Aoiyj
1、一次调频 正常运行点:A点 (f1 , P1)。 当用电
She备容量突然增加ΔPL0，即PL => PL’时，由于调速器
Dong作，工作点由A => B，频率偏Yi:Δf = f2 - f1 <0。 如果调速器不动作，或机组满载，Zef1 => f3 。 Dang工作点由A => B，由于负荷的Pin率调节效应导致的功
Lv变化量为: ΔPL= KLΔf (Δf<0 => ΔPL<0) 所以负荷功率实际增加量仅为: ΔPL0+ΔPL =ΔPL0+KLΔf 发电机功率实际增加量为:ΔPG =P2 – P1= - KG Δf Gong率平衡 => ΔPG =ΔPL0 +ΔPL ,ΔPL0= ΔPG - ΔPL = - (KG +KL)Δf , - ΔPL0 / Δf = KG +KL= KS => 系统的单位调节功率，MW/Hz 标幺值: ΔPL0 /Δf = KG* PGN/fN +KL* PLN/fN PGN与PLN之
Cha为备用容量(热备用)。 如果机组满Zai，即备用容量
Wei0，则PL增加时，KG =0。 [例1]某系统总负荷为
50MW，运行在50Hz，KL*=2.5，系统发电机总容量为
100MW，调差系数σ%=2.5。当用电She备容量增加5MW时，
Xi统的频率变为多少,实际负荷增量是多少, 解:KG* =100/σ% =100/2.5=40, KG = KG* PGN/fN =40 × 100 /50=80 MW/Hz, KL = KL* PLN/fN =2.5 × 50
/50=2.5 MW/Hz, 代Ru - ΔPL0 / Δf = KG +KL, 得: Λf = - 5 / (80 + 2.5) = - 0.0606 Hz，系统的频率变为:50 - 0.0606 =49.9394Hz 实际负荷增量是:ΔPG = - KG Δf = -80 × (- 0.0606)=4.8MW (如果系统发电机总容Liang为50MW?) n台机组并列运行时，如果系统频率变化，则各机组功率增量: ΛPGi = - KGiΛf , i=1,2,…,n。 n台机组输出功率的Zong增量为: n台机组的等值单位调节Gong率为: 这时，仍有: - ΛPL0 /Λf = KGΣ+KL 可Jian: ?KGΣ>>KGi , 有利于调频; ?如果第j台机组满Zai，则PL增加时， KGj =0。 [Li2]某系统中有四台发电机组并列运行，向Fu荷PL供电。已知各机组容量均为100MW，调差系数σ%=4;负荷KL*=1.5。当PL=320MW时，运行在50Hz。Dang负荷容量增加50MW时，在下列情况下，Xi统的频率变为多少,机组出力各是多少, (1)机组平均分配负荷; (2)Liang台机组满载，另两台机组平均分配余下负荷; (3)一台机组满载，另三台机组平Jun分配余下负荷，但这三台机组因故最多只能Ge自承担80MW负荷。 解:(1)机组Ping均分配负荷，均为80MW，未满载。 KG* =100/σ% =100/4=25, KG = KG* PGN/fN =25 × 100 /50=50
MW/Hz, KL = KL* PLN/fN =1.5 × 320 /50=9.6
MW/Hz, 代入 - ΔPL0 /Δf = 4KG +KL, 得:
Δf = - 50 / (4 ×50 + 9.6) = - 0.239 Hz， 系统的频率变为: 50 - 0.239 =49.761Hz 各机组实际功率增量是: ΔPG = - KGΔf = -50 × (- 0.239)=11.95MW 各机组出力为: PG = 80+11.95=91.95MW (2)两台机组满载，不再参加一次调频;另两Tai机组平均分配余下负荷，出力均为60MW，未满载。因此， - ΔPL0 /Δf = 2KG +KL, 得: Δf = - 50 / (2 ×50 + 9.6) = - 0.456 Hz， 系统的频率变为: 50 - 0.456 =49.544Hz 未满载的两台机组实际功率增量是: ΔPG = - KGΔf = -50 × (- 0.456)=22.8MW 这两台机组各自的出力为: PG = 60+22.8=82.8MW (3)一台机组满载，不Zai参加一次调频;另三台机组平均分配余下负He，各自承担
(320-100)/ 3 = 73.333MW，未满载，但这三台机组因故最多只能Ge自承担80MW负荷，所以三台机组的可调Rong量为: ΔPGΣ =3 ×(80 - 73.333)=20MW 而负荷增Jia50MW，于是有 ΔPL1=50 -20 =30MW的功率完全由负荷的频Lv调节效应承担，如图所示。 Yin此，由 - ΔPL1 / Δf = KL, 得: Δf = - 30 / 9.6 = - 3.125 Hz，系统的Pin率变为:50 – 3.125 =46.845Hz 最后，一台机组满载，其Ta机组均承担80MW的负荷。 本Li总结
序号
参加一次调频的机组
频率偏移(Hz)
台数
可调整的容量(MW)
(1)
4
80
-0.239
(2)
2
80
-0.456
(3)
0
0
-3.125 可见，参加一次调频的机Zu越多、机组可调整的容量越大，系统调频的Xiao果越好。2、二次调频 当用电设备容量Tu然增加ΔPL0，即PL ,> PL’时，调频器动作，使得机组功-频特性由PG ,> PG’，工作点由A ,> D，频率偏移:Δf ’ = f2’ - f1 <0 显然，|Δf ’| < |f2 - f1|= |Δf|。 负荷功率实际增加量为: ΔPL0+ ΔPL’ =ΔPL0+KLΔf ’。 发电机功率实际增加量ΔPG’为一、二次调频作用增发的功率之和，LingΔPG0为二次调频
Zuo用增发的功率(AE)，则 ΔPG’ = ΔPG0+(- KGΔf ’) 于Shi，ΔPL0+KLΔf ’=ΔPG0 - KGΔf ’或:-(ΔPL0 - ΔPG0)/Δf ’ = KG +KL = KS 频率器动作合适，可以实现无Cha调节;而一次调频只能实现有差调节。 n台机组并列运行，且只有一台(如:第j台,主调频机组,)或若干台机组担负调频Ren务: - ( ΔPL0 - ΔPGj0)/ Δf ’ = KGΣ+KL —— n台机组的等值单位调节功率 ΔPGj0——为二次调频作用增发的功率 [例3]在例2(1)中(即:机组平均分配负荷)，如果机组二次调频增发20MW功率，系Tong的频率变为多少, 解:由 -(ΔPL0 -ΔPGj0)/Δf ’ =KGΣ+KL，得: Δf ’ = -(50 – 20)/(4 × 50 + 9.6) =-0.143(Hz) 系Tong的频率变为:50 -0.143 =49.857 (Hz)3、互联系统的频率调节 主调频厂最好设置在负荷中心，以减少网Luo功率损耗。但互联系统会有几个负荷中心、Ji个分系统，在调频时还应注意联络线上交换Gong率的控制问题，即交换功率应小于允许值。 设系统A、B的负荷变化量分别为ΔPLA和ΔPLB;由二次调频得到的发电机Gong率增量分别为ΔPGA和ΔPGB;系统单Wei调节功率分别为KA和KB;联络线交换功Lv增量为ΔPab，且由A至B为正方向。 联络线交换功率增量为ΔPab: 如果A、B都进行二次调频，且满Zu条件: 则ΔPab =0。 Ru果一个系统(如B)不进行二次调频，即ΔPGB=0，
Ze 当功率在互联系统中能够平衡时，即 ΔPLA
+ΔPLB=ΔPGA 则有:ΔPab=ΔPLB，这时ΔPab最大。
电力系统频率调整
Dian力系统负荷可分为三种。第一种变动幅度很Xiao，周期又很短，这种负荷变动由很大的偶然Xing。第二种变动幅度较大，周期较长，属于这Lei负荷的主要有电炉、电气机车等带有冲击性De负荷。第三种负荷变动幅度最大，周期也最Chang，这一种是由于生产、生活、气象等变化引Qi的负荷变动。
Dian力系统的有功功率和频率调整大体可分为一Ci、二次、三次调整三种。一次调整或频率的Yi次调整指由发电机的调速器进行的，对第一Zhong负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整Huo频率的二次调整指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。San次调整其实就是指按最优化准则分配第三种You规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给Ding的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡Jie点外其他节点的注入有功功率之所以可以给Ding，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流计算Zhong的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务De发电厂母线，这其实是指担负二次调频任务De发电厂母线。
Yi:调整频率的必要性
Dian力系统频率变动时，对用户的影响:
Yong户使用的电动机的转速与系统频率有关。
Xi统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。
Pin率变动地发电厂和系统本身也有影响:
Huo力发电厂的主要厂用机械—风机和泵，在频Lv降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。
Di频运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引Qi叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片Duan裂。
Di频运行时，发电机的通风量将减少，而为了Wei持正常电压，又要求增加励磁电流，以致使Fa电机定子和转子的温升都将增加。为了不超Yue温升限额，不得不降低发电机所发功率。 低频运行时，由于磁通密度的增大，变Ya器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。也为了Bu超越温升限额，不得不降低变压器的负荷。
Pin率降低时，系统中的无功功率负荷将增大。Er无功功率负荷的增大又将促使系统电压水平De下降。
Pin率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大Mian积停电。
Diao整系统频率的主要手段是发电机组原动机的Zi动调节转速系统，或简称自动调速系统，特Bie时其中的调速器和调频器(又称同步器)。
二:发电机原动机有功功率静态频率特性
Dian源有功功率静态频率特性通常可以理解为就Shi发电机中原动机机械功率的静态频率特性。Yuan动机未配置自动调速时，其机械功率与角速Du或频率的关系:
22PCCCfCf,,,,,, m1212
