电力能源系统的有功功率和频率调整概述

第十三章13.1概述

13.2有功功率和频率

13.3电力系统频率特性13.4电力系统频率控制

13.5有功功率平衡13.6小结

13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力用户的影响

(1)

电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,,甚至会出现次品和废品。

13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力用户的影响（2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。

13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力用户的影响（3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。

13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力系统的影响（1）频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统,当频率低到45Hz附近时,某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断裂,造成重大事故。

13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力系统的影响（2）频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪山崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力系统的影响（3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。13.1概述1、电力系统频率控制的必要性

A频率对电力系统的影响（4）电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降,频率下降还会引起励磁机出力下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低,在频率下降到一定值时,可能出现所谓电压雪崩现象,出现电压雪崩也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。

13.1概述2、电力系统有功功率控制的必要性

A维持电力系统频率在允许范围之内

电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。13.1概述2、电力系统有功功率控制的必要性

B提高电力系统运行的经济性当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。13.1概述2、电力系统有功功率控制的必要性

C保证联合电力系统的协调运行电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。

13.1概述3、本章的主要内容

①为什么P和f联系起来②有功功率平衡③调频原理

④调频方法和措施13.2有功功率和频率1、基本概念电力系统的频率由发电机的转速决定，相联系统只有一个频率，是一个全局问题，与电压不同。

13.2有功功率和频率2、频率额定频率：50Hz频率偏移：系统运行频率与额定频率之差。

13.2有功功率和频率3、电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，如果有功电源充足，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。

13.3电力系统频率特性

1、发电机组和电力系统等效发电机组的功率频率静态特性

OPGPG2PG1ff1f212发电机组的功率频率静态特性如右图，当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。13.3电力系统频率特性1、发电机组和电力系统等效发电机组的功率频率静态特性

OPGPG2PG1ff1f212等效发电机组的功率频率静态特性如右图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似。13.3

电力系统频率特性1、发电机组和电力系统等效发电机组的功率频率静态特性由此可见，发电机组和等效发电机组的功率频率静态特性都是向下倾斜的，其程度用调差系数表示：

13.3电力系统频率特性2、电力系统综合负荷的静态频率特性电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的更高次方成正比。

13.3电力系统频率特性综合负荷与频率的关系可表示成：

13.3电力系统频率特性2、电力系统综合负荷的静态频率特性在额定频率附近，负荷的静态频率特性近似为直线PLOfPL1f1负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率调节效应系数。13.3电力系统频率特性负荷的频率调节效应系数记为KL13.3电力系统频率特性3、电力系统的频率特性电力系统主要由发电机、输电网络和负荷组成。如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性的交点就是电力系统的频率的稳定运行点。13.3电力系统频率特性3、电力系统的频率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2如图，当等效发电机运行在特性G1，综合负荷特性为L1时，系统运行在a点，系统频率为f1。13.3电力系统频率特性3、电力系统的频率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为G1,系统运行在b点，系统频率为f2。13.3电力系统频率特性3、电力系统的频率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为L2时，改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性变为G2,则系统运行在c点，系统频率回到f1。13.4电力系统频率调整

1、电力系统频率的一次调整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，发电机调速系统的设定值不变，等效发电机特性仍然为G1,系统运行在b点，系统频率为f2。这种由发电机特性和负荷调节效应共同承担系统负荷变化使系统运行在另一频率的频率调整称为频率的一次调整。13.4电力系统频率调整1、电力系统频率一次调整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2对于右图，频率一次调整的结果：发电机有功功率增加了PL2-PL1，负荷调节效应是负荷少吸收有功功率为PL3-PL2，系统频率降低到f2。13.4电力系统频率调整1、电力系统频率一次调整当系统负荷减少时，频率的一次调整过程与上述相反。即系统频率升高，发电机有功功率减少，负荷调节效应使负荷吸取的有功功率相对于原频率下的功率有所增加。13.4电力系统频率调整2、电力系统频率二次调整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当系统负荷变化较大，频率的一次调整结果，系统频率过高或过低时，需要改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到规定范围内。对于右图，等效发电机特性变为G2,系统频率回到f1。13.4电力系统频率调整2、电力系统频率二次调整

当系统负荷变化较大，通过改变发电机调速系统的设定值使系统频率恢复到规定范围内的频率调整称为频率的二次调整。13.4电力系统频率调整2、电力系统频率二次调整

电力系统频率的二次调整任务是由调频发电厂中的发电机组承担的。13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）

在频率的三次调整之前，让我们先看看电力系统负荷的变化情况。

见下图13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）负荷总的变化情况随机分量脉冲分量持续分量13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）由上图可见，总的负荷可分成三个部分：随机分量脉冲分量持续分量一次调频一、二次调频发电计划加二次调频13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）负荷的持续分量，调度部门用日负荷曲线来描述。日负荷曲线示例如下：13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）从以上日负荷曲线可看到，把负荷分成基荷和峰荷。相应地，调度部门把发电厂分为三类：带基荷发电厂调峰发电厂调频发电厂13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）调度部门按日负荷曲线把发电计划下发到各类发电厂，计划发电计划与实际负荷不可能完全一致，其差值称为计划外负荷。计划外负荷由调频厂承担。

