电力系统调频
电力系统调频课程设计
电力系统调频课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电力系统调频的基本原理，掌握调频的目的、意义及方法。
2. 使学生掌握电力系统频率调整的主要措施，了解调频过程中涉及的技术参数。
3. 帮助学生了解我国电力系统的调频现状及发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用调频知识分析和解决实际问题的能力，如针对特定电力系统频率波动情况，提出合理的调频方案。
2. 提高学生运用相关软件工具进行电力系统调频模拟仿真的技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力系统调频工作的兴趣和热情，激发他们为我国电力事业作贡献的意愿。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在调频问题探讨中积极倾听、交流、表达自己观点的能力。
3. 引导学生关注电力行业的发展，认识到电力系统调频对保障电网稳定运行的重要性。
本课程针对高年级本科或研究生阶段的学生，结合电力系统及自动化专业特点，注重理论知识与实际应用相结合。
通过本课程的学习，旨在使学生掌握电力系统调频的基本知识，具备分析和解决实际调频问题的能力，同时培养他们积极向上的情感态度和价值观。
课程目标分解为具体学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 电力系统调频基本概念：介绍调频的定义、分类、目的及其在电力系统运行中的重要性。
教材章节：第一章 调频原理与分类2. 电力系统频率特性：分析电力系统频率的波动原因、频率调整方法及其对系统稳定性的影响。
教材章节：第二章 频率特性与调节方法3. 调频器工作原理及参数设置：详细讲解调频器的工作原理、主要参数设置及其对调频效果的影响。
教材章节：第三章 调频器原理与参数设置4. 电力系统调频措施：介绍电力系统调频的主要措施，包括一次调频、二次调频以及三次调频等。
教材章节：第四章 调频措施及其应用5. 调频控制系统设计：分析调频控制系统的设计原理、结构及其性能评价指标。
教材章节：第五章 调频控制系统设计6. 电力系统调频实例分析：结合实际案例，分析电力系统调频过程中遇到的问题及解决方法。
电力系统频率调整及控制
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1频率与有功功率平衡电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有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，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。
频率质量是电能质量的一个重要指标。
中国《电力工业技术管理法规》规定，大容量电力系统的频率偏差不得超过，一些工业发达国家规定频率偏差不得超过.说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。
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1.2.1负荷频率特性负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷推动平衡时，则频率将立即发生变化。
由于频率的变化，整个系统的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。
这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特性.综合负荷与频率的关系可表示成：由于电力系统运行中，频率一般在额定频率附近，频率偏移也很小，因此可将负荷的静态频率特性近似为直线，如下图所示。
12.1.2.2发电机组频率特性发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系,叫发电机调速系统的频率静态特性.发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时，发电机输出功率增加则频率下降,而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。
图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性,而①和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
等值发电机组（电网中所有发电机组的等效机组）的功率频率静态特性如下图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似。
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2。