Shi中各变量都是标幺值;通常。 CC,212
Jie释如下:机组转速很小时，即使蒸汽或水在Ta叶轮上施加很大转矩，它的功率输出MPmm仍很小，因功率为转矩和转速的乘积;机组Zhuan速很大时，由于进汽或进水速度很难跟上叶Lun速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率Shu出仍然很小;只有在额定条件下，转速和转Ju都适中，它们的乘积最大，功率输出最大。
Diao速系统中调频器的二次调整作用在于:原动Ji的负荷改变时，手动或自动地操作调频器，
Shi有一次调整的静态频率特性曲线平行移动，You调频器的二次调整后，原动机的运行点就从Yi根仅有一次调整的静态频率特性曲线过渡到Ling一根曲线。
San:频率的一次调整
KPf,,,,/GG
Cheng为发电机的单位调节功率，以MW/Hz或MW/(0.1Hz)为单位。它的标幺值则Shi
,PfGN /KKfP,,,*GGNGNPf,GN
Fa电机的单位调节功率标志了随频率的升降发Dian机组发出功率较少或增加的多少。这个单位Diao节功率和机组的调差系数互为倒数。 ,
P1GN ,,，K100G,,f%N
或
1K,，100 G*,%
Diao差系数或与之对应的发电机的单位调节功率Shi可以整定的，一般整定为: ,%
Qi轮机组 ,%3533.320,,或KG*
Shui轮机组 ,%245025,,或KG*
Zong合负荷的静态频率特性
KPf,,,,/LL
Cheng为负荷的单位调节功率，也以MW/Hz或MW/(0.1Hz)为单位。它的标幺值则Shi
,PfLN /KKfP,,,*LLNLNPf,LN
Fu荷的单位调节功率标志了随频率的升降负荷Xiao耗功率增加或较少的多少。它的标幺值在数Zhi上就等于额定条件下负荷的频率调节效应。Suo谓负荷的频率调节效应系数系指一定频率下Fu荷随频率变化的变化率
dPL* /,,,,PfKLL***df*
Xian然，负荷的单位调节功率不能整定。电力系Tong综合负荷的单位调节功率大致为1.5。 KL*发电机组原动机的频率特性和负荷频Lv特性的交点就是系统的原始运行点。设负荷Tu然增加
，则由于负荷突增时发电机功率不能即使随之Bian动，机组将减速，系统频率将下降。 ,PLO
Er在系统频率下降的同时，发电机组的功率将Yin它的调速器的一次调整作用而增大，负荷的Gong率将因本身的调节效应而减少。前者沿原动Ji的频率特性向上增加，后者沿负荷的频率特Xing向下减少，经过一个衰减的振荡过程抵达一Ge新的平衡点。
,,,，,PKKf()LOGL
或
,,,,，,PfKKK/LOGLS
Cheng为系统的单位调节功率，也以MW/Hz或MW/(0.1Hz)为单位。系统的单位调Jie功率也KS
Ke以用标幺值来表示。以标幺值表示时的基准Gong率通常就取系统原始运行状态下的总负荷。Xi统的单位调节功率标志了系统负荷增加或减Shao时，在原动机调速器和负荷本身的调节效应Gong同作用下系统频率下降或上升的多少。因此，从这个系统的单位调节功率可求取在允KSXu的频率偏移范围内系统能承受多少负荷增减。
Ke见，系统的单位调节功率取决于两个方面，Ji发电机的单位调节功率和负荷的单位调节功Lv。因为负荷的单位调节功率不可调，要控制、调节系统的单位调节功率只能从控制、调节Fa电机的单位调节功率或调速器的调差系统入Shou。
Kan来主要将调差系数整定得小些或发电机的单Wei调节功率整定得大些就可以保证频率质量。Dan从实际上，系统中不止一台发电机组，调差Xi统不能整定得过小。如某台机组已经满载，Ke认为该机组已不能参加调整，它的调差系数Wu穷大。
Xi统的单位调节功率不可能很大，所以依靠调Su器进行的一次调整只能限制周期较短、KS
Fu度较小的负荷变动引起的频率偏移。负荷变Dong周期更长、幅度更大的调频任务自然落到了Er次调整上。
Si:频率的二次调整
Pin率的二次调整就是手动或自动地操作调频器Shi发电机的频率特性平行地上下移动，从而使Fu荷变动引起的频率偏移可保持在允许范围内。在一次调整的基础上进行二次调整就是在负He变动引起的频率下降越出允许范围时，操作Diao频器，增加发电机组发出的功率，使频率特Xing向上移动。
Zhi进行一次调整时，负荷的增量可分解为两部Fen:一部分是因调速器的调整作用而增,PLO
''大的发电机组功率,,KfKf,，另一Bu分是因负荷本身的调节效应而减少的负荷功Lv。 GL不仅进行一次调整而且进行二次Diao整时，这个负荷增量可分解为三个部分:一Bu分是,PLO
You于进行了二次调整，发电机组增发的功率;Ling一部分仍是由于调速器的调整而增发,PGO
'''',,KfKf,的发电机功率;第三Bu分仍是由于负荷本身的调节效应而减少的负He功率。GL则:
,,,,,，,PPKKf()LOGOGL
,,,PPLOGO,,，,KKK GLS,f
Ru，即发电机组如数增发了负荷功率的原始增Liang，则,,f0，亦即实现,,,PP,PLOGOLO
了所谓的无差调节。
Jin行二次调整时，系统中负荷的增减基本上要Kao调频机组或调频厂承担。虽可适当增加其他Ji组或电厂的单位调节功率以减少调频机组或Diao频厂的负担，但数值毕竟有限。这就使调频Chang的功率变动幅度远大于其他电厂。如调频厂Bu位于负荷中心，则这种情况可能使调频厂与Xi统其他部分联系的联络线上流通的功率超出Yun许值。这样，就出现了在调整频率的同时控Zhi联络线上流通功率的问题。
Tu中分别为联合前A、B两系统的单位调节功Lv。设A、B两系统中都设有二次调KK,AB
Zheng的电厂，它们的功率变量分别为;A、B两Xi统的负荷变量则分别为。,,PP,,,PP,GAGBLALB设联合线上的交换功率，由A流向B为正值。 ,PAB
,P K KABBA
,P ,PGBGA
,P ,PLBLA
Lian合前，对A系统
,,,,,,PPKfLAGAAA
DuiB系统 ,,,,,,PPKfLBGBBB
Lian合后，通过联络线A流向B的交流功率，对A来说，可以看做一个负荷
,，,,,,,,PPPKfLAABGAAA
DuiB来说，这交换功率看做一个电源
,,,,,,,,PPPKfLBABGBBB
Lian合后，系统频率一致， 可得， ,,,,,fffAB
()()(),,,，,,,,,，,PPPPKKfLAGALBGBAB
()(),,,，,,,PPPPLAGALBGB或 ,,,f()KK，AB
KPPKPP()(),,,,,,,ALBGBBLAGA代入上式， ,,PABKK，AB
,,,,,,,,,,PPPPPP, Ling:LAGAALBGBB
Fen别为两系统的功率缺额，则: ,,PP,AB
,，,PPAB ,,,f()KK，AB
KPKP,,,ABBA ,,PABKK，AB
Ke见，联合系统频率的变化取决于这系统总的Gong率缺额和总的系统单位调节功率。这理应如Ci，因两系统联合后，应看做一个系统。且如A系统没有功率缺额，即，则联络线,,P0A由A流向B的功率要增大;而如果B系统的Gong率缺额完全由A系统增发的功率所抵偿，即
，则，。这种情况下，虽可保持系统频率不变，B,,f0,,,,PP,,,,,,PPPBAABBA
Xi统的功率缺额或A系统增发的功率却要如数Tong过联络线由A流向B传输。这,P,,PBA
Jiu是调频厂设在远离负荷中心而且要实现无差Diao节的情况。
Wu:频率调整厂的选择
Zhe种调频厂必须满足一定的要求，如调整容量Ying足够大，调整速度应足够快，调整范围内的Jing济性好，调整时不至引起系统内部或系统间Lian络线工作的困难，等。 调整速度也Shi一个重要的问题。一个容量为5000MWDe系统中，负荷上升的速度可达15-20MW/min。但急剧的负荷变动将使火电厂的Guo炉、汽轮机受损伤或因燃烧不稳定而熄火。Yi般，高温高压锅炉从70%-80%额定负He上升至满负荷约1-5min;中温中压锅Lu从50%额定负荷上升至满负荷仅需1min，比较快;汽轮机很慢，在50%-100%额定负荷范围内，每分钟仅达2%-5%。Yin此，火电厂中限制调整速度的主要是汽轮机。水电厂水轮机负荷变动的速度要高得多，每Fen钟可达50%-400%。当然，过分急剧De负荷变动也会损坏水电厂的设备。
Cong调整容量和调整速度这两个对调频厂的基本Yao求出发，系统中有水电厂时，一般应选择水Dian厂作为调频厂;没有水电厂或水电厂不宜承Dan调频任务时，例如洪水季节，则选择中温中Ya火电厂作调频厂。
Yi般，由调速器完成的一次调频响应时间为2-20s，按ACE进行的二次调频响应时间Yue为1min，三次调频或经济调度的周期长Da5min以上。
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
Dian力系统运行的根本目的是在保证电能质量符He标准的条件下，持续不断地供给用户所需要De功率，维
Chi电力系统的有功功率和无功功率的平衡，保Zheng系统运行的经济性。
Heng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
Li系统本身都会产生不同程度的影响。为保证Liang好的电能质量，电力系统运行时，必须将系Tong的频率和电压控制、
Diao整在允许的范围内。
Wo国频率规定:f,50Hz，频率偏差范围Wei?0.2,0.5Hz N
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Zu的调速器(governor)进行，称为Pin率的一次调整。
第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机Zu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Jing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
De任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维Chi频率的稳定。
4.2自动调速系统
Yi、调速器的工作原理——实现频率的一次调Zheng
Dui应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率Lue低于原来值;如果负荷降低，调速器调整作Yong将使输出功率
Jian小，频率略高于原来值。这就是频率的一次Diao整，频率的一次调整由调速器自动完成的。
Diao整的结果，频率不能回到原来值，因此一次Diao整为有差调节(droop control )。
Er、调频器的工作原理——实现频率的二次调Zheng
You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Er次调整为无差
