电力系统频率特性和其调整原理及措施
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电力系统频率调节
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第一节 安全用电知识
二、安全距离 为了保证电气工作人员在电气设备运行操作、维护检修时不致误碰带
电体，规定了工作人员离带电体的安全距离;为了保证电气设备在正常运 行时不会出现击穿短路事故，规定了带电体离附近接地物体和不同相带 电体之间的最小距离。安全距离主要有以下几方面: 1.设备带电部分到接地部分和设备不同相部分之间的距离，如表7-1所 示; 2.设备带电部分到各种遮栏间的安全距离，如表7-2所示; 3.无遮栏裸导体到地面间的安全距离，如表7-3所示; 4.电气工作人员在设备维修时与设备带电部分间的安全距离，如表7-4 所示。
由上式可知，要控制发电机频率就得控制机组转速。 在稳态电力系统，机组发出的功率与整个系统的负荷功率加上系统总损
耗之和是相等的。
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4. 1电力系统的频率特性
当系统的负荷功率增加时，系统就出现了功率缺额。此时，机组的转速 下降，整个系统的频率降低。
可见，系统频率的变化是由于发电机的负荷功率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调节是分不开的。
流 可达正常电流的几十倍甚至上百倍，产生的热量(正比于电流的平方)是 温度上升超过自身和周围可燃物的燃点引起燃烧，从而导致火灾。 (2)过载引起电气设备过热选用线路或设备不合理，线路的负载电流量 超过了导线额定的安全载流量，电气设备长期超载(超过额定负载能力)， 引起线路或设备过热而导致火灾。
(1)具有足够大的容量和可调范围。 (2)允许的出力调整速度满足系统负荷变化速度的要求。 (3)符合经济运行原则。 (4)联络线上交换功率的变化不致影响系统安全运行。
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4. 1电力系统的频率特性
水轮发电机组的出力调整范围大，允许出力变化速度快，一般宜选水电 厂担任调频。
第一节 安全用电知识
二、安全距离 为了保证电气工作人员在电气设备运行操作、维护检修时不致误碰带
电体，规定了工作人员离带电体的安全距离;为了保证电气设备在正常运 行时不会出现击穿短路事故，规定了带电体离附近接地物体和不同相带 电体之间的最小距离。安全距离主要有以下几方面: 1.设备带电部分到接地部分和设备不同相部分之间的距离，如表7-1所 示; 2.设备带电部分到各种遮栏间的安全距离，如表7-2所示; 3.无遮栏裸导体到地面间的安全距离，如表7-3所示; 4.电气工作人员在设备维修时与设备带电部分间的安全距离，如表7-4 所示。
由上式可知，要控制发电机频率就得控制机组转速。 在稳态电力系统，机组发出的功率与整个系统的负荷功率加上系统总损
耗之和是相等的。
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4. 1电力系统的频率特性
当系统的负荷功率增加时，系统就出现了功率缺额。此时，机组的转速 下降，整个系统的频率降低。
可见，系统频率的变化是由于发电机的负荷功率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调节是分不开的。
流 可达正常电流的几十倍甚至上百倍，产生的热量(正比于电流的平方)是 温度上升超过自身和周围可燃物的燃点引起燃烧，从而导致火灾。 (2)过载引起电气设备过热选用线路或设备不合理，线路的负载电流量 超过了导线额定的安全载流量，电气设备长期超载(超过额定负载能力)， 引起线路或设备过热而导致火灾。
(1)具有足够大的容量和可调范围。 (2)允许的出力调整速度满足系统负荷变化速度的要求。 (3)符合经济运行原则。 (4)联络线上交换功率的变化不致影响系统安全运行。
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4. 1电力系统的频率特性
水轮发电机组的出力调整范围大，允许出力变化速度快，一般宜选水电 厂担任调频。
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
电力系统频率及有功功率的自动调节
例1： a0 30% a1 40% a2 10% a3 20%
计算负荷的频率调节效应系数以及频率由50Hz下降1Hz时负荷功率变化。
* KL a1 2a2 f * 3a3 f *2 40% 2 10% 3 20% 1.2 1 * * * PL K L f 1.2 0.024 50 50 1 * f 0.98 50 * PL 30% 40% 0.98 10% 0.982 20% 0.983 0.9763 * P 1 0.9763 * * L P KL 1 . 186 L 0.9763 1 0.0237 * 6 f 1 / 50
R
1 1 1 1 R1 R2 Rn
f RnPcn 0
若系统增加负荷
1 1 1 f PL f R R R R 2 n 1
PL
R Pci PL Ri i 1,2,, n
15
f R PL 0
fdt K
若系统增加负荷
n
集中制积差调频：
集中由一个地方（如调度部门）高精度测 频和计算频差积分，然后通讯传送给各调频厂， 不过要占用远方通讯通道
Pcn 0
分散制积差调频：
由各调频厂高精度测频和计算频差积分， 不过难以保证各调频厂测量值一样，易混乱
