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩 机和卷扬机等。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力
f↓ n ↓ → P 2 ↓ → f↓ ↓ →
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。
V=E∝f: f ↓V → 不变 →
Im↑→ Qm↑V → ↓电 →压崩溃
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
电力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。
第五章 电力系统的有功功率和频率调整
5-1 频率调整必要性 5-2 电力系统频率特性 5-3 电力系统频率调整
5-1 频率调整必要性
1、电力系统频率控制的必要性
A 频率对电力用户的影响
(1) 电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化, 出现次品 和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备 的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导 致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常 运行。
B 提高电力系统运行的经济性
当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但 没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该 发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是 要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。
C 保证联合电力系统的协调运行
电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域 电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统 实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不 同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。
不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的
给水泵。
2.电力系统负荷与频率的关系：
P Da0P D Na1P D(N ffN)a2P D(N ffN)2
电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负 荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次 方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的 更高次方成正比。但有：
3、本章的主要内容
① 为什么P和f联系起来 ② 有功功率平衡 ③ 调频原理 ④ 调频方法和措施
事故 分析
1972年7月27日，湖北电网因继电保护误动作 ，武汉电网频率急剧下降，迫使青山、黄石两 个电厂全停。
1972年7月20日，浙江电网因常湖线输送功 率过大，导致发热弛度增大，而对低压线放电， 继电保护动作跳闸造成系统稳定破坏，频率急 剧下降，结果造成浙江电网全面瓦解，全省约 71.5％的用户停电
瑞典南部系统，于1983年12月27日因斯德哥尔 摩西北部的海尔迈变电所进行倒闸操作时设备 损坏造成单相接地故障，使几条线路切除造成 电压大幅度降低。后来甚至发展到南北电网解 列，频率和电压急剧下降，南部电网完全崩溃 而大面积停电，事故损失达5000万美元
5-2 电力系统频率特性 一、电力系统综合负荷的静态频率特性
图13-1 有功功率负荷的变化
1－第一种负荷分量； 2－第二种负荷分量 3－第三种负荷起频率的相应变化。第一种变化负荷 引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整。这 种调整通常称为频率的一次调整。
第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
B 频率对电力系统的影响
① 频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大。
② 频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机 （如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出 的有功功率下降。不能及时制止, 出现频率雪崩会造成 大面积停电,甚至使整个系统瓦解。
③ 发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动的，系统频率 降低将使电动机功率降低，影响电厂正常运行。
调度部门必须掌握的一个数据，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。
低频减载是电力系统抑制频率下降、维持系统频率稳定的有效方法， 控制电力系统一般故障及大面积复杂故障重要而有效的手段。合理 而快速地切除负荷或解列，可以使整个电网在最短的时间内恢复至 稳定运行状态。