13.4电力系统频率调整3、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）由此可见，调度部门使用发电计划来解决大部分有功功率平衡问题的。13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配1、有功电源发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（1）火力发电厂：总容量一半以上。燃油火力发电厂燃汽火力发电厂燃烧火力发电厂效率高容量大低温低压（450℃，35大气压）中温中压（520℃，100大气压）高温高压（550℃，180大气压）超临界机组(575℃，200以上) （2）热力发电厂：发电+供热强迫出力：为保证供热而必须发出的有功功率。13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配 （3）水力发电厂多年调节库容水力发电厂日调节库容水力发电厂径流式库容水力发电厂抽水蓄能库容水力发电厂 （4）核能发电厂13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配水电厂强迫出力Fig13.1＋热电厂强迫出力核电厂高效率大机组火电厂中温中压凝气式火电厂中温中压火电厂水电厂可调功率抽头蓄能基荷峰荷13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配2、 有功功率负荷①有功功率负荷随天气、季节、每天的时间、天气,人们的生活工作习惯等变化，以各种负荷曲线来反映，是电力调度部门的重要依据。②Fig13.1中基荷：日负荷曲线最低点以下部分，峰荷：基荷与最大负荷之间的部分。13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配2、 有功功率负荷③实际负荷变化的特点实际负荷变化由三种成分构成：变化幅度很小，变化周期最短（一般为10S以内），一般由中小型用电设备的投入切除引起，带有很大的随机性。变化幅度较大，变化周期较短（10S-3m），一般为轧钢机等的较大的间断性负荷；变化缓慢权的持续变化部分，由人们的作息制度、生活习惯、天气等决定。3、两并联机组的有功功率分配见Fig13.1基本原则：基荷由具有强迫功率，不可调功率或高效率的热力发电厂，电力发电厂，核能发电厂，迳流式水力发电厂，泄洪灌溉等水力发电厂等承担。峰荷由有调节水库的水力发电厂，燃气轮机发电厂和中温中压火力发电厂等承担。3、两并联机组的有功功率分配f1f2PG1PG2PG1PG2PG1P’G1PG2P’G2并联运行机组所调节的有功功率与频率变化和机组额定容量成正比，与机组调差系数成反比如何求解f*注意：若某台机组已经没有调节容量，则取i*=,KGi＝0如何求解f*

13.5电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配4、有功功率电源的备用为满足预计外的负荷需求和负荷变化，需要以下几种备用：负荷备用：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置的备用（最大负荷的3-5%）。事故备用：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为保证向用户正常供电而设置的备用。（5%——10%，>最大单机容量）检修备用：为发电设备的定期检修及设置的备用。国民经济备用：考虑到国民经济超计划增长而设置的备用。热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总负荷的差值，（根据需要随时可以投入的备用）热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。冷备用：处于待机状态，但设备完好，随时可以启动的发电设备。13.6小结选讲内容1：

AGC（AutomationGenerationControl）目的是使电力系统的出力与负荷相适应，保持频率额定和通过联络线的交换功率等于计划值，并尽可能实现机组（电厂）间负荷的经济分配AGC的基本目标使全系统的出力与负荷相匹配将电力系统的频率偏差调节到0，保持系统频率为额定值控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡在区域各个电厂间进行负荷的经济分配

第二、三个目标也称为LFCAGC的一般过程跟踪控制调节控制机组控制发电计划调速器气轮机负荷预测机组组合水电计划交换计划电力系统发电计划区域控制误差机组分组dfPG区域控制误差

ACEi=bidf+dPT,I联络线和频率偏差控制（TBC）恒定功率控制（CFC）恒定净交换功率控制（CNIC）AGC对机组功率的分配AGC对机组公里的分配包括两个部分：按经济调度原则分配计划负荷和计划外负荷，送出基点功率值；将消除误差式区域控制误差所需要的调节功率PR分配给机组AGC与其他应用软件的关系机组组合发电计划水电计划负荷预测AGC交换计划安全约束调度状态估计最优潮流计划限制潮流网损修正自学内容1：

自动低频减负荷概述电力系统频率控制是关系电力系统全局的控制问题.在电力系统事故情况下,当采取各种措施之后仍然不能制止频率下降时,则由低频减载装置自动的切除一部分负荷来达到目的,这就是自动低频减负荷,也称自动低频减载.电力系统频率的动态特性

电力系统频率动态特性主要由系统所有的转动机械决定.由于旋转机械的转动惯量及其距离故障点的电气距离的不同,在系统故障时,系统中各结点(母线)的频率动态特性是不同的.

