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第四篇 电力系统稳态运行和控制 一、电力系统有功功率平衡（考点） 二、电力系统频率调整（考点） 三、电力系统无功功率平衡（考点） 四、电力系统电压调整（考点） 1.有功功率变动和调整 电力系统有功功率负荷时 刻都在作不规则变化。 对系统实际负荷变化曲线 的分析表明，系统负荷可以看 作是由三种具有不同变化规律 的变动负荷所组成： 1）变化幅度很小，变化周期很 短，变动有很大的偶然性； 2）变化幅度较大，变化周期较 长，变动带有冲击性； 3）变化缓慢的持续变动负荷， 变动基本可预计。 负荷的变化引起频率的相应变化，电力系统有功功率和 频率调整大体上分一次、二次、三次调整三种： 1）一次调整：指由发电机组的调速器进行的，对第一种负 荷变动引起的频率偏移作调整。 2）二次调整：指由发电机组的调频器进行的，对第二种负 荷变动引起的频率偏移作调整。 3）三次调整：对第三种负荷变动引起的频率偏移作调整。 实际上是在有功功率平衡的基础上，按照最优化的原则在各 发电厂之间对第三种负荷进行经济分配。 系统备用容量一般分负荷备用、事故备用、检修备用和国 民经济备用等。 1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外 的负荷增加而设置的备用。容量一般为最大负荷的2%-5%，大 系统采用较小数值，小系统采用较大数值。 2）事故备用：是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不 受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。容量—般为最大 负荷的5%-10%，但不得小于系统中最大机组的容量。 3）检修备用：是为保证系统发电设备进行定期检修时，不致 影响供电而在系统中留有的备用。容量视需要确定。 4）国民经济备用：是考虑用户的超计划增长而设置的备用。 容量一般为最大负荷的3%—5%。 负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用归纳起 来都是以热备用或冷备用的形式存在于系统中。 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负 荷之差，也叫运转备用或旋转备用。 冷备用：未运转但能随时启用的发电设备可能发的最大功率。 （注意：检修中的发电设备不属于冷备用） 应从可靠、优质和经济等各方面综合考虑热备用容量和 冷备容量的合理分布。 热备用中至少包括全部负荷备用和部分事故备用。 各类发电厂由于其设备容量、机械特性、使用的动力资 源等不同，而有着不同的技术经济特性。必须结合它们的特 点，合理地组织这些发电厂的运行方式，恰当安排它们在电 力系统日负荷曲线和年负荷曲线中的位置，以提高电力系统 运行的经济性。 1）火力发电厂的主要特点：启停时间长且启停费用高；高 温高压设备效率最高，低温低压设备效率最低； 2）水力发电厂的主要特点：启停费用低，且操作简单；受 自然条件的影响，有枯水季节和丰水季节的区别； 3）原子能发电厂的主要特点：启停费用高，调节费用高； 一次投资大，运行费用小。 电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的 前提下，尽可能节约消耗的能源。 （1）耗量特性 发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设 备输入与输出关系。 1)耗量微增率 ：单位时间内输入能量微增量与输出功率微增量的比值。 为耗量特性曲线上某一点切线的斜率。 2)比耗量 ：单位时间内输入能量与输出功率之比。耗量特性曲线上某 一点纵坐标和横坐标的比值。原点和耗量特性曲线上某一点连线的斜率。 3)发电设备效率 ：耗量特性纵横坐标单位相同时，为比耗量的倒数。 4）最小比耗量 （3）最优分配负荷时的等耗量微增率准则 根据给定的目标函数和等式约束条件建立一个新的、不 受约束的目标函数——拉格朗日函数。 求拉格朗日函数最小值时应有三个条件： 1.调整频率的必要性 1）什么叫频率偏移？ 关键词：额定值，较小范围。 2）为什么会产生频率偏移？ 结论：频率偏移不可避免！ 3）频率偏移有哪些危害？ 对电力用户；对电力系统。 频率偏移过大，系统面临瓦解的危险！ 4）允许的频率偏移 国标：±0.2Hz；发达国家：±0.1Hz。 5）频率调整主要手段 一次调整；二次调整；三次调整。 （1）电力系统负荷的有功功率—频率静态特性 当频率变化时，电力系统中的有功功率负荷也将发生 变化。当电力系统处于稳态运行时，系统中有功负荷随频 率的变化特性称为负荷的有功功率-频率静态特性。 电力系统综合负荷的有功功率与频率的关系用数学式 表示为 为电力系统频率为