第五章有功功率平衡和频率调节
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电力系统分析_穆刚_电力系统的有功功率平衡和频率调整
第五章有功功率平衡和频率调整课程负责人：穆钢教授申报单位：东北电力大学内容提要⏹频率偏移产生的原因、影响、以及允许的频率偏离量？⏹保持频率偏移量不超过一定范围的条件⏹（如何保持有功功率的平衡）⏹电力系统的频率调整⏹有功功率的最优分配5.1电力系统的频率偏移频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机(2)电子设备(3)电钟频率变化对电力系统的影响(1)水泵、风机、磨煤机(2)汽轮机的叶片(3)变压器的励磁频率允许偏移的范围：50Hz ±(0.2~0.5)Hz系统中负荷的变化你答对了吗?5.2 电力系统有功功率的平衡运行中：规划、设计：◆备用容量:1.按作用形式分∑∑∑+=LDGPP P ∑∑∑+=RGNPP P 负荷备用(2-5%Plmax)检修备用(可能不安排)事故备用(5-10% Plmax 或系统中最大一台单机容量）国民经济发展备用(3-5%Plmax ）2、按存在形式分为两者差一个网损两者差一个厂用电热备用:运转中发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用)冷备用:未运转的、但能随时启动的发发电设备可以发的最大功率(不含检修中的设备)负荷的分类:1.用电负荷2.供电负荷3.发电负荷PP1 P2P3 PΣ有功功率负荷变动曲线t有功功率负荷变动曲线据此图,负荷可以分为三种:第一种变动幅度很小，周期又很短。
变动有很大的偶然性属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动第二种变动幅度较大，周期也较长.第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种负荷基本可以预计。
据此,频率调整一次调整:由发电机组的调速器进行的对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整二次调整: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。
5.3 电力系统中有功功率的最优分配有功功率的最优分配:●有功功率电源的最优组合即指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是所谓的机组合理开停.●有功功率负荷的最优分配即指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配.最常用的是按等耗量微增率准则分配.火电厂外景各类发电厂的运行特点和合理组合(1)火电厂特点：●需燃料及运输费用，但不受自然条件影响●效率与蒸汽参数有关●受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温高压30%，中温中压75%)●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●热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于热负荷，为强迫功率丰满水电厂外景(2)水电厂特点：●不要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自然条件影响。
电力系统的有功功率平衡及频率调整
作用：是调度部门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。 二、发电机组的有功功率－静态频率特性 1.调速系统（四个部分） 检测部件(离心飞摆)：转速→位移 放大部件(错 油 门)：位移→油压(信号放大) 执行部件(油 动 机)：油压 启闭阀门 (功率放大) 反馈位置信号 转速控制部件：速度基准控制 调速器：前三者组成，完成频率一次调整； 调频器：加入转速控制部件，完成频率二次调整。
(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。 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 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。
P D a 0 P DN a 1 P DN ( f fN ) a 2 P DN ( f fN ) a 3 P DN (
2
f fN
)
3
标么值： P 当f
D
a 0 P DN a 1 P DN f * a 2 P DN f * a 3 P DN f *
2
3
f N , PD PDN
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
《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。
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。
【题库】第5章 电力系统有功功率平衡与频率调整
25、如果发电机不参加调频，当负荷增加时，系统的频率会（ A．升高 B. 降低 C. 不变 D．不能确定
26.系统进行频率调整可以分为一次及二次调整，其中可以实现无差 调节的是（ A.一次调频 C.一、二次调频均可以 ） B.二次调频 D.一、二次调频都不可以 ）
27、关于电力系统频率的调整，下述说法中错误的是（
A．比耗量
20.单位时间内输入能量增量与输出功率增量的比值称为（ A．比耗量 B.耗量特性 C.耗量微增率
）
D.等耗量微增率 )
21、发电机的单位调节功率可以表示为( A. C.
