第五章 电力系统频率及有功功率的自动调节
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第五章电力系统有功功率与频率的调整
第五章 电力系统有功功率与频率的调整
1
电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使之 尽量保持不变。 尽量保持不变。 负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时，保证合 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时， 格的供电电压质量。 格的供电电压质量。 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 变压器等设备的容量限制和其他条件， 变压器等设备的容量限制和其他条件，以保证设备和系统运 行的安全性。 行的安全性。 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 2
（1）不需燃料费，但一次投资大 不需燃料费， （2）出力调节范围比火电机组大 （3）启停费用低，且操作简单 启停费用低， （4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率 必须释放水量－－强迫功率 －－
16
一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷 ～15％。 ）最小技术负荷小，为额定负荷10～ ％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 启停 ）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 及急剧调节时，易于损坏设备。 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。 ）一次投资大，运行费用小。
1
电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 电力系统中负荷随时间不断变化，必须调整发电机的出力， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率， 使之与负荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使之 尽量保持不变。 尽量保持不变。 负荷无功的的变化则要求发电机和其他无功补偿设备的运 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时，保证合 行情况作相应调整，使之满足负荷无功需求的同时， 格的供电电压质量。 格的供电电压质量。 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 在分配和调整各个发电机的功率时，需要考虑它们和线路、 变压器等设备的容量限制和其他条件， 变压器等设备的容量限制和其他条件，以保证设备和系统运 行的安全性。 行的安全性。 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 电力系统的运行费用与发电机之间的功率分配密切相关， 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。 对系统的运行方式进行决策和调整时必须考虑经济性。以上 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 各点反映了电力系统运行的安全、经济、优质等进本要求。 2
（1）不需燃料费，但一次投资大 不需燃料费， （2）出力调节范围比火电机组大 （3）启停费用低，且操作简单 启停费用低， （4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率 必须释放水量－－强迫功率 －－
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一、 各类发电厂的运行特点
3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷 ～15％。 ）最小技术负荷小，为额定负荷10～ ％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 启停 ）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高； 及急剧调节时，易于损坏设备。 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。 ）一次投资大，运行费用小。
《电力系统分析》第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功 功率和频率调整大体上分一次、二次、三次调整三种。 频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调 速器进行的，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调 频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动 引起的频率偏移作调整。将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进行分配。
PG 2
0.53 0.18 0.0036
97
PL PG1 PG2 197
因此，负荷继续增加时，增加的负荷应由发电设备2承担， 两套设备的综合耗量微增率也就取决于发电设备2。
（b）PL 100MW，按最优分配时，有
PL
PG1
PG 2
0.25
0.0028
0.18
（以下简称负荷）时刻都在 作不规则变化，如右图所示。 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：第一 种变化幅度很小，变化周期 短，负荷变动有很大的偶然 性；第二种是变化幅度大， 变化周期较长；第三种是变 化缓慢的持续变动负荷。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
2、水力发电厂的特点 （1）必须释放水量－－强迫功率。 （2）出力调节范围比火电机组大，启停费用低，且操作简
单。 （3）不需燃料费，但一次投资大，水电厂的运行依水库调
节性能的不同在不同程度上受自然条件的影响。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、原子能发电厂的特点 （1）最小技术负荷小，为额定负荷10～15％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。
PG 2
0.53 0.18 0.0036
97
PL PG1 PG2 197
因此，负荷继续增加时，增加的负荷应由发电设备2承担， 两套设备的综合耗量微增率也就取决于发电设备2。
（b）PL 100MW，按最优分配时，有
PL
PG1
PG 2
0.25
0.0028
0.18
（以下简称负荷）时刻都在 作不规则变化，如右图所示。 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：第一 种变化幅度很小，变化周期 短，负荷变动有很大的偶然 性；第二种是变化幅度大， 变化周期较长；第三种是变 化缓慢的持续变动负荷。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
2、水力发电厂的特点 （1）必须释放水量－－强迫功率。 （2）出力调节范围比火电机组大，启停费用低，且操作简
单。 （3）不需燃料费，但一次投资大，水电厂的运行依水库调
节性能的不同在不同程度上受自然条件的影响。
第五章 电力系统有功功率的平衡和频率调整
3、原子能发电厂的特点 （1）最小技术负荷小，为额定负荷10～15％。 （2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停 及急剧调节时，易于损坏设备。 （3）一次投资大，运行费用小。
【题库】第5章 电力系统有功功率平衡与频率调整
25、如果发电机不参加调频，当负荷增加时，系统的频率会（ A．升高 B. 降低 C. 不变 D．不能确定
26.系统进行频率调整可以分为一次及二次调整，其中可以实现无差 调节的是（ A.一次调频 C.一、二次调频均可以 ） B.二次调频 D.一、二次调频都不可以 ）
27、关于电力系统频率的调整，下述说法中错误的是（
A．比耗量
20.单位时间内输入能量增量与输出功率增量的比值称为（ A．比耗量 B.耗量特性 C.耗量微增率
）
D.等耗量微增率 )
21、发电机的单位调节功率可以表示为( A. C.
