电力系统有功功率调节技术研究
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。
电力系统有功功率平衡与频率调整
第五章 电力系统有功功率平衡与频率调整主要内容提示本章主要讨论电力系统中有功功率负荷的最优分配和频率调整。
§5-1电力系统中有功功率的平衡 一、电力系统负荷变化曲线 在电力系统运行中，负荷作功需要一定的有功功率，同时，传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。
因此，电源发出的有功功率必须满足下列平衡式：∑∆+∑=∑P P P Li Gi式中Gi P ∑—所有电源发出的有功功率；Li P ∑—所有负荷需要的有功功率； ∑∆P —网络中的有功功率损耗。
可见，发电机发出的功率比负荷功率大的多才行。
当系统中负荷增大时，网络损耗也将增大，发电机发出的功率也要增加。
在实际电力系统中，负荷随时在变化，所以必须靠调节电源侧，使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。
负荷曲线的形状往往是无一定规律可循，但可将这种无规则的曲线看成是几种有规律的曲线的迭加。
如图5-1所示，将一种负荷曲线分解成三种曲线负荷。
第一种负荷曲线的变化，频率很快，周期很短，变化幅度很小。
这是由于想象不到的小负荷经常性变化引起的。
第二种负荷曲线的变化，频率较慢，周期较长，幅度较大。
这是由于一些冲击性、间歇性负荷的变动引起的，如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。
第三种负荷曲线的变化，非常缓慢，幅度很大。
这是由于生产、生活、气象等引起的。
这种负荷是可以预计的。
对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“ 一次调整”。
调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。
对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“二次调整”，调节方法是调节发电机组的调频器系统。
对于第三种负荷的变化，通常是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率负荷的优化分配。
二、发电厂的备用容量电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机，而系统中装机容量总是大于发电容t量，即要有一定的备用容量。
系统的备用容量包括：负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。
第三章电力系统频率及有功功率的自动调节_电力系统自动化
n no nN n △f △P f
若发电机组原在（PN，nN） 点，当有功变化为P时，调 速器调节后，机组运行在 （P，n）,n≠ nN因此又称为 有差调节特性。
PN
P
PG
1.速度变动率R（调速系统静态特性的斜率）： 当发电机有功功率从0增加到PN时，转速从n0 变到nN, R=no-nN
b1＞b2:1号机组的功率减少 △P,其功率变为P1 ,相应的微增率 减小至b1 ;2号机组增加相同的△P,其功率变为P2 相应的微增率 增大至b2 1号机组减少的燃料消耗费用大于2号机组增加的消耗费用, 负荷转移可使消耗费用减少,当b1等于b2时,总的燃料消耗费用为
, , , ,
最小即最经济.
系统中并联运行的发电机组经济调度的准则是: 各机组的微增率相等
负荷变化较大时，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度
调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与 额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；
复习思考
• • • 1.频率和有功功率调节的主要任务是什么? 2.在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器,进行二次调节? 3.调速器的失灵区对频率调整有何影响?