KG PG f PG f
B. D.
KG
f PG
KG
KG
f PG
22、负荷的单位调节功率可以表示为（ A．KL= C．KL
10、从技术和经济角度看，最适合担负系统调频任务的发电厂是 （ ）。
A.具有调整库容的大型水电厂 B.核电厂 C.火力发电厂 D.径流式大型水力发电厂 11、电力系统的有功电源是（ ） A．发电机 B．变压器 C．调相机 D．电容器 ）
12、系统备用容量中，哪种容量可能不需要专门设置（ A.负荷备用 C.检修备用 B.事故备用 D.国民经济备用
2、频率变化是系统负荷与电源之间( A．电压 C．电流 B．有功功率 D．无功功率 ）
)失去平衡所致。
3、电力系统的频率主要决定于（ A.有功功率的平衡 C.电压质量
B.无功功率的平衡 D.电流的大小 ）
4、电力系统频率调整的基本原理是（
A.根据负荷的变化，调整电力系统中无功电源的出力，将系统频率限 制在允许范围 B.根据负荷的变化，调整发电机的有功出力，将系统频率限制在允许 范围 C.根据系统频率的变化，切除或投入负荷，将电力系统频率限制在允 许范围 D.根据负荷的变化调整系统中变压器的分接头， 将电力系统频率限制 在允许范围 5、下面所列的电力系统负荷波动中，可以预测的是（ A.由用电设备的投入和退出运行所引起的第一类负荷变化 B.由大容量的用电设备投入或退出所引起的第二类负荷变化 C.由生产、生活规律和气象条件变化所引起的第三类负荷变化 D.第一类和第二类负荷变化 6． 为考虑随国民经济发展的负荷超计划增长而设置一定的备用容量， 称为( ) ）
电力系统有功功率平衡与频率调整
第五章 电力系统有功功率平衡与频率调整主要内容提示 本章主要讨论电力系统中有功功率负荷的最优分配和频率调整。
§ 5-1电力系统中有功功率的平衡 在电力系统运行中，负荷作功需要一定 时，传输这些功率也要在网络中造成有 此，电源发出的有功功率必须满足下列式中P G—所有电源发出的有功功率；P L —所有负荷需要的有功功率；P —网络中的有功功率损耗。
可见，发电机发出的功率比负荷功率大的多才行。
当系统中负荷增大时，网络损耗也将 增大，发电机发出的功率也要增加。
在实际电力系统中，负荷随时在变化，所以必须靠 调节电源侧，使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。
负荷曲线的形状往往是无一定规律可循， 但可将这种无规则的曲线看成是几种有规律的 曲线的迭加。
如图5-1所示，将一种负荷曲线分解成三种曲线负荷。
第一种负荷曲线的变化，频率很快，周期很短，变化幅度很小。
这是由于想象不到的小一、电力系统负荷变化曲线的有功功率，同 功功率损耗。
因平衡式：负荷经常性变化引起的第二种负荷曲线的变化，频率较慢，周期较长，幅度较大。
这是由于一些冲击性、间歇性负荷的变动引起的，如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。
第三种负荷曲线的变化，非常缓慢，幅度很大。
这是由于生产、生活、气象等引起的。
这种负荷是可以预计的。
对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“一次调整”。
调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。
对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“二次调整”，调节方法是调节发电机组的调频器系统。
对于第三种负荷的变化，通常是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率负荷的优化分配。
二、发电厂的备用容量电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机，而系统中装机容量总是大于发电容量，即要有一定的备用容量。
系统的备用容量包括：负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。
第五章-电力系统的频率调整讲课稿
3、对发电厂的影响
（1）影响锅炉的正常运行
（2）当频率下降时，会增加汽轮机叶片所受的力，引起叶片的共 振，缩短叶片的使用寿命，严重时刻使叶片断裂。 （3）频率降低时，导致拖动设备出力下降，造成水压风力不足， 因此发电机发电能力下降，所以为了维持正常电压，就要增加励磁 电流，致发电机定子和转子温升增加。 （4）频率降低时，因为为了维持正常电压而增加了励磁电流，导 致磁通密度的增大，因此变压器的铁耗和励磁电流都要增大。
1、负荷增加，使电磁转矩增加，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 下降，导致频率降低。
2、负荷减少，使电磁转矩减小，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 上升，导致频率升高。
通过上面的分析得出：有功功率的变化(负荷的变化) 与频率的变化是直接相关的，因此可以通过调节频 率来调节有功功率的平衡。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
衡量运行经济性的主要指标为：比耗量 (煤耗率)和线损率（网损率）