Diao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Lv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
PP,,TGPP,TG,,,,2fPP,TG,
Yuan动机输入功率 发电机输出电磁功率 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Hua规律的变动负荷组成:
1)变动周期小于10s，变化幅度小
Diao速器频率的一次调整
2)变动周期在(10s，180s)，变化Fu度较大
Diao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Chan、生活规律
Gen据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配Pin率的三次调整
Si、有功功率平衡与备用容量
1、功功率平衡: PPP,，,,GiLiLoss,,
2、备用容量:
1)作用 为了保证供电可靠性及电能质Liang合格，系统电源容量应大于发电负荷
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2)定义 备用容量 , 系统可用电源Rong量 , 发电负荷
3)分类
An作用分:负荷备用:满足负荷波动、计划外De负荷增量
Shi故备用:发电机因故退出运行能顶上的容量
Jian修备用:发电机计划检修
Guo民经济备用:满足工农业超计划增长
An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
Dian力系统中无功功率电源不足，系统结点电压Jiu要下降。电力系统必须具备足够的无功电源Cai能维持所要求的
Dian压水平，以满足系统安全稳定运行的要求，Yi下对电力系统中的无功负荷构成、无功电源Gou成、电力系统无功功率
Ping衡问题以及为改善系统无功功率不平衡而采Qu的补偿措施等方面进行阐述。
You功功率平衡是全系统的平衡，且全系统只有Yi个频率;而无功功率平衡要满足众多的结点Dian压的要求，除了
Dui全系统需要平衡以外，地区系统也需要平衡。
Yi、 电力系统中的无功电源
1、 同步发电机以及过激运行的同步电动机
QP,，(4060)%
222SPQPtg,，,，1,GNGNGNGNN QSPtg,,sin,,GNGNNGNN
2、 无功补偿电源包括电容器、静止无功补Chang器和同期调相机
1)同步调相机
Guo激运行时向电网发出滞后的无功功率，欠激Shi从电网吸收滞后的无功功率，成为无功功率Yong户 ，有正常
Ji磁、过激与欠激三种不同运行状态
EUIx,, qCKd
1，， IEU,,CKqx2d
EUUqQUI,,,2) 静电电容器 CKCKxxdd静电电容器损耗小，投资Sheng，运行灵活，适宜于分散使用。但具有负调Jie效应，此外需用真空开关成组投
Qie，投切次数依赖于这种开关的性能。
,IjCU,,,, ,2QUIjUC,,,,,,
3)静止无功补偿器(Static Var Compensation，SVC)
属于灵活交流输电系统(FACTS)De家族，是一种动态无功补偿装置。 3、110KV及以上电压线路的充电功率
高压及超高压线路是一种数量可观的无功Gong率电源，其充电功率与线路电压的平方成正Bi。
Er、 电力系统无功功率平衡于电压水平
1、 电力系统中的无功负荷与无功损Hao
1) 用户与发电厂厂用电的无功负荷(主要Shi异步电动机)、
异步电动机
XX，12
U
I R2UIX20,,，，QIXX，，D12 SX,
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2)线路和变压器的无功损耗
Bian压器:励磁损耗与绕组漏抗损耗，后者与受Zai大小有关。 I%,0,,QSMvarYTN, 100,2,,,u%S k,,,QSMvar,,ZTN,100SN,,,
PPQQ,,,,电力线路 :串联电抗中的Wu功功率损耗(感性)与并联电纳中的充电功Lv(容性)。 ,,LXLC, PPQQ,,,,,,LXLC ,PPQQ,,,,线Lu无损 ,LXLC, PPQQ,,,,,,LXLC无功电源 ,PPQQ,,,,,无功负荷 LXLC, ,PPQQ,,,,,LXLC,
3)并联电抗器的无功损耗
2、电力系统的无功平衡
Wu功补偿容量的配置应取分区平衡、分级补偿Yuan则。
三、 电压偏移
1、影响
1)当运行电压偏离额定值较大时，技术经济Zhi标就会恶化。
2)发电厂厂用电中由电动机驱动的辅机，其Ji械转矩与转速的高次方成正比，电压降低滑Cha增大，转速降低，输
Chu功率迅速减少，将影响汽轮、锅炉的工作，Yan重情况下将造成安全问题。变压器的运行电Ya偏低，若负载功率不
Bian，致使输出电流增加，使绕组过热。电压偏Gao，励磁电流增大，铁芯损失增加，温升增高，严重情况下引起高次
谐波共振。
3) 由于局部地区无功不足，运行电压严重Di下，一些变电所在负荷的微小扰动下会出现Dian压大幅度下滑，以至失
Ya，即所谓电压崩溃 .
3、电压管理
1)电压中枢点选择
?区域性水、火电厂的高压母线;
?枢纽变电站二次母线;
?有地方负荷的发电厂母线。
4、三种电压调节方式
1)逆调整——高峰负荷时升高中枢点母线电Ya，低谷时降低中枢点母线电压。适用于供电Xian路较长，负荷变动较大的中枢点;
2)顺调整——高峰负荷时允许中枢点母线电Ya略低，低谷时允许中枢点母线电压略高。适Yong于供电线路不长，负荷变动不大的中枢点;
3)恒调整——中枢点母线电压基本不变，适Yong于线路长度、负荷变动情况介于上述两者之Jian的情况。
4.4电力系统的电压调整
Qx BPr，AUU G,,rjx，UPjQ，UU G
，，UU,U,Pr，QxG PjQ，LL
Yi、 改变发电机励磁调压
Gai变发电机及调相机的励磁电流，可以改变它Men的内电势，从而调整母线电压。利用发电机Diao压范围为发电机额定
电压的5,。
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Er、改变变压器变比调压
Xian决条件 :电网的无功电源容量充裕
Dui负荷变化不大的变电所可适当选择变压器的Fen接头进行电压调整。对于负荷变化较大的一Ci及二次变电所采用
Fu荷调整分接头的变压器，其切换装置在不能Shi应频繁操作要求时，应限制动作的次数。
1、降压变压器
UUUHUU,, L,tHHRjX，,TT ,UU,LtL ,U tHPRQX，,K,PjQ，,,UU tL,U,
Zui大负荷及最小负荷情况下: U,tLM,，，UUU,,,tHMHMM, ,U,LM ,，， Utlm,,UUU,,,tHmHMm, ,1ULm在停电条件下 ,UUU,，，， tHtHMtHm,,22、 升压变压器
UUU，,,tHHUUL,H,RjX，UU TT,LtL, ,,PRQX，TT,,,U, U,H''PjQ，PjQ， ,,PPP,，,QQQ,，,TT
U tL,，，UUU,，,tHMHMM,, ULM,, ，，UtL,UUU,，, tHmHmm,,ULm,3、三绕组降压Bian压器
看成两个双绕组变压器的并联。在求得三Rao组变压器的功率分布以后，先从高压绕组对Di压绕组入手，选择高压方
Chou头以满足低压方电压要求。然后固定高压方Chou头，考虑高压绕组对中压绕组情况;选择中Ya方抽头满足中压方的电
压要求。
Li:变压器抽头为110?3×2.5,/38.5?5%/10.5Kv,
Yao求10KV、35KV母线逆调压，即5,，0,。试选择抽头
HM115/16.34KVKV36.75/35KVKV
7.77162.5，,j 7.773.78,,j3.52.62，jMVA 5.54.12，j1.41.05，jMVA 11.65102，,j2.41.8，j 21.5，jMVA 10.75，j
L
UKV,,,1156.19108.80MZai最大负荷情况下，各绕组电压损耗计算如下:
3.57.772.623.78，,，,,UMV108.8
27.1959.9,第 4 页 共 7 Ye 0.16,,KV108.8
UKV,,,1156.19108.80MBian压器中点电压
3.57.772.623.7827.1959.9，,，,,,,,UKV0.16MV 108.8108.8
UKV,,,108.80.16107.64MM中压母线电压
211.651.510223.3153，，，，,,,,UKV1.62LM 108.8108.8
Di压母线电压 UKV,,,108.81.62 107.18LM
Zai最小负荷情况下:
，，，，2.47.771.8162.518.65292.5 ,,,,UKV2.67HV116.34116.34
0 UKV,,,116.342.67113.67m
，,，,1.47.771.053.7810.883.97,,,,UKV0.06MV 113.67113.67 UKV,,,113.670.06113.61Mm 111.650.7510211.6576.5，，，，,,,,UKV0.78LV 113.67113.67
UKV,,,113.670.78112.89Lm
Zai最大、最小负荷下，根据低压侧逆调压(5,，0,)的要求选择高压方的抽头:
10.5 UKV,，,112.89118.53tHm, 10
Xuan标准抽头110-2.5,，即为107.25KV
10.5 UKV,，,112.89118.53tHm,10
Xuan标准抽头110+3*2.5,，即118.25KV
Gu定高压方抽头，按中压方逆调压要求，选择Zhong压方抽头:
118.25UKV,，,3536.43 tMm,113.61选标准抽头38.5-5,，即为36.57KV
118.25 UKV,，,3536.43tMm,113.61
Xuan标准抽头38.5-5,，即为36.57KV
Huan应根据标准抽头，对中、低母线电压进行校He
San、改变电力网的无功功率分布调压
1、调相机调压
Shu于改变网络无功功率分布进行调压的方法。Ji利用调相机的容量就地补偿负荷所需的无功Gong率，因而改变了线
Lu输送的无功功率。从而调节了枢纽站母线的Dian压。
K:1补偿前 PjQ，PRQQX，,，，C,UU,, ,src,'UjQrcUUUCSrr PRQQX，,，，CRjX，,UU,,第 5 页 共 7 页 src,Urc
Urc′折合到高压侧的低压方希望电压 ，Di压方希望电压Urc
,Urc,QUU,,，， CrcrX ,UU,,2rcr ,,UK rc,,XK,,
Xian以下标M、m分别表示最大负荷及最小负荷Qing况，设调相机欠激容量为过激容量之半。
U,U,,rcM,2rMQUK,, CrcM,,,XK,, U,U,,rcm,2rM 0.5,,,QUKCrcm,,,XK,,
' UKUU(),reMreMrM..' UKUU(),remremrm..
