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第13章 电力系统的有功功率平衡和频率调整

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电力系统的有功功率和频率调整ppt课件

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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。
电分第13章_电力系统的有功功率平衡和频率调整

电分第13章_电力系统的有功功率平衡和频率调整

（2）求负荷增加5%时的系统稳态频率；
K G*
f KG N PG N
K
i 1
n
Gi* GiN
P

f
PD 0* 0.05 fN 50 0.196Hz K* 12.742
PGN
（3）若允许频率降低0.2Hz，系统能够承受
的负荷增量
kr P K* kr KG* KD* GN P DN
KG* 0.5 0 0.25 0 0.25 25 6.25
kr 1 1.026 0.5 0.25 0.25 (1 0.1)
K* 1.026 6.25 1.5 7.912
P
（3）若允许频率降低0.2Hz，
系统能够承受的负荷增量；
PGN kr PDN PG1 1.0 PDN
PD0* K*f* 12.742 0.2 / 50 5.097%
电力系统的有功功率平衡和频率调整—电力系统的频率调整
频率的一次调整—Ex13-3 某电力系统中，一半机组的容 量已经完全利用，其余25%为 火电厂，无备用容量，单位调 节功率为16.6；25%为水电厂， 有10%备用容量，单位调节功 率为25；系统有功负荷的频率 （1）求系统单位调节功率
(i 1, 2,..., n)
f KG N PG N
P
PG PGi KGi f KG f KG*
单台等值机组和系统负荷的一次调频
KGi* PGiN G*
i 1
n
PGN
PGN
P
i 1
n
GiN
i*
( f ) PD PD
1.026PDN
0.03165PDN
电力系统频率及有功功率的调节精品PPT课件

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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
电力系统的有功功率平衡与频率调整教材

电力系统的有功功率平衡与频率调整教材

按照是否承担二次调整可将所有电厂分为：
01
机组要有足够的调整容量及范围; 调频机组具有能适应负荷变化需要的调整速度; 调整输出功率时符合安全及经济原则。
按照频率调整的要求，主调频厂应具备以下条件：
02
13.4.3 频率的三次调整
由此可见，调度部门使用发电计划来解决大部分有功功率平衡问题的。
13.4.4 互联系统的频率调整
13.4.4 互联系统的频率调整
（13.12）
由13-10式可得：
可见，当A、B两系统都进行二次调整，且两系统的功率缺额与其单位调节功率成比例时，即
联络线上的交换功率增量 为零。
13.4.4 互联系统的频率调整
令 ， 分别为A、B两系统的功率缺额，
汽轮发电机组：
水轮发电机组：
13.3.1 发电机组的有功功率—— 频率静态特性
(13.3)
用标幺值表示为：
(13.4)
13.3.1 发电机组的有功功率—频率静态特性
2、发电机组和等效发电机组的 功率频率静态特性
O
PG
PG2
图13.6频率的一次调整
假定系统只有一台机组
若系统负荷增加 ，其特性曲线变为 。此时频率为 ，系统运行于b点。
由图13.6可见，对应b点，发电机功率输出的增量为:
负荷的频率调节效应所产生的负荷功率变化量为
式（13.9）中
K 称为系统的单位调节功率，或系统的功率—频率静特性系数。
01
2.2 调频器的工作原理—实现频率的二次调整
02
13.2 自动调速系统
转速测量元件
放大元件
图13.2离心飞摆式调速系统示意图
2 自动调速系统
转速控制机构
电力系统有功平衡与频率调整

