电力系统的有功功率和频率调整概述模板ppt
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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
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。
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。
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
有功功率和频率调整课件
04
配电线路
将电能从变电站分配 到最终用户。
电力系统的特点
电力系统的装机容量通常很大， 以满足大量用户的用电需求。
电力系统通常配备有各种自动化 控制系统，以确保稳定、安全和 经济运行。
高电压 大容量 远距离
自动化控制
通常在数千伏至数百千伏之间。
输电线路通常很长，跨越不同的 地理区域和气候条件。
电力系统的要求
调速器调整
汽轮机调整
调速器是发电机组的重要控制设备，可以 通过调整调速器的开度来控制发电机组的 出力，从而调整电力系统中的频率。
汽轮机可以通过调整进汽量来控制发电机 组的出力，从而调整电力系统中的频率。
锅炉调整
其他调整方法
锅炉可以通过调整燃料量来控制发电机组 的出力，从而调整电力系统中的频率。
除了以上三种方法外，还有水泵、压缩机 等设备可以通过调整流量来控制发电机组 的出力，从而调整电力系统中的频率。
负荷分配
根据电力系统负荷需求，自动分配发电机组的输出功率，确保满足负荷需求。
AGC的实现方式
集中控制
在电力调度中心设置控制中心，对整 个电力系统的发电机组进行集中控制 。
分散控制
在各发电机组设置控制装置，对各自 的输出功率进行分散控制。
06
电力系统稳定器(PSS)
Chapter
PSS的概念
电力系统稳定器定义
有功功率
有功功率是指实际做功的功率， 是电力系统中实际传输的功率，
也是用户实际消耗的功率。
功率平衡
有功功率平衡是指系统中所有发电 机组的有功功率之和等于系统所需 消耗的功率总和，以保证系统的正 常运行。
重要性
有功功率平衡是电力系统稳定运行 的重要条件，如果功率不平衡，会 导致系统电压波动、频率不稳定等 问题。
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
第五章电力系统的有功功率和频率调整ppt电力系统
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
和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2 电力系统中有功功率的最优分配
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1.2 各类发电厂的合理组合
——考虑调节性能与能力的组合顺序
(1)各类发电厂的组合顺序——考虑调节效率/能力
反应堆的负荷没有限制，其技术最小负荷取决 于汽轮机，为其额定负荷的10%～15%
反应堆和汽轮机的投切或承担急剧变动负荷时 会耗能、费时、易于损坏设备
原子能发电厂的一次投资大，运行费用小。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1.1 各类发电厂的运行特点
——水力发电厂的特点
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）？ l 两类备用容量的关系？
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.1 电力系统中有功功率的平衡
l 5.1.1 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
调节能力越强。所谓多年调节，指库容足够大，可存储多 年的多余水量，说明其库容调节能力强。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1 各类发电厂的运行特点
——抽 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70%，但由于
和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2 电力系统中有功功率的最优分配
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1.2 各类发电厂的合理组合
——考虑调节性能与能力的组合顺序
(1)各类发电厂的组合顺序——考虑调节效率/能力
反应堆的负荷没有限制，其技术最小负荷取决 于汽轮机，为其额定负荷的10%～15%
反应堆和汽轮机的投切或承担急剧变动负荷时 会耗能、费时、易于损坏设备
原子能发电厂的一次投资大，运行费用小。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1.1 各类发电厂的运行特点
——水力发电厂的特点
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）？ l 两类备用容量的关系？
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.1 电力系统中有功功率的平衡
l 5.1.1 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
调节能力越强。所谓多年调节，指库容足够大，可存储多 年的多余水量，说明其库容调节能力强。
第五章电力系统的有功功率和频率调 整ppt电力系统
5.2.1 各类发电厂的运行特点
——抽 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70%，但由于
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*
电力系统有功功率和频率调整.ppt
P K f ( i 1 , 2 , ,n )
Gi Gi
n n i 1 i 1
P P K f K f G Gi Gi G
P GiN K K K G Gi Gi fN i 1 i 1
n n
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。（上式公式中若发电机已满载，其单位 调节功率 K G i 为0）
17
把n台机组用一台等值机代替，等值单位调节功率标幺值
P GiN代入 K K K G Gi Gi fN i 1 i 1
n n
KG KG
n
P GN fN
第十三章 电力系统有功功率平衡与频率调 整
1
13-1 有功平衡和频率调整
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（纺织工 业、造纸工业等） （2）异步电机功率变化-影响效率 （3）电子设备的精度 • 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 功消耗。
PG
B
P P P K f D B AB GB B B
( P P ) ( P P ) P P DA DB GA GB D G f K K K A B
