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第五章 电力系统正常运行方式的调整及控制(夏道止)

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第五章电力系统有功功率与频率的调整

第五章电力系统有功功率与频率的调整
第五章 电力系统有功功率与频率的调整
1
电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使之 尽量保持不变。 尽量保持不变。 负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时，保证合 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时， 格的供电电压质量。 格的供电电压质量。 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 变压器等设备的容量限制和其他条件， 变压器等设备的容量限制和其他条件，以保证设备和系统运 行的安全性。 行的安全性。 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 2
（1）不需燃料费，但一次投资大 不需燃料费， （2）出力调节范围比火电机组大 （3）启停费用低，且操作简单 启停费用低， （4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率 必须释放水量－－强迫功率 －－
16
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷 ～15％。 ）最小技术负荷小，为额定负荷10～ ％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 启停 ）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 及急剧调节时，易于损坏设备。 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。 ）一次投资大，运行费用小。

《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整

《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功 功率和频率调整大体上分一次、二次、三次调整三种。 频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调 速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调 频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动 引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按 照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。
PG 2

0.53 0.18 0.0036

97
PL PG1 PG2 197
因此，负荷继续增加时，增加的负荷应由发电设备2承担， 两套设备的综合耗量微增率也就取决于发电设备2。
（b）PL 100MW，按最优分配时，有
PL

PG1

PG 2

0.25
0.0028
0.18
（以下简称负荷）时刻都在 作不规则变化，如右图所示。 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 种变化幅度很小，变化周期 短，负荷变动有很大的偶然 性；第二种是变化幅度大， 变化周期较长；第三种是变 化缓慢的持续变动负荷。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
2、水力发电厂的特点 （1）必须释放水量－－强迫功率。 （2）出力调节范围比火电机组大，启停费用低，且操作简
单。 （3）不需燃料费，但一次投资大，水电厂的运行依水库调
节性能的不同在不同程度上受自然条件的影响。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、原子能发电厂的特点 （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。

第五章 电力系统的有功功率和频率调整(1)

第五章 电力系统的有功功率和频率调整(1)

10
2. 有功负荷的变动
IPSO
图5-1
11
第二节 电力系统有功最优分配
12
0. 概念
IPSO
电力系统最优分配（经济调度）：是在满 足安全和一定质量要求的条件下尽可能提 高运行的经济性，即合理地利用现有的能 源和设备，以最少的燃料消耗量（或燃料 费用或运行成本），保证对用户可靠而满 意地供电。
w
jtk
tk W jT 0
j 1, 2, , u
T tk
k 1
s
PGi min PGitk PGi max QGi min QGitk QGi max U i min U itk U i max
32
求解过程
IPSO
建立拉格朗日函数：
u n m L a P a1i PGi a0i dt k PGitk PGHjtk PLitk i 1 k 1 k 1 j 1 i 1 i 1 m s s 2 2 i Gi
27
2.
求解
IPSO
5) 对不等式约束进行处理


对于有功功率限制，当计算完后发现某发 电设备越限，则该发电设备取其限制，不 参加最优分配计算，而其他发电设备重新 进行最优分配计算。 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分 配没有直接关系，可暂时不计，当有功功 率负荷的最优分配完成后计算潮流分布在 考虑。
求极值必要性条件：
dFi dP tk k tk 0 Gitk dw j Hj tk k tk 0 dPGH j tk u n m PGitk PGHjtk PLitk 0 j 1 i 1 i 1 s w jtk tk W jT 0 k 1

第五章 电力系统的有功功率和频率调整第六章 电力系统的无功功率和电压调整

第五章 电力系统的有功功率和频率调整第六章 电力系统的无功功率和电压调整

要维持频率在正常的范围内，系统必须具有充裕的可
调有功电源。
负载变化 导致 发电机频率变化，怎么办？
《Power System Analysis》
自动调速系统及其特性
自动调速系统：关键 在于利用杠杆的作用 调整汽轮机或水轮机 的导向叶片，使其开 度增大，增加进汽量 或进水量。
当转速下降 时，点位下降 A D 固定 C

5
《Power System Analysis》
有功功率电源备用容量

有功功率电源：可投入发电设备的可发功率之和，不 应小于包括网损和厂用电在内的系统（总）发电负荷。 系统的备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。 可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修 备用和国民经济备用等。


