电力系统频率变化的影响
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
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备用容量的分类
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
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二、电力系统的频率特性
PG K G f
PD ( f )
f f1 f2 A B
PG
PD 0
( f ) PD
C
PD
PD K D f
负荷功率的实际增量：
PD0 PD PD0 K D f
它同发电机功率增量平衡：
P1 P2
P
PD0 PD PG
PD0 PG PD ( K G K D )f Kf
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一、 各类发电厂的运行特点
2 水电厂
（1）不需燃料费，但一次投资大
（2）出力调节范围比火电机组大
（3）启停费用低，且操作简单
（4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率
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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10～15％。
（2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费
二、目标函数和约束条件
• 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续 供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位 时间内所消耗的能源最少。 • 满足条件：
等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束 g(x、u、d)≤0
使
目标函数
F=F(x、u、d) 最优
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1 目标函数 • 系统单位时间内消耗的燃料（火电机组）
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 －－
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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
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。
技能培训资料：电网中的频率偏差影响
在正常情况下，系统频率是电力系统保持一致的运行参数。
对系统中每一台发电机来说，其频率和转速的关系为：，其中：f 一系统频率P-发电机的极对数PI-发电机的转速。
电网的频率是由发电功率与用电负荷大小决定的，当发电功率与用电负荷大小相等时，电网频率稳定；发电功率大于用电负荷时，电网频率升高；发电功率小于用电负荷时，电网频率降低。
要想保持频率不变，就要保持发电机的转速不变；要想维持发电机的转速不变，就要保持稳定的负荷。
通过调整发电机的有功功率，可保持系统功率的供需平衡，使频率维持在一个变化较小的范围内。
频率调整是由一次调频和二次调频共同完成的：一次调频。
根据中华人民共和国电力行业标准《电网运行准则》要求，电力系统的发电机组均应参与一次频率调整。
一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。
当电网频率升高时，一次调频功能要求机组利用其蓄热快速减负荷，反之，机组快速增负荷。
机组一次调频性能,是指电网频率发生偏离额定值的变化时，机组出力与电网频率的相关性，传统上用汽机调速系统的速度变动率（调差系数）及迟缓率（死区）表示。
当频差或转速差超过死区值时一次调频开始动作，速度变动率（调差系数）是指令一次调频动作的比例，其值越大，一次调频的负荷变化越小，反之就越大。
一次调节频功能在DCS内实施，可以转换成一次调频的变负荷要求与频差或转速差之间的关系。
电网运行中最为重要的两项指标频率和电压，电压和频率分别用来衡量无功功率与有功功率是否满足负荷要求的标准。
首先说说频率，频率关系到整个系统是否有功功率平衡，单机系统可以用功角稳定概念来解释，多机系统可以用相对功角来解释。
当系统发生故障时，可以通过观察系统的频率是否偏差来衡量系统的稳定性，即小扰动回归到原有的频率和相角，大扰动建立新的稳定点，但是频率仍保持，发电机的相对相角可以改变。
电力系统中的频率稳定性
电力系统中的频率稳定性电力系统中的频率稳定性对于电力供应的可靠性和稳定性至关重要。
频率稳定性是指电力系统中的供需平衡能力，即发电与负荷之间的匹配程度，能否保持电力系统正常工作。
本文将介绍电力系统中频率稳定性的原理和影响因素，并探讨有效的调控方法。
一、频率稳定性原理频率稳定性与电力系统的运行状态密切相关。
电力系统的频率是由发电机组提供的，而负荷的变化会对电力系统的频率产生影响。
当负荷增加时，电力系统需要更多的发电机组来满足需求，频率会下降。
相反，当负荷减少时，发电机组的供电将超过负荷需求，频率将上升。
为了保持电力系统中的频率稳定，需要进行频率的监测与调控。
在监测方面，电力系统会通过频率计来实时测量频率值，并与额定频率进行比较，及时发现频率异常。
