电力系统分析第五章
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《电力系统分析》第5章 习题解答
第五章思考题及习题答案5-1什么是电力系统的有功功率备用容量？为什么要设置备用容量？答：系统的电源容量超出发电厂发出的有功功率的总和的部分，称为系统的备用容量。
系统设置有功功率备用容量为了满足频率调整的需要，以保证在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增加时，系统仍有足够的发电容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。
5-2 电力系统频率偏移过大的影响有哪些？答：频率偏移过大时，主要有以下影响：（1）电动机的转速和输出功率随之变化，会严重地影响产品的质量。
（2）会影响各种电子设备工作的精确性。
（3）对电力系统的正常运行影响很大。
对汽轮发电机叶片都有不良影响；电厂用的许多机械如水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，因而影响发电设备的正常运行，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降；频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，为了不超越温升限额，不得不降低发电机的发出功率；频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大，无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。
总之，由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业。
而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。
5-3 什么是电力系统负荷的有功功率—静态频率特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？K的大小与哪些因素有关？L答：系统处于运行稳定时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率—静态频率特性。
当系统有功平衡破坏而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率变化时，系统中的有功功率负荷也将发生变化），这种特性有助于系统中的有功功率在新的频率下重新达到平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。
K的数值取决于全电力系统各类负荷的比重。
L5-4什么是电力系统发电机组的有功功率—静态频率特性？何为发电机组的单位调节功率？K的大小与哪些因素有关？G答：发电机输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率一频率静态特性。
刘天琪电力系统分析理论第5章答案完整版
5-5、电力系统调压的基本原理是什么？电力系统有哪几种主要调压措施？当电 力系统无功不负时，是否可以只通过改变变压器的变比？为什么？ 答：基本原理： 由于电力系统的结构复杂，用电设备数据极大，电力系统 运行部门对网络中各母线电压及用电设备的端电压进行监视和调整是不可能， 而
且没有必要。然而，选择一些有集中负荷的母线作为电压中枢点，运行人员监视 中枢点电压，将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围以内。只要这些中枢点的 电压质量满足要求，系统中其它各处的电压质量也基本上满足要求。 简单一句话概况为：通过对中枢点电压控制实现电网电压调整。 电力系统的电压调整可以采用以下措施： （1）调节发电机的励磁电流以改变发电机的端电压 VG ； （2）通过适当选择变压器的变比 k 进行调压； （3）通过改变电力网络的无功功率 Q 分布进行调压； （4）通过改变输电线路参数 X 进行调压。 在系统无功功率不足的条件下， 不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电 压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无 功功率也增大了，这就可能进一步扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电 压水平更加下降。所以从全局来看，当系统无功不足时不宜采用改变变压器变比 进行调压。
ΔVT min =
Pmin R + Qmin X 13 3 × 3 + 10 × 48 4 = 4.72kV V = V1min 110
最大负 负荷时发电 电机电压为 1 11kV，则分 分接头电压为
V1t max =
(120 + 7) ) × 10.5 = 12 21.23kV 11
(110 + 4.7 72) × 10.5 = 120.456kV k 10
最小负 负荷时发电 电机电压为 1 10kV，则分 分接头电压为
《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。
电力系统分析第五章(1)
a
d
y D
g α c
Q
5.1同步电机三相短路物理过程分析 5.1同步电机三相短路物理过程分析
5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程
b
a
ω
D
o
f
z
f
D
x
c
g Q
b
2．转子短路电流分量分析 短路后，定子电流将对转子产生强烈的电枢反应作用。定子三相对称基频电流产生 的电枢旋转磁场，对转子相对静止。当定子绕组的电阻略去不计时，定子电流产生 的电枢旋转磁场的方向恰好与转子d轴反向，并产生纯去磁性的电枢反应。 为了抵消该电枢反应，维持励磁绕组磁链初值不变，励磁绕组将产生一项直流电流， 它的方向与原有的励磁电流相同，使励磁绕组的磁场得到加强。这项附加的直流分 量产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组，激起定子基频电流的更大增长。这就是 同步电机在突然短路时的暂态过程中，定子电流大大地超过其稳态短路电流的原因。
短路前定子 开路，即
q
& Eq & & EQ X q I t &′ & Eq X ′I & Uq
& Ud
Ψ d = − X d I d + Eq Ψ q = − X q Iq
I d[0] = 0
I q[0] = 0
Eq[0] = U q[0]
Ψ 0 = U q[0] = U t[0]