一般负荷 电源 输电系统 波动负荷
设置串联电容器，抵 偿线路感抗，限制电 压波动幅度 设置调相机和电抗器
一般负荷 电源 输电系统
CS
波动负荷
一般负荷 电源 输电系统 波动负荷
设置静止补偿器
《Power System Analysis》
2.电压管理
电压中枢点就是那些反映系统电压水平的主要发电厂 的高压母线、枢纽变电所低压母线或有大量地方负荷的 发电机母线。 （1）中枢点的电压偏移
负荷备用：调整负荷波动或超计划负荷增加，2～5％Pmax 事故备用：发电设备发生偶然事故时，使电力用户不受严 重影响，维持系统正常供电所需的备用，5～10％Pmax 检修备用：使系统中发电设备能定期检修而设置。 国民经济备用：着眼未来

《Power System Analysis》
5.2 电力系统中有功功率最优分配
《Power System Analysis》 B上升带动C上升

第五章电力系统的有功功率和频率调整ppt电力系统

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

电力系统频率及有功功率的自动调节与控制

电力系统频率及有功功率的自动调节与控制

二、电力系统负荷调节效应
1、当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变。 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性，是负 荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。
2、电力系统中各种有功负荷与频率的关系 (1) 与频率变化无关的负荷，如白炽灯、电弧炉、电阻炉和整流负 荷等。它们从系统中吸收有功功率而不受频率变化的影响。
PL a0 a1 f a2 f2 a3 f3
0.35 0.4 0.96 0.1 0.962 0.15 0.963
0.35 0.384 0.092 0.133 0.959
PL % (1 0.959) 100 4.1
KL
PL % f %
4.1 4
1.025
电力系统自动化
Pc
PB
B K
保持不变
电力系统自动化
第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
积差调节法的特点是调节过程只能在 结束， 常数， 此常数与计划外负荷成正比。
3、机组间的有功功率分配 多机组采用积差调频法调频时，可采用集中式、分散式两种形式。
电力系统自动化
第三节 电力系统调频与自动发电控制
调频方程组
由于系统中各点的频率是相同的，各机组
m PTi 1
m PGi 1
PL
d dt
m (Wki )
1
系统的频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致， 因此调频与有功功率是不可分开的。
第一节 电力系统频率特性
频率降低较大时，对系统运行极为不利，甚至会造成严重后果。
（1）对汽轮机的影响，当频率低至45HZ时，个别的叶片可能发生共 振而引起断裂事故。 （2）发生频率崩溃现象。 （3）发生电压崩溃现象，系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系 统瓦解。

第五章第四节电力系统自动调频

第五章第四节电力系统自动调频

调频方式分析（续2）
对方式1(恒定频率控制)：f =0、PtA=PLB 、 PGA=PLA+PLB 此时，就稳态值而言，A和B系统的调速器（一次调节）和负 荷调节效应均不起作用（因为f = 0，故PG =0且KLf =0）， 整个系统的负荷变化（ PLA + PLB ）全由 A 系统的二次调节承 担。 A 系统的二次调节除了承担本系统的负荷变化（ PLA ）外 ，还通过联络线供给系统 B 的全部负荷变化，即联络线的功率 变化与系统B的负荷变化相等。 对方式2(恒定交换功率控制)：PtA=0 、 f =PLB /B 、 PGA=PLA (A/B)PLB 此时，就稳态值而言，联络线的功率变化为零（PtA = 0） ，因此整个系统的频率变化就只决定于 B 系统的负荷变化和调 速器（一次调节）及负荷调节效应（f =PLB /B ）。这时， A系统的一、二次调节及负荷调节效应均发挥作用。
第四节 电力系统自动调频
2）调频过程： 当系统频率变化时，按 Δ f 启动的调速器 会比按积差工作的调频器先进行大幅度的调 整，到频差累积到一定值时，调频器会取代 调速器的工作特性，使频率稳定在fe 。 调速器 的作用为一次调频，积差调频为二次调频。
第四节 电力系统自动调频
3）机组间有功功率的分配： 代表了系统 计划外负荷的数值 （K 是一个转换常数），在调Байду номын сангаас结束时，计划 外负荷是按一定比例在调频机组间进行分 配的。
4）优缺点： 1、各调频机组间的出力也是按照一定的比例 分配的。 2、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是 各机组在调频过程中的作用 有先有后 ，缺乏 “同时性”，导致调频容量不能被充分利用。
第四节 电力系统自动调频
第四节 电力系统自动调频