在调控方面，电力系统会通过控制发电机组的输出功率来保持频率的稳定，通过自动化调度系统来实现负荷与发电之间的均衡。
二、频率稳定性影响因素频率稳定性受到多个因素的影响，包括负荷变化、发电机组调整响应速度、电网系统惯性等。
1. 负荷变化：负荷的突然增加或减少将导致频率的波动。
负荷增加时，需要调动更多的发电机组投入运行，调整时间较长，导致频率下降。
负荷减少时，发电机组的供电超过需求，频率上升。
因此，负荷的突变将对频率稳定性产生较大影响。
2. 发电机组调整响应速度：发电机组的调整响应速度决定了频率回复到正常范围所需的时间。
响应速度越快，频率波动的幅度越小，稳定性越高。
因此，提高发电机组的调整响应速度是保持频率稳定的重要手段之一。
3. 电网系统惯性：电网系统的惯性是指发电机组在受到负荷变化时，惯性效应对频率稳定性的影响。
发电机组的旋转质量越大，其惯性也越大，对频率的调整能力越强。
因此，电网系统的惯性对于保持频率稳定具有重要作用。
三、调控方法为了保持电力系统中的频率稳定，需要采取有效的调控方法。
以下是几种常用的调控方法：1. 调节阀控制：通过调节阀控制系统，控制发电机组的输出功率，使频率保持在额定范围内。
电力系统的有功功率和频率调整变化
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
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。
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§5.2电力系统中有功功率的最优分配
二、 各类发电厂的合理组合
3、等耗量微增率准则
• 以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组的燃料 消耗量和输出功率不受限制，要求：确定负荷功率在两台机 组间的分配，使总的燃料消耗量最小。
效率曲线和微增率曲线
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§5.2电力系统中有功功率的最优分配
2、目标函数和约束条件
• 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续 供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位 时间内所消耗的能源最少。
• 满足条件：
等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束 g(x、u、d)≤0
使
目标函数 F=F(x、u、d) 最优
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§5.1电力系统中有功功率的平衡
一.电力系统频率变化的影响 • 对用户的影响 （1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业 （2）异步电机功率下降 （3）电子设备的准确度 • 对发电厂和电力系统的影响 （1）对发电厂厂用机械设备运行的影响 （2）对汽轮机叶片的影响 （3）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无
于发电负荷。
➢ 定义：备用容量 ＝ 系统可用 电源容量 － 发电负荷
新增容
量
备用容
量
发电负荷
8760 t(h)
系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和
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备用容量的分类
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%
电力系统的频率稳定与调节
电力系统的频率稳定与调节电力系统是现代社会中至关重要的基础设施之一。
为了保证电力系统的稳定运行，频率的稳定与调节是最为关键的因素之一。
本文将探讨电力系统频率的稳定与调节机制，并分析影响频率稳定的因素以及调节的方法和技术。
一、频率稳定的重要性频率是电力系统中最基本的参数之一，通常以赫兹（Hz）为单位表示。
电力系统的稳定运行需要保持合适的频率范围，一般为50Hz或60Hz。
频率的稳定性直接影响到电力系统的供电质量和用户的正常用电。
如果频率不稳定，会导致电压波动、设备故障以及电力系统的不可靠性，甚至可能引发停电事故，给社会经济发展带来严重影响。
二、频率稳定的主要因素1. 负荷变化：负荷的增加或减少将直接影响到电力系统的频率。
当负荷增加时，电力需求增大，如果供电能力无法满足需求，则会导致频率下降。
反之，当负荷减少时，供电能力大于需求，可能会导致频率上升。
因此，负荷变化是影响频率稳定的主要因素之一。
2. 发电机调节能力：发电机作为电力系统的核心组成部分，其调节能力对频率稳定至关重要。
通过调整发电机的励磁和机械控制，可以控制输出功率和频率。
发电机的调节能力越强，频率调节越稳定。
3. 动力系统的机械阻尼：电力系统中的机械阻尼是通过转子惯性和机械负载实现的。
机械阻尼能够吸收短期负荷波动对频率的影响，提高系统的稳定性。
4. 频率调节器的准确性：频率调节器是用来监测并调节电力系统的频率的重要设备。
调节器的准确性越高，调节频率的效果越好。
三、频率调节的方法和技术1. 发电机速度调整：通过调整发电机的转速来改变其输出频率。
这需要精确的发电机控制系统，并配备高效的调速装置，以实现快速而准确的频率调节。
2. 发电机励磁调整：通过调整发电机的励磁电流来改变其输出频率。
励磁系统的优化设计和高精度的励磁调节装置可以实现精确的频率控制。
3. 负荷控制：通过调整负荷的供电方式和运行模式，实现对电力系统频率的调节。