电力系统有功平衡与频率调整


n
n
建立拉格朗日方程： L Fi (Pi ) ( Pi PL )
i 1
i 1
L最小 L 0 Pi
勇PL于1 开始d，Fd1才P(1P能1)找到成 0
功P的L2 路
dF2 (P2 ) dP2
0
L Pn
dF1(Pn ) dPn
0
dF1(P1) dF2 (P2 ) dFn (Pn )
又称作二次调频，可实现
无差调节。
f fn
Δf f1
PGN
ΔPG PG1
2 1
P
5.3 电力系统的频率调整
➢系 统 负 荷 的 不 同 变 化 规 律 （三种）及其引起的频率偏 移的调整方法：
（1）变动周期最短（小于10s）， 变化幅度最小—由小负荷的经常 性投切造成，随机性强。
调速器
一次调频
（2）变动周期较长（在10s～ 180s），变化幅度较大---由一 些冲击性、间歇性负荷的变动
一、有功电源的最优组合 包括三个部分：
机组的最优组合顺序、最优组合数量和最优开停时间。
各电厂组合的基本要求：
---分担系统负荷时，要依据各类电厂的技术特点，按 效率优先原则安排，已达到经济合理利用资源的目的。
电力系统有功功率经济分配
具体原则：
➢(1)充分利用水源： ✓枯水期：无调节水电以及有调节水电厂的强迫功率首 先投入，有调节水电厂的可调功率承担高峰负荷。 ✓丰水期：所有水电厂优先投入。
➢(2)可以做到无差调节。
5.4 电力系统有功功率经济分配
系统有功功率的最优分配，包括：
➢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，即所谓机组的 合理开停（冷备用容量的合理分布问题）。
电力系统分析：第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整

电力系统分析：第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整

系统负荷的有功功率-频率静态特性
18
频率调节效应
KD为负荷的频率调节效应系数，或简称负荷的频率调节效应。
频率变化1%，负荷有功功率变化(1-3)%
频率偏离额定值不大时，可用直线近似表示
系统负荷的有功功率-频率静态特性（ f≈fN ）
19
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。
56
（3） 水力发电厂多年调节库容水力发电厂日调节库容水力发电厂径流式库容水力发电厂抽水蓄能库容水力发电厂 （4） 核能发电厂
57
＋
58
有功功率负荷① 有功功率负荷随天气、季节、每天的时间、天气,人们的生活工作习惯等变化，以各种负荷曲线来反映，是电力调度部门的重要依据。② 前页图中基荷：日负荷曲线最低点以下部分，峰荷：基荷与最大负荷之间的部分。
35
例13-2解
设额定总发电容量PGN*=1，计算KG*和PD*。计算备用系数kr=PGN/PDN后可得K*= krKG*+KD*。计算负荷功率增加5%时的稳态频率：f=(1+Δf*)fN =(1-ΔP*/K*)fN计算频率允许降低0.2Hz时系统能够承受的负荷增量: ΔP*=- K*Δf*
36
电厂按调频能力的分类主调频厂的选择依据主调频厂的选择原则
48
主调频厂的选择
49
电厂按调频能力的分类
主调频厂：负责全系统的频率调整。辅助调频厂：在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与频率调整。非调频厂：按预先给定的负荷曲线发电。
50
调整容量调整范围调整速度符合安全及经济的原则
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


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*
电力系统的有功功率平衡和频率调整

电力系统的有功功率平衡和频率调整


PG ( f )
发电机两者的调节效应.考虑一台 P2 ΔPD0 ΔPD
发电机和一个负荷的情况.
ΔPG P1
P’D ( f ) PD ( f )
假定系统的负荷增加ΔPD0
负荷的实际增量：
PGPD0PD
o
f2 f1
f
< 负荷的实际增量应与发电机组的功率输出的增量相等 >
13.2 电力系统的频率特性
三.电力系统的 P–f 静态特性
13-3 电力系统的频率调整
系统调频
➢负荷变化时通常首先由主调频电厂进行 二次调频力图恢复系统频率. ➢若仍有功率缺额则由配置了调速器的机 组进行一次调频.
13.3 电力系统的频率调整
1. 频率的一次调整
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.
13.3 电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
二 功负次 率荷调 增增频 量量
频率调整可能引起网络潮流的重新分布
A
B
PDAPABPGAKAf PDBPABPGBKBf
ΔPDA ΔPGA
KA
ΔPAB
ΔPDB ΔPGB
KB
f P D A P D B P G A P G B P D P G= 0, 则: △f = 0
说的频率调整
同步器平行移动发电机 的功频静特性来调节频率和 分配机组间的有功功率
P3 ΔPD0
P2
P1
o
PG ( f ) ΔPD ΔPG
P’D ( f ) PD ( f )
f2 f1
f
13.3 电力系统的频率调整
3. 发电机的分类
有可调容量的机组均参加频率的一次调整 只有一台或少数几个机组参加频率的二次调整 主调频机组：参与二次调频的机组,条件：有足够大的调频容量和 调节范围,出力调整速度应满足系统负荷变化速度的要求等. 辅助调频机组：只有在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参 与频率调整 非调频机组：按调度中心预先给定的负荷曲线运行,不参与频率的 二次调整
【学习】第13章_电力系统的有功功率平衡及频率调整