有功功率的最优分布包括：有功功率负荷 预计、有功功率电源的最优组合、有功功率 负荷在运行机组间的最优分配等。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、电力系统的有功功率平衡
发电机组的有功平衡
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率 PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
（6）两者分别沿着图中箭头方向移动，最终系统稳定运行 于新的平衡点O’。
这就是一次调频的整个过程。
下面来分析负荷功率的增加量是由哪 几部分组成的，由图可知：
OA OB BA PL0 OB PG KGf BA PL KLf
因此： 整个系统的负荷功率的增大量= 发电机组功率的增大量-负荷功 率减少量
有功功率电源的最优组合指系统中发电设备或发电厂的合理 组合，即机组的合理开停。 ◆ 机组的最优组合顺序 ◆ 机组的最优组合数量 ◆ 机组的最优开停机时间
（1）影响锅炉的正常运行
（2）当频率下降时，会增加汽轮机叶片所受的力，引起叶片的共 振，缩短叶片的使用寿命，严重时刻使叶片断裂。 （3）频率降低时，导致拖动设备出力下降，造成水压风力不足， 因此发电机发电能力下降，所以为了维持正常电压，就要增加励磁 电流，致发电机定子和转子温升增加。 （4）频率降低时，因为为了维持正常电压而增加了励磁电流，导 致磁通密度的增大，因此变压器的铁耗和励磁电流都要增大。
1、负荷增加，使电磁转矩增加，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 下降，导致频率降低。
2、负荷减少，使电磁转矩减小，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 上升，导致频率升高。
通过上面的分析得出：有功功率的变化(负荷的变化) 与频率的变化是直接相关的，因此可以通过调节频 率来调节有功功率的平衡。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
衡量运行经济性的主要指标为：比耗量 (煤耗率)和线损率（网损率）
有功功率的最优分布包括：有功功率负荷 预计、有功功率电源的最优组合、有功功率 负荷在运行机组间的最优分配等。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、电力系统的有功功率平衡
发电机组的有功平衡
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率 PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
（6）两者分别沿着图中箭头方向移动，最终系统稳定运行 于新的平衡点O’。
这就是一次调频的整个过程。
下面来分析负荷功率的增加量是由哪 几部分组成的，由图可知：
OA OB BA PL0 OB PG KGf BA PL KLf
因此： 整个系统的负荷功率的增大量= 发电机组功率的增大量-负荷功 率减少量
有功功率电源的最优组合指系统中发电设备或发电厂的合理 组合，即机组的合理开停。 ◆ 机组的最优组合顺序 ◆ 机组的最优组合数量 ◆ 机组的最优开停机时间
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。
电力系统有功功率的平衡与频率调整
i1
(2)约束条件:
n
n
等式约束: 有功功率必须保持平衡
PGi PLi P
i 1
i 1
若忽略网损，则
n
n
PGi PLi 0
i 1
i 1
不等式约束: 系统的运行限制
PGi min PGi PGi max QGi min QGi QGi max Ui min Ui Ui max
解：按等耗量微增准则
1
dF1 dPG1
0.3 0.0014PG1
2
dF09PG3
PG1 14.29 0.572PG2 0.643PG3 PG1 PG2 PG3 400
1 2 3
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
5.2.1电力系统负荷的有功功率—频率静态特性
描述系统有功负荷随频率变化的关系曲线称为负荷的有功功率-频
率静态特性。简称负荷频率特性。
电力系统中各种用电设备与频率的关系大致如下
1)与频率变化无关的负荷，如照明，电阻炉等电阻性负荷
2)与频率变化成正比的负荷，如拖动金属切削机床的异步电动机
PL PLN
—系统频率为 —系统频率为
（2）运行中不宜承担急剧变化的负荷。 （3）一次投资大，运行费用小。
（应二指）出各: 类发电厂的合理组合 原则（枯1水）充季分节利往用往水由源系。统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季
节（这2）任降务低火就电转机移组给的中单位温煤中耗压，火发电挥厂高.效抽机水组蓄的作能用电。厂在其发电 期间也可参加调频.但低温低压火电厂则因容量不足,设备
束条件如下：
F1 4 0.3PG1 0.0007PG21 100MW PG1 200MW
F2 3 0.32PG2 0.0004PG22 120MW PG2 250MW
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n