×100%
nN
2.发电机组的频率调节方程 :
Δf* + R* · ΔPf* = 0
(三)调节特性的失灵区ε（迟缓率）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速
变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f
不灵敏的带子, 称为失灵区。
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
电力系统有功与无功调整
电力系统有功与无功调整1. 引言电力系统是现代社会中至关重要的根底设施之一。
在电力系统中，有功功率和无功功率是两个重要的参数。
有功功率表示电能在电力系统中转换为其他形式的能量，例如机械能、热能等。
而无功功率表示消耗在电力系统中的无效能量，例如电感、电容的耗散能量等。
有功与无功的平衡对于电力系统的运行稳定和效率至关重要。
因此，电力系统中需要进行有功与无功的调整。
本文将讨论电力系统中有功与无功的调整方法以及其重要性。
2. 电力系统中的有功与无功调整方法2.1 发电机的调整在电力系统中，发电机是将机械能转换为电能的设备。
调整发电机的参数和运行状态可以有效地控制发电机的有功和无功输出。
2.1.1 励磁调节励磁调节是通过调整发电机的励磁电流来控制发电机的输出功率。
增加励磁电流可以提高发电机的有功输出，减小励磁电流可以提高无功输出。
因此，通过调整励磁电流可以实现有功与无功的平衡。
2.1.2 调整转子角度发电机的转子角度也会对有功和无功输出产生影响。
调整转子角度可以改变发电机的励磁磁势分布，影响发电机的有功和无功输出。
通过调整转子角度，可以有效地控制发电机的有功和无功功率。
2.2 无功补偿装置在电力系统中，无功补偿装置可以通过改变电压的相位和幅值来实现对无功功率的调整。
2.2.1 无功电容补偿无功电容补偿是一种常用的无功调整方法。
通过将无功电容器连接到电力系统中，可以提供额外的无功功率，从而实现对系统的无功功率的调整。
通过控制无功电容器的接入和断开，可以调整电力系统的无功功率。
2.2.2 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种通过电子开关控制的无功补偿设备。
它可以根据电力系统的无功功率需求，自动调整无功功率的输出。
静态无功补偿装置可以快速响应系统的无功功率需求变化，提高电力系统的稳定性和可靠性。
3. 有功与无功调整的重要性3.1 系统稳定性有功和无功功率的平衡对于电力系统的稳定运行至关重要。
当电力系统的有功和无功失衡时，会导致电压的波动和系统的振荡。
电力系统有功功率与频率的调整
电力系统有功功率与频率的调整引言电力系统中，有功功率和频率是两个重要的参数。
有功功率是指电力系统中用于传输、传递和消耗电能的功率，频率那么代表了电力系统中交流电信号的周期性。
因各种原因，有功功率和频率可能会发生变化，因此需要对其进行调整以确保电力系统的正常运行。
本文将探讨电力系统中有功功率和频率的调整方法。
有功功率调整方法发电机调整发电机是电力系统中有功功率的主要来源，因此调整发电机的输出功率可以实现对有功功率的调整。
在调整发电机的输出功率时，可以通过调整发电机的燃料供应或调整转子的转速来实现。
调整燃料供应调整燃料供应是一种常用的调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少燃料供应，可以增加或减少发电机的输出功率。
这种调整方法比拟简单，但需要注意控制燃料供应的精度，以确保发电机输出功率的稳定性。
调整转速调整发电机转速是另一种调整发电机输出功率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对输出功率的调整。
这种调整方法需要对发电机的转速进行精确控制，以防止对发电机的运行造成过大的影响。
负荷调整除了调整发电机的输出功率外，还可以通过调整电力系统的负荷来实现对有功功率的调整。
负荷调整可以通过增加或减少供电设备的负载来实现。
增加负荷增加负荷是一种常用的调整有功功率的方法。
通过增加供电设备的负载，可以增加电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过增加电阻、连接额外的负载设备或调整电力系统的运行模式来实现。
减少负荷减少负荷是另一种调整有功功率的方法。
通过减少供电设备的负载，可以减少电力系统的有功功率。
这种调整方法可以通过断开某些负载设备、调整供电设备的运行模式或降低负载的使用率来实现。
频率调整方法频率是电力系统中交流电信号的周期性表征，其稳定性对电力系统的正常运行至关重要。
频率的调整方法通常包括调整发电机的转速和调整负载的负载。
调整发电机转速调整发电机转速是一种常用的调整频率的方法。
通过增加或减少发电机的转速，可以实现对频率的调整。
第五章电力系统有功功率和频率调整
❖ 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。
电力系统有功功率控制技术研究