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n
n台机组的等值
P G P G i K G ifK G f
i1
i1
单位调节功率
标么值形式：
n
n
KG KGi KG*i
i1
i1
PGiN fN
n
KG* KG*iPGiN/PGN i1
*1/KG*PGN/ n PGiN
i1 i*
结论： 1.若某台机组已经没有调节容量，则取i*=, KGi＝0； 2.调差系数越小的机组增加的有功出力(相对于本身的额定值 )就越多； 3.系统的单位调节功愈大，频率就愈稳定。
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
按最优化原则在各发电厂 进行分配的负荷分量
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 系统处于稳态运行时，系统中有功负荷随频率的变化特性。 1.负荷的分类： 与频率无关：照明、电炉、整流； 与频率一次方成正比：球磨机、切削机床，卷扬机； 与频率二次方成正比：铁损(涡流)； 与频率三次方成正比：通风机、静水头阻力不大的循环水泵； 与频率四次方成正比：阻力很大的水泵； 注：主要成份为前二种，在额定值附近为一直线。 2.负荷功率与频率的关系：
A
频率为f2。这种由发电机特性和
PD F
负荷调节效应共同承担系统负荷
变化使系统运行在另一频率的频 0 率调整称为频率的一次调整。
f2 f1
f
频率一次调整的结果：
发电机有功功率增加了P2-P1，负荷调节效应使负荷少吸收有 功功率为P3-P2，系统频率降低到f2。
电力系统分析第13章

电力系统分析第13章


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, 当系统频率在额定值附近时,虽然频率 满足要求, 满足要求 , 但没有说明哪些机组参与并联 运行, 运行 , 并联运行的机组各应该发多少有功 功率. 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 就是要解决这个问题 . 济调度问题. 济调度问题.
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, 决定,相联系统只有一个频率, 是一个全局问题,与电压不同. 是一个全局问题,与电压不同.
G1 L1
c
L2 G2
O
Pபைடு நூலகம்1
PL2 PL3
P
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
13.4 电力系统频率调整
1,电力系统频率的一次调整
当系统负荷增加, 当系统负荷增加,综合负荷 特性为L2时 特性为 时,发电机调速 系统的设定值不变, 系统的设定值不变,等效发 电机特性仍然为G1, 系统运 电机特性仍然为 行在b点 系统频率为f2. 行在 点,系统频率为 . 这种由发电机特性和负荷调 节效应共同承担系统负荷变 化使系统运行在另一频率的 频率调整称为频率的一次调 整. f a f1 f2 b
PG2
PG
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
电力系统有功功率的平衡与频率调整