各结点的频率fi将在系统平均频率fx附近变化,但偏离的数值不大.因此,可以用fx代替fi并将系统看成一台等值发电机组来研究fx随时间的变化.电力系统频率的动态特性系统中每台发电机组的转子运动方程:

经验表明,虽然电力系统中电动机的数量远比发电机多,但它们的等效转动惯量却远小于发动机组.故可以只考虑发电机组的转动惯量.

现在取系统所有的发电机的额定功率总和PGe为功率的基准值,则有电力系统频率的动态特性考虑到可以近似认为fi=fx,上式中ωi*可以用ωX*代替,则电力系统频率的动态特性由于有

以上即系统等值机的频率变化方程式。该方程式没有考虑负荷的频率调节效应电力系统频率的动态特性若考虑负荷的频率调节效应：将功率基准换算成为PLe：电力系统频率的动态特性电力系统频率的动态特性如图所示.该特性为一指数下降曲线,频率下降的稳态值与功率缺额成正比.自动低频减负荷的基本原理自动低频减负荷装置自动低频减负荷装置控制的是整个系统的频率,而不是系统内某一台发电机组的运行参数,因此ZDPJ装置分散安装在电力系统的各个变电站之中,由它们共同作用来阻止系统频率下降.自动低频减负荷装置自动低频减负荷装置的整定计算(一)确定最大功率缺额Pqe

发生严重事故时,为了保证系ZDPJ装置动作切除负荷后能使得系统频率恢复到允许值,在计算接入ZDPJ装置的负荷功率之前,必须先确定系统发生故障时功率缺额的最大值.确定最大功率缺额应该考虑系统最不利运行方式下出现最严重故障时的情况.自动低频减负荷装置的整定计算(二)确定接入ZDPJ装置的负荷中功率PJH当系统出现Pqe时,如果ZDPJ不动作,系统频率会稳定在f;如果切除的负荷功率等于Pqe,则系统的频率会恢复到fe.为了尽量少的切除负荷.并不要求ZDPJ动作使系统频率恢复到fe,只要恢复到允许频率fy.即fy<fe.确定接入ZDPJ装置的负荷中功率PJH[例13-1]某系统的负荷额定功率PLe=1000MW系统可能出现的最大功率缺额为218MW,设负荷调节效应系数为KL*=2,自动低频减负荷装置动作后,希望频率恢复到fY=48Hz.求接入自动低频减负荷装置的负荷总功率PJH.解:(三)确定各级(轮)的动作频率目前自动低频减负荷均采用按系统频率由高到低顺序切除负荷的方法.根据启动频率的不同,将自动低频减负荷装置的动作分为若干级.

为了确定ZDPJ装置的级数,应确定装置的第一级动作频率、最末一级动作频率和相邻两级的动作频率的级差.确定各级(轮)的动作频率确定第一级动作频率f1

一般第一级动作频率整定在48.5~49.0Hz.确定末级动作频率fn

末级动作频率以不低于46~46.5Hz为宜确定频率级差△

f

对于电磁式频率继电器,△f可取0.5Hz.对于数字式频率继电器,可取0.3Hz.确定各级(轮)的动作频率

缩小级差,增加级数,减少每级切除负荷功率的方法已成为自动低频减负荷的一种趋势.(四)确定动作级数N

在确定首、末级动作频率f1、fn和频率级差△f之后,动作级数N由下式确定:(五)确定每级切除的负荷功率△

pi

右图是ZDPJ装置第i-1级动作切除负荷之后系统频率继续下降时的频率动态特性曲线.第i-1级动作切除负荷后频率继续下降可能有三种情况.确定每级切除的负荷功率△pi当第i-1级动作切除负荷之后,由负荷的频率调节效应调节的功率为△Pi+△Phi,根据负荷频率调节效应系数KL*的定义,有:

将上式的功率写成以系统总负荷功率PLe为基准值的标么值,有

确定每级切除的负荷功率△pi当第i级切除负荷△Pi以后,系统频率稳定在fh,这时由负荷频率调节效应调节的功率为△Phi.根据负荷频率调节效应系数KL*的定义,有:将上式中的功率PLe换成以为基准值的标么值,有

确定每级切除的负荷功率△

pi(六)确定延时△t为了尽快制止频率下降,在系统频率下降到ZDPJ装置的动作值时应尽快切除负荷.但考虑到电力系统电压急剧下降期间有可能引起频率继电器误动作,造成误切负荷,所以在ZDPJ装置的基本级中增加了一个延时△t,以躲过暂态过程可能出现的误动作.△t一般取0.5s以下.(七)确定特殊级的有关参数

特殊级的动作频率通常只有一个,其整定值ft应大于或者等于第一级的动作频率.

特殊级时通过动作延时实现与基本级间动作的选择性.只有在基本级动作不能使系统频率恢复到希望的频率时,特殊级的执行继电器才能动作.

对特殊级的总功率应按最不利的情况来考虑,即ZDPJ装置切除负荷后系统频率稳定在允许的最低值.《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见