当转子以同步转速旋转时，定子各相绕组 的磁链将随转子位置角作正弦变化
a
d
y
D
g α
c
5.1同步电机三相短路物理过程分析 5.1同步电机三相短路物理过程分析
5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程 1．定子短路电流分量分析 ∆ψ a = ψ a0 −ψ a = Ψ 0 cos α 0 −Ψ 0 cos(ωt + α 0 )
电力系统分析理论课后第五章答案
选取主抽头, k=10
确定调相机容量p180(5-34)
Qc
V2c max X
(V2c max
V2'cmax kT
)kT2
10.4 (10.4 93.8823) 102 M var
80
10
13.156M var
取补偿电容量为QC 13M var ，验算最大负荷时受端低压侧的实际电 压：
（1）求最大、最小负荷时各绕组的电压损耗
最大负荷时：
V max
P R Q X V max
12 3 9 65 KV 112
5.5446KV
VⅡmax
PⅡRⅡ QⅡXⅡ V max V max
6 4 15 112 5.5446
KV
0.1785KV
KV
6KV
VⅢ min
112.2273 6.6 115.5
K压母线的调压要求，由高中压两侧选择中压绕组的分接 头。最大最小负荷时中压母线调压要求为35-38KV。
最大、最小负荷时中压绕组分接头电压为：
VtⅡmax
V' tⅡmax
Vt VtⅡmax
35 115.5 KV 106.2769
V' 2C max
117
12.798
104 .2(kV)
V2C max
V' 2C max K
104 .2 10
10.42kV
最小负荷时调相机按50％额定容量欠励磁运行，因而有：
QC 6.5M var
S m in
12 2
(9 6.5)2 110 2
确定调相机容量p180(5-34)
Qc
V2c max X
(V2c max
V2'cmax kT
)kT2
10.4 (10.4 93.8823) 102 M var
80
10
13.156M var
取补偿电容量为QC 13M var ，验算最大负荷时受端低压侧的实际电 压：
（1）求最大、最小负荷时各绕组的电压损耗
最大负荷时：
V max
P R Q X V max
12 3 9 65 KV 112
5.5446KV
VⅡmax
PⅡRⅡ QⅡXⅡ V max V max
6 4 15 112 5.5446
KV
0.1785KV
KV
6KV
VⅢ min
112.2273 6.6 115.5
K压母线的调压要求，由高中压两侧选择中压绕组的分接 头。最大最小负荷时中压母线调压要求为35-38KV。
最大、最小负荷时中压绕组分接头电压为：
VtⅡmax
V' tⅡmax
Vt VtⅡmax
35 115.5 KV 106.2769
V' 2C max
117
12.798
104 .2(kV)
V2C max
V' 2C max K
104 .2 10
10.42kV
最小负荷时调相机按50％额定容量欠励磁运行，因而有：
QC 6.5M var
S m in
12 2
(9 6.5)2 110 2
第五章-电力系统三相短路的暂态过程
短路全电流
Ri Ldd tiEms int()
i ip iap
短路电流的周期分量 ipIpm si nt ()（5-3）
短路电流周期分量幅值 Ipm
Em
R2 (L)2
电路的阻抗角
arctgL
R
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
短路全电流
i ip iap
短路电流非周期分量
iapCpetCexp t/T (a)（5-4）
突然短路时，回路阻抗下降，定子电流数值急剧变化，电枢反应磁通变 化，在转子绕组中感应电流，又反过来影响定子电流。
等这些感应电流因电阻的能量损耗衰减到零后，同步机达到稳态短路状 态。只在暂态存在的电流称为自由电流。
分析电流分量，分清自由分量、强制分量，转速不变，标幺值表示
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
进行短路计算。
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
确定计算条件：
①短路发生时系统的运行方式 ②短路的类型和发生地点 ③短路发生后所采取的措施等
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
5.2 恒定电势源电路的三相短路
◎清 风里的 一米阳 光
每 天，清 晨起来 总 喜欢打 开手机 因 为，
◎ 我 的 梦中 情人
一 刻 一 时 我 忽 然 傻想 把 你 作 为 我的梦 中情人 阳 光 添 了 几分光 彩
月亮漂
电力系统分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程
一、短路的暂态过程
ia
短路前a相的电势和电流：
eEmsin(t) i Imsin(t')
式中：
Im
Em
(RR')22(LL')2
电力系统分析第五章(2)
X ad X d − X ′ = Xf X ad
ψ qω = − X q iqω
Eq[0] Xd
3．不计衰减定子三相绕组和励磁绕组短路电流
′ id = id∞ + (id − id∞ ) + idω = +( ′ Eq0 ′ Xd − Eq[0] Xd )− U t[0] ′ Xd cos ω t
iq = iqω =
1．定子基频电流和励磁绕组直流分量计算
′ 0 = − X d id + X ad (if[0] + ∆ifa ) ′ ψ f0 = − X ad id + X f (if[0] + ∆ifa )
ψ f0 = X f if[0]
′ Eq ≡ ( X ad X f )ψ f
if[0] + ∆ifa
d
& Id
d
5.2无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 5.2无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算
2．定子绕组直流和转子绕组基频电流分量计算
∆ifω
ψ dω = − X d idω + X ad ∆ifω
0 = − X ad idω + X f ∆ifω
ψ dω = U t[0] cos ωt ψ qω = −U t[0] sin ωt
短路前定子 开路，即
q
& Eq & & EQ X q I t &′ & Eq X ′I & Uq
& Ud
Ψ d = − X d I d + Eq Ψ q = − X q Iq
I d[0] = 0
I q[0] = 0
第五章 电力系统稳态分析
图10-2
向量图