电力系统有功功率的平衡与频率调整

电力系统有功功率的平衡与频率调整
5.1 电力系统中的有功平衡与频率调整
5.1.1 频率调整的必要性
1 频率变化对用户的影响
(1)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。如纺织工业、造纸工业将因频率变化出现残次品。
(2) 当频率降低，使电动机有功功率降低，将影响所传动机械的出力。 (3) 频率不稳定，将会影响电子设备的准确性。雷达、电子计算机等重要
入功率
损平衡和备用容量
1、有功功率负荷的变动及其调整
对系统实际负荷变化曲线的分析表明 ，系统负荷可以看作是由三种具有不 同变化规律的变动负荷所组成：
第一种是变化幅度小，变化周期较短 （10s内）的负荷分量；
第二种是变化幅度较大，变化周期较 长(一般为10s至3min)的负荷分量， 如工业中大电机、电炉、电气机车等
5.1.4 各类发电厂的特点及合理组合
目前发电厂主要有以下三类：火力发电厂、水力发电厂、核电厂
（一）各类发电厂的特点
1、火力发电厂的主要特点
火电厂外景
（1）运行需要支付燃料费用，占用运输能力，运行不受 自然条件的影响。 （2）有功出力受锅炉和汽轮机最小技术负荷的限制，启 停时间长且启停费用高。 （3）效率与蒸汽参数有关，高温高压设备效率最高，低 温低压设备效率最低。 （4）热电厂采用抽汽供热，总效率较高。
(3)系统频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流大大增加，引起系 统无功损耗增加，若系统备用无功电源不足，将导致电压降低。
总之，电力系统的频率降低时将影响各行各业，频率过低时甚至会使系 统瓦解，造成大面积停电，必须设法使系统频率保持在规定范围内
5.1.2 电力系统的频率与有功功率平衡的关系
系统频率同发电机转速之间的关系 f np 60

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。

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

第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整

离心式机械液压调速系统由四个部分组成，其结构原理如图 13-3所示，下面简要介绍调速系统的作用原理。
转速测量元件由离心飞摆、弹簧和套简组成，与原动机转轴相联接，直接反映原 动机转速的变化。当原动机有某一恒定转速时，飞摆处于某一定位置时达到平 衡，套简位于B点。杠杆AOB和DEF处在某种平衡位置，错油门的活塞将两个油 孔堵塞，使高压油不能进入油动机(接力器)，油动机活塞上、下两侧的油压相 等，活塞不移动，从而使进汽(水)阀门的开度也固定不变。 负荷增加时，发电机的有功功率输出随之增加，原动机的转速(频率)降低，飞摆 的离心力减小。在弹簧力和重力的作用下，飞摆靠拢到新的位置才能重新达到各 力的平衡。于是套筒从B点下移到B’ 点。此时油动机还未动作，杠杆AOB中的A 点仍在原处不动，整个杠杆便以A点为支点转动，使O点下降到O’点。杠杆DEF 的D点是固定的，F点下移，错油门2的活塞随之向下移动，打开通向油动机3的 油孔，压力油便进入油动机活塞的下部，将活塞向上推，增大调节汽门(或导水 翼)的开度，增加进汽(水)量，使原动机的输入功率增加，结果机组的转速（频 率）便开始回升。随着转速的上升，套简从B’点开始回升，与此同时油动机活塞 上移，使杠杆AOB的A端也跟着上升，于是整个杠杆AOB便向上移动，并带动杠 杆DEF以D点为支点向逆时针方向转动。当点O以及DEF恢复到原来位置时，错 油门活塞重新堵住两个油孔，油动机活塞的上、下两侧油压又互相平衡，在新的 位置稳定下来，调整过程便告结束。 杠杆AOB的A端由于汽门已开大而略有上升，到达A’点的位置，而O点仍保持原 来位置，相应地B端将略有下降，到达B”的位置，与这个位置相对应的转速，将 略低于原来的数值。
PD*
= a0
+ a1 f
+ a2
f