KG PG f PG f
B. D.
KG
f PG
KG
KG
f PG
22、负荷的单位调节功率可以表示为（ A．KL= C．KL
10、从技术和经济角度看，最适合担负系统调频任务的发电厂是 （ ）。
A.具有调整库容的大型水电厂 B.核电厂 C.火力发电厂 D.径流式大型水力发电厂 11、电力系统的有功电源是（ ） A．发电机 B．变压器 C．调相机 D．电容器 ）
12、系统备用容量中，哪种容量可能不需要专门设置（ A.负荷备用 C.检修备用 B.事故备用 D.国民经济备用
2、频率变化是系统负荷与电源之间( A．电压 C．电流 B．有功功率 D．无功功率 ）
)失去平衡所致。
3、电力系统的频率主要决定于（ A.有功功率的平衡 C.电压质量
B.无功功率的平衡 D.电流的大小 ）
4、电力系统频率调整的基本原理是（
A.根据负荷的变化，调整电力系统中无功电源的出力，将系统频率限 制在允许范围 B.根据负荷的变化，调整发电机的有功出力，将系统频率限制在允许 范围 C.根据系统频率的变化，切除或投入负荷，将电力系统频率限制在允 许范围 D.根据负荷的变化调整系统中变压器的分接头， 将电力系统频率限制 在允许范围 5、下面所列的电力系统负荷波动中，可以预测的是（ A.由用电设备的投入和退出运行所引起的第一类负荷变化 B.由大容量的用电设备投入或退出所引起的第二类负荷变化 C.由生产、生活规律和气象条件变化所引起的第三类负荷变化 D.第一类和第二类负荷变化 6． 为考虑随国民经济发展的负荷超计划增长而设置一定的备用容量， 称为( ) ）
电力系统有功功率平衡与频率调整
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 在电力系统运行中，负荷作功需要一定 时，传输这些功率也要在网络中造成有 此，电源发出的有功功率必须满足下列式中P G—所有电源发出的有功功率；P L —所有负荷需要的有功功率；P —网络中的有功功率损耗。
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一、电力系统负荷变化曲线的有功功率，同 功功率损耗。
因平衡式：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，如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。
第三种负荷曲线的变化，非常缓慢，幅度很大。
这是由于生产、生活、气象等引起的。
这种负荷是可以预计的。
对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“一次调整”。
调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。
对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整，称为频率的“二次调整”，调节方法是调节发电机组的调频器系统。
对于第三种负荷的变化，通常是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率负荷的优化分配。
二、发电厂的备用容量电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机，而系统中装机容量总是大于发电容量，即要有一定的备用容量。
系统的备用容量包括：负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。
电力系统频率及有功功率的自动调节
化成标么值的形式
f
f2
f3
fn
P
P
P
(
)
P
(
)
P
(
)
P
(
)
L 0
LN
1
LN 2
LN
3
LN
n
LN
f
f
f
f
N
N
N
N
将上式除以PLN，则得标么值形式，即
P
f
f
f
f
2
3
L
01
2
3
当系统的频率为额定值时: PL 1
于是
n
n
f 1
综合负载的功率-频率特性近似表达式：
P
P
e
L
根据国内外一些实例，负荷的静态特性曲线在额定频
率附近（48～51HZ）接近于一条直线，如图所示。
•
直线的斜率为：
p
tan
f
L
说明：
1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。
3）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率与
a
a
a
a
a
1
0
1
2
3
n
通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，可忽略其影响。
4、负荷的静态频率特性
P
f
f2
f3
fn
P
P
P
(
)
P
(
)
P
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)
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)
L 0
LN
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n
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N
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N
N
将上式除以PLN，则得标么值形式，即