3电力系统频率特性电力系统的频率静态特性取决于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性,由发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性可以经推导得出：式中――电力系统有功功率变化量的百分值：――系统频率变化量百分值；――为备用容量占系统总有功负荷的百分值.12.1.2.4一次调频一次调频：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。
电力系统自动调频方法
电力系统自动调频方法
电力系统自动调频是指通过控制发电机的发电频率，使其与负荷需求保持平衡的方法。
常见的电力系统自动调频方法包括以下几种：
1. 频率响应机制：根据系统频率变化情况，自动调整发电机的发电频率。
当系统频率下降时，调频机构会自动增加发电机输出功率，以保持频率稳定。
当系统频率升高时，调频机构会自动减少发电机输出功率。
2. 负荷跟随机制：根据系统负荷需求的变化情况，自动调整发电机的发电频率。
当负荷需求增加时，调频机构会自动增加发电机输出功率，以满足负荷需求。
当负荷需求减少时，调频机构会自动减少发电机输出功率。
3. 频率和功率协调机制：综合考虑系统频率和负荷需求的变化情况，自动调整发电机的发电频率和输出功率。
通过使用预测模型和优化算法，调频机构可以实时计算出最优的发电机输出功率，以实现系统频率稳定和负荷需求满足的双重目标。
通过这些自动调频方法，电力系统可以实现频率的稳定和负荷需求的平衡，提高系统的可靠性和稳定性。
同时，这些方法还可以减少系统频率的波动，降低供电误差，提高电网的能效和经济性。
介绍电力系统一次二次三次调频的书籍
介绍电力系统一次二次三次调频的书籍电力系统的调频是指在电力系统运行过程中，根据负荷的变化自动调整发电机的输出功率，保持电力系统的频率稳定。
调频可以分为一次调频、二次调频和三次调频。
下面我将介绍一些有关电力系统调频的书籍，希望对您有所帮助。
1.《电力系统自动调节与控制》（作者：龙秋生）：本书是国内较早系统介绍电力系统调频的专业著作之一。
全书系统地介绍了电力系统调频的基本概念、调频方法、机电特性和调频控制设备等内容，对电力系统一次、二次、三次调频进行了详细讲解，是一本系统全面的调频专著。
2.《电力系统稳定控制》（作者：秦桂福）：本书是一本面向电力系统运行和自动化控制领域的经典教材。
其中涉及了电力系统调频的基本理论、调频控制方法、调频模型建立与应用等内容。
本书通过实例、图表等形式，结合实际运行情况，深入浅出地解释调频的原理和应用。
3.《电力系统-稳定性与控制（第2版）》（作者：经济与规划院等编著）：本书是电力系统稳定性与控制方面的权威教材。
其中关于调频的部分包括一次、二次和三次调频的基本概念、调频控制原理、电力系统调频模型等内容。
本书由国内多个重点高校和电力公司的专家共同编写，理论与实践相结合，具有很强的可读性。
4.《电力系统自动控制与调度》（作者：陈裕培）：本书是一本综合介绍电力系统自动调节与控制的专业教材，其中详细讨论了电力系统调频理论与方法、调频过程的数学模型与仿真、调频控制设备与系统等内容。
书中通过实际工程案例和计算机仿真实验，深入浅出地介绍了调频的原理和应用，适合电力系统自动化和控制专业的学习者和从业者阅读。
这些书籍在介绍一次、二次和三次调频的基本概念、原理、应用等方面都做了较为全面的讲解，可以帮助读者更深入地了解电力系统调频的相关知识。
希望上述书籍能够对您理解电力系统调频起到一定的帮助作用。
电力系统频率调节策略
电力系统频率调节策略电力系统是现代社会重要的基础设施之一，其稳定运行对保障社会经济的正常运转至关重要。
而电力系统中频率的稳定调节也是确保电力供应质量的重要因素之一。
本文将探讨电力系统频率调节的策略，并介绍一些常见的应用方法。
一、电力系统频率调节的重要性电力系统的频率是指电力系统运行时交流电的频率，通常为50Hz 或60Hz。
频率的稳定对于电力系统中用户电器设备的正常运行至关重要。
若频率偏离正常值，会导致电器设备损坏甚至故障，对整个社会经济活动造成巨大影响。
二、1.燃煤电厂调节策略燃煤电厂是电力系统中常见的发电方式之一，其频率调节策略通常通过调整燃烧过程来实现。
具体来说，可以通过控制煤粉的供给量、风门的开度等参数来调节发电量，从而实现频率的调节。
2.水电站调节策略水电站是另一种常见的发电方式，其频率调节策略通常通过调整水流量来实现。
当电力系统频率偏高时，可以增大水电站的出力，增加发电量；当频率偏低时，可以减小水电站的出力，降低发电量，从而实现频率的调节。
3.新能源发电调节策略随着新能源的快速发展，如风力发电、光伏发电等，其频率调节面临着一定的挑战。
为了确保新能源的并网稳定，可采取将新能源与传统发电方式相结合的方式。
这样，当频率偏离正常值时，可通过调节传统发电方式来实现频率的调节。
三、电力系统频率调节的应用方法1.频率响应频率响应是电力系统中常用的一种频率调节方法。
当系统频率偏离正常值时，电力系统会启动调频控制，通过调整发电机的机械输出功率来调节发电量，从而实现频率的稳定。
2.备用容量除了频率响应外，备用容量也是一种重要的频率调节手段。
备用容量包括机组快速启动和备用发电机组等，当系统频率偏离正常值时，可以通过调用备用容量来增加或减少发电量，从而实现频率的调节。
3.电力市场调节电力市场调节是一种经济调节方法，通过设置电力市场价格，引导发电企业调整发电量，从而实现频率的调节。
当频率偏高时，提高电力市场价格，吸引发电企业增加发电量；当频率偏低时，降低电力市场价格，鼓励发电企业减少发电量。
电力系统调频、调压