第五章 电力系统自动调频

第五章 电力系统自动调频

负荷的频率调节效应系数也 可表示为有名值
PL KL f
有名值与标么值间的换算关系
K L*
fn KL PLn
中国电力出版社
第三节 电力系统的频率特性
例5-1
某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次 方成正比的负荷占40％，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20％。求系统频率 由50HZ下降到47HZ时，负荷功率变化的百分数及负荷调 节效应系数KL* 。
频率降为47Hz时，f*＝47／50＝0.94， 系统负荷为 PL* ＝ 0.3+0.4×0.94+0.1×0.942+0.2×0.943 ＝ 0.930 △PL* ＝ （1-0.930）＝0.07
K L*
fn PL PL* 7 1.17 f PLn 中国电力出版社 47 / 50 f * 50
15047507?????pfpklnll第三节电力系统的频率特性二发电机组的静态调节特性?定义发电机组的调差系数为?发电机组的调差系数也可用标么值么值gpf?????中国电力出版社0?发电机组的静态调节方程gnggnpfppff??????????????gpf?第三节电力系统的频率特性三电力系统的频率特性中国电力出版社第四节调速器原理电气液压调速器简称电液调速器按类型分机械液压调速器一概述中国电力出版社比例积分pi调速器调速器按其控制规律分比例积分pi调速器二机械液压调速器中国电力出版社第四节调速器原理二机械液压调速器同步器或调频器?控制电动机可由运行人员或自动装置控制正转或反转从而可以使d点位置作上下移动中国电力出版社?机组并网运行时由于电网频率基本不变即a点位置基本不变调节结束时调节汽阀增大开度使机组输出有功功率增大调整的结果是使发电机组的功率频率特性曲线的平移即实现二次调频

第5章 电力系统有功功率平衡和频率调整(含答案)

第5章 电力系统有功功率平衡和频率调整(含答案)

第5章电力系统有功功率平衡和频率调整一、填空题1.日负荷率和日最小负荷率的数值越大，表明负荷波动越小（填“大”或“小”），发电机的利用率越高（填“高”或“低”）。

2.由变化幅度小、变化周期较短的负荷变化引起的频率偏移，由发电机组的调速器进行自动调整，称为一次调频；由变化幅度较大、变化周期较长的负荷变化引起的频率偏移，需要手动调频器参与频率调整，称为二次调频。

3.可供系统调度的电源容量是指可投入发电设备的可发功率之和。

4.系统备用容量按作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用，按存在方式可分为热备用和冷备用。

5.负荷的单位调节功率反映了系统负荷对频率的自动调整作用，其取决于系统负荷的组成，是不可（填“可”或“不可”）调整的，而发电机组的调差系数是可（填“可”或“不可”）整定的。

6.二次调频实现无差调节的条件是在调频器作用下，发电机组增发的功率能完全抵消负荷的原始增量，此时负荷不会（填“会”或“不会”）主动少吸收有功。

二、选择题1.下列概念之中，内涵最广的是（C）A.系统综合最大用电负荷B.系统供电负荷C.系统发电负荷D.直配负荷2.下列哪个参数不直接用于反映有功功率负荷曲线的平坦程度（D）A.日负荷率B.日最小负荷率C.年最大负荷利用小时数D.最大功率损耗时间3.关于一次调频和二次调频，下列说法正确的是（B）A.一次调频一定是有差调节，二次调频一定是无差调节B.一次调频一定是有差调节，二次调频可能是无差调节C.一次调频可能是无差调节，二次调频一定是无差调节D.一次调频可能是无差调节，二次调频也可能是无差调节4.某系统年持续负荷曲线如下图所示，其全年消耗电能A约为（B）A.36.52×106kW·hB.35.33×106kW·hC.36.64×106kW·hD.34.88×106kW·h5.电力系统的频率主要决定于（A）A.有功功率的平衡B.无功功率的平衡C.电压质量D.电流的大小三、简答题1.系统综合最大用电负荷、系统供电负荷和系统发电负荷的概念分别是什么？在计算系统综合最大用电负荷时为什么要乘上同时率k1？答：系统综合最大用电负荷：电力系统在一定时段内（如一天、一年）的最大负荷值。