电力系统有功功率控制技术研究近年来，随着电力系统的不断发展，如何合理利用电力资源成为了一个亟待解决的问题。
在电力系统中，能够满足用户负荷需求的总功率分为两部分：有功功率和无功功率。
其中，有功功率包括了电能的真实转换，具有高效能、高可靠性和高安全性等特点。
因此，对电力系统中的有功功率进行控制，具有十分重要的意义。
下面将对电力系统中有功功率控制技术的研究进行探讨。
一、有功功率控制技术的概念和作用有功功率是指系统所提供的实际功率，即实际从系统中输出的功率，是电力系统中最主要的功率类型之一。
在电力系统中，有功功率控制技术是影响系统稳定性和质量的重要因素之一。
有功功率的大小对于电力系统的安全和稳定运行都十分重要。
因此，有功功率控制成为电力系统中必不可少的一环。
有功功率控制技术的主要作用是实现电力系统的平衡和稳定，抑制逆变器带来的谐波污染，提高电力系统的质量和效率。
通过有功功率控制技术的研究，可以保证电力系统能够满足用户日益增长的电力需求，并且优化电力资源的利用效率，以此来保障社会的经济发展和人民生活的福祉。
二、有功功率控制技术的研究现状在有功功率控制技术的研究方面，目前主要采用了以下几种方法：1.变压器调节法：该方法主要是通过调节变压器的工作状态来控制有功功率的变化，实现电力系统的稳定和平衡。
这种方法不仅能够保证电力系统的稳定性，而且能够降低电力系统带来的谐波污染，从而提高电力系统的质量和效率。
2.调相器控制法：该方法是通过调节调相器的相角来控制有功功率的变化，实现电力系统的平衡和稳定。
这种方法可以有效提高电力系统的效率和质量，避免逆变器带来的谐波污染。
3.并网逆变器控制法：该方法主要是通过逆变器的控制来实现有功功率的调节，可以很好地降低逆变器带来的谐波污染，同时也能够满足用户的电力需求，提高电力系统的稳定性和质量。
三、有功功率控制技术的未来发展趋势有功功率控制技术在电力系统中的应用越来越广泛，未来有望呈现出以下几个发展趋势：1.进一步提高电力系统的效率和质量：随着人们对电力资源的需求不断增加，电力系统的优化和升级也越来越成为现实。
5电力系统的有功功率和频率调整
KS KG KL
具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系 数即下降特性自然分配。
5) 对不等式约束进行处理 ❖ 对于有功功率限制，当计算完后发现某发电设备越限，则该
发电设备取其限制，不参加最优分配计算，而其他发电设备 重新进行最优分配计算。
❖ 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分配没有直接关 系，可暂时不计，当有功功率负荷的最优分配完成后计 算潮流分布在考虑。
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4. 用迭代法求解电力系统经济调度问题
1. 第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有 很大的偶然性；
2. 第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主 要有：电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷 变动；
3. 第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期 也最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷 变动。
5
▪ 负荷预测的精度直接影响经济调度的效益，提高 预测的精度就可以降低备用容量，减少临时出力 调整和避免计划外开停机组，以利于电网运行的 经济性和安全性。 负荷预测分类：
/ PLN
KL* 1.5
29
2. 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：
PL0 KG KL f
min f (x) s.t. h(x) 0
g g(x) g
即在满足h(x)=0的等式约束条件下和g(x)不等式 的条件下，求取目标函数f(x)值最小。
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2. 电力系统经济调度的数学模型
电力系统的有功功率和频率调整
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有功功率电源和备用容量 电源和备用容量* 5.1.3 有功功率电源和备用容量 ——有功功率电源 有功功率电源
系统中可供调度的系统电源容量可能小于总装机容量 系统中可供调度的系统电源容量可能小于总装机容量 定期停机检修 水电厂的发电机因水头极度降低不能按额定容量发电 各发电厂预计可投入运行的发电机组的可发功率之和 各发电厂预计可投入运行的发电机组的可发功率之和 可发功率 为可供调度的系统电源容量。 可供调度的系统电源容量。
4
有功备用容量的概念
各类机组的有功调节特性
5.1 电力系统中有功功率的平衡 ——基本概念 基本概念
