第五章 电力系统的有功功率和频率调整
一、电力系统的有功平衡
频率偏移对电能用户的影响
电力设备在额定频率下设计:好技术经济性能，是电能质量的另一重要指标。 用户观点:要求提供合格哪优质电能商品。 影响举例:
电动机:f变化，转速改变，影响产品质量。 电子设备:对f敏感，要求更高，现代投资环境。
火电厂主要设备:水泵、风机、磨煤机都是异步电机，f下降，输出下降，有功发电下降，f进一步下降，恶性循环。
有功功率和系统频率的关系
1. 电力系统的频率与发电机的转速的关系
在稳态运行情况下，全系统各点的频率都相等，所有发电机都保持同步运行。每一台发电机的转速与系统频率之间的关系为
f?(n?p)?60 Hz
n:发电机转速 p:发电机极对数
发电机的转速取决于其转轴上的原动机的机械功率PM和发电机输出的电磁功率PE电网f:发电机转速?的体现当发电机PM与PE.平衡时，?和f不变负荷PL随机变化引起
PE随机变化，PM无法突变，引起f随机变化。
结论:频率偏移不可避免
·为了保持系统的频率在额定值附近，需要不断调整原动机的输入功率，使发电机的偷出功率与系统负荷有功功率的变化相适应，从而使发电机的稳态转速变化不致过大。 ·因此，系统频率的控制，与负荷有功功率的变化及其在发电机间的分配以及发电机组功 率的控制密切相关。
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2. 有功负荷的变动及控制
实际的负荷变化比图中的曲线1要复杂得多，除了在总体上呈连续变化的趋势以外还包含呈随机变化的部分，在随机变化的部分中，主要是变化幅度较小、变化周期较短(以几秒钟为周期)的随机分量;
有的还具有变化幅度稍大、变化周期稍长的(以几分钟为周期)脉动分量。
另外一种负荷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，有规率的。
电力系统频率的一次调整 对变化幅度较小、变化周期较短(以几秒钟为周期)的随机分量，由发电机组的调速器来调整，当调速器的测速系统感受到发电机转速变化时(如转速下降)，调速器的执行机构会自动调节发电机的功率(增加发电机功率)，由调速器来平衡负荷变动的方式常称为电力系统频率的一次调整;一次调频是所有运行中的发电机组都可参加的，取决于发电机组是否已经满负荷发电。
电力系统频率的二次调整 对变化幅度稍大、变化周期稍长的(以几分钟为周期)脉动分量，只由发电机组的调速器动作不能满足频率偏差的要求，由系统中指定发电机组的调频器来调整，这种调整称为电力系统频率的二次调整;二次调频厂往往是系统的平衡节点。
电力系统频率的三次调整 对变动可以预计的负荷，根据预测负荷采用有功功率经济分配，由调度部门根据负荷曲线进行最优分配。这种调整称为电力系统频率的三次调整。
负荷预测的简要介绍
电力系统经济调度的第一个问题就是研究用户的需求，即进行电力负荷预测，按照调度计划的周期，可分为日负荷预测，周负荷预测和年负荷预测。不同的周期的负荷有不同的变化规律：
1.第一种变动幅很小，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。
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
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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:
1.安全监视过程中的超短期负荷预测; 2.日调度计划; 3.周负荷预测; 4.年负荷预测;
5.规划电源和网络发展时需要用10-20年的负荷预测值。
有功功率电源和系统的备用容量 1.有功功率电源
电力系统中有功功率电源是各众电厂的发电机。 系统中的总装机容量=所有发电机额定容量之和
但系统中的电源容量并不一定始终等于所有发电机额定容量之的电和，这是因为并不是所有发电机组不间断地全部投入运行(停运、检修等)，且投入运行的发电机组也不是全部按额定容量发电。系统中电源容量=可投入发电设备的可发率之和投入运行的发电设备可发功率之和是真正可供调度的系统电源容量。其不应小于包括网损和厂用电在内的系统(总)发电负荷。
2.系统的备用容量
系统电源容量大于发电负荷的部分，可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。
(1)负荷备用容量。 负荷备用容量是为了适应系统中短时的负荷波动，以及因负荷预测不准而产生的计划外负荷增加，一般取负荷的2%-5%
(2)事故备用容量。 事故备用容量是为了防止因机组发生事故使有功产生缺额而设置的备用容量，其大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机组的事故概率以及系统的可靠性指标等确定。一般取为系统最大负荷的5%--}}0%，且应大于系统中最大机组的容量。
(3)检修备用。 检修备用是为系统中的发电设备能进行定期检修而设置的备用容量。通常机组的检修安排在系统负荷较低的季节和节假日进行，如果这些时间不够安排，则需设置专门的检修备用容量。
(4)国民经济备用。 国民经济备用指适应负荷的超计划增长而设置的备用。
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负荷备用和事故备用是在系统每天的运行过程中都必须加以考虑和安排的，检修备用在安排每年运行方式时加以考虑，而国民经济备用则属于电力系统规划和设计考虑的内容。
热备用 热备用是指所有投入运行的发电机组可能发出的最大功率之和与全系统发电负荷之差，因而也称运转备用或旋转备用。
负荷备用必须以热备用的形式存在于系统之中。事故备用中一部分应为热备用，另一部分可以冷备用的形式存在于系统之中。
冷备用 冷备用容量是指系统中处于停止运行状态，但可以随时待命启动的发电机组最大出力的总和。
冷备用可以作为检修备用和国民经济备用及一部分事故备用。
要保证电力系统运行过程中的频率质量，首先必须满足在额定频率下系统有功功率平衡的要求，除了满足有功功率平衡要求以外，在系统中还必须安排适当的备用容量，有功功率平衡和备用要求可以归纳为:
i?1?PGNi?PL?max??Pmax?PR?0
gPGNi一发电机i的可用有功出力，g为系统中发电机的总数 PL?max一全系统总的最大负荷;
?Pmax一全系统的最大有功功率损耗和厂用电; PR一
全
系
统
总
有
功
功
率
备
用
容
量
。
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