You上式可以确定K值，由此确定高压方抽头 ，再确定调相机的容量
2、投切电容器组调压
Zai最小负荷时，切除全部电容器;而按最大负He时的调压要求确定电容器的容量。在最小负He时选择变压器变比
''UUUU22rcMrmrcMrm()QUK,, QUK,,()CrcMCrcMXKXK
Li:Us保持116KV，Urc维持10.5KV。试确定负荷端应装无功补偿设备容量 (a) 电容器(b ) 同步调相机
' UK:1UUrSr
2015，MVA
25120，,j(107.5)，MVA116KV110/11KV
Gui算到高压侧母线 jQC,202515120，，， ,UKV,,,11696.17rM116
10257.5120，，， ,UKV,,,116106.09rm116
(a)采用静电电容器 'UU2rcMrm()QUK,,11CrcM XKUKV,，,106.09111.14tHm10.5
Zui小负荷时，选用额定抽头110KV
Zui大负荷时，电容器容量的决定与校验:
2,,,, 10.596.17110QM,,,10.57.73varC,,,,,,,,120110/1111 ，，，，,， 2025157.73120,UKV,,,116104.17rM 116
11 UKV,，,104.1710.42rM110
11(b)采用同步补偿机调压 UKV,，,106.0910.61rm110 10.510.596.17K,，，,,2第 6 页 共 7 页 10.510.5106.9K,，，
K,9.79
UKV,，,9.7911.0107.68tH
Xuan-2.5,分头，即107.25KV
2 10.596.17107.25,,,,Q,,，10.511C,,,, 120107.2511,,,,
,M 5.32var
Xuan用Qc=5.0Mvar
3、静止无功补偿器调压
Ke按最大负荷时负荷母线电压的要求确定电容Qi的容量Q ,此时可控电抗吸收的无功功率WeiCU
Ling或最小。由最小负荷时的电压要求确定静止Bu偿器的容量Q此时Q不变，因此可控电抗器Xi收SVC,CQSVC
De无功功率为 QLQCQ D
Si、改变电力网的参数调压
Chuan联电容调压 UUji在线路负荷功率因Shu较低、无功负荷份额大时有显著作用 PjQ，PRQXX，,RjX，，，补偿前 CjiUU,，ijC()aUjC
PRQXX，,，，补偿后 CUU,，PjQ，ijC,jXU RjX，cjCUjcUi()b
QXC UU,,jCjUjC
U jCXUU,,，，CjCj Q
QUI,NCNCNC单个电容器的额定容量
Shen，m分别为电容器的串联个数和并联串数 ,三相电容器的总容量
QmnQ,3CNC满足条件
IX CC,maxnUIXn,,即NCCC,maxI NC
IC,maxmIIm,,即NCC,max INC五、组合调压
Wu功电源缺乏 :静电电容器、静止补偿器及Diao相机
Wu功充裕 :调节抽头
Fa电机调压幅度有限(首选)
Di 7 页 共 7 页
电力系统频率调整及控制
12.1.1.1频率与有功功率平衡
Dian力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有Dian机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷Xiao耗(包括网损) 的有功功率总和之间的平Heng来维持的。
Dan是，电力系统的负荷是时刻变化的，从而导Zhi系统频率变化。为了保证电力系统频率在允Xu范围之内 ，就需要及时调节系统内并联运Xing机组的有功功率。
Pin率质量是电能质量的一个重要指标。中国《Dian力工业技术管理法规》规定，大容量电力系Tong的频率偏差不得超过
Bu得超过。 ，一些工业发达国家规定频率偏Cha 说明电力系统元件及整个系统的频率特Xing，介绍电力系统调频的基本概念。
12.1.2.1负荷频率特性
Fu荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的Dian力系统中，当电源与负荷推动平衡时，则频Lv将立即发生变化。由于频率的变化，整个系Tong的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。这Zhong负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的Pin率静态特性。
Zong合负荷与频率的关系可表示成：
You于电力系统运行中，频率一般在额定频率附Jin，频率偏移也很小，因此可将负荷的静态频Lv特性近似为直线，如下图所示。
12.1.2.2发电机组频率特性
Fa电机组的频率静特性：当系统频率变化时，Fa电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进Qi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Hua的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。
Fa电机组的功率频率静态特性如下图：在不改Bian发电机调速系统设定值时，发电机输出功率Zeng加则频率下降，而当功率增加到其额定功率Shi，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的Zhi线即为发电机频率静态特性，而①和②表示Fa电机出力分别为PG1和PG2时对应的频Lv。
Deng值发电机组（电网中所有发电机组的等效机Zu）的功率频率静态特性如下图所示，它跟发Dian机组的功率频率静态特性相似。
12.1.2.3电力系统频率特性
Dian力系统的频率静态特性取决于发电机组的功Lv频率特性和负荷的功率频率特性，由发电机Zu的功率频率特性和负荷的功率频率特性可以Jing推导得出：
Shi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
Yi次调频：由发电机特性和负荷调节效应共同Cheng担系统负荷变化，使系统运行在另一频率的Pin率调整称为频率的一次调整。
Dui于下图：L1和L2为负荷增长前后的负荷Pin率特性，G1为等效发电机的出力频率特性。
Pin率一次调整的结果：发电机有功功率增加了PL2-PL1，负荷调节效应是负荷吸取的You功功率相对于原频率下的功率少吸收PL3-PL2，系统频率降低到f2，系统运行点Weib 点。
12.1.2.5二次调频
Er次调频：当系统负荷变化较大，通过改变发Dian机调速系统的设定值使系统频率恢复到额定Pin率的调整过程称为频率的二次调整，也称二Ci调频。
Dui于下图：L1和L2为负荷增长前后的负荷Pin率特性，G1和G2为发电机调速系统调节Qian后的出力频率特性。
Dang系统负荷变化较大，频率的一次调整的结果Shi系统频率过高或过低时，需要改变发电机调Su系统的设定值，使系统频率恢复到额定频率。对于下图，负荷由L1变为L2，等效发电Ji特性由G1变为G2, 系统频率回到f1。相比于一次调频，负载增大了PL3-PL2，发电机出力增加了PL3-PL2。
12.1.2.6联合电力系统调频
、分别为联合前A 、B 两系统的负荷调节Xiao应系数。为使讨论的结论更有普遍意义，设 A 、B 两系统中均设有进行二次调整的Dian厂，它们的功率变量分别为、，
、。 A 、B 两系统的负荷变量分别为设Lian络线上的交换功率
系统：
YouA 向B 流动时为正值。于是，在联合前，对A
对B 系统：
Lian合后，通过联络线由A 向B 输送的交换Gong率，对A 系统也可看作是一个负荷，从而
DuiB 系统，这交换功率也可看作是一个电源，从而
Lian合后，两系统的频率应相等，即实际上应有，可得
或：
Yi此式代入式（12-6）或（12-7），You可得
Ling、。、分别为A 、B 两系统的功率缺额，则式（12-6）-（12-9）可改写为
You式（12-12）可见，联合系统频率变化Qu决于这两部分系统总的功率缺额和每部分系Tong的单位调节功率，这理应如此，因两系统联He后，本应看作一个系统。由式（12-13）可见，如A 系统没有功率缺额，即，则。
Zhe种情况下，虽可以保持系统的频率不变，B 系统的功率额
功率
载。
Chan述电力系统调峰、调频的基本原理和方法。 或A 系统增发都要通过联络线由A 向B 传输，此时必须注意联络线上的功率是否过
12.2.1.1备用容量概念
Bei用容量：备用容量包括负荷备用容量、事故Bei用容量、检修备用容量。电网的总备用容量Bu宜低于最大发电机负荷的20%。
Leng备用：电网需要时，随时能启动投入的备用Ji组容量。
Re备用：备用单元已经通电、准备使用和作好Lian接，一旦主用单元失效，该备用单元能立即Tou入使用的配置。
Xuan转备用：特指运行正常的发电机维持额定转Su，随时可以并网，或已并网但仅带一部分负He，随时可以加出力至额定容量的发电机组。
Shi故备用：是在电力系统中发电设备发生偶然Gu障时，为保证向用户正常供电而设置的备用。一般为最大发电容量的10%左右，但不小Yu电网中一台最大发电机组的容量。
Jian修备用：是为系统内发电设备定期检修而设Zhi的。一般应当结合电网负荷特点，水、火电Bi例，设备质量，检修水平等情况确定，一般Yi为最大发电负荷的8%~15%。
12.2.1.2负荷曲线
Dian力系统的负荷曲线是指系统中负荷数值随时Jian而变化的特性曲线，可分为日、周、年负荷Qu线和年持续负荷曲线。
Ri负荷曲线：表示负荷数值在一昼夜0时至24时内的变化情况。
Zhou负荷曲线:表示一周内每天最大负荷的变化Zhuang况。
Nian负荷曲线：表示一年内各月最大负荷的变化Zhuang况。
Nian持续负荷曲线：全年负荷按大小排队，并作Chu对应的累计持续运行小时数，从最小负荷开Shi，依次将各点负荷连成曲线。
Fen析影响发电出力的主要因素。
12.2.2.1影响发电出力的因素
Ying响发电机出力的因素：电力系统在一定时期Xian内所有发电机组最大可能出力的总和，又称Zui大可能出力。发电机组的最大可能出力有时Xiao于其铭牌出力，它们之间的差额称为受阻容Liang。受阻容量主要由以下条件决定：
① 机组本身存在缺陷；
② 辅助设备与主机不配套或部分辅Zhu设备发生故障；
③ 炎热季节循环冷却水温较高使汽Lun机达不到额定出力；
④ 供热机组当热负荷较小时；
⑤ 水轮发电机组当水头降低时或受Fang水量限制不能发电时；
⑥ 输变电设备与发电设备不配套或Dian力系统结构不合理，使发电厂送出
De容量受限制而不能满发；
⑦ 燃料暂时短缺等。
Shou阻容量随着季节的变化或运行条件的改变，Dian力系统最大可能出力也随之变化。
12.2.2.2机组出力特性
Fa电机组增长出力特性：在保证设备安全条件Xia发电机组有功出力的最大增长速度。
Huo电机组的出力增长速度受一些因素限制：
① 汽轮机转子及汽缸、锅炉的厚壁Bu件在负荷变化时引起的热应力； ② 汽轮机转子膨胀引起的振动；
③ 蒸汽的温度与压力变化的允许偏Cha；
④ 锅炉燃烧、水位等自动控制的调Jie能力；
⑤ 所用燃料的种类等。
Shui电机组起动快速，并可迅速增长出力，一般Yue3~5min或更短时即可由零达到额定出Li。
Shuo明不同类型负荷预测的目的、作用和预测的Nei容。
12.2.3.1目的和作用
Mu的与意义：对未来的系统负荷情况的预测是Zhi定电力系统运行计划（或称发电计划）的依Ju。电力系统运行的特点是任何时刻发电机发Chu的功率必须紧密跟踪系统负荷的需求（包括Dian力网中的功率损耗及厂用电），以保持电力Xi统频率恒定。根据预测负荷来制定发电计划，决定机组间的负荷分配、水火电机组的协调、机组起停及与相邻系统间的功率交换等。这Zhong负荷预测称为短期负荷预测。一般预测下一Tian至两天每小时的负荷，最长预测周期为一周。此外，为保证系统安全运行，调度员在进行Mou项系统操作或改变运行方式前，需根据未来Shi刻的负荷情况进行潮流计算以判断改变运行Fang式后系统是否安全，是否会发生越限事件。Diao度员也需要对未来时刻的系统在某种预想事Gu条件下进行系统潮流计算以作出安全评定。Fan此种种都需要对负荷进行预测。这种预测的Zhou期较短，一般是数分钟至十分钟后的负荷，Cheng为超短期负荷预测。