1 1 1 PL K K K fdt 2 n 1
电力系统电压调整：就地无功平衡，分别调节节点电压 频率调整：全系统必须统一调整，另外还要考虑经济运行 最终是
f 0
13
主调频厂的选择：
具有足够的调频容量和调整范围 具有与负荷变化相适应的调整速度 调整出力符合安全及经济运行原则
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
电力系统频率及有功功率的调节
式中 ΔPci—第 i 调频发电机的有功增量 Ki —功率分配系数
调频过程： 设系统负荷有了新的增量ΔP ，主导发电机调 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 的有功出力进行调整，随之出现了新的ΔP 1 值，于是其余 n－1 个调频机组的功率分配。 方程式的原有平衡状态跟着均被打破，它们都 会向着满足其功率分方程的方向对各自机组的 有功出力进行调节，即出现了“成组调频” 的状态。调频过程一直要到ΔPC1不再出现新值 才告结束。
1 1 1 f PL P ... ) c1 P c 2 ... P cn f ( R1 R2 Rn Rx
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为 ΔPL，则调节过程结束时，必有
上式也可以写为 f R P 0 x c
1
其中 Rx 1 1 1 是系统的等值调 ... 节系数 R1 R2 Rn
负荷的变动情况可以分 成几种不同的分量： （1）变化周期一般小于 10s的随机分量； （2）变化周期在10s～ 3min之间的脉动分量； （3）变化周期在3min 以上的持续分量，负荷 预测预报这一部分。
第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速 器来调整原动机的输入功率，这称为频率 的一次调整。
第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须 由调频器参与控制和调整，这称为频率的 二次调整。 第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷， 这称为频率的三次调整。
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。
0.3 0.4 0.94 0.1 0.94 0.2 0.94
调频过程： 设系统负荷有了新的增量ΔP ，主导发电机调 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 的有功出力进行调整，随之出现了新的ΔP 1 值，于是其余 n－1 个调频机组的功率分配。 方程式的原有平衡状态跟着均被打破，它们都 会向着满足其功率分方程的方向对各自机组的 有功出力进行调节，即出现了“成组调频” 的状态。调频过程一直要到ΔPC1不再出现新值 才告结束。
1 1 1 f PL P ... ) c1 P c 2 ... P cn f ( R1 R2 Rn Rx
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为 ΔPL，则调节过程结束时，必有
上式也可以写为 f R P 0 x c
1
其中 Rx 1 1 1 是系统的等值调 ... 节系数 R1 R2 Rn
负荷的变动情况可以分 成几种不同的分量： （1）变化周期一般小于 10s的随机分量； （2）变化周期在10s～ 3min之间的脉动分量； （3）变化周期在3min 以上的持续分量，负荷 预测预报这一部分。
第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速 器来调整原动机的输入功率，这称为频率 的一次调整。
第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须 由调频器参与控制和调整，这称为频率的 二次调整。 第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷， 这称为频率的三次调整。
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。
0.3 0.4 0.94 0.1 0.94 0.2 0.94
电力系统频率一次调整的基本原理
电力系统频率一次调整的基本原理1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括电力系统频率一次调整的基本概念和重要性。
概述部分:电力系统频率一次调整是指通过合理控制电力系统的负荷和发电能力，使电力系统的频率维持在稳定的范围内的过程。
频率调整是电力系统运行中非常重要的一项技术，对于保障电力系统的安全稳定运行具有至关重要的意义。
在电力系统中，发电厂的负荷、输电线路的负荷以及用户的用电负荷均会对电力系统的频率产生影响。
这些因素的不平衡会导致电力系统频率偏离额定值，从而对电力系统的正常运行产生负面影响。
因此，通过对电力系统的频率进行一次调整，可以有效保持电力系统的稳定运行状态。
电力系统频率一次调整需要考虑多个因素，包括电力负荷的波动、发电机组的响应速度以及电力系统的传输能力等。
同时，频率调整还需考虑到电力调度的经济性和环境友好性等方面的因素。
频率调整的过程通常由发电厂的发电机组以及调度中心的监测和控制系统共同完成。
当电力系统频率偏离额定值时，调度中心会通过监测系统获取实时数据，并下发指令，调节发电机组的出力，以实现频率的恢复。