P
f
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f
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2
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L
01
2
3
当系统的频率为额定值时: PL 1
于是
n
n
f 1
综合负载的功率-频率特性近似表达式：
P
P
e
L
根据国内外一些实例，负荷的静态特性曲线在额定频
率附近（48～51HZ）接近于一条直线，如图所示。
•
直线的斜率为：
p
tan
f
L
说明：
1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。
3）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率与
a
a
a
a
a
1
0
1
2
3
n
通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，可忽略其影响。
4、负荷的静态频率特性
P
电力系统频率及有功功率的自动调节与控制
二、电力系统负荷调节效应
1、当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变。 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性，是负 荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。
2、电力系统中各种有功负荷与频率的关系 (1) 与频率变化无关的负荷，如白炽灯、电弧炉、电阻炉和整流负 荷等。它们从系统中吸收有功功率而不受频率变化的影响。
PL a0 a1 f a2 f2 a3 f3
0.35 0.4 0.96 0.1 0.962 0.15 0.963
0.35 0.384 0.092 0.133 0.959
PL % (1 0.959) 100 4.1
KL
PL % f %
4.1 4
1.025
电力系统自动化
Pc
PB
B K
保持不变
电力系统自动化
第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
积差调节法的特点是调节过程只能在 结束， 常数， 此常数与计划外负荷成正比。
3、机组间的有功功率分配 多机组采用积差调频法调频时，可采用集中式、分散式两种形式。
电力系统自动化
第三节 电力系统调频与自动发电控制
调频方程组
由于系统中各点的频率是相同的，各机组
m PTi 1
m PGi 1
PL
d dt
m (Wki )
1
系统的频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致， 因此调频与有功功率是不可分开的。
第一节 电力系统频率特性
频率降低较大时，对系统运行极为不利，甚至会造成严重后果。
（1）对汽轮机的影响，当频率低至45HZ时，个别的叶片可能发生共 振而引起断裂事故。 （2）发生频率崩溃现象。 （3）发生电压崩溃现象，系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系 统瓦解。
第五章第四节电力系统自动调频
调频方式分析（续2）
对方式1(恒定频率控制)：f =0、PtA=PLB 、 PGA=PLA+PLB 此时，就稳态值而言，A和B系统的调速器（一次调节）和负 荷调节效应均不起作用（因为f = 0，故PG =0且KLf =0）， 整个系统的负荷变化（ PLA + PLB ）全由 A 系统的二次调节承 担。 A 系统的二次调节除了承担本系统的负荷变化（ PLA ）外 ，还通过联络线供给系统 B 的全部负荷变化，即联络线的功率 变化与系统B的负荷变化相等。 对方式2(恒定交换功率控制)：PtA=0 、 f =PLB /B 、 PGA=PLA (A/B)PLB 此时，就稳态值而言，联络线的功率变化为零（PtA = 0） ，因此整个系统的频率变化就只决定于 B 系统的负荷变化和调 速器（一次调节）及负荷调节效应（f =PLB /B ）。这时， A系统的一、二次调节及负荷调节效应均发挥作用。
第四节 电力系统自动调频
2）调频过程： 当系统频率变化时，按 Δ f 启动的调速器 会比按积差工作的调频器先进行大幅度的调 整，到频差累积到一定值时，调频器会取代 调速器的工作特性，使频率稳定在fe 。 调速器 的作用为一次调频，积差调频为二次调频。
第四节 电力系统自动调频
3）机组间有功功率的分配： 代表了系统 计划外负荷的数值 （K 是一个转换常数），在调Байду номын сангаас结束时，计划 外负荷是按一定比例在调频机组间进行分 配的。
4）优缺点： 1、各调频机组间的出力也是按照一定的比例 分配的。 2、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是 各机组在调频过程中的作用 有先有后 ，缺乏 “同时性”，导致调频容量不能被充分利用。
第四节 电力系统自动调频
第四节 电力系统自动调频
第五章电力系统频率及有功功率的自动调节
•若系统负荷增长到3650MW时,则有
•KL = 1.5 × ( 3650 / 50 ) = 109.5 ( MW / HZ )
•* 由此可知, KL的数值与系统的负荷大小有关.