当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似地有： 当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似地有：
Vi ≈ V j + ∆V
2 电压损耗和电压偏移 电压损耗：两点间电压绝对值之差称为电压损耗 电压损耗：两点间电压绝对值之差称为电压损耗
∆Vij = Vi − V j
电压偏移： 电压偏移：网络中某点的实际电压同该处的额定电压 之差称为电压偏移 之差称为电压偏移
一、电力网的功率损耗
1.电力线路的功率损耗： 流过线路所消耗的功率 电力线路的功率损耗： 电力线路的功率损耗
Sloss = I 2 ( R + jX ) P2 + Q2 = ( R + jX ) 2 Vj
所以
& Vi
R+ jX
j B 2
S
j B 2
& Vj
P+ jQ
i
& I
j
Ploss
Qloss
P +Q = R 2 Vj P2 + Q2 = X 2 Vj
第五章 电力系统稳态分析
主要内容 电力系统潮流计算 电力系统的频率与有功功率 电力系统的电压与无功功率 电力系统的经济运行
5.1 电力系统的潮流计算
针对具体的电力网络结构， 针对具体的电力网络结构，根据给定的负荷功率和电 源母线电压， 源母线电压，计算网络中各节点的电压和各支路中的功率 及功率损耗。 及功率损耗。
特性仍然为G1, 系统运行在 点， 系统运行在b点 特性仍然为 系统频率为f2。 系统频率为 。 如果当系统负荷增加， 如果当系统负荷增加，综 合负荷特性变为L2时 合负荷特性变为 时，改变发 电机调速系统的设定值， 电机调速系统的设定值，等效 发电机特性变为G2, 则系统运行 发电机特性变为 在c点，系统频率回到 。 点 系统频率回3; a1 + a2 + L + an = 1
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（2）事故备用：是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时 不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。事故备用容 量的大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机 组的事故概率、系统的可靠性指标等确定，—般约为最大负 荷的5％一10 ％，但不得小于系统中最大机组的容量。
（3）检修备用：为保证系统的发电设备进行定期检修时， 不致影响供电而在系统中留有的备用容量。所以发电设备 运行一段时间以后，都必须进行检修。检修分大修和小修。 一般大修时分批分期安排在一年中最小负荷季节进行。小 修则利用节假日进行，以尽量减少因检修停机所需的备用 容量。
耗量微增率: 耗量特性曲 线上某点切线的斜率
一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷
应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频
任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂.抽 水蓄能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,设备陈旧,不能担负调频任务.
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
系统频率的变化，对发电机及电力系统本身也十分有 害。发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动，系统频率 降低使电动机出力降低，若频率降低过多，将使电动机停 止运转，会引起严重后果。
系统中负
第一节 电力系统中荷有的化功变功率的平衡
➢ 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
出力调节范围大，50%以上, 增减负荷速度快，操 作容易，可承担急剧变化的负荷
决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力 抽水蓄能机组（天荒坪6×30万千瓦） 必须与火电配合 维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率
秦山核电站外景
(3) 核电厂特点：
可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时间， 易损坏设备
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
为保证可靠供电和良好的电能质量，电力系统的有功 功率平衡额定运行参数下确定。而且，还应具有一定的备 用容量，也就是在系统最大负荷情况下，系统电源容量大 于发电负荷的部分称系统的备用容量。
系统备用容量一般分负荷备用、事故备用、检修备用 和国民经济备用等。
（1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划 外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小应根据系 统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定。 一般为最大负荷的2％一5％，大系统采用较小数值，小系统 采用较大数值
（4）国民经济备用：是考虑到工农业用户的超计划生产， 新用户的出现等而设置的备用容量，其值根据国民经济的 增长情况而确定，一般约为系统最大负荷的3%—5%
负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用归纳起 来以热备用和冷备用的形式存在于系统中。而不难想见， 热备用中至少应包括全部负荷备用和一部分事故备用
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。
❖ 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
有功功率负荷变动曲线
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
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
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来自8 12 16 20 24
洪水季节:
最优分配负荷的目标函数和约束条件
1. 耗量特性:
发电设备单位时间内 消耗的能源与发出的有功 功率的关系。如图所示:
uF/P
比耗量: 单位时间内输入能 量与输出功率之间的比值.