这种反馈控制的机制保证了电力系统频率的稳定性和可靠性。
综上所述，电力系统频率一次调整是确保电力系统稳定运行的重要环节。
通过合理控制电力系统的发电能力和负荷，保持频率在合理范围内，可以提高电力系统的可靠性、经济性和环保性。
在日益增长的电力需求和能源结构转型的背景下，频率调整技术的发展将对电力系统的可持续发展产生积极的影响。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍电力系统频率一次调整的基本原理：第一部分，引言部分，将会对文章的主题进行一个概述，简要介绍电力系统频率调整的背景和意义，并阐明本文的研究目的。
第二部分，正文部分，将会重点讨论频率调整的基本原理。
首先，我们将介绍电力系统频率调整的背景，包括对电力系统频率一次调整的需求和现实挑战。
接着，我们将详细阐述频率调整的基本原理，包括频率控制的原则、频率调整的影响因素和频率调整的数学模型等内容。
第五章电力系统有功功率和频率调整
❖ 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
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
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
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
❖ 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
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
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
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
电力系统有功功率和频率调整
电力系统有功功率和频率调整1. 引言在电力系统中，有功功率和频率是两个关键的电能参数。
有功功率是指电力系统中实际提供应负载的电能，而频率那么表示电力系统中电压和电流的周期性变化。
准确地调整有功功率和频率可以保证电力系统的稳定运行，提高能源利用率，保障用电的平安和可靠性。
2. 电力系统有功功率调整电力系统的有功功率调整主要通过控制发电机输出功率来实现。
有功功率调整的目标是使电力系统的供需平衡，以满足用户的用电需求。
有功功率调整可以通过控制发电机的机械输入来实现，也可以通过调整发电机的励磁电流来实现。
2.1 机械输入调整机械输入调整是通过控制发电机的机械输入来调整有功功率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
2.1.1 调速调整调速是通过调整发电机的键合阻抗或者转子的绕组来改变发电机的转速，从而改变机械输入功率。
调速调整的原理是根据负荷需求，通过调整发电机的转速来保持有功功率的平衡。
2.1.2 负载调整负载调整是通过调整发电机的输出负载来改变发电机的有功功率。
负载调整的方式包括直接调整负载阻抗、调整发电机馈线阻抗、调整发电机并联等。
2.2 励磁调整励磁调整是通过调整发电机的励磁电流来改变发电机的有功功率。
励磁调整的原理是控制发电机的磁场强度，从而改变发电机的输出电压和电流。
励磁调整可以通过调整励磁电流的大小、相位和波形等来实现。
3. 电力系统频率调整电力系统的频率调整主要通过控制发电机输出的机械输入来实现。
频率调整的目标是使电力系统的供电频率保持在额定值附近，以满足用户的用电需求。
3.1 负荷频率特性负荷频率特性是指负载的电流和供电频率之间的关系。
负荷频率特性可以分为正负荷频率特性和正负荷功率频率特性两种。
正负荷频率特性描述了负载对供电频率变化时的功率响应。
3.2 机械输入调整机械输入调整是通过调整发电机的机械转速来调整电力系统的频率。
机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。
3.2.1 调速调整调速调整是通过改变发电机的转速来调整电力系统的频率。
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一般火电机组的检修周期约为1年；水电 机组约为2年。机组的检修时间约为1个 月。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(4) 国民经济备用。考虑国民经济超计划增长和新用户 的出现而设置的备用。这部分备用与国民经济增长有关， 一般取最大负荷的3%~5%。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
三、各类发电厂的特点及合理组合
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
第一节 电力系统中有功功率的平衡 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，抽水蓄能，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。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 3.原子能发电厂的特点
例如异步电 动机、变压 器励磁电流
的增加
⑤互联电力系统解列，发电机解列
第一节 电力系统中有功功率的平衡 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