电力系统正常运行和控制

电力系统正常运行和控制
第四章
电力系统的正常运行与控制
正常运行状态下，负荷会随时变化，为保证系统 安全可靠运行并满足用户对电能质量的要求，必须采 取控制手段对系统进行调节。
电压
无功功率平衡
频率
有功功率平衡
控制
安全、经济、可靠
4.2 电力系统的有功功率平衡和频率调整
频率是衡量电能质量的重要指标， 允许误差±(0.2-0.5)Hz.
频率的一次调整是配备了调速器的机组同时调整。
3. 主调频厂的选择
按照是否承担二次调整可将电厂分为主
主调频厂：一般是1~2个电厂，负责全系统的频率调整（即二次 调整）；
辅助调频厂：只在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与调 整，一般也只有少数几个；
非调频厂：在系统正常运行情况下则按预先给定的负荷曲线发电。
定义K为系统的有功功率-频率静特性系数(单位调节功率 )
K

KG

KD

PD0 f
表示在计及发电机组和负荷的调节效应时，引起
频率单位变化的负荷变化量。
把KG，KD 用标么值代替，有：
KG*
PGN fN
KD*
PDN fN
PD0 f
两端除以 PDN ，有： fN
PD0
K G*
n台机组并联运行时，可根据各机组的调差系数和单 位调节功率算出总的等值调差系数δ(δ*)或单位调节功率 KG(KG*)
当频率变化△f 时，第i台机组输出功率增量
PGi KGif (i 1,2,n)
n台机组的功率总增量
n
n
PG PGi KGif KGf
KG

1



PG f

电力系统分析教学课件第五章

电力系统分析教学课件第五章
C1 =6000+300 PG1 +105 10-3 PG21
（元/h）
C2 =5000+250 PG 2 +110 10-3 PG22
（元/h）
式中，P1、P2的单位为MW。
当系统总负荷PL在分别为500、800、1400MW时，为使在不同总负荷下总发电成本
C最小，试求各发电厂的功率、发电成本微增率以及运行总成本。这里不计发电机
抽水蓄能
无调节水库
日、月、年、多年调节水库
各类发电厂的运行特点
3 核电厂
一次建设投资达、运行费用小
核
电
厂
技术最小负荷取决于汽轮机10%-15%
投、退、负荷急剧变化时耗能、费时，易于损坏设备厂
4 可再生能源电厂
风
电
、
光
伏
发电具有间歇性与波动性，光伏受昼夜、阴晴影响，风电受风资源影响
单机装机容量小、且分散
G2
dP
G2

依据等发电成本微增率原则，当分配两发电厂发电功率使它们具有相等的发电成本微增
率时，两电站运行总成本最低，于是有
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 PG 2
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 ( PL PG1 )
220 103 PL 50
✓ 备用容量配置的大小对电力系统产生哪些影响？
讨论
✓ 储能技术的飞速发展使得电能的大量存储成为可能，这会给有功功率平衡带
来哪些影响？
2
PART
有功功率的经济分配
问题
电力系统运行的基本要求：
保证可靠持续供电、良好的电能质量、运行经济性。

《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整

《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整

第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
PG1 20 MW
PG2 30 MW
2 0.18 0.0036 30 0.288 负荷增加，致使 2 也等于0.306并继续增加时，发电设
备1才开始增加负荷。而 2 0.306 时，由
0.306 0.18 0.0036 PG2
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
等式约束条件：有功功率必须保持平衡。 对于每个节点：
对于整个系统：
若不计网损：
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
不等式约束条件：为系统的运行限制。
变量：各发电设备输出有功功率。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、最优分配负荷时的等耗量微增率准则 根据给定的目标函数和等式约束条件建立一个新的、不 受约束的目标函数——拉格朗日函数。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
和不等式约束条件
的前提下，使目标函数
达到最优。
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i1数应该是总耗量。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 pGi的函数，即目标函数可写作
四、有功功率负荷的最优分配
电力系统有功功率负荷最优分配的目标：在约束条件下， 尽可能减少能源消耗
1、耗量特性 发电设备单位时间内消耗的能源与其发出的有功功率
的关系：
F F(P)
(1)比耗量 ：单位时间内输入能量与输出功率之比。为耗
量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值。
(2)耗量微增率 ：单位时间内输入能量微增量与输出功率

电力系统的基本概念(夏道止版)

电力系统的基本概念(夏道止版)