电力系统调频、调压第一章电力系统调频第一节系统频率标准1.1 福建电网与华东电网并列运行时，频率调整按《华东电力系统调度规程》执行。
标准频率为50 赫兹，频率偏差不得超过50±0.2赫兹，超出50±0.2赫兹为事故频率，事故频率的允许持续时间为：超出50±0.2赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过15分钟。
在正常情况下，发电机组AGC投入时，系统频率应保持在50±0.1赫兹范围内运行。
1.2 当发生省网或省内局部地区独立网运行时，独立网用电负荷为300万千瓦及以上,频率偏差正常不得超过50±0.2 赫兹；超出50±0.2赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过15分钟。
独立网用电负荷小于300万千瓦，频率偏差正常不得超过50±0.5 赫兹；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±1赫兹，持续时间不得超过15分钟。
1.3 系统事故造成地区电网独立网运行时，地调及地区电厂负责独立小网调频调压任务，使之能与省电网顺利并列，不得出现因调整不当而引起的高频切机、低频减负荷甚至垮网的现象。
第二节调频厂的确定及频率监视2.1 电网运行时应指定第一调频厂和第二调频厂。
省电网单机容量在100MW及以上的火电厂、单机容量在50MW 及以上的水电厂、燃汽轮机组以及抽水蓄能机组均可担任系统的第一、二调频厂。
正常运行情况下，省调应指定上述其中的电厂担任第一调频厂，机组投入AGC运行的电厂即自动转为第一调频厂，未指定为第一调频厂或未投AGC的上述电厂均为系统的第二调频厂。
选择系统调频厂应遵循以下原则：1、具有足够的调频容量，可满足系统负荷的最大增、减变量。
2、具有足够的调整速度，可适应系统负荷的最快增、减变化。
3、在系统中所处的位臵合理，其与系统间的联络通道具备足够的输送能力。
4电力系统频率调整和电压调整
4 电力系统的有功功率平衡与频率调整4.1 概述一、频率调整的必要性电力系统运行的根本目的是在保证电能质量符合标准的条件下，持续不断地供给用户所需要的功率，维持电力系统的有功功率和无功功率的平衡，保证系统运行的经济性。
衡量电能质量的主要指标是频率、电压和波形。
电力系统运行中频率和电压变动时，对用户，发电厂和电力系统本身都会产生不同程度的影响。
为保证良好的电能质量，电力系统运行时，必须将系统的频率和电压控制、调整在允许的范围内。
我国频率规定：f N ＝50Hz ，频率偏差范围为±0.2～0.5Hz二、频率调整的方法 第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器（governor ）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（frequency modulator ）j 进行，称为频率的二次调整。
第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。
4.2自动调速系统一、调速器的工作原理——实现频率的一次调整对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。
这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。
调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节(droop control )。
二、调频器的工作原理——实现频率的二次调整由调频器来完成的调节，称为频率的二次调整。
由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节(isochronous control )。
4.2 电力系统有功功率平衡和频率调整 一、频率的影响1、影响产品质量：异步电动机转速与输出功率有关2、影响精确性：电子技术设备3、影响汽轮发电机叶片 二、频率负荷机制三、、有功功率负荷的变动及其分类控制1、系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成： 1）变动周期小于10s ，变化幅度小 调速器频率的一次调整 2）变动周期在（10s ，180s ），变化幅度较大调频器频率的二次调整3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配频率的三次调整 四、有功功率平衡与备用容量1、功功率平衡：2、备用容量：1）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2fωπ=T GP P ≡发电机输出电磁功率原动机输入功率T G T GP P P P ≥⎧⎨≤⎩,GiLi Loss PP P ∑=+∑∑2）定义 备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷 3）分类按作用分：负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量事故备用：发电机因故退出运行能顶上的容量 检修备用：发电机计划检修国民经济备用：满足工农业超计划增长按其存在形式分： 热备用冷备用4．3 电力系统无功功率平衡和电压管理电力系统中无功功率电源不足，系统结点电压就要下降。