例如，在面临频率下降的情况下，可以通过优化负荷分配和控制负荷的投入时间，来保持频率稳定。
电力系统频率控制
电力系统频率控制在现代社会中，电力系统是人们生活中不可或缺的重要组成部分。
然而，电力系统的频率控制也显得尤为重要。
频率控制是指对电力系统中的频率进行监测和调整，以确保电力系统的稳定运行。
一、频率控制的意义频率是指电力系统运行中，交流电的周期性变化的次数。
电力系统的频率稳定在特定值附近非常重要，因为频率的突然波动可能会导致电力系统的崩溃。
频率控制的目的是保持电力系统频率在一个可接受的范围内，通常为50Hz或60Hz。
频率控制的重要性主要体现在以下几个方面：1. 稳定供电：稳定的频率可确保电力系统能够按时、高效地向用户提供稳定的电力供应。
如果频率波动较大，将会对用户的用电设备造成损坏或影响正常使用。
2. 保护电力设备：频率的过大或过小都会对电力设备造成损害。
过高的频率可能引发电器过载，而过低的频率则会导致设备过热。
通过频率控制，可以有效保护电力设备的正常运行。
3. 提高能源利用率：频率控制可以帮助电网调节电力供需平衡，减少过剩或不足的能源浪费，提高能源利用效率。
合理的频率控制可以提高电力系统的运行效益。
二、频率控制的方法频率控制主要通过以下几种方法来实现：1. 发电机调节：发电机是电力系统中频率控制的关键组成部分。
调整发电机的转速和负载来控制发电功率，从而实现频率的控制。
2. 负荷调节：在电力系统中，负荷的变化会对频率产生影响。
通过对负荷的调节，可以达到频率控制的目的。
例如，在负荷快速增加时，可以投入备用发电机以增加发电功率，从而稳定频率。
3. 调度控制：电力系统的调度控制中心可以通过对发电机和负荷进行实时监测和调控，实现频率的控制。
调度员根据电力系统实际情况制定合理的发电计划，确保电力供需平衡，从而维持频率的稳定。
4. 频率响应：某些电力设备具有频率响应功能，可以通过自动调整发电功率来保持频率的稳定。
一旦频率发生波动，设备会自动作出相应的调整，以恢复频率的平衡。
三、国际频率标准根据国际标准，全球大部分地区的电力系统频率为50Hz或60Hz。
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电力系统频率偏低偏高有哪些危害
电力系统频率的频率变动会对用户、发电厂、电力系统产生不利的影响。
1.对用户的影响：频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量，雷达、电子计算机等会因频率过低而无法运行；2.对发电厂的影响：频率降低时，风机和泵所能提供的风能和水能将迅速减少，影响锅炉的正常运行；频率降低时，将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，减短叶片寿命甚至使其断裂。
频率降低时，变压器铁耗和励磁电流都将增加，引起升温，为保护变压器而不得不降低其负荷；3.对电力系统的影响：频率降低时，系统中的无功负荷会增加，进而影响系统，使其电压水平下降。
当供电电路的频率偏高时，1、电动机的转速回高（n=60f/p(1-&) )，当电动机转速增大时，其实际功率成倍增加，其结果电动机很容易过载烧毁；2、中国电气设备是按50赫兹设计的，如果大于其允许的频率数，电气原件容易损坏。
当供电电路的频率偏低时，电动机转速会过低，会使有的设备不能正常工作，如水泵可能不出水，风机风量、风压过低。
频率变化对电力用户及电力系统的影响包括哪些
对用户：
1、用户使用的电动机的转速与系统频率有关，频率变化将使电动机的转速变化，从而影响产品的质量。
例如，纺织工业都会因为频率的变化出现次品。
2、近代工业，国防和科学技术都已经广泛使用的电子设备受到频率影响较大。
系统本身：
1、低频运行，会对发电机的叶片所受到的应力有影响。
甚至引起共振，降低叶片寿命。
2、增大励磁电流，提高温升等。
系统频率的变化主要是引起负荷端异步电动机转速的变化。
如果频率降低的过多，将使电动机停止运转，会引起严重的后果。
比如，火电厂的给水泵停止运转，将迫使锅炉停炉。
另一方面，如楼上所讲，对于汽轮机在低频运行状态下时，会缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂。
（这是因为汽轮机转子一般瘦长，转速较快，可达1500r/s,突然频率过低，会使叶片断裂）。
如果频率过高，则会出现失步等问题。
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电力系统频率变化的原因
频率主要和系统负荷有关。
大型机组的投切、大功率负荷的变化都可能会引起电力系统频率的变化；发电量大于用电负荷时或有部分线路跳闸时，系统频率会升高，当负荷突增或发电机跳闸时，系统频率会下降。
电力系统频率主要和系统有功有关。
大型机组的投切、大功率负荷的变化都可能会引起电力系统频率的变化；影响的幅度也和系统强弱有关，强系统影响小写，弱系统影响大些。
发电机的调速器。
n=60f/p
电力系统频率调整有何意义
供电也是有质量要求的，其中对于其频率就要求变化范围不超过±5%，否则对于一些与频率有密切关系的工业就不能正常运行。
频率调整就是干这个的，要通过调度电网上的电力供应与负荷的平衡，来保证电网的运行频率变化在额定范围内。
1.火电厂频率过低，会导致运行崩溃。
2.感应电动机，转速与频率有直接关系，频率不标准影响生产运行。
3.电动机频率在45hz左右，会导致叶片谐振，损坏叶片。
电力系统中冷备用和热备用分别是什么意思
热备用是指可以随时投入运行的设备。
冷备用在投入运行前，则要进行一些技术检测及有关的检查。
冷备用：发电机组脱离电网，在停止状态；
热备用：发电机组并入电网运行，但在空载状态。