电力系统有功功率的平衡和频率调整

为最优。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
有功负荷的最优分配的目的在于：在供应同样大小负荷
n
有功功率 p Gi 的前提下，单位时间内的能源消耗最少。 i1 目标函数是总耗量： n C (P G 1 ,P G 2 ,,P G ) n F F 1 (P G 1 ) F 2 (P G 2 ) . .F n .(P G ) n F i(P G )i i 1 变量：各发电设备输出有功功率。
为热备用 （旋转备用）
(1) 负荷备用。为了满足系统中短时的负荷变动和短期 内计划外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小 与系统的负荷大小有关，一般为最大负荷的2%~5%。大系 统采用较小的百分数，小系统采用较大的百分数。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 在有水、火电厂的联合系统，一般为冷 备用；在只有火电厂或水电厂不能投入 运行时，为热备用
(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。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 （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，发挥高效机组的作用；
6 0 .009
P2
根据等耗量微增率准则
：
＝
1
有
2
8 0 .008 P1＝ 6 0 .009 P2
联立：
P1＋
P
＝
2
420
解出：
P
＝
2
315
MW
P1＝ 105 MW
P1越限，取其下P限 1＝1，20M 即W
P2＝42－ 012＝ 0 300MW
第二节 电力系统的频率调整 一、电力系统负荷的有功功率 —频率静态特性 负荷的有功功率-频率静态特性：当电力系统处于稳态运行 时，系统中综合有功负荷随频率的变化特性。

电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解


%=3~5或 KG*=33.3~20 %=2~4或 KG*=50~25
c.负荷的单位调节功率：综合负荷的静态频率特性的斜率。
一般而言：
KL* 1.5
三、 频率的一次调整
1、简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而 使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调 速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效 应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。
2、数学表达式：
KS：称为系统的单位调节功率，单位Mw/Hz。表示原动 机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下 降或上升的多少。
3、注意： ➢ 取功率的增大或频率的上升为正； ➢ 为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的
单位调节功率； ➢ 对于满载机组，不再参加调整。
对于系统有若干台机参加一次调频：
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
日负荷曲线中的安排示意图，见图4-2。
图4-2 各类发电厂组合顺序示意图 （a）枯水季节 （b）丰水季节
➢夏季丰水期，水量充足，水电厂应带基本负荷以避免 弃水、节约燃煤。在此期间，可抓紧时间进行火电厂设 备的检修。
2）、发电机组的有功功率—频率静态特性 a.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。
b.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：
• 汽轮发电机组 • 水轮发电机组
➢冬季枯水期，来水较少，应由凝汽式火电厂承担基本 负荷，水电厂则承担尖峰负荷。