F F1(PG1) F1(PG2 ) Fn (PGn ) Fi (PGi ) i 1
以 Fi (PGi ) 表示某发电设备发出有功功率时单位
时间内所需消耗的能源。
等式约束条件
in
in
PGi PLi P 0
i 1
i 1
P 为网络总损耗
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
k
0(k
1,2,
,t)
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
2
dW2k (PH 2k ) dPH 2k
k
0(k
1,2,
,t)
得:
dF1k (PT1k ) dPT 1k
2
dW2k (PH 2k dPH 2k
)
k
(k
1,2,
,t)
若时间段取的很短,则可将式中的下标“k”可略
去，可改写为：
水煤转换系数
✓ 不计网络损耗时，上式可改写为:
in
in
PGi PLi 0
i 1
i 1
不等式条件
各节点发电设备有功功率、无功功率和电压大小
不得逾越的限额:
PG min PGi PG max
QG min QGi QG max
U i min U i U i max
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
实践中:由于能源消耗受限制
有功功率负荷的最优分配
其在火力发电厂与 水力发电厂之间的最优分配问题
消耗的水量受水库调度的约束
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
为了简化分析，将负荷的分配局限于一个 火电一个水力发电设备之间，并略去网损。
k t
W2k (PH 2k )tk K2 0
k 1
水电的约束条件
上式中用小的时间段这和来表示积分效果，表示 火电厂的燃料，表示水电厂消耗的水量。
新的拉格朗日函数 :
k t
k t
L F1k (PT1k )tk k PT1k PH 2k (PL1k PL2K ) tk
k 1
k 1
2
k
t
W2k
(
PH
2k
)tk
K
2
k 1
同理由:
dF1k (PT1k ) dPT 1k
比耗量: 单位时间内输
入能量与输出功率之间的
比值.
uF/P
耗量微增率: 耗量特性
曲线上某点切线的斜率
0
dF
dP F
m
PG
F / P dF / dP
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
2. 目标函数和约束条件
目标函数
有功负荷最优分配的目的：在供应同样大小负荷用 功功率的前提下，单位时间内的能源消耗最少。这里 的目标函数就应该是总耗量最少。即为
1
) dFi (PGi ) (
1
)
dPG1
1
PL
dPGi
1
PL
PG1
PGi
式中为
PL
PGi
网损微增率(灵敏度)
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
５.４ 电力系统的频率调整
一、频率调整的必要性
• 所有用电设备都是按系统额定频率设计的，电力系 统的频率变动对用户、发电厂和:运转中发电设备可能发的最大
功率与发电负荷之差(旋转备
2、按存在形式分为
用)
负荷的分类:
1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷
《电力系统分析》
冷备用:未运转的、但能随时启动的发 发电设备可以发的最大功率 (不含检修中的设备)
两者差一个网损 两者差一个厂用电
2020年6月1日星期一
有功功率负荷变动曲线
in
in
im
il
L Fi (PGi ) ( PGi PLi PLi )
i 1
i 1
i 1
i 1
L dF1(PG1) (1 PL ) 0
PG1
dPG1
PG1
L dFi (PGi ) (1 PL ) 0
PGi
dPGi
PGi
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
dF1(PG1) (
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
有功功率电源的最优组合
各类发电厂组合顺序示意图
负 负荷 荷
枯水季节:
水电厂可调功率
蓄能
中温中压火电厂 高温高压火电厂
发电
《电力系统分析》
热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
原子能电厂
无调节水电厂和其迫率
04
8 12 16 20 24
2020年6月1日星期一
BO PG KGf KG ( f0' f0 ) P0
BA PL K Lf
A
O' B
B'
A'
ΔPL0 O
第五章 有功功率平衡和频率调整
课程负责人：穆 钢 教 授 申 报 单位：东北电力大学
内容提要
频率偏移产生的原因、影响、以及允许的 频率偏离量？
保持频率偏移量不超过一定范围的条件 （如何保持有功功率的平衡） 电力系统的频率调整 有功功率的最优分配
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
5.1电力系统的频率偏移系统中负
二、自动调速系统
弹弹弹簧簧簧
飞飞飞摆摆摆AAAA' ' A" DDD
CC
C'
FF F'
EEEE'
aaa