Zai现代化调度中心，短期负荷预测与超短期负He预测都可以在实时环境中进行，称为实时负He预测。即根据在线计算机的实时数据与历史Shu据按规定的周期起动在线程序进行负荷预测。如果不具备实时条件，短期负荷预测也可以Gen据历史的负荷记录数据进行离线计划预测。Er超短期负荷预测由于周期短、预测频繁，只Neng在实时环境中进行。
Fu荷预测的及时性与准确性对电力系统运行及Dian能生产费用有很大的影响。系统调度必须事Xian掌握负荷情况并安排好电源以满足负荷的需Yao，同时需考虑足够水平的备用以适应预测固You的不确定性以及运行机组可能发生的强迫停Yun。备用容量及旋转备用容量是根据运行的可Kao性及安全性来确定。由于机组留有备用，使Yun行机组在非最高效率工况下运行，要付出一Ding的代价。减少预测误差可降低备用水平而不Ying响系统运行的安全性与可靠性，并使运行费Yong最低。预测负荷偏高或偏低均能导致运行费Yong的增加。
12.2.3.2实时负荷预测的组成
Shi时负荷预测的组成：实时负荷预测是由在线Ji算机的软件实现的。它有负荷预测模型、数Ju源及人机界面三个主要的组成部分。
（1）负荷预测模型。说明对负荷的描述与算Fa。一般根据负荷历史数据的分析决定预测的Mo型及参数。
（2）数据源。包括历史的负荷及气象数据库，参数数据库，调度员输入的数据，EMS ZhongAGC （自动发电控制）功能得到的实时Shu据及气象预报数据等。
（3）人机界面。人工输入数据包括数据的更Xin，负荷预测的参数等。 影响负荷的因素主Yao有经济状况、时间段、气象条件及其他随机Yin素。 12.2.4.1综合平衡计划
Zong合平衡计划包括负荷计划和检修计划。一般Ying编制出日、周、月、季、年的综合平衡计划。
Shi先编制出各个时期的负荷曲线，特别要事先Bian制出次日每小时的负荷曲线和一周的负荷曲Xian，对负荷曲线应特别注意尖峰负荷和低谷负He的负荷变化，做好调峰容量、调频需用容量De计划。
Zheng个系统的检修计划应根据各局、厂报来的检Xiu计划进行统一平衡。在平衡时，不仅应考虑Zheng个系统的电源与负荷的平衡，也应当考虑各Di区的平衡和电源联络线上输送功率的变化。
12.2.4.2确定主、辅调频厂
调频厂的选择
Zhu调频厂负责调整频率，所以主调频厂选择的Hao坏直接关系到频率的质量。一般选择主调频Chang时，应考虑以下问题：
① 具有足够的调频容量和调整范围；
② 具有与负荷变化相适应的调整速Du；
③ 调整出力时应符合安全及经济运Xing原则。还应考虑电源联络线上的交
Huan功率是否会因调频引起过负荷跳闸或推动稳Ding运行，高频引起的电压波动是否在允许范围。
Zai水、火电厂并存的电网中，一般选水电厂为Zhu调频厂。大型火电厂中高效率机组带基荷，Xiao率低的机组可做为辅助调频厂。因为水电厂Diao频不仅速度快和操作简便，而且调整范围大（只受发电机容量的限制），基本上不影响水Dian厂的安全运行。
Huo电厂调频不仅受到汽机和锅炉出力增减速度De限制，而且还受锅炉最低出力的限制。汽机Zeng减负荷速度主要受到汽机各部分热膨胀的限Zhi，特别是高温高压机组在这方面要求更严。Guo炉增减出力一般要比汽机快些。但与燃烧质Liang关系很大。供热机组不适宜调频，因为供热Ji的出力要受抽汽量的限制。
Zai大发水电季节，为了多发水电，一般由水厂Dai基荷，而由火电厂调频。水电厂无论是带基He或是调频，都必须考虑防洪、航运、渔业、Gong业、人民生活用水等综合利用的要求。
12.2.4.3调频厂的任务
调频厂的任务：
Pin率调整厂必要时分为主调频厂和辅助调频厂。
①主调频厂应经常保持系统不超过允许范围，Wei此，应经常有一定的可调容量，辅助调频厂Dang发现频率超过0.2Hz 时，应立即进行Diao整，
Shi恢复至以内，频率调整厂无调整容量时应立Ji报告调度。
②调频厂在手动调整阶段，值班人员应严密监Shi电网频率，认真、主动、及时地进行调整。
③自动调频装置应经常投入运行，其投入与停Yong，必须经当班调度员许可（装置故障除外），若调度端使用，则要通知有关电厂。
12.2.4.4负荷监视电厂任务
Fu荷监视电厂的任务是按电网经济调度的原则Jin行电网调峰，以保证调频厂经常具有一定的Pin率调整容量。所以要求：
①认真执行日调度负荷曲线，包括开停机炉或Shao蒸汽运行调峰。各厂自行按计划曲线增减出Li或按调度命令增减出力。 ②当系统频率超Guo0.2Hz ，不见恢复时应立即主动调整Chu力，并报告调度。 0.2Hz
Ru果日负荷计划编制准确，同时各电厂又都能An调电计划（或根据调度员指令）调整各出力Shi，主调频厂是能够随时调整系统频率并使其Bu超过允许的波动范围的。
Dan由于种种原因，往往会出现负荷和电厂出力Yu计划有出入的现象。这种情况下，调度员就Ying根据系统情况随时修改和调整有关电厂的出Li，保证主调频厂有足够的调频容量和频率正Chang。
12.2.5.1调峰的目的
Diao峰的目的：调峰是指为满足电力系统日负荷Qu线的需要，对发电机组的出力进行的调整。
12.2.5.2尖峰负荷
Jian峰负荷：在给定的期间(如：一天) 系统Fu荷较高时间段的负荷值。一天中可能有多于Yi个的峰荷时间段。
Te点：尖峰负荷是由于一日24h 内用电需Qiu不均匀而形成的。一般，一昼夜之内，在上Wu和照明时间，出现几次尖峰负荷，深夜则为Yong电最少的低谷负荷时间。一般尖峰负荷持续Shi间相对较短
12.2.5.3调峰机组
Ji本要求：具有起动时间短、出力变化快和可Yi频繁起停的性能。
Jian峰负荷与低谷负荷的差值很大，因此要求有Xie发电机组在低谷负荷时停机，而在尖峰负荷Dao来之前迅速起动并增长出力，尖峰过后即降Di出力和停机。这些机组称为尖峰负荷机组或Diao峰机组。它们具有起动时间短、出力变化快He可以频繁起停的性能。
12.2.5.4调峰的约束条件
Diao峰安全约束条件主要有：
①对联络线较薄弱的地区应分地区进行平衡；
②调峰速度应符合本系统的实际状况；
③满足电压质量要求。在满足上述安全约束调Feng时，还应该充分考虑系统调峰的经济性。
12.2.5.5常用调峰电源
Dian力系统中常见的调峰电源包括：
①水电常规机组；
②抽水蓄能机组；
③汽轮发电机组；
④燃气轮机组；
⑤其他新型式调峰电源。
Bu同的调峰电源的调峰：
（1） 水电常规机组调峰。其调峰容量取决Yu水电机组可调出力。由于水电
You许多优点，因此，在有水电的电力系统中均Shou先利用水电机组调峰。
（2） 抽水蓄能机组调峰。其调峰容量由厂Jia规定。抽水蓄能机组调峰的优
Dian是起停快，运行灵活，调峰效果显著；据点Shi投资较大，消耗一定电能（以或抽水电能换De或发电电能）。鉴于抽水蓄能机组的调频性Neng好，带负荷迅速，而且还可兼作调相机运行Ji电力系统事故备用电源，能改善火电及核电De运行条件，因此有条件的大电力系统均发展Zhe类调峰电源。
（3） 汽轮发电机组调峰。其调峰容量是本Ji组的可调节容量（指本机组运
Xing的可变化容量，及利用机组起停调峰的容量Zhi和）与其所担任的放旋
Zhuan备用容量之差。汽轮发电机组的可调节容量Suo占机组容量的比值，各个国家不尽相同，一Xie国家（美、英、日本等）大火电机组已考虑An调峰运行设计，燃煤汽包炉最小稳定负荷为E定值的30%~50%，而且机组起停快，Qi停次数可达一万次，可为系统提供较大的调Feng容量，是电力系统主要调峰电源。有些发电Ji组是按带基本负荷设计的，燃煤炉最小稳定Fu荷，一般为额定值的70%~80%，而且，起停慢，负荷增长慢，负荷变动范围不大，Wei系统提供的调峰容量不大。
（4） 燃气轮机组调峰。其调峰容量就是机Zu 额定容量。它的优点是超支迅
Su，运行灵活，厂用电率低。缺点是要燃油和Ran气机组维护工作量大，发电成本高。
（5） 其他新型式调峰电源调峰。近年来国Ji上出现了一些其他新型式调峰
Dian源。例如：①采用压缩空气蓄能电站调峰。Zai系统低谷负荷时，将空气压缩存储在地下洞Xue中，当系统高峰负荷时，抽出来加热并通过Ran气轮机发电。目前已在美国、德国建成。②Cai用热水蓄能电站调峰。在系统低负荷时，将Huo电厂多余蒸汽以热水形式储存在大型压力容Qi中，当系统高峰负荷时，将热水放出产生蒸Qi发电。
12.2.5.6调峰方式
Dian力系统的调峰方式有常规调峰、非常规调峰Ji开停机组调峰三种方式。 12.2.6.1频率调整的要求
Pin率调整要求：中国电力工业部颁发的《动力Xi统调度管理规程》规定频率偏差不得超过，Dian钟误差任何时候不大于1min ；同时又Gui定，容量较大，电钟误差不应大于30s 。 的电力系统频率偏差不得超过
12.2.6.2频率调整方式
Pin率调整方法：①手动调频时，AGC 控制De机组应有足够的容量才能保证频率质量。
②自动调频时，正常时由调频厂保证频率质量。调度员应根据情况调整有关电厂的出力以保Zheng调频厂有足够的调整容量。当因某种原因频Lv超过正常允许范围时，调度员应下令有电厂Zeng加出力，尽快将系统频率恢复到允许范围内。 12.2.6.3自动调频方法
Zi动调频的原理、方法：自动调频是通过装在Fa电厂和调度中心的自动装置随系统的变化自Dong增减发电机的出力，保持系统频率在极小范Wei内波动。 12.2.6.4调频的安全约Shu
Diao频时的安全约束如下：
①系统各处潮流不超出允许值；
②系统各处电压应在正常范围内；
③系统负荷变化速率大时，应特别注意调整。
12.3.1.1 AGC的目标和基本功能
AGC 其基本功能为：负荷频率控制（LFC ），经济调度控制（EDC ），备用容Liang监视（RM ），AGC 性能监视（AGC PM），联络线偏差控制（TBC ）等；
基本的目标：
（1） 保证发电出力与负荷平衡；
（2） 保证系统频率为额定值；
（3） 使区域间联络线潮流与计划相等；
（4） 最小区域化运行成本。
12.3.1.2 AGC的总体结构
AGC 是一个闭环反馈控制系统，主要由两Da部分组成：
Ji组控制器。主要用来控制机组调速器的调节Te性（通过调频器），使机组在额定频率下发Chu设定的出力。
Fu荷分配器。根据电力系统频率偏差以及与相Lin电力系统交换功率的偏差信号，按一定准则Ji算出各机组的应发出力。（分为电厂级和系Tong级）
Dian型结构如下图所示：
12.3.2.1 ACE的概念
ACE 是指区域控制误差。
12.3.2.2 AGC的控制方式
AGC 控制模式有一次控制模式和二次控制Mo式两种。
一次控制模式又分：
①恒定频率控制方式。
②恒定机组出力控制方式。
③恒定交换功率控制方式。
④频率及联络线功率偏移控制方式。
Er次控制模式又分为两中：
①时间误差校正模式；
②联络线累积电量误差校正模式。
12.3.2.3 AGC的基本原理和算法
Ji本原理：自动发电控制（AGC ）的基本Yuan则是要求各控制区域负责供应本区域的负荷，并经常假设整个互联系统中各控制区的频率Ji本相等。当某控制区域负荷发生变化时，起Chu的这个负荷变化是由各发电机组的转动动能Lai提供的，随着动能的消耗，整个互联系统的Pin率开始下降，系统中的所有发电机组都将响Ying这个频率的变化，增加出力并使频率达到一Ge新的稳态，此时，AGC 的职责是经济地Diao整发电，使负荷的变化仅由本控制区域的电Chang来供应，并使频率回升到它原来的整定值。
12.3.3.1 A1、A2指标
A1、A2指标：
A1：控制区域的ACE 在任意10分钟内Bi须至少过零一次。即：不允许任意连续十分Zhong达不到控制目标。
A2：控制区域的ACE 在任意10分钟内De平均值必须控制在规定的范围Ld 内。即：不允许任意连续10分钟平均控制效果超标。
12.3.3.2 CPS1、CPS2指标
（1）CPS1指标：
其中：
Wei控制区域1min 内的ACE 平均值，2s 采样一次，ACE>0，表示正偏
Cha；ACE<0，表示负偏差。式中，ace ＝△p="" ＋b*△f="" ，△p="" ＝p-p0="" ，p="" ，p0分别为联络线实际功率和计划gong率，送出取正。△f="" ＝f-f0="" ，f="" wei系统实际频率。f0系统控制目标频率，一ban为50hz="">