电力系统有有功功率平衡和频率调整41页PPT


等约束条件：有功功率必须保持平衡
n
对于每 P GiP L 个 iU i节 U j点 G ic j o i jsB is j iinj0
j 1
n
n
对于整个PG系 i 统 PL iP0
n
n
不计网损PGi PLi0
i1 i1
i1
i1
不等约束条件：为系统的运行限制各节点发电设备有功功 率 PG,无i 功功率 和QGi电压大小不能超过限额。
▪ 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提高预测的 精度就可以降低备用容量，减少临时出力调整和避免计 划外开停机组，以利于电网运行的经济性和安全性。
根据负荷变化，电力系统的有功功率和频率 调整大体上也可分为：
1. 一次调频：由发电机调速器进行；
2. 二次调频：由发电机调频器进行；
3. 三次调频：由调度部门根据负荷曲线进行最 优分配。
PGimin PGi PGimax QGimin QGi QGimax Uimin Ui Uimax
3) 最优分配负荷时的等耗量微增率准则
一般用拉格朗日乘数法。
现用两个发电厂之间的经济调度来说明问题，略 去网络损耗。
1) 建立数学模型。
2
mfi• nF cto s a 2 iP G 2 ia 1 iP G ia 0 i
二、电力系统中有功功率的平衡和备用容量
1、有功功率负荷的变动及其调整
一、变化幅度很小、变化周 期较短，负荷变动有很大 的偶然性。
二、变化幅度较大、变化周 期较长，如电炉。电气机 床。
三、变化缓慢的持续变动负 荷，如由生产、生活、气 象变化引起的负荷变动。
电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户的 需求，即进行电力负荷预测，按照调度计划的周期， 可分为日负荷预测，周负荷预测和年负荷预测。 不同的周期的负荷有不同的变化规律：
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，在有功平衡的基础上，按最优化原则在发电厂之间分配。
13.2
电力系统的频率特性
1. 负荷的 P–f 静态特性
① 负荷静态频率特性：系统处于运行稳态时，系统中有功负荷 随频率的变化特性。各类负荷的频率特性：
P* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*2 , a0 a1 a2 a3 1 f* f fN
o fN f
δ(δ*)：静态调差系数，调差率（功率变化1%，频率变化δ*%） 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 P f 1 1 1 fN KG * = 0.04~0.06，KG* KG N 汽轮机：δ G ， KG = 25~16.7 f P PGN 水轮机：δ = 0.02~0.04，K GN = 50~25
*
G*
13.2
电力系统的频率特性
3. 电力系统的 P–f 静态特性
要确定电力系统的负荷变化引起
的频率波动，需要同时考虑负荷 及发电机两者的调节效应。考虑 一台发电机和一个负荷的情况。
ΔPD0 P2 P1 P PG ( f ) ΔPD ΔPG PD ( f ) P’D ( f )
假定系统的负荷增加ΔPD0。
K KG KD
K：系统的 P–f 静特性系数，
或系统的单位调节功率，计及发 电机和负荷的共同作用时，引起 f 单位变化的负荷变化量。
o
f2
f1
f
根据 K 可以确定在允许的频率偏移范围内，系统所能承受的负荷变化量。
K K r K G K D
PD 0* f*
Kr
PGN PDN
13.2
电力系统的频率特性
1. 负荷的 P–f 静态特性
② 当频率偏移不大时，用线性方程近似表示负荷静态频率特性。
PD K D f PD K D*f PD PDN fN K D KD f D f N PDN
PD
PDN
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* %）
f
13.3
电力系统的频率调整
3. 发电机的分类
有可调容量的机组均参加频率的一次调整 只有一台或少数几个机组参加频率的二次调整 主调频机组：参与二次调频的机组，条件：有足够大的调频容量 和调节范围，出力调整速度应满足系统负荷变化速度的要求等。 辅助调频机组：只有在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参 与频率调整 非调频机组：按调度中心预先给定的负荷曲线运行，不参与频率
PD ( f )
ΔPG2
o
f 2 f '2 f 1
ห้องสมุดไป่ตู้
f
13.3
电力系统的频率调整
1. 频率的一次调整
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。 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
第十三章 电力系统的有功功率平衡和频率调整
1
13.0
概述
电压是衡量电能质量的一个重要指标 频率也是衡量电能质量的重要指标
13-1: 频率调整的必要性
13-2: 电力系统的频率特性 13-3: 电力系统的频率调整 13-4: 有功功率平衡和系统负荷的合理分配
13.1
频率调整的必要性
1、有功功率的基本概念：由发电机的转速决定，相联系统只有
P2
的功频静特性来调节频率和 P1 分配机组间的有功功率
o
f2
f1
f
13.3
电力系统的频率调整
2. 频率的二次调整
发电机满载运行时的
功频静态特性 所以，系统有功电源 的出力不能仅满足在 额定功率下有功负荷
PG PGN PGN1 PGN PGN2 o
P'D
PD
的需求，应留有一定
的备用容量。
f2 ffNfN 1
A ΔPDA ΔPGA KA ΔPAB
B ΔPDB ΔPGB KB
13.3
电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
习题13－7 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ，
KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系统增加负荷150MW
⑤ 全网频率统一，调频涉及整个系统；无功功率平衡和电压调
整可以按地区就地解决 ⑥ 当线路有功潮流不超过允许范围时，有功电源的任意分布不
会妨碍频率的调整；无功平衡和调压则同无功电源的合理分布关
系密切
13.4
有功功率平衡和系统负荷的合理分配
1. 有功功率电源
发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源
δ* 等值调差系数
13.2
电力系统的频率特性
5. 考虑二次调频的 P–f 分析
PD0 P 2 (KG KD )f G
二次调频不改变系统的单位 调节功率，但在同样的 f 偏 移下，能承受更大的负荷变 化。
P3 P2 P1 ΔPD0 P
PG ( f ) ΔPD ΔPG
P’D ( f )
负荷的实际增量：
P PD0 PD G
o
f2
f1
f
( 负荷的实际增量应与发电机组的功率输出的增量相等 )
13.2
电力系统的频率特性
3. 电力系统的 P–f 静态特性
PD 0 PG PD KG f K D f K f
ΔPD0 P2 P1 P PG ( f ) ΔPD ΔPG PD ( f ) P’D ( f )
A、B发电机和负荷功率的变化量：
PGA KGAf 270 0.185 49.95MW PDA K DAf 21 0.185 3.885MW PGB KGB f 480 0.185 88.8MW PDB K DB f 39 0.185 7.215MW
的二次调整
13.3
电力系统的频率调整
4. 主调频发电厂的选择
条件： 1) 足够调整容量和范围 2) 调整速度 3) 安全经济原则，联络线功率波动和中枢点电压波动 水电厂最适宜承担调频任务，但应兼顾经济性。 （调整范围可以达到 50%PN 以上，速度快，一分钟可以 由空载→满载。火电厂锅炉、汽机受最小技术负荷限制，
（2）A、B均参加一次调频，但二次调频仅由A承担，PABmax = 400MW，求系统频率的最小变化量 应充分利用二次调频容量，则：
A ΔPDA ΔPGA
A
B ΔPAB ΔPDB ΔPGB
B
△PAB = 100 并非全部是A的二次 △PAB = 100 K K − ( KGB + KDB ) × △f = 50 调频功率量 100 -△PGA = − ( KGA + KDA ) ×△f − 519 × △f = 50 △PGA = 71.482 △f = − 0.098 HZ
2. 发电机的 P–f 静态特性
发电机静态频率特性：系统处于运行稳态时发电机有功功率与 频率的变化关系 f
PG KG f PG KGf*
P f P * * GN P* fN