(1) 负荷的分类
P1 –第一种负荷; P2– 第二种负荷; P3—第三种负荷; P∑--实际不规则的总负荷
第一节 电力系统中有功功率的平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(一) 各类发电厂的特点 1.火力发电厂的主要特点
(1) 要支付燃料及运输费用，不受自然条件的影响；
(2) 有功出力最小限制，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) 热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出功率是不 可调节的强迫功率。
P G P D P S P C
系统应在正常允许 的频率范围内（也 即在一定的频率范
围）保持平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡
P G P D P S P C →电力系统的频率升高
P G P D P S P C →电力系统的频率降低
正常情况下频率允许偏移范围：我国规定为 50±0.2~0.5Hz。
电力系统中的发电厂 主要有以下三类:水力发电厂、 火力发电厂、原子能发电厂（核电厂）
各类发电厂由于其设备容量、机械特性、使用的动力 资源等不同，而有着不同的技术经济特性。必须结合它们 的特点，合理地组织这些发电厂的运行方式，恰当安排它 们在电力系统日负荷曲线和年负荷曲线中的位置，以提高 电力系统运行的经济性。
(2) 事故备用。在发电设备发生偶然事故时，为保证向 用户正常供电而设置的备用。一般为最大负荷的5%~10%， 但不能小于系统中最大一台机组的容量。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
只有按这些规定安排不过来时，才需要 设置专门的检修备用容量。
(3) 检修备用。为系统中的发电设备能定期检修而设置 的备用。检修备用与前两种备用不同，是事先安排的。检 修分小修和大修两种：小修一般安排在节假日或负荷低谷 期，大修时间水电厂一般安排在枯水期，火电厂安排在一 年中系统综合负荷最小的季节。
(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；
第一种负荷: 变动幅度很小,周期 很短，是由于中小型用电设备的 投入和切除引起的，具有很大的 随机性。
第二种负荷：变动幅度较大,周 期较长，是由于大型设备的投 入和切除引起的，例如：工业 电炉、电力机车等冲击负荷。
第三种负荷：变动幅度大,周 期长，是由于生产、生活和季 节等因素引起的。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡 (2) 有功备用
P G C P D P S P C P R
发电机 总装机
容量
有功备 用容量
如果系统装机容量不足，则可能使系统处于低频运行。
发电机是唯一的有功电源。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
系统中有功功率电源备用容量按其用途可分为以下几种：
(3) 尽量降低火力发电成本。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
各类发电厂在日负荷曲线中的安排示意图抽水蓄能电厂
抽水蓄能电厂
发出功率
吸收功率
(a) 枯水季节
(b) 丰水季节
低温低压：450℃、35大气压 中温中压：520℃、100大气压 高温高压：550℃、180大气压 超临界机组：57 理及措施
教学要求
1. 理解有功功率平衡与频率的关系； 2. 理解电力系统频率特性及其调整原理和措施。
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第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
低频运行的危害概括起来有： ① 影响用户的工作和产品质量；
② 影响发电厂的安全运行； ③ 影响汽轮机叶片寿命； ④ 影响系统的经济运行。
可按最优化准则在各发电厂 之间进行分配
第一节 电力系统中有功功率的平衡
2. 有功功率平衡和备用容量 (1) 有功平衡
P G P D P S P C
所有发电厂的 厂用电有功负 荷和所有变电 站站用电有功
负荷
所有发电厂 发出的有功
功率
所有用户的 有功负荷
所有网络的 有功损耗
第一节 电力系统中有功功率的平衡 2. 有功功率平衡和备用容量 (1) 有功平衡
无法 预测
无法 预测
可通过统计分 析方法预测
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(2) 调频任务的分配
第一种负荷变动:发电机组调速器 进行调节，称为频率一次调整。
第二种负荷变动：发电机组调频器 进行调节，称为频率的二次调整。
第三种负荷变动：各发电厂按事先 给定的发电负荷曲线发电，称为频 率的三次调整。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(4) 国民经济备用。考虑国民经济超计划增长和新用户 的出现而设置的备用。这部分备用与国民经济增长有关， 一般取最大负荷的3%~5%。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
三、各类发电厂的特点及合理组合
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
