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电力系统稳态分析 第四章 电力系统的有功功率和频率调整 §4-1 ~ §4-3 第五章 电力系统的有功功率和频率调整 第一节 电力系统中有功功率的平衡 第二节 电力系统有功功率的最优分配 第三节 电力系统的频率调整 概述 电力系统运行的电能质量和运行经济性指标，由正常、稳态运行状况下优化和调整来保证。 电能质量指标，含频率、电压和波形质量，以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。 运行经济性主要指标是比耗量和线损率。 线损率或网损率已介绍。 比耗量：为生产单位电能所消耗一次能源，如火电厂指g/(kW.h)表示煤耗率。 概述-1 除波形指标外，直接与系统有功、无功功率分配及频率、电压调整有关。是电力系统正常、稳态运行状况的优化和调整。 波形质量涉及电力系统谐波及抑制，不介绍。 电力系统频率与系统有功功率有很大关系。 电力系统有功功率和频率调整问题是电力系统正常、稳态运行状况优化和调整问题之一。 本章主要介绍电力系统频率调整和电力系统有功功率最优分配两方面问题。 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、电力系统的频率偏差及调整频率的必要性 二、有功功率负荷的变动及其调整控制 三、有功功率平衡和备用容量 四、有功功率负荷曲线的预测 一、电力系统的频率偏差及调整频率的必要性 （一）电力系统的频率偏差 电机学，同步发电机感应电势频率与转速关系 当同步发电机原动机输入功率和发电机输出电磁功率、原动机与发电机内各种有功功率损耗平衡时，同步发电机转速维持某定值。 在电力系统并列运行的同步发电机稳态时保持同步运行，电力系统频率是一个数值。 同步发电机输出电能不能储存，而电力系统负荷时刻变化，导致系统发电机输出电磁功率变化，使同步发电机转速变化，从而电力系统频率也变化。 第一节 电力系统有功功率的平衡 （一）电力系统的频率偏差-1 电力系统频率偏差：频率与额定频率差值，限制在较小范围。 我国额定频率50Hz，中国《电力工业技术管理法规》规定允许频率偏差±0.2～±0.5Hz，大容量系统频率偏差不超±0.2Hz。 工业发达国家规定频率偏差不得大于±0.1Hz。 第一节 电力系统有功功率的平衡 （二）调整频率的必要性 电力系统发电和用电设备，按额定频率设计和制造，额定值附近运行，能发挥最好功能。系统频率过大变动，对用户和发电厂运行将产生不利影响。 1.电力系统频率变化对用户的不利影响 电力用户的用电设备与频率有密切关系：异步电动机，转速与频率有关，频率变化引起转速变化，驱动的纺织、造纸等机械产品质量受影响，甚至出现残、次品；频率降低使电动机转速和功率降低，传动机械输出功率降低；测量、控制等电子设备，受频率波动而影响准确性和工作性能，频率过低甚至无法工作。 第一节 电力系统有功功率的平衡 2.电力系统频率降低时对发电厂和电力系统的影响 （1）火电厂风机、泵和磨煤机等，异步机驱动，频率降低发电机有功下降，频率进一步下降。到46-47Hz以下，火电厂正常运行受破坏，频率崩溃； （2）频率降低引起汽轮机叶片振动变大，影响寿命，产生裂纹而断裂； （3）频率降低，异步电机和变压器励磁增加，消耗无功增大，备用无功不足系统电压下降。到45-46Hz时，发电机及励磁机转速显著下降，电势下降，电压大降。如原电压水平低，出现电压崩溃。频率崩溃和电压崩溃，使电力系统瓦解，大面积停电。 （4）发电机低频运行，通风减少，为维持发电机正常电压需增加励磁，定子和转子温升增加。为不超过温升限额，降低发电机功率。 第一节 电力系统有功功率的平衡 二、有功功率负荷的变动及其调整控制 实际电力系统，有功功率负荷时刻变化，随机、不可控 负荷随时间变动规律分三种 ⑴第一种：变化周期很短、变动幅度很小，很大偶然性，随机负荷 ⑵第二种：变化周期较长、变动幅度较大，大，有工业电炉、压延机械、电气机车等冲击性负荷 ⑶第三种：变化慢、幅度大生产、生活、气象引起。可预测，阶梯形负荷曲线 第一节 电力系统有功功率的平衡 二、有功功率负荷的变动及其调整控制-1 第三种负荷变动频率偏差，根据预测负荷曲线按最优化准则对发电机有功功率经济分配，各发电厂按给定发电负荷曲线发电，潮流计算时除平衡节点外其它节点注入有功给定，是电力系统多数发电厂按调度计划发电，平衡节点指二次调整发电厂母线。 三次调整不常用，由电力系统经济调度解决。 第一节 电力系统有功功率的平衡 三种负荷变动使频率发生偏差， 有功电源相应变化。 第一种负荷变动频率偏差，由发 电机调速器调整，称一次调整。 第二种负荷变动频率偏差，由发 电机调频器调整，称二次调整。 三、有功功率平衡和备用容量 有功功率电源是各类发电机。 有功电源功率与电力系统发电负荷平衡 ∑PG = ∑PLD + ΔP∑