【精品课件】有功功率平衡和频率调整
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第三章有功功率平衡和频率调整
可建立如下拉格朗日函数:
L F1(PG1 ) F2 (PG2 ) Fn (PGn )
式中
(PG1 PG2 PGn
为拉格朗日乘数
PL )
L PG1
F1 ( PG1 )
dF1( PG1 ) dPG1
1
0
L
PG 2
F2 ( PG2 )
荷的变 化
频率变化的原因?
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》
2019年11月27日星期三
三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即调度部门责成各发电
按事先给定的发电负荷曲线发电。
《电力系统分析》
2019年11月27日星期三
同系统总负荷
2、有功功率平衡和备用容量
所有用户的
有功负荷
运行中： PGPL PDPS PC
网络的有功损耗
规划、设计： PGNPGPR
二、电力系统有功功率的平衡和备用容量
1.有功功率负荷变动及其调整
P
0
《电力系统分析》
PΣ
P1
P2
P3
t
2019年11月27日星期三
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
有功功率和频率调整课件
可再生能源整合
未来电力系统将更加注重灵活性，通过快速的有功功率和频率调整，能够更好地应对突发状况，保障电力系统的安全稳定运行。
灵活性提升
THANKS
感谢观看
04
有功功率和频率调整的关系
有功功率的增加会导致频率升高
当电力系统中的有功功率供应增加时，发电机组的转速将加快，从而导致频率升高。
有功功率的减少会导致频率降低
当电力系统中的有功功率需求减少时，发电机组的转速将减慢，从而导致频率降低。
频率升高时增加有功功率输出
当系统频率升高时，发电机组会根据调速器的作用增加有功功率的输出，以使频率稳定。
保持有功功率和频率的稳定能够提供更可靠、更优质的电力服务，满足用户的需求。
随着智能化技术的发展，未来将更多地利用AI、大数据等技术进行有功功率和频率的实时监测与调整，提高调整的准确性和效率。
智能化技术
随着可再生能源在电力系统中的比重增加，如何有效整合可再生能源，维持有功功率和频率的稳定，将是一个重要的研究方向。
掌握有功功率和频率的基本概念和原理。
了解有功功率和频率调整的方法和策略。
掌握有功功率和频率调整的工程应用和实践。
02
有功功率基础
ห้องสมุดไป่ตู้
有功功率：在交流电路中，电压与电流之间的乘积被称为有功功率，单位是瓦特（W）。
有功功率是实际做功的功率，用于驱动负载并产生热量。
有功功率是衡量电器设备实际消耗的功率，是电力系统中重要的参数之一。
火电厂的有功功率和频率调整策略
核电厂的有功功率和频率调整策略
06
结论
能源效率
通过调整有功功率和频率，可以优化能源使用，降低不必要的能源消耗，提高能源效率。
电力系统稳定性
未来电力系统将更加注重灵活性，通过快速的有功功率和频率调整，能够更好地应对突发状况，保障电力系统的安全稳定运行。
灵活性提升
THANKS
感谢观看
04
有功功率和频率调整的关系
有功功率的增加会导致频率升高
当电力系统中的有功功率供应增加时，发电机组的转速将加快，从而导致频率升高。
有功功率的减少会导致频率降低
当电力系统中的有功功率需求减少时，发电机组的转速将减慢，从而导致频率降低。
频率升高时增加有功功率输出
当系统频率升高时，发电机组会根据调速器的作用增加有功功率的输出，以使频率稳定。
保持有功功率和频率的稳定能够提供更可靠、更优质的电力服务，满足用户的需求。
随着智能化技术的发展，未来将更多地利用AI、大数据等技术进行有功功率和频率的实时监测与调整，提高调整的准确性和效率。
智能化技术
随着可再生能源在电力系统中的比重增加，如何有效整合可再生能源，维持有功功率和频率的稳定，将是一个重要的研究方向。
掌握有功功率和频率的基本概念和原理。
了解有功功率和频率调整的方法和策略。
掌握有功功率和频率调整的工程应用和实践。
02
有功功率基础
ห้องสมุดไป่ตู้
有功功率：在交流电路中，电压与电流之间的乘积被称为有功功率，单位是瓦特（W）。
有功功率是实际做功的功率，用于驱动负载并产生热量。
有功功率是衡量电器设备实际消耗的功率，是电力系统中重要的参数之一。
火电厂的有功功率和频率调整策略
核电厂的有功功率和频率调整策略
06
结论
能源效率
通过调整有功功率和频率，可以优化能源使用，降低不必要的能源消耗，提高能源效率。
电力系统稳定性
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
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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。
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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课件
按作用分：