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
•f
•PL = f(f)
•PL1 = f(f)
•fN
•a
•d
•f2 •f3
•b
•c •ΔPL
•PG=f(f)
•无调速 •有调速
•到状态b，PL未变，PG没增 加
•ΔPL2 •ΔPL1
•到状态c，再调可以到状态d
•PL
•PL2•PL1
•P
•调速器的调节作用被称为一次调节。 第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•4 电液转换及液压系统 •电液转换器把调节量由电量转换成非电量油压。液 压系统由继动器、错油门和油动机组成。
•5 调速器的工作
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•三 数字式电液调速器
•控制电路部分的功能用微机实现。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
• • 主机根据采集到的实时信息，按预先确定的控制 规律进行调节量计算，计算结果经过D/A变换输 出去控制电/液压转换，再由液压伺服系统控制原 动机的输入功率，完成调速或调频的任务。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•第三节 电力系统频率调节系统及其特性
•一 调节系统的传递函数
▪ 传递函数是分析调节系统性 能的重要工具，电力系统的 频率和有功功率调节系统， 主要是由调速器、发电机与 原动机和电网环节组成，传 递函数分别讨论如下：
•KL = 1.5 × ( 3650 / 50 ) = 109.5 ( MW / HZ )
•* 由此可知, KL的数值与系统的负荷大小有关.
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
•f
•PL = f(f)
•PL1 = f(f)
•fN
•a
•d
•f2 •f3
•b
•c •ΔPL
•PG=f(f)
•无调速 •有调速
•到状态b，PL未变，PG没增 加
•ΔPL2 •ΔPL1
•到状态c，再调可以到状态d
•PL
•PL2•PL1
•P
•调速器的调节作用被称为一次调节。 第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•4 电液转换及液压系统 •电液转换器把调节量由电量转换成非电量油压。液 压系统由继动器、错油门和油动机组成。
•5 调速器的工作
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•三 数字式电液调速器
•控制电路部分的功能用微机实现。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
• • 主机根据采集到的实时信息，按预先确定的控制 规律进行调节量计算，计算结果经过D/A变换输 出去控制电/液压转换，再由液压伺服系统控制原 动机的输入功率，完成调速或调频的任务。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•第三节 电力系统频率调节系统及其特性
•一 调节系统的传递函数
▪ 传递函数是分析调节系统性 能的重要工具，电力系统的 频率和有功功率调节系统， 主要是由调速器、发电机与 原动机和电网环节组成，传 递函数分别讨论如下：
第五章电力系统有功功率和频率调整
❖ 受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整 范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温 高压30%，中温中压75%)
❖ 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能 量，易损坏设备
❖ 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
火电厂特点
❖ 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 ❖ 效率与蒸汽参数有关
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
❖ 机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能 量，易损坏设备
❖ 热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于 热负荷，为强迫功率
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合（简要介绍）
确定系统中需要运行多少机组，哪些机组运行， 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配（重点学习）
在已知机组组合的基础上，确定各机组的功率输 出，在满足机组、系统安全约束的同时，使系统 的运行最优化。
火电厂特点
❖ 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响 ❖ 效率与蒸汽参数有关
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大，调整速度也不 亚于火电厂，但因其运行费用较低，通常都以满负 荷运行，一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂，首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC：自动发电控制 ❖ EDC：经济调度控制 ❖ ACE：区域控制偏差
，从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡：
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量：
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量（按状态分类）