K ( P P ) K ( P P ) A DB GB B DA GA P AB K K A B
10
•调频器的工作原理
11
•发电机组的有功功率－频率静态特性
（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移
第12次课-第4章电力系统有功功率与频率调整
第四章 电力系统有功功率与 频率调整
主要内容
主讲内容 电力系统有功功率与频率关系； 有功功率平衡的原理； 频率调整的方法； 教学要求 了解电力系统有功功率与频率关系； 掌握有功功率平衡的原理； 掌握频率调整的方法。 重点、难点
有功功率平衡的原理； 电力系统常用的频率调整方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电力系统有功功率与频率调整 ▪ 衡量电能质量的一个重要指标：频率
PGi PLi PLoss,
➢ 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
➢ 定义：备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷
➢ 分类：
按作用分：
按其存在形式分：
(1)负荷备用：满足负荷波 动、计划外的负荷增量
(2)事故备用：发电机因故 退出运行能顶上的容量
(3)检修备用：发电机计划 检修
荷的需求，就可以维持频率的稳定。
1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量 3.第三种负荷分量 4.实际的负荷变化曲线
图 有功负荷的变化
本章总结
了解电力系统有功功率与频率关系； 掌握有功功率平衡的原理； 掌握频率调整的方法； 课后自学讨论。
第一种负荷分量变动幅度小 （0.1%～0.5%），变化周期短（一 般10s以内）；
第二种负荷分量变动幅度较大 （ 0.5% ～ 1.5% ） ， 变 化 周 期 较 长 （ 一 般10s～3min）；
第三种负荷分量是持续变动负荷。
1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量 3.第三种负荷分量 4.实际的负荷变化曲线
图 有功负荷的变化
电力系统有功功率与频率调整
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。
主要内容
主讲内容 电力系统有功功率与频率关系； 有功功率平衡的原理； 频率调整的方法； 教学要求 了解电力系统有功功率与频率关系； 掌握有功功率平衡的原理； 掌握频率调整的方法。 重点、难点
有功功率平衡的原理； 电力系统常用的频率调整方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电力系统有功功率与频率调整 ▪ 衡量电能质量的一个重要指标：频率
PGi PLi PLoss,
➢ 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
➢ 定义：备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷
➢ 分类：
按作用分：
按其存在形式分：
(1)负荷备用：满足负荷波 动、计划外的负荷增量
(2)事故备用：发电机因故 退出运行能顶上的容量
(3)检修备用：发电机计划 检修
荷的需求，就可以维持频率的稳定。
1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量 3.第三种负荷分量 4.实际的负荷变化曲线
图 有功负荷的变化
本章总结
了解电力系统有功功率与频率关系； 掌握有功功率平衡的原理； 掌握频率调整的方法； 课后自学讨论。
第一种负荷分量变动幅度小 （0.1%～0.5%），变化周期短（一 般10s以内）；
第二种负荷分量变动幅度较大 （ 0.5% ～ 1.5% ） ， 变 化 周 期 较 长 （ 一 般10s～3min）；
第三种负荷分量是持续变动负荷。
1.第一种负荷分量 2.第二种负荷分量 3.第三种负荷分量 4.实际的负荷变化曲线
图 有功负荷的变化
电力系统有功功率与频率调整
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。
电力系统有功功率平衡与频率调整ppt课件
综合负荷与频率的关系可表示成：
2
n
PL
a0 PLe
a1PLe
f fe
a2PLe
f fe
anPLe
f fe
PL a0 a1 f* a2 f*2 an fn
PL
PL PLe
f*
f fe
a0 a1 a2 an 1
2、电力系统频率二次调整
电力系统频率的二次调整任务是 由调频发电厂中的发电机组承担的。
33
4.4 电力系统频率调整
3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）
在频率的三次调整之前，让我们 先看看电力系统负荷的变化情况。
见下图
34
4.4 电力系统频率调整
3、电力系统有功功率调整 （频率的三次调整）
负荷总的变化情况 随机分量 脉冲分量 持续分量
13
4.2 有功功率和频率
1、基本概念 电力系统的频率由发电机的转速 决定，相联系统只有一个频率， 是一个全局问题，与电压不同。
14
4.2 有功功率和频率
2、频率
额定频率：50Hz
频率偏移：系统运行频率与额定 频率之差。
15
4.2 有功功率和频率
3、 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。
6
4.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力系统的影响 （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。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 雪山崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使 整个系统瓦解。
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PL a0 a1 f* a2 f*2 an fn
PL
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f*
f fe
a0 a1 a2 an 1
2、电力系统频率二次调整
电力系统频率的二次调整任务是 由调频发电厂中的发电机组承担的。
33
4.4 电力系统频率调整
3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）
在频率的三次调整之前，让我们 先看看电力系统负荷的变化情况。
见下图
34
4.4 电力系统频率调整
3、电力系统有功功率调整 （频率的三次调整）
负荷总的变化情况 随机分量 脉冲分量 持续分量
13
4.2 有功功率和频率
1、基本概念 电力系统的频率由发电机的转速 决定，相联系统只有一个频率， 是一个全局问题，与电压不同。
14
4.2 有功功率和频率
2、频率
额定频率：50Hz
频率偏移：系统运行频率与额定 频率之差。
15
4.2 有功功率和频率
3、 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。
6