(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外 的负荷增量2%~5%
(2)事故备用：发电机因故退出运行而 预留的容量5%~10%
(3)检修备用：发电机计划检修 4%~5%
(4)国民经济备用：满足工农业超计划 增长3%~5%
按其存在形式分： (1)热备用
(2)冷备用
7
4.2 电力系统的频率特性
1.负荷的有功功率－频率静态特性
P1 0
f1 f0
fN f0
PGN
fN f0 fN
f0 fN fN
(%) f0 f N 100
fN
12
单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时 发电机组输出功率的变化量。
KG
1
PG f
K G
1
PG f
KG
KG
PGN fN
小结：调差系数越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。 调差系数是可以整定的。
2
3
P D
aP 0 DN
a 1
P DN
f f
N
a
2
P DN
f f
N
a 3
P DN
f f
N
a a a a 1
0
1
2
3
以f N 和PDN为基准值 的标幺值表达式
P a a f a f 2 a f 3
D
0
1
2
3
8
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一
条近似直线来表示。
5
4 有功功率平衡与备用容量
– 有功功率平衡： PGi PLi PLoss,
–备用容量：15%～20% • 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容
电力系统的有功功率和频率调整解析课件 (一)
电力系统的有功功率和频率调整解析课件(一)电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施之一，承载着供电、保障生产、促进发展的重要使命。
对于电力系统的调控，有功功率和频率的调整是其中最重要的一部分，也是其稳定运行的关键。
而关于这一方面的技术解析，也成为了电力工程师们必须掌握的核心知识之一。
一、有功功率调整有功功率调整，简单来说就是对电力系统中的有功功率进行调整和控制，以保证系统电压和负荷的平衡。
有功功率的调整主要是通过发电机的励磁调节来实现的。
在电力系统中，发电机的励磁电压决定着发电机的有功输出，所以调节励磁电压就可以调节有功功率的大小。
在有功功率的调整中，需要掌握的关键技术包括依据实际需要的有功功率来确定励磁机的励磁电压大小、调整励磁机的稳态时间、掌握有功功率调节突变的原因以及如何避免和处理这样的突变等。
二、频率调整频率调整是指控制电力系统中的频率，以保持系统的稳定运行状态。
在电力系统中，发电机产生的电能一定要以同步的方式输入到系统中，才能保证电力系统的稳定运行。
而电力系统的频率调整就是要通过调整发电机的输入频率，以使其与系统中的其他发电机同步。
在频率调整方面，重要的技术手段包括调整同步发电机的机械转速、扭矩、气动和电动力矩的大小，以保证电力系统中各个同步发电机的同步运行状态。
此外，需要注意的是，频率突变可能会对电力系统带来不良影响，因此也要重点掌握如何避免和处理频率突变的原因和方法。
总之，电力系统的有功功率和频率调节解析是电力工程师必须掌握的核心知识之一。
只有充分理解和掌握了有功功率和频率调节的技术原理，才能根据实际情况对电力系统进行有效的调节和控制。
同时，在实践中，电力工程师还需要深入了解电力系统中各个重要参数的测量方法和检测方法，以保障系统的稳定运行和保证电能的可靠供应。
有功功率平衡和频率调整
i m i
正 L F i(P G ) i ( P G i P L i
i 1
i 1
i 1
i
等式约束条件修 正为：
Ld1(F P G 1)(1 P L)0
P G 1 dG 1 P
P G 1
Ldi(F P G)i(1 P L)0
P Gi dG P i
P Gi
2024/8/21
式中为
网损微增率
原子能电厂 无调节水电厂和其迫率
0 4 8 12 16 20 24
负荷
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
0 4 8 12 16 20 24
（二）有功功率电 源的最优组合
各类发电厂组合顺序示意图 枯水季节:
2024/8/21
洪水季节:
负荷
中温中压火电厂
0
负荷
高温高压火电厂 热电厂可调功率 燃烧劣质当地燃料火电厂
功率之间的比值.
dF
耗量微增率λ: 耗量特性曲线上某点
切线的斜率
dP
0
PG
P
2024/8/21
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：在供应同样大小有功 功率负荷的前提下，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
n
F F 1 (P G 1 ) F 1 (P G 2 ) F n (P G ) n F i(P G )i i 1
第一种变动幅度很小，周期又很短。 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。
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