调调调频频频器器器
bbb 错错错油油油门门门
B' B B
油油油动动动机机机 444
进进进汽汽汽
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
原动机的机械功率 静态频率特性
三、电源有功功率静态频率特性
✓ 原动机未配置自动调速系统时，其机械功
荷的变
➢ 频率变化的原因?
化
你答对了吗?
➢ 频率变化对负荷的影响 (1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟
➢ 频率变化对电力系统的影响
(1) 水泵、风机、磨煤机 (2) 汽轮机的叶片 (3) 变压器的励磁
➢ 频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz
《电力系统分析》
2020年6月1日星期一
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KG
PG f
PGN 0 fN f0
发电机的单位调节功率（单位MW/HZ）
该单位调节功率和机组的调差系数有互为倒数的关系。
机组的调差系数 ：
1 f fN f0 f0 fN
KG
PG
PGN 0
PGN
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单位调节功率的标么值为:
• 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积 停电;
• 因此必须保持频率在额定值上下，且偏移不超过一 定范围。
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调速系统的基本原理
二、自动调速系统
弹簧
飞摆 A
C
A'
D
F
E
调频器
a
b 错油门
B
油动机 4
进汽
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调速系统的基本原理
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5.3 电力系统中有功功率的最优分配
有功功率的最优分配:
有功功率电源的最优组合
即指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是 所谓的机组合理开停.
有功功率负荷的最优分配
即指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电
设备或发电厂之间的合理分配.最常用的是按等耗量 微增率准则分配.
等式约束条件:
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F1(PG1) F2 (PG2 ) PL 0
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根据等耗量微增率准则得: 进而可以求得.
1 2
对不等式约束条件的考虑:
有功功率越限,则按限额发电,剩余功率在 其他机组间重新按等耗量微增率原则分配.
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等耗量微增率准则的推广应用
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火电厂外景
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各类发电厂的运行特点和合理组合
(1)火电厂特点： 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 效率与蒸汽参数有关 受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整
范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温 高压30%，中温中压75%) 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 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
PG
KG
f PGN KG f N fN
PGN
fN f0 fN
1 100
%
调差系数 ％或与之对应的发电机的单位调节
功率是可以整定.所以电力系统频率的一次调 整问题主要就与调差系数或与之对应的发电机 的单位调节功率有关。
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五、负荷的频率特性
负荷从电网中取用有功功率 PL
P
0
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PΣ
P1
P2
P3
t
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有功功率负荷变动曲线
据此图,负荷可以分为三种 :
变动有很大的偶然性
第一种变动幅度很小，周期又
很短。
属于这一种的主要有电炉、压延机械、 电气机车等带有冲击性的负荷
第二种变动幅度较大，周期也较长. 第三种变动幅度最大，周期也最长. 该种负荷基本