❖ 热备用：运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用)；
调整：减小进气量或进水量，进而减小作用在发 电机转子上的机械功率，机械功率=电磁功率， 转子达到额定转速，系统频率达到额定频率。
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
三、电力系统有功功率平衡与备用
目标：保证频率的质量与稳定，满足有功调度的经济与可靠 性要求 偶然性 频率变化与功率调 冲击性 整量的定量关系 负荷的变动类型 周期性 发电机的电磁有功变化类型 频率的调整方法
P K f G G
一次调频 二次调频 三次调频
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
二、不考虑网损时的火力机组间有功负荷的经济分配
1、发电机组的耗量特性 电力系统中有功功率经济 分配的目标：在满足一定的条 件下，尽可能节约一次能源。 耗量特性:发电机组单位时 间内消耗的能量与有功功率 的关系。 单位耗量（比耗量）：发电 机组在单位时间内输入能量 与输出功率之比。
q
发电机组 原动机惯性大，有功调节慢，无法时 原动机＋发电机 刻保持与瞬变负荷及发电机功率的平 衡，而只能保证动态平衡，相应频率 也只能保持动态稳定。 电力系统的有功平衡：发电机与负荷之间的电磁功率平衡， 时刻平衡 频率变化反映机组的有功平衡关系，是机组有功调节的依据。 LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
耗量特性用一个多项式表示
F a bP cP
工程实际计算中，常用二次
曲线来表示
LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
2。等微增率准则 • 一发电厂，有n台机组并联运行，发电厂承担的总负荷 是PL，分析各机组间如何如何分配负荷，使得全厂消耗 燃料最小。
5电力系统的有功功率和频率调整
对于系统有若干台机参加一次调频：
KS KG KL
具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系 数即下降特性自然分配。
5) 对不等式约束进行处理 ❖ 对于有功功率限制，当计算完后发现某发电设备越限，则该
发电设备取其限制，不参加最优分配计算，而其他发电设备 重新进行最优分配计算。
❖ 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分配没有直接关 系，可暂时不计，当有功功率负荷的最优分配完成后计 算潮流分布在考虑。
18
4. 用迭代法求解电力系统经济调度问题
1. 第一种变动幅度很小，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。
5
▪ 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：
/ PLN
KL* 1.5
29
2. 频率的一次调整
1) 简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而 使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由 于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身 的调节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到 新的平衡。
2) 数学表达式：
PL0 KG KL f
min f (x) s.t. h(x) 0
g g(x) g
即在满足h(x)=0的等式约束条件下和g(x)不等式 的条件下，求取目标函数f(x)值最小。
11
2. 电力系统经济调度的数学模型
KS KG KL
具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系 数即下降特性自然分配。
5) 对不等式约束进行处理 ❖ 对于有功功率限制，当计算完后发现某发电设备越限，则该
发电设备取其限制，不参加最优分配计算，而其他发电设备 重新进行最优分配计算。
❖ 无功功率和电压限制和有功功率负荷的分配没有直接关 系，可暂时不计，当有功功率负荷的最优分配完成后计 算潮流分布在考虑。
18
4. 用迭代法求解电力系统经济调度问题
1. 第一种变动幅度很小，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。
5
▪ 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：
/ PLN
KL* 1.5
29
2. 频率的一次调整
1) 简述：由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而 使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由 于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身 的调节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到 新的平衡。
2) 数学表达式：
PL0 KG KL f
min f (x) s.t. h(x) 0
g g(x) g
即在满足h(x)=0的等式约束条件下和g(x)不等式 的条件下，求取目标函数f(x)值最小。
11
2. 电力系统经济调度的数学模型
第05章_电力系统频率及有功功率的自动调节(7-8)
三、如何运用CPS标准来评价控制性能 • 当 100%≤CPS1<200%时，即0<CF≤1时，则有 这说明在这段时间内，该控制区的控制行