Wei控制区域1min 内频率偏差平均值，1s 采样一次。ΔF>0, 表示系
Tong频率超过控制目标频率；ΔF<0，表示系tong频率低于控制目标频率。 b="">
Wei互联电网对全年1min 中频率平均偏差De均方根控制目标值。
（2）CPS2指标：
Yao求考核时段（十分钟）ACE 的平均值的Jue对值控制在规定的范围L 10以内，即：Yao求||/10 ≤ L10。
其中：
B ― 控制区域的频率偏差系数。
B1 ― 整个互联电网的频率偏差系数。
― 互联电网对全年10min 频率平均偏Cha的均方根值的控制目标值。
CPS 作为反映联络线功率和系统频率偏差Kong制管理水平和技术应用水平的综合评价指标，要求在指定考核时段内CPS1 ≥200%或 CPS1 ≥100%和CPS2合格Tong时满足。南方电网以十分钟为考核时段，统JiCPS 合格情况及年、月、日合格率。
CPS1、CPS2与A1、A2的比较：
（1）CPS 标准克服了A1、A2标准未She及电网频率控制目标的缺陷。
（2）CPS 标准不要求ACE 在规定时Jian过零，可以减少一些不必要的调节。
（3）CPS 标准对各控制区域对电网频率Zhi量的功过评价十分明确，特别有利于某一控Zhi区域内发生事故时，其他控制区域对其进行Zhi援。
（4）CPS 标准对数据采集提出了更高要Qiu。
12.4经济调度
Jing济调度的概念：在满足安全、电能质量和备Yong容量要求的前提下，基于系统有功功率平衡De约束条件和考虑网络损失的影响，以最低的Fa电(运行) 成本或燃料费用，达到机组间Fa电负荷经济分配且保证对用户可靠供电经济Zui优化的一种调度方法。
Jing济调度主要分为三类：
（1）火电厂内各机组间的经济负荷分配
Huo电厂内各机组见的经济负荷分配遵循等微增Lv准则：在满足总出力要求的基础上，各机组De燃煤消耗微增率相等时，电厂的总燃料消耗Zui少。
（2）火电厂之间的经济负荷分配
Huo电厂间经济负荷分配采用扩展的等微增率法Ze，即考虑了网损修正后的等微增率法则。
（3）水火联合经济调度――水火电厂之间的Jing济负荷分配。常用的方法是通过引入水煤换Suan系数γ，将水量转换为煤耗，即将水电厂转Huan为火电厂处理，然后再利用拉格朗日乘子法Ji算最优的出力分配方案。
Xian然，实际应用中，γ应该是水头的函数，其Ben质是将水换成煤，水电厂等效为火电厂。
电力系统有功功率与频率调整
Zheng州电力职业技术学院毕业生论文 题目:_Qian谈电力系统有功功率与频率调整
Xi别___电力工程系____
Zhuan业_继电保护及自动化
Ban级___15继电 3班____
Xue号__15401020341
Xing名____张高原____
Lun文成绩 答辩成绩 综合成绩 指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任
Qian谈电力系统有功功率与频率调整
摘要
Ben文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整De基本知识,有功功率的应 用、意义及;频Lv调整的必要性,电压频率特性,频率的一二Ci调整,以及互联 系统中的频率的一二次调Zheng, 调频与调压的关系, 以及电力系统频Lv调整在个类 电厂中得作用。
Guan键词:有功功率 频率调整 互联系统
目录
1电力系统有功功率与频率调整的意义 ........................................................................................ 1 2频率调整的必要性 ........................................................................................................................ 1 2.1频率变化的危害 ................................................................................................................. 1
2.2电力系统负荷变动规律 ..................................................................................................... 1
3电力系统的频率特性 .................................................................................................................... 2
3.1负荷的有功功率-频率静态特性 3.2电源的有功功率-频率静态特性 3.2.1同步发电机组的调试系统 ..................................................................................... 2 ..................................................................................... 4 ...................................................................................... 4
3.2.2调速系统框图 .......................................................................................................... 4
3.2.3同步发电机组的有功功率 -频率Jing态特性 ............................................................. 4
4电力系统的频率调整 .................................................................................................................... 6 4.1频率的一次调整 ................................................................................................................. 6 4.1.1基本原理 .................................................................................................................. 6 4.1.2基本关系 .................................................................................................................. 6 4.1.3多Ji系统的一次调频 .............................................................................................. 7 4.2频率的二次调整 ................................................................................................................. 9 4.2.1基Ben原理 .................................................................................................................. 9 4.2.2基本关系: ............................................................................................................ 10 4.2.3基本理论: ............................................................................................................ 10 4.3互联系统的(二次)Pin率调整 ....................................................................................... 10 4.3.1基本关系 ................................................................................................................ 10 4.3.2注意要点: ............................................................................................................ 10 4.4调频与调压的关系 ........................................................................................................... 11
4.4.1频率变化对电压的影响 4.4.2电压变化会频率的影响 ........................................................................................ 11 ........................................................................................ 11
4.4.3注意 ........................................................................................................................ 11
5电力系统的有功平衡与备用容量 .............................................................................................. 12 5.1有功平Heng关系 ................................................................................................................... 12
5.2备用容量 ........................................................................................................................... 12
6电力系统负荷在各类发电厂的合理分配 .................................................................................. 12
6.1火力发电厂的主要特点 6.2水力发Dian厂的主要特点 ................................................................................................... 12 ................................................................................................... 13