第一节 电力系统中有功功率的平衡 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，抽水蓄能，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。
第一节 电力系统中有功功率的平衡 3.原子能发电厂的特点
例如异步电 动机、变压 器励磁电流
的增加
⑤互联电力系统解列，发电机解列
第一节 电力系统中有功功率的平衡 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
(1) 负荷的分类
P1 –第一种负荷; P2– 第二种负荷; P3—第三种负荷; P∑--实际不规则的总负荷
第一节 电力系统中有功功率的平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(一) 各类发电厂的特点 1.火力发电厂的主要特点
(1) 要支付燃料及运输费用，不受自然条件的影响；
(2) 有功出力最小限制，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) 热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出功率是不 可调节的强迫功率。
P G P D P S P C
系统应在正常允许 的频率范围内（也 即在一定的频率范
围）保持平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡
P G P D P S P C →电力系统的频率升高
P G P D P S P C →电力系统的频率降低
正常情况下频率允许偏移范围：我国规定为 50±0.2~0.5Hz。
电力系统中的发电厂 主要有以下三类:水力发电厂、 火力发电厂、原子能发电厂（核电厂）
各类发电厂由于其设备容量、机械特性、使用的动力 资源等不同，而有着不同的技术经济特性。必须结合它们 的特点，合理地组织这些发电厂的运行方式，恰当安排它 们在电力系统日负荷曲线和年负荷曲线中的位置，以提高 电力系统运行的经济性。
(2) 事故备用。在发电设备发生偶然事故时，为保证向 用户正常供电而设置的备用。一般为最大负荷的5%~10%， 但不能小于系统中最大一台机组的容量。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
只有按这些规定安排不过来时，才需要 设置专门的检修备用容量。
(3) 检修备用。为系统中的发电设备能定期检修而设置 的备用。检修备用与前两种备用不同，是事先安排的。检 修分小修和大修两种：小修一般安排在节假日或负荷低谷 期，大修时间水电厂一般安排在枯水期，火电厂安排在一 年中系统综合负荷最小的季节。
(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；
第一种负荷: 变动幅度很小,周期 很短，是由于中小型用电设备的 投入和切除引起的，具有很大的 随机性。
第二种负荷：变动幅度较大,周 期较长，是由于大型设备的投 入和切除引起的，例如：工业 电炉、电力机车等冲击负荷。
第三种负荷：变动幅度大,周 期长，是由于生产、生活和季 节等因素引起的。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
第一节 电力系统中有功功率的平衡 (2) 有功备用
P G C P D P S P C P R
发电机 总装机
容量
有功备 用容量
如果系统装机容量不足，则可能使系统处于低频运行。
发电机是唯一的有功电源。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
系统中有功功率电源备用容量按其用途可分为以下几种：
(3) 尽量降低火力发电成本。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
各类发电厂在日负荷曲线中的安排示意图抽水蓄能电厂
抽水蓄能电厂
发出功率
吸收功率
(a) 枯水季节
(b) 丰水季节
低温低压：450℃、35大气压 中温中压：520℃、100大气压 高温高压：550℃、180大气压 超临界机组：57 理及措施
教学要求
1. 理解有功功率平衡与频率的关系； 2. 理解电力系统频率特性及其调整原理和措施。
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第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
低频运行的危害概括起来有： ① 影响用户的工作和产品质量；
② 影响发电厂的安全运行； ③ 影响汽轮机叶片寿命； ④ 影响系统的经济运行。
可按最优化准则在各发电厂 之间进行分配
第一节 电力系统中有功功率的平衡
2. 有功功率平衡和备用容量 (1) 有功平衡
P G P D P S P C
所有发电厂的 厂用电有功负 荷和所有变电 站站用电有功
负荷
所有发电厂 发出的有功
功率
所有用户的 有功负荷
所有网络的 有功损耗
第一节 电力系统中有功功率的平衡 2. 有功功率平衡和备用容量 (1) 有功平衡
无法 预测
无法 预测
可通过统计分 析方法预测
第一节 电力系统中有功功率的平衡
(2) 调频任务的分配
第一种负荷变动:发电机组调速器 进行调节，称为频率一次调整。
第二种负荷变动：发电机组调频器 进行调节，称为频率的二次调整。
第三种负荷变动：各发电厂按事先 给定的发电负荷曲线发电，称为频 率的三次调整。