负荷变动的类型及其特点？ 负荷变动的类型及其特点？ 频率调整的方法及其特点？ 频率调整的方法及其特点？ 负荷变动与频率调整的关系？ 负荷变动与频率调整的关系？ 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、 什么是可供调度的系统电源容量、备用容量、 热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、 热备用和冷备用、负荷备用（事故备用、检修 备用、国民经济备用）？ 备用、国民经济备用）？ 两类备用容量的关系？ 两类备用容量的关系？
5
5.1 电力系统中有功功率的平衡
5.1.1 有功功率负荷的变动和调整控制 （1）有功功率负荷的变动 ——变动类型及其特点 ——变动类型及其特点 ——综合负荷的分解 ——综合负荷的分解 （2）有功功率和频率的调整 ——调整方法及其特点 ——调整方法及其特点 ——任务的分配 ——任务的分配 5.1.2 有功功率负荷曲线的预计 5.1.3 有功功率电源和备用容量
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有功功率电源和备用容量 电源和备用容量* 5.1.3 有功功率电源和备用容量 ——各种备用容量的关系 各种备用容量的关系
负荷备用——热备用 负荷备用——热备用 —— 事故备用——至少包括一部份热备用（可含冷备用） ——至少包括一部份热备用 事故备用——至少包括一部份热备用（可含冷备用） 检修备用（通过检查年最大负荷曲线来确定） 检修备用（通过检查年最大负荷曲线来确定） 国民经济备用 具备了备用容量， 具备了备用容量，才可能谈及备用用量在各发电设备 和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。 和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。
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电力系统有功功率调节技术研究
在现代社会中，电力已经成为了人们生活必不可少的资源，而
电力系统的安全稳定和高效运行也成为了人们非常关注的问题。
电力系统的有功功率调节技术就是电力系统正常运行的重要保障，它主要是通过对电力系统中的有功功率进行调节控制，维持电力
系统的稳定和可靠运行。
本文将从电力系统有功功率调节技术的
作用、调节方法、技术优化等方面进行探讨。
一、电力系统有功功率调节技术的作用
电力系统有功功率调节技术的主要作用是通过调节电力系统中
的有功功率，维持电力系统的电压稳定和频率稳定，确保电力系
统有序运行和供电可靠。
当电力系统中的负荷变化或是外部干扰
等因素影响了电力系统的供电稳定性时，有功功率调节技术就可
以通过增减发电机的有功输出、调节变压器的变比和调整电容电
抗器等方式，保证电力系统的电压和频率能够维持在合理的范围内，从而保障电力系统的稳定供电。
二、电力系统有功功率调节技术的调节方法
电力系统有功功率调节技术的调节方法包括机械调节和电子调
节两种方法。
机械调节方法主要是通过人工调节机械机构，控制电力系统中
的电机、转子等的负载和空载状态来调节有功功率。
这种方法实
现的调节比较简单，且投资成本较低，但是需要大量的人力维护
和维修，而且精度和响应速度相对较低，适用范围有所限制。
电子调节方法是当前电力系统有功功率调节应用较为广泛的调
节方法，它主要是通过电子器件实现对电力系统的有功功率进行
调节控制。
典型的电子调节方法如自动功率控制（APC）和静态
无功发生器（SVC）等。
该方法具有精度高、响应速度快、控制
精度高、可扩展性好等优点，但也存在一定局限性，如技术投资
较高、对技术师资的要求较高等。
三、电力系统有功功率调节技术的技术优化
目前，随着电力系统的迅速发展和技术水平的不断提高，电力
系统有功功率调节技术也得到了进一步的优化和完善。
其主要包
括以下几个方面：
安全性优化：电力系统有功功率调节技术是一个高度复杂的系统，任何一个环节出现问题都可能引起不可预测的事故，因此安
全性优化是非常重要的。
主要包括电力系统的监测系统、保护系
统等的优化改进，以提高电力系统的稳定性和可靠性。
精度优化：电力系统有功功率调节技术直接影响着电力系统的
供电稳定性，因此精度的优化是非常必要的。
通过提高电力系统
的控制精度、降低误差，可以更有效地保障电力系统的稳定供电。
智能化优化：随着智能化的不断发展，电力系统有功功率调节技术也不断智能化，不仅可以实现实时监控和远程控制，还可以进行数据采集、分析和处理等，帮助电力系统实现快速、准确的调节，提高电力系统的运行效率和安全性。
总结：
电力系统有功功率调节技术在电力系统的稳定供电中具有重要的作用。
通过对电力系统中的有功功率进行调节控制，可以维持电力系统的电压稳定和频率稳定，确保电力系统有序运行和供电可靠。
电力系统有功功率调节技术包括机械调节和电子调节等方法，随着技术的不断发展，电子调节技术得到了广泛的应用，同时，电力系统有功功率调节技术的技术优化也正在不断进行，包括安全性优化、精度优化和智能化优化等方面的优化，以提升电力系统的安全、稳定和高效运行。