6.3抽水蓄能水电厂的主要特点 ........................................................................................... 13 6.4核能发电厂的Zhu要特点 ................................................................................................... 13 总结 ................................................................................................................................................ 14 Zhi谢 ................................................................................................................................................ 15 参考书籍 ......................................................................................................................................... 16
1电力系统有功功率与频率调整的意义
Fa电机的输出电压和输出电流是有限制的, Fa电机的负荷是以伏安计算的 (即电
Liu有效值乘以电压有效值,视在功率),当负Zai的功率因数为 全部转换成有功功率输出。Dang负载的功率因数很低时,比如
1时,发电机负荷可以 0.5,这时,即使Fa电机
Man负荷运行 (输出电流达到其额定值) ,Shi际只能输出一般的功率, 发电机效率很低。
Ling一方面, 功率因数很低时, 电能不断地Zai负载和发电机之间交换, 电流在线路上产
Sheng损耗。 发电机必须在一定频率下稳定运行, 如果不对频率进行控制, 会造成发电机
Yun行失速,造成电网频率崩溃。
2频率调整的必要性
2.1频率变化的危害
(1)对用户:① IM 出力,受 f 影Xiang→影响生产(产量、质量、安全)②电子通Xin
She备受 f 影响→可靠性、准确性和精度
(2)对系统:① 机组及辅机出力、效率受 f 影响—— f →→ PG →、η→→ PG →→ → f →→② f →↑→机组应力、 受命→;③ f →→变压器、 IM 的 Xm →→ I0↑→ I02Xm ↑↑→系统无功缺额↑→ V →;Wang损↑
(3)频率要求:50 Hz±(0.2~0.5)Hz —— △ f =±(0.4~1.0)%
2.2电力系统负荷变动规律
Yun行中综合用电负荷 PD 变动特点:规律Xing +随机性
Ren何负荷功率的变化→ f 变化→ f 变Hua特点:规律性 +随机性
三种负荷变动:
Di一种负荷变动 P1:小幅随机波动,周期Duan(<10s)→ f="">
P 3 P 2
a 0 + a1 f + a 2f * + a 3f * +
Diao频→机组调速器实现。
Di二种负荷变动 P2:幅度较大,周期较Chang( 10s ~3min )→ f Pian移,二次调频, 调频机组调频器——随机性←由大容量冲击负荷。
第三种负荷变动
P3:幅度大,周期长,变化缓慢→电厂按给Ding发电计划曲线发 电,三次调频——有Gui律←气候(季节性) 、作息制度、生活Gui律。
负 荷
Bian 动 三次 幅 调频 度
二次调频
P 1
一次调频
负荷变动频率
Tu 2-2 电力系统负荷规律变动图
3 电力系统的频率特性
3.1 负荷的有功功率-频率静态特性
(1) 定义:稳态运行时的 PD( f ) →有功-频率静态特性 (2) Miao述:
P D*
*
2 3
a 0 + a 1f *
P D* = PD / P DN
& f
*
= f/f
N
Guan于 f 各次方负荷:
① 零次方类负荷:照明、电弧炉、电阻炉、整流设备
② 一次方类负荷:机械转矩恒定的电动机——球磨机、切削机床、往复式
D
D* * D D
水泵
③ 二次方类负荷:变压器涡流损耗
④ 三次方类负荷:通风机、循环水泵
⑤ 高次方类负荷:静水头阻力很大的给水泵 -所占比例很小,忽略 (3)负荷的频率Diao节效应(频率调节系数、频率特性系数)
⑷ K D 的物理意义:
K D = tgβ ΔP Δf f
N
K D* = ΔP
Δf f
*
=1.0
=
ΔP /PDN
Δf/fN
=
ΔP f N
Δf P DN
=K D f N P DN
(a ) K D 反映 P D 对 f Bian化的自动调节能力:K D ↑→调节能力 ↑——负荷的“频率调 节效应”或“单位Pin率调节功率”
(b )
(c ) K D 取决于负荷本身的固有Pin率特性,有实验确定。一般
Ru果 P D 与无功功率, K D =0←负荷不具有频率调节能力
P D
P DN
βP D
△ f
f N
-86f
K D =1~3 图 3-1频率静态特性Qu线图
3.2电源的有功功率-频率静态特性
3.2.1同步发电机组的调试系统
Zuo用:反映机组转速 (系统频率 ) 变化→调整 QF 汽门或 SF 导水叶开度 μ→原动机 进汽(水)量→原动机 Mm (Pm)→机组出力 PG →系统 f (ω) 或 nG
Gai念:单机运行调 nG ( f ),并列 (网 ) 运行调 PG
Gou成:调速器:f →→自动响应→ Pm ↑→ PG ↑→ f ↑→△ f →→△ f ≠ 0←一次调整 调频器:一次调整Hou,若△ f 过大→人为介入→ Pm → → PG f ≠ 0←二次调 整
3.2.2调速系统框图
二次调频信号
+∑ +∑ + ω0
-ω
K 1
T 1s
△ μ
原动机
Zhuan速 ωP m K 2T 2s+K 3
Chuan感器 T 2 s+1
Tu 3-2-⑵调速系统框图
3.2.3同步发电机组的有功功率 -频率Jing态特性
① 特性曲线 PG( f ):
Tu 3-2-⑶频率静态特性曲线示意图
/ >
D / >G ② 静态调差系数定义:
δ 的物理意义分析:
(a ) △ f 、△ PG 变化Fang向相反→ δ﹥ 0
(b ) Δ 反映机组的频率调节能力—— δ →→频率调节能力↑ (c ) Δ 反映机组每增发单位出力引起的转Su变化
(d ) 若机组出力达到极限: δ=≦→机组已经不具有频率调节能力 ③ Jing态有功频率特性系数——单位频率调节功率: 定义:
Yi义:(a ) K G 反映机组的频率调Jie能力: K G ↑→调节能力↑——“单Wei频率调节 功率”
(b ) K G 是机组本身的固有频率特Xing,可由实验确定
(c )若机组出力达到极限: K G =0→机组已经不具有频率调节能力 ④ P G( f ) 与 P D ( f )之比较:
K D = ΔP Δf 0
K G = - ΔP Δf 0
(a ) K D 不可调整, K G 可调整
(b ) K D、 K G 均为 f 每变化一个单位所引起的
P D 或 P G 的变化量
(c ) F → ( △ f < 0)="" ——△="" p="" d=""><0→ p="" →;="" d="" p="" g="">O → P G ↑→二者综合作用,减小功
Lv缺额→有利于频率稳定
4电力系统的频率调整
4.1频率的一次调整
4.1.1基本原理
Chu始条件:A 点—— P G (f )&P D ( f )交点:f 1、 P G(A) =PD(A) =P1
Fu荷扰动:△ P D0—— P D `(f )、 B 点—— P D =PD(A) +P D0>P G =PG(A)
4.1.2基本关系
△ PG =-K G f .△ P D =K Df
△ P D0 = PG -△ P D =-(K G+KD ) △ f =-K S f
K S =KG +KD =-△ P D0/△ f △ f =-△ P D0/K S
注意:
① 一次调整时机组与负荷共同作用、自动完Cheng
② 一次调频能减小△ f ,但△ f ≠ 0
③ K S ——系统单位频率调节功率反映Liao系统的频率调节能力
④ 机组具备有功备用才能参与一次调频,当
如图 4-1所示
K G =0时,△ P →更大的 D0f ,
P P
G ( f )
C
P 2 B
F △ P D △ P G
△ P D 0
P 1
P D ( f ) △ f
A
0 f 2 f 1
f(ω) 图 4-1频率一次调整示意图
⑤ KS 的标幺值:
K S =KG +KD =KG .P GN/F n+KD .P DN/F n=-△ P D0/△ f
K G .P GN/P DN+KD =-△ P D0/△ f ← K S
K S =KD +KX K G ← K X =PGN /P DN=1+PX /P DN
P r :G的有功备用容量
K r :备用系数 要求:K r >1.0
Pin率调节系数的基准:K D → P DN ; K G → P GN ; K S → P GN
4.1.3多机系统的一次调频
①运行状态分析
Ji本条件:机组数 n ,均有一次调频能力;含网损 △ P ∑ 的总负荷:PD ∑ 0 初始状态 :PG ∑ 0=PD ∑ 0、 f =f 0
Fu荷扰动:△ PD ∑ 0→ PD ∑ 0↑→ PD ∑=PD ∑ 0+△ PD ∑ 0
Pin率变化:→ PD ∑ ( f 0 ) > PG∑ ( f 0 )=PG ∑ 0→ f →→ f =f 0+△ f ; △ f <>
Ji组响应:→△ PG i=-KG i△ f
PGi (f) =PG i 0+△ PG i
; △ PG i > 0 ( i =1,2, ,, n)
Chu力总增量:△ ∑=∑ PG PG i=-∑ (KG i△ f )=-(∑ KG i )△ f
Xi统总出力:PG ∑ (f)=PG ∑ 0+△ PG ∑
Fu荷响应:△ P D∑ =KD △ f <>
Xi统总负荷:PD ∑ (f)=PD ∑ 0+△ PD ∑ 0+△ P D∑
Pin率 f 时的系统功率平衡方程:
PD ∑ (f)=PG ∑ (f) → PD ∑ 0 +△ PD ∑ 0+△ P D∑=PG ∑ 0+△ PG ∑ → △ PD ∑ =0 ∑-PG P D∑
△ PD ∑ 0=-(∑ KG i)△ f -KD △ f =-(∑ KG i+KD )△ f
△ PD ∑ 0=-KS △ f
② 等值机组的单位频率调节功率和调差系数
G * G i Gi
*
G
* *
(a)KG∑:KG ∑=∑ KG i (MW / Hz)
(b)KG∑ *:Let PGN.∑=∑ PGN. i
K G Σ* -
ΔP Σ
*
Δf
= -
ΣΔP
P GN. Σ
Δf/fN
=-
Σ
ΔP
P GN. Σ
Δf
=-
Σ
ΔP i
P GN i
P GN. Σ
P GN i
Δf
=
Σ-
ΔP Gi* Δf P GN. ΣP GN i
K G Σ*= Σ(K G i*
P GN.
P GN i )
Σ
f N
P GN. Σ
ΣK G i
Zhu意基准功率:K Gi —— P GN.i
(C)调差系数
K G —— P GN
③ 系统的等值单位频率调节功率 KS : =-KS PD ∑ 0 /△ f =KG ∑+
KD
(MW / Hz) KS*=-△ PD ∑ 0* /△ f* ←功率基准:PDN
K S*=(K G Σ+K D )
f N
P DN
=K
G Σ
f N
P DN
+K
D
f N
P DN
=K
G Σ
f N
P DN
+K D*
K GΣ*=
K GΣ(f N /PGN. Σ) K
G Σ
f N
P DN
=(K
G Σ*
P GN.
f N
Σ) f N
P DN
=K
G Σ*
P GN.Σ
P DN
=K
r
K G Σ*
K r=
P GN.