PG PGN
KG ( KG* )：单位调节功率，f发生单位变化时 ，发电机组输出功率的变化量。
备用系数，一般应满足： Kr >1
13.2
电力系统的频率特性
4. 复杂电力系统的频率特性
KG KGi KGi
i 1 i 1 ng ng
P GiN fN
P
KG KG
fN PGN
K
i 1 ng i
ng
Gi GiN
P
GiN
*
1 K G
KG ( KG* ) 等值单位调节功率
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
13.3
电力系统的频率调整
2. 频率的二次调整
由发电机组调速系统的转速控制机构（同步器）来实现的
频率调整。 二次调整也就是通常所 说的频率调整
P3 PG ( f ) ΔPD0 ΔPD ΔPG PD ( f ) P’D ( f ) P
同步器平行移动发电机
13.3
电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
习题13－7 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ，
KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系统增加负荷150MW
（1）求 A、B均仅进行一次调频时的系统频率： − ( KGA + KDA + KGB + KDB ) × △f = 150 A − 810 ×△f = 150 ΔP ΔP △f = − 0.185 HZ K f = 50 − 0.185 = 49.815HZ 联络线功率变化量（即A系统的负荷增加量）： △PAB = − ( KGA + KDA ) × △f = 291 × 0.185 = 53.835 MW
一个频率，是一个全局问题，与电压不同。 2、电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，在负荷变化时， 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。
13.1
频率调整的必要性
3、频率的重要性 ① 影响用户产品的质量（异步电动机的转速和输出功率均 与频率有关） ② 影响电子设备的准确性 ③ 对电力系统运行的不良影响 1）对发电机叶片的不良影响，振动 2）f↓，降低给水泵、循环水泵、风机等的出力和效率 （辅助效率和内能） 3）f↓，异步电动机和变压器的励磁电流↑，QL↑，为 Q平衡和电压调整增加困难。 4）互联系统解列 5）发电机解列