4.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力系统的影响 （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。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 雪山崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使 整个系统瓦解。
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。
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第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
2、电力系统有功功率控制的必要性 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。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
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。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述 13.2 有功功率和频率 13.3 电力系统频率特性 13.4 电力系统频率控制 13.5 有功功率平衡 13.6 小结
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
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
变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂 纹。对于额定频率为50Hz的电力系统,当 频率低到45Hz附近时,某些汽轮机的叶片 可能因发生共振而断裂,造成重大事故。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力系统的影响 （2）频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电
供电频率有严格要求。当频率降到一定数 值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停 止运行。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力系统的影响 （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。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响 （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。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 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
转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工 业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定 会影响产品质量,,甚至会出现次品和废品。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响 （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。这对一些 重要工业和国防是不能允许的。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.2 有功功率和频率
2、频率
额定频率：50Hz
频率偏移：系统运行频率与额定 频率之差。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.2 有功功率和频率
3、 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， 则将出现较大的和频率调整
13.3 电力系统频率特性
1、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
发电机组的功
f
率频率静态特
性如右图，当 f1
功率增加到其
f2
额定功率时，
输出功率不随
频率变化。
1 2
O
PG1
PG2
PG
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.3 电力系统频率特性
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。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 雪山崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使 整个系统瓦解。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力系统的影响 （3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵对
f PG
KG
1
PG f
K G
1
PG f
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.3 电力系统频率特性
2、电力系统综合负荷的静态频率特性 电力系统综合负荷由各种各样的负荷组
1、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
等效发电机组
f
的功率频率静
态特性如右图
f1
所示，它跟发 f2
电机组的功率
频率静态特性
相似。
1 2
O
PG1
PG2
PG
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.3 电力系统频率特性
1、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性 由此可见，发电机组和等效发电机组的功率频率 静态特性都是向下倾斜的，其程度用调差系数表示：
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
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
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.2 有功功率和频率
1、基本概念 电力系统的频率由发电机的转速 决定，相联系统只有一个频率， 是一个全局问题，与电压不同。
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.1 概述
2、电力系统有功功率控制的必要性 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。