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。
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电力系统调频厂的工作原理：
水轮机与汽轮机不一样，只要改 变进水阀门的开度，增加进水量， 水轮机发电机组就会改变电力输 出，这个过程基本都是冷态运行， 所以只要不是电力输出改变太快， 就不会产生不良后果。
调频厂的调整容量：
火电厂受锅炉最小负荷限制，可调容量仅为 其额定容量的30%（高温高压）～75%（中温 中压），
电力系统频率调整及调频厂的选择
Frequency regulation of power system And the choice of
有功负荷变动及调整
负荷变动
第一种：变化 周期很短、变动幅度 很小，这种负荷变动有很大的偶然 性，是一种随机负荷 第二种负荷变动：变化周期较长、变 动幅度较大，波动比第一种 相对大一 些，这种负荷主要有工业电炉、压延 机械、电气机车等带有冲击性的负荷 变动 第三种负荷变动：变化缓慢、变动幅度最大，是 由 生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。这 种负荷变动基本上可以预测，阶梯形的负荷曲线 反映的基本上是这种负荷变动。
电力系统调频厂的选择：
现代电力系统中，绝大部分发电机组都在有热备 用的条件下参加频率的一次调整，少数的发电机 组或发电厂承担二次调频任务，这种发电 厂可称为调频厂。 调频厂必须满足一定的条件，如：具有足够的调 整容量和调频范围，能比较迅速地调整出力，调 整出力时符合安全及经济运行原则，不会引起系 统内部或联络线工作困难等。
水电厂的可调容量一般大于火电厂，至少有 其额定容量的50%或以上。
调频厂的调整速度：
电力系统中负荷上升的速度是很快的，如容量为 5000MW的系统其负荷上升的速度就可达15～ 20MW/min。 由于火电厂的调整速度受汽轮机的限制在50%～ 100%额定负荷范围内，每分钟仅能增加出力2%～ 5%。 水电厂水轮机出力变化速度非常快，每分钟可达 50%～400%，即1分钟内可达到额定出力。 核能电厂的运行费用很低，通常是满负荷运行， 不考虑作调频厂
二者的不同： 调峰可以只在规定的时间 调整足够负荷（只需频率在一 定范围内），而调频必须随时 保证频率在规定范围内。 二者的联系：调频和调 峰可以同时进行
调频厂：
（1）调频厂的调整容量
（2）调频厂的调整速度
调频厂的调整容量：
调频厂可用于二次调整的容量为
K S :系统的单位调节功率； 式中： f ：允许的频率偏差； PLD:负荷变动的幅度,具有随机性质,可用统计方 法作近似估算; P 是可用于二次调整的容量，并不 Gn 0 是调频厂的容量。
频率调整：
一次调频——有差调节
频率的一次调整主要是在系统负荷有功功率 增大或减小时，发电机组的调速系统对因负 荷变动引起的频率偏移进行调整。调整 的结果是发电机组增发或减少部分有功功率， 而负荷也因其本身的调节效应而减少或增大 部分有功功率， 当这两部分有功功率之和恰好等于负 荷有功功率的增大或减小时，系统重新达到 平衡
P Gn 0 P LD KS f
电力系统调频厂的工作原理：
火电厂的工作顺序是： 燃料-制粉-锅炉汽轮机-发电厂，调频时需要从改变进入 锅炉的燃料开始，逐步改变锅炉蒸发量， 然后才能改变汽轮发电机组的出力，而 由于锅炉及汽轮机都是在热状态运行， 如果温度变化太快会引起金属部件变形， 所以不允许发电机组的电力输出变化太 快。
调频厂的选择：
从以上两方面分析可见： （1）在水火电厂并存的电力系统中，一般应选择 大容量的有调节库容的水电厂作为主调频电厂。 （2）系统中没有水电厂或水电厂不宜担任调频任 务时，如丰水季节，可选中温中压火电厂作调频 厂 （3）抽水蓄能电厂放水发电时也可考虑参与调频。 （4）当仅由一个发电厂担任调频任务时，其调整 容量可能不够大，应确定几个调频厂，并分别规 定其调整范围和顺序，如第一、第二、第三调频 厂等等。
频率调整：
互联系统的频率调整
现代大型电力系统一般是由若干个互相联系 的子系统组成，在某个子系统中进行频率调 整时，将会引起网络中潮流分布的改变，子 系统之间的联络线上流通的功率可能超过允 许值。 互联电力系统频率的变化取决于系统总的功 率缺额和总的单位调节功率。联络线交换功 率的增量取决于各子系统的单位调节功 率、二次调整的能力及负荷变化的情况
调峰：峰谷是每天负荷最大的时段，在这峰谷时段 需要有足够容量的电厂来调节负荷变化，即为调峰。 调频：频率是反映电能质量的一个重要参数，中国 工频50HZ，频率的变化反映负荷的变化，为了保证 满足系统功率和负荷平衡，必须通过调整频率（改 变机组负荷），来达到系统平衡。即为调频率。同 样主调频电厂需要有足够的容量。
频率调整：
二次调频——无差调节
频率的一次调整作用是有限的，一般情况下 满足不了电力系统对频率质量的要求。为了 使频率偏差不超过允许范围，通常要通过人 工手动或调频装置自动地改变变速机构位置 即改变调速器的工作特性，使电力系统的总 负荷与总出力在额定频率下达到平衡。 通过改变调速器工作特性而实现的调节过程 就是频率的二次调整，是对第二种负荷变动 引起的频率偏差进行的调整。