电力系统频率及有功功率的自动调节装置

电力系统频率及有功功率的自动调节

摘要

在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。

关键词： 频率 有功功率 自动调节

第一章 频率和有功功率自动控制的必要性

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。

（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。

（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。 B 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

郑州电力职业技术学院毕业生论文

题目： ＿浅谈电力系统有功功率与频率调整

系别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿ 专业＿

继电保护及自动化

班级＿＿＿ 15 继电 3 班＿＿＿＿ 学号＿＿

15401020341

姓名＿＿＿＿ 张高原＿＿＿＿

论文成绩 答辩成绩 综合成绩

指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任

1

浅谈电力系统有功功率与频率调整

摘要

本文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整的基本知识，有功功率的应 用、意义及；频率调整的必要性，电压频率特性，频率的一二次调整，以及互联 系统中的频率的一二次调整， 调频与调压的关系， 以及电力系统频率调整在个类电厂中得作用。

关键词： 有功功率 频率调整 互联系统

2

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 ...................................................................................................

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 P 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：

第一种负荷 第二种负荷 ?PGi??PLi??P?

式中?PGi—所有电源发出的有功功率；

第三种负荷 ?PLi—所有负荷需要的有功功率； ?P?—网络中的有功功率损耗。

t

图 5-1 有功功率负荷的变动 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

4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 P 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：

第一种负荷 第二种负荷 ?PGi??PLi??P?

式中?PGi—所有电源发出的有功功率；

第三种负荷 ?PLi—所有负荷需要的有功功率； ?P?—网络中的有功功率损耗。

t

图5-1 有功功率负荷的变动 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

南京信息工程大学

第五章

电力系统有功功率的平衡和频率的调整

系统的频率由系统中的有功功率分配有关， 本章主要内容：系统有功功率的最优分布和频率的 调整。

第一节 电力系统中的有功功率的平衡 第二节 电力系统的频率调整

南京信息工程大学

第一节 电力系统中的有功功率的平衡一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响

频率变化

电动机转速的变化

产品质量 电动机停转

电厂的给水泵停运，锅炉停炉等等

频率变化的原因：

由有功负荷变化引起的

我国频率范围：50 0.2Hz 发达国家(如澳大利亚):50 0.1Hz 华东电网已达到： 50 0.1Hz

南京信息工程大学

二、电力系统中有功功率的平衡和备用容量1、有功功率负荷的变动及其调整 一、变化幅度很小、变化周 期较短，负荷变动有很大 的偶然性。 二、变化幅度较大、变化周 期较长，如电炉。电气机 床。 三、变化缓慢的持续变动负 荷，如由生产、生活、气 象变化引起的负荷变动。

南京信息工程大学

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：

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

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第五章

电力系统有功功率的平衡和频率的调整

系统的频率由系统中的有功功率分配有关， 本章主要内容：系统有功功率的最优分布和频率的 调整。

第一节 电力系统中的有功功率的平衡 第二节 电力系统的频率调整

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第一节 电力系统中的有功功率的平衡一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响

频率变化

电动机转速的变化

产品质量 电动机停转

电厂的给水泵停运，锅炉停炉等等

频率变化的原因：

由有功负荷变化引起的

我国频率范围：50 0.2Hz 发达国家(如澳大利亚):50 0.1Hz 华东电网已达到： 50 0.1Hz

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二、电力系统中有功功率的平衡和备用容量1、有功功率负荷的变动及其调整 一、变化幅度很小、变化周 期较短，负荷变动有很大 的偶然性。 二、变化幅度较大、变化周 期较长，如电炉。电气机 床。 三、变化缓慢的持续变动负 荷，如由生产、生活、气 象变化引起的负荷变动。

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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：

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

第一节 功率三角形

一、 概述 1、有功和无功的概念

电力系统无论是发电厂发出的电能还是消费的电能，其电功率都可分为有功功率和无功功率。有功功率就是指电能转化为热能或者机械能等形式被人们使用或消耗的能量，有功电能是我们最直接能感受到的电功率；而无功功率比较抽象，它是指用于建立电场能和磁场能相互交换所必须的、并用来在电气设备中建立和维持磁场的那部分电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量，凡是有电磁线圈的电气设备要建立磁场，都要消耗无功功率。

无功功率决不是无用的功率，它的作用很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动而带动机械运动的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的；变压器也同样需要无功功率在变压器的一次线圈建立磁场，进而才能在二次线圈感应出电压。因此没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器也不会吸合。

无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var）或千乏（kVar）。 发电厂(站）担负着向用户提供安全优质电能的任务，由于电能不能储存，因此发电厂(站）必须按照用户的需求向系统实时送出经济安全优质足量的有功和无功电能，确保总发出电能与总需求电能的平衡。

2、电能质量的两个重要指标

电压和频率是衡量电

第一章 自动装置及其数据的采集处理

一、选择题

1、我国电网的额定频率为（B）。

A. 45Hz B. 50Hz C.55Hz D.60Hz 2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A）。

A.电压幅值、频率和相角 B.频率和相角 C.相角和电压幅值 D.电压幅值和频率 3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。

A.保证电能质量 B.提高系统运行安全性 C.提高事故处理能力 D.提高系统运行经济性 4、衡量电能质量的重要指标是（C）。

A.有功功率、无功功率 B.功率因数

C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度

二、填空题

1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。

3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度。

4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控

长沙理工大学拟题纸

课程编号 080800035 拟题时间 2011年5月

课程名称 电力系统自动控制技术 专业层次(本、专) 本 科 专业 电气工程及其自动化 考试方式（开、闭卷） 开 卷

一、填空题（本大题共20小题，每空1分，共20分）

请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

1. 电力系统自动装置包括自动调节装置和自动操作装置两种类型。 2. 当机组输入功率小于负荷要求的电功率时，系统频率将下降。 3. 准同期并列主要是对脉动电压US和滑差角频率wS进行检测和控制。 4. 准同期并列装置采用的提前量用恒定越前相角和恒定越前时间两种。 5. 线性整步电压与电压幅值无关。

6. 正弦整步电压最大值所对应的相角差一定等于2k???,k?Z_。

7. 同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器组成。

8. 与无线大母线并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。 9. 励磁电压上升速度是衡量励磁功率单元动态行为的一项重要指标。

10. 目前使用最多的且相对最优的一

电力系统自动装置原理附录思考题答案

第一部分 自动装置及其数据的采集处理

1-1．采用式1-13对电流进行分解，a0、an、bn的物理意义分别是什么？ 【答案提示】

a0：直流分量；an：n次谐波分量的实部；bn：n次谐波分量的虚部。

1-2．采样的前期处理讨论： 【答案提示】

如果正态分布均匀，那么采用4只电阻串联采样的方式要比采用一只电阻采样的精确度高； 是用算术平均法进行滤波有两种方式，

~?其一：aa1?a2???a10；

10~?a~?a~?aaaa1?a2~a131024~~~其二：a1?，a2?，a3?……a?8。

2222第二种方法只占有3个内存变量，每一次计算结果覆盖了前一次的采样数据，节省内存，另外，第二种方法滤波后的权重比例合理，a10占权重为50%，更加接近采样的后期，因此计算机采样中经常采用。第一种方法的权重完全一样，10个采样数据各占10%，另外它需要11个内存变量。总的来看，第二种方

法的误差和实际意义都大于第一种。

第二部分 自动并列

2-3．已知：两个区域电网的等值机系统如附图1-1所示，其电压幅值相等，频率分别为：

f1?50?0.1costHz，f2?50?0.1sin2tHz，现准备进行恒定越前时间准