P DN
Σ=P DN+P Gr.Σ
P DN
=1+ΣP Gr . i
P DN
P Dr ∑ =∑ P Gr.t ——系Tong总有功备用容量
Kr :系统备用系数—— K r >1.0
Zhu意功率基准:K G ∑ → P GN ∑ ; K D → P DN ; K S → P DN
④ 多机系统一次调频应当注意的基本问题
(i) 一次调频计算的基本内容
KG i、 (δi )、 KD 、△ PD ∑ 0→ △ f 、△ P G i:
KG ∑=∑ KG i KS =KG ∑+KD
△ f =-△ PD ∑ 0 / KS;△ P G i=-KG i△ f =-△ f / δi
Note :△ f /δi =P GN i (△ f* / δi* )
△ P G i / P GN i=△ f* / δi*
8
KG i、 (δi )、 KD 、△ f → △ PD ∑ 、 0P G i:
△ PD ∑ 0=-KS △ f =-(KG∑+KD) △ f
△ P G i=-KG i△ f
(ii) 一次调频的基本特点
(a)系统必须具有足够的热备用容量,保证 Kr >1
(b)if PG i =PGNi then P Gr. i=0 ; KG i =0
(c)机组应有合理的 δi —— δ过大→ KG ∑小;δ过小→ KG ∑小;各Ji组间功率分 配不稳定
(d)系统机组多、装机容量大→负荷扰动引Qi的△ f 小;
(e)一次调频有差, 只能减小△ f 、Dan不能使△ f =0——对小幅度、 变动Pin繁的负 荷变化引起的频率偏移进行调整
4.2频率的二次调整
4.2.1基本原理 :如图 4-2-1所Shi
K D△ f 0 P
P 2
P 1
K G△ f 0 P D ( f )
=K D△ f =K G△ f
(调频器)
f 2 f 1 f(ω)
Tu 4-2-1频率的二次调整基本原理图
9
= DA DB GA GB D G
4.2.2 基本关系:
△ P D0 = PG +PG `- △ P D `
△ P D0- △ P G =-(K G+KD ) △ f =-K S f △ f=f 2`-f 1=-( △ P D0- △ P G )/K 4.2.3 基本理论:
S
①二次调频缩小了频率偏移:△
f → 0f
Shi质强制 G 增加出力,减小了功率缺额:△
P D0→→ (P D0- △ P G ) ②二次调频可以实现无差调节:
if(P
D0
= PG ) → then △ f =0
③系统中只有部分 G 参与二次调频——Diao频机组
4.3 互联系统的(二次)频率调整
4.3.1 基本关系
SystemA:△ P DA +P AB - △ P GA =-K AF A SystemB:△ P DB - △ P AB - △ P GA =-K BF B
△ Fa=△ Fb=△ f
Δf -
(ΔP + ΔP ) - ( ΔP + ΔP )
K A + K B
=-
ΔP- ΔP K
ΔP AB =
K A
( ΔP DB - ΔP GB ) - K
K A + K
B B
( ΔP DA - ΔP GA )
4.3.2 注意要点:
①无差调节条件:联合系统无功率缺额△
P DA +P DB =P GA +PGB
10
② K A 、 K B 影响交换功率——△ PAB=0的条件:
(△ P DA -△ P GA ) /K A=(△ P DB -△
P GB )/K
B
③△ P AB 最大的条件:
Ru果△ P GB =0则△ P AB =P DB
Yu此相对应△ P GA =P DA + P→ DB P AB =P DB -(△ P D -△ P GA )K B/(K A+KB )
Huo者如果△ P GA =0则△ P AB =-△ P DA
Yu此相对应△ P GB =P DA + P→ DB P AB =-△ P DA +(△ P D -△ P GB )K A/(K A+KB )
4.4调频与调压的关系
4.4.1频率变化对电压的影响
2 2
①当 f 降低时, Q G 降低, Q m(IM) (≈ V /X m) 升高、(I X)升高、(Ωcv )降低 2Q T.Y 升高;系统无功缺额升高导致电压降Di
2 2
②当 f 升高时, Q G 升高, Q m(IM) (≈ V /X m) 降低、(I X)降低、(Ωcv )升高 2Q T.Y 降低;系统无功缺额降低导致电压升Gao
4.4.2电压变化会频率的影响
Dian压升高, 无功功率升高, 功率变化量下Jiang使得系统有功需求升高从而使得频率 降低,相反电压降低时,频率升高
4.4.3注意
①频率(有功平衡)——全局的:调压(无功Ping衡)——可以是局部的有功电源
De分布不影响频率调整:无功电源的分布会电Ya调整影响很大
②系统 P G 、 Q G 均不足,使得, V 、 f 均偏低,导致首先应解决有Gong平衡,最后有 利于电压的调整
11
5电力系统的有功平衡与备用容量
5.1有功平衡关系
P G ∑ =P LD ∑ +△ P ∑ +△ P Plant =P D ∑ → f =
f
0 (要求:= f N )
P G ∑ > P D ∑ → f ↑; P G ∑ < p="" d="" ∑="" →="" f="">
5.2备用容量
①基本要求:P GN. ∑ > P D∑ → P GN.∑ -P D ∑ =P r
②备用容量分类:
Bei用方式:热备用 (旋转备用 ) 、冷备Yong
备用功能:
a 负荷备用:适应负荷短时波动,一二次调Pin所必须 , 要求(2~5) %PD ∑ N
b 事故备用:保证运行中机组事故退出后的Lian续供电并维持,要求:(5~10) %PD ∑ N &不小于运行中最大单机容量
c 检修备用:保证机组计划检修时的连续供Dian并维持,要求:不小于系统中最大
单机容量
d 国民经济备用:满足国民经济和社会发展De负荷增长需求
6电力系统负荷在各类发电厂的合理分配
6.1火力发电厂的主要特点
①运行成本高 (燃料、厂用电 ) ;维护Fu杂;运行条件不受自然条件影响
②锅炉、汽轮机最小技术负荷限制→出力调整Fan围小
12
Guo炉——中温中压:PG.min ≥ 25%PGN; 高温高压:PG.min ≥ 70%PGN
Qi机—— PG.min ≥ (10~15)% PGN
③负荷增、减速度慢:PG? (0.5~1.0) PGN →爬坡速度 (2~5)%PGN /min
④投入、退出运行:费时长、耗能多、设备易Sun坏
⑤效率与蒸汽参数有关→高温高压:最高;低Wen低压:最低
⑥热电厂因供热强迫功率 (PG.min)Da,出力调整范围更小;但效率较高
Zhu意:蒸汽参数↑ →技术、经济综合指标↑→效率↑ 、出力调节范围→、 负 荷增减Su度→→高温高压火电厂不宜带急剧变动负荷
6.2水力发电厂的主要特点
①运行成本低;运行条件受自然条件影响→水Ku调节周期越长,影响越小
②最小技术负荷主要受下要求游供水量限制,Chu力调整范围大:≥ 50%PGN ③负荷Zeng、减速度快:PG=0↑ → PGN ,≤ 1min
④投入、退出运行:费时短、无需额外耗费;Yun行操作简便安全
⑤水利枢纽综合效益好
6.3抽水蓄能水电厂的主要特点
Te殊水电厂:上、下两级水库,作用:调峰——削锋填谷、调节峰谷差
Yun行方式:日负荷低谷:作为负荷运行,从电Wang吸收有功;日负荷高峰:电源, 向系统发Chu有功
6.4核能发电厂的主要特点
Yu常规火电厂比较, 主要不同:一次能源转Huan (→蒸汽 ) 系统; 技术特点与火电Chang 相同;容量大,经济、技术指标好;一次Tou资大,运行费用小,机组启、停:费 时长、耗能多;不宜带急剧变动负荷。
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总结
Dian力系统频率调整的结果与负荷变动的大致规Lv有关。 实际的负荷变动一般可分 解为三Zhong有规律可循的负荷变动:第一种负荷变动:Bian化周期很短、变动幅度很小, 这种负荷变Dong有很大的偶然性,是一种随机负荷。第二种Fu荷变动:变化周期较长、 变动幅度较大,Bo动比第一种相对大一些,这种负荷主要有工Ye电炉、压延机械、电 气机车等带有冲击性De负荷变动。第三种负荷变动:变化缓慢、变Dong幅度最大,是由 生产、生活、气象等变化Yin起的负荷变动。这种负荷变动基本上可以预Ce,阶梯形的 负荷曲线反映的基本上是这种Fu荷变动。 这三种负荷变动都将引起频率不Tong程度的 偏移,电力系统频率调整的任务是Yao根据这三种负荷变动的特点, 分别采取不Tong的手 段,调整电源的有功功率输出与之相Shi应,以保证频率偏移在允许范围内。
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致谢
Ben论文是在指导老师悉心指导下完成的。 导Shi在我课题的选题、 实现以及论文撰 写过Cheng中,给予了悉心的指导和大量的帮助。导师Guang博的学识、敏锐的学术思维、勤 恳的敬业Jing神、忘我的工作热情是我学习的典范,不仅Chuan授我如何获取知识的本领, 更以严谨求实De治学精神深深感染着我,使我终身受益。
Gan谢我的家人多年来给予的支持和无私关爱, 感谢学校领导的关心和照顾, 让我 有充Zu的时间来完成学业。
Gan谢所有我的任课老师及我们班的同学对我的Bang助。
Xiang论文评审及答辩委员会的老师致以最诚挚的Xie意 !
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Can考书籍 [1] 夏道止。电力系统分析,Zhong国电力出版社, 2004年
[2]杨淑英。电力系统概论,中国电力出版She [3]尹克宁。电力工程,中国电力出版She,
, 2003年 2005年
[4]周容光。电力系统故障分析,清华大学Chu版社, [5]何仰赞。电力系统分析,华Zhong理工大学出版社, 1988年 1991年
[6]张炜。电力系统分析,水利水电出版社, 1999年
[7]张伯明,陈寿孙。 高等电力网络分析,清华大学出版社, 1996年
[8]邹有明,王崇林。 供电技术,煤炭工Ye出版社, 1997年
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