第五章 电力系统有功功率的平衡和 频率调整
❖ 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ❖ 第二节 电力系统的频率调整
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
系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化， 这将影响产品的质量。当频率降低，使电动机有功功率降 低，将影响所有的转动机械的出力。频率的不稳定，将会 影响电子设备的准确性。
热备用:运转中发电设备可能发的最大
按存在形式分为
功率与发电负荷之差(旋转备 用)
负荷的分类:
1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷
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
电力系统中有功功率的最优分配
有功功率的最优分配:
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。
这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动
❖ 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。
有功功率平衡和备用容量 电力系统中，在任何时候，所有发电厂发出的有功
功率的总和pG ，而PL 包括所有用户的有功功率 PD 、所 有发电厂厂用电有功负荷PS 和网络的有功损耗 PC ，即
PG PL PD PS PC
（3）检修备用：为保证系统的发电设备进行定期检修时， 不致影响供电而在系统中留有的备用容量。所以发电设备 运行一段时间以后，都必须进行检修。检修分大修和小修。 一般大修时分批分期安排在一年中最小负荷季节进行。小 修则利用节假日进行，以尽量减少因检修停机所需的备用 容量。
耗量微增率: 耗量特性曲 线上某点切线的斜率
一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷
应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频
任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂.抽 水蓄能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,设备陈旧,不能担负调频任务.
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
系统频率的变化，对发电机及电力系统本身也十分有 害。发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动，系统频率 降低使电动机出力降低，若频率降低过多，将使电动机停 止运转，会引起严重后果。
系统中负
第一节 电力系统中荷有的化功变功率的平衡
➢ 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
出力调节范围大，50%以上, 增减负荷速度快，操 作容易，可承担急剧变化的负荷
决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力 抽水蓄能机组（天荒坪6×30万千瓦） 必须与火电配合 维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率
秦山核电站外景
(3) 核电厂特点：
可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时间， 易损坏设备
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
为保证可靠供电和良好的电能质量，电力系统的有功 功率平衡额定运行参数下确定。而且，还应具有一定的备 用容量，也就是在系统最大负荷情况下，系统电源容量大 于发电负荷的部分称系统的备用容量。
系统备用容量一般分负荷备用、事故备用、检修备用 和国民经济备用等。
（1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划 外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小应根据系 统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定。 一般为最大负荷的2％一5％，大系统采用较小数值，小系统 采用较大数值
（4）国民经济备用：是考虑到工农业用户的超计划生产， 新用户的出现等而设置的备用容量，其值根据国民经济的 增长情况而确定，一般约为系统最大负荷的3%—5%
负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用归纳起 来以热备用和冷备用的形式存在于系统中。而不难想见， 热备用中至少应包括全部负荷备用和一部分事故备用
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。
❖ 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
有功功率负荷变动曲线
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
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
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来自8 12 16 20 24
洪水季节:
最优分配负荷的目标函数和约束条件
1. 耗量特性:
发电设备单位时间内 消耗的能源与发出的有功 功率的关系。如图所示:
uF/P
比耗量: 单位时间内输入能 量与输出功率之间的比值.
第五章 电力系统有功功率的平衡和 频率调整
❖ 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ❖ 第二节 电力系统的频率调整
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
系统频率的变化将引起工业用户的电动机转速的变化， 这将影响产品的质量。当频率降低，使电动机有功功率降 低，将影响所有的转动机械的出力。频率的不稳定，将会 影响电子设备的准确性。
热备用:运转中发电设备可能发的最大
按存在形式分为
功率与发电负荷之差(旋转备 用)
负荷的分类:
1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷
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
电力系统中有功功率的最优分配
有功功率的最优分配:
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。
这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动
❖ 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。
有功功率平衡和备用容量 电力系统中，在任何时候，所有发电厂发出的有功
功率的总和pG ，而PL 包括所有用户的有功功率 PD 、所 有发电厂厂用电有功负荷PS 和网络的有功损耗 PC ，即
PG PL PD PS PC