备用电源自动投入装置
备用电源自动投入装置是一种用于保障电力系统稳定 运行的设备。
输标02入题
当主电源发生故障导致停电时，备用电源自动投入装 置能够自动检测并快速将备用电源投入运行，以尽快 恢复供电。
01
03
备用电源自动投入装置的应用范围广泛，适用于各种 类型的电力系统，尤其适用于对供电可靠性要求较高
输电线路用于将电能从发电厂传输到 负荷中心，而配电线路用于将电能从 负荷中心传输到用户。
无功补偿装置
种类
无功补偿装置主要包括并联电容器、并联电抗器和静止无功补偿 器等。
工作原理
无功补偿装置通过提供无功功率，以改善电力系统的功率因数，降 低线损，提高电网的电压质量。
在电力系统中的地位
无功补偿装置是电力系统中重要的元件，用于平衡无功功率，确保 电力系统的稳定运行。
短路器
种类
01
短路器主要分为断路器和负荷开关两类。
工作原理
02
短路器在正常运行时处于闭合状态，当发生短路或过载等故障
时，会自动断开电路。
在电力系统中的地位
03
短路器是电力系统中重要的保护元件，用于保护电路免受过流、
过压等故障的影响。
03 电力系统运行
正常运行状态
电力系统在正常运行状态下，各元件的参数和运行状态都处于规定的正常范围内。 电力系统的频率、电压和功率等参数都保持在允许的范围内，以满足用户的需求。
在电力系统中的地位
变压器是电力系统中重要的元件，用于变换电压，以满足电力输送和分 配的需要。
输电线路与配电线路
种类
在电力系统中的地位
输电线路分为架空输电线路和电缆输 电线路。配电线路分为架空配电线路 和电缆配电线路。

电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整

电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整
核能发电厂 ¾ 一次性投资大,运行费用小，在运行中也不宜带急剧变动的负荷。退出
10
各类发电厂的运行特点
火电厂：
(1)需支付燃料费用
(2)最小技术出力
(3)可调范围小
(4)热电厂中，热负 荷输出功率是强 迫功率
(5)运行效率与蒸汽 参数有关：高温 高压>中温中压
水电厂：
(1)无需支付燃料费用 (2)受水库容量限制 (3)可调范围大。机组
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。
3
电力系统的有功功率和频率调整
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：针对第一种负荷变动引起的频率变化进
行调整，由发电机调速器进行； 2. 二次调频：针对第二种负荷变动引起的频率偏移进
行调整，由发电机调频器进行； 3. 三次调频：针对第三种负荷变动引起的频率偏移进
行调整，即由调度部门根据负荷曲线进行最优分 配，通常是通过负荷预报得到负荷曲线，按最优化 准则分配负荷，在各发电厂或发电机组间实现有功 负荷的经济分配。
+ ΔP∑
有功网损
n
n
∑ ∑ PGi = PLDj
i =1
j =1

电力行业-第5章电力系统功率平衡与控制 精品

电力行业-第5章电力系统功率平衡与控制 精品
• 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。
5.3.2 电力系统的频率调整
• 1.电力系统频率的一次调整
• 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，
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，运行成本低， 但启停成本很高。
5.2.3.各类发电厂的合理组合
抽水蓄能电厂
抽水蓄能电厂
• 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
5.2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
电力系统分析
机械出版社 朱一纶主编
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。
5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。
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）。

第5章电力系统功率平衡与控制.

第5章电力系统功率平衡与控制.

例5-1
• 解：1) 全部机组都参加调频时
• • 汽轮机组: • 负荷： • 电力系统:
KS*
PGn 100 5 25 250 （MW/Hz） fn 50 PGn 300 K G 2 K G* 2 16 192 （MW/Hz） fn 50
K L K L* PLn 1000 1.5 30 fn 50
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 ：
PL K L f
KL-负荷的单位调节功率
K L* PL /PLn fn KL f/fn PLn
5.3 电力系统的有功功率平衡
• 2. 发电机的有功功率-频率静态特性
(MW)
这时通过联络线传输的功率很大，会增加线路 损耗，虽可维持频率不变，但不是最佳方案。
补充习题：发电机的调差系数
• 两台容量为60MW的发电机共同承担 负荷，它们的调差系数分别为4%、 3%，若空载时并联运行，其频率为 50HZ，试求： • （1）总负荷为100MW时，这两台发 电机组发出的功率； • （2）为使总负荷为100MW时，两台 机组能平均分担负荷，它们的转速应 分别增减多少？
5.2.2.有功功率电源的备用
• 1. 2. 3. 4. 系统的备用容量一般可分为 负荷备用， 事故备用， 检修备用， 国民经济备用。
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。
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