为对电网频率质量是不利的，但仍符合 Σ( ACE AVE − min ⋅ ΔFAVE − min ) < ≤1 2 CPS10 标准的要求，也就是说其影响程度未 − 10 B ⋅ n ⋅ ε 1 超过所允许的范围。此时。需同时满足 ACE十分 即 CPS2 Σ标准。如不能满足，则需将 ( ACE AVE − min ⋅ ΔFAVE − min ) 为正， 钟平均值偏离CPS2标准的部分（大于L10 但 的部分），与ACE对电网频率影响的部分 （CPS1 偏离200% 部分，即 2-CPS1）结合 ⋅ Δ ( ACE F ) ∑ AVE − min AVE − min 2 ≤ ε 1 起来进行评价。 − 10 B ⋅ n
13
四、CPS系列标准较A系列标准的优越性
• A1,A2标准未涉及电网频率控制的目标，因 而应用在频率控制目标不同的电网中时，需 要做一些人为的调整。而CPS标准中对频率 的控制目标都有明确的规定，因此可应用于 各种频率控制目标的电网。ε 1和ε 10的数 值充分体现了电网之间的差异。美国最小的 互联电网得克萨斯电网（1998年最高负荷 48588MW）的ε 1=0.020HZ, ε 10=0.0073Hz;而华东电网（1998年最高负荷 32050MW）的ε 1=0.035HZ, ε 10=0.025Hz
△F
Eminth<|ACE| < Emaxth时，认为|ACE| 相对于△F来说并不大，无需改变现 有的ACE，令 PCPS ＝ －PP |ACE| > Emaxth时，认为|ACE|相对于 △F来说已很大，应减少|ACE| ，减 少的程度只要达到Emaxth即可。令 PCPS ＝ － Emaxth * △F/ |△F|
电力系统稳态分析-第五章
③ 耗量微增率 火力发电机组： i
dFi (T / MW .h) dP Gi
水力发电机组： i dWi (m3 / MW .s) dP Gi
反映发电机组在该运行状态下，出力增加或减少单位值
时，能源消耗增加或减少的多少。
3、有功负荷的最优分配（火电厂、不计能源消耗受限） ① 目标函数
min F F1 ( PG1 ) F2 ( PG 2 ) Fn ( PGn ) Fi ( PGi )
2、有功功率平衡与系统备用容量
①有功功率平衡： PGi PLi P （额定频率下） ②系统备用容量： 定义：系统备用容量=系统电源容量-发电负荷≈ （15～20）%
作用： 在系统出现第一类、第二类负荷的波动、负荷的超计划增 长、事故导致的发电机退出运行和设备检修导致的设备退出运 行情况下，保证电力系统在要求频率水平下的功率平衡率平衡的关系
要保持电力系统在某 一频率下运行，就必须保 证在该频率下电力系统的 有功率功率平衡；有功不 足，频率下降；有功过剩 ，频率升高。
三、频率变化原因及分类 1、负荷波动分类
P1—一类负荷波动 周期短；幅值小；由用电设备 的投入和退出引起；不可预测。 P2—二类负荷波动 周期较长，幅值较大；由大容 量用电设备的投入和退出引起，
Tk 2Hk k
(k 1、 2m)
即在每个时间段内，在满足功率平衡的情况下，按
Tk 2Hk k 分配，并使总的水量消耗等于规定值。
3、 2 的物理意义及计算
① 物理意义
Tk 2Hk
Tk 2 Hk
就发电而言，每吨标准煤相当于 2 立方米水，称为水煤 换算系数。
三次调整—针对第三类负荷变动进行的调整，由于此类负
第五章电力系统频率及有功功率的调节
第五章电力系统的频率及有功功率的自动调节f=pn/60式中f －－发电机频率，HZP——发电机转子的极对数；n 机组转速，r/min。
由上式可知，要控制发电机频率就得控制机组转速。
第一节电力系统的频率特性一、电力系统频率控制的必要性1、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。
有些产品（如纺织和造纸行业的产品）对加工机械的转速要求很高，转速不稳定会影响产品质量，甚至会出现次品和废品。
（2）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。
2、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，当频率降低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能发生共振而断裂，造成重大事故。
2）下降到47〜48Hz时，由异步电动机驱动的送风机、吸风机、给水泵、循环水泵和磨媒机等发电厂厂用机械的出力随之下降，使火电厂锅炉和汽轮机的出力随之下降，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崩。
出现频率雪崩会造成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。
3）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。
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，使异步电动机和变压器的无功损耗增加，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，可能出现电压快速而不断地下降，即所谓电压雪崩现象。
第五章 电力系统的有功功率和频率讲解
• 由数学知识可知，为求有功功率负荷的最优分配 问题，可以用求条件极值的拉格朗日乘数法。
• 为求满足等约束条件f (PG1 ，PG2)＝0时，目标函 数C=C(PG1 ，PG2)的最小值，可根据给定的目标 函数和等约束条件建立如下拉格朗日函数
C* C(PG1，PG2)- f (PG1，PG2)
• 冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。
• 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。
• 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。
• 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设 置的备用。
• 电力工业是先行工业，除满足当前负荷的需要设 置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置 一定的备用。这种备用就称国民经济备用。
•
得超过水库的容水量 对简单的系统有
PT 1
PH 2
PL1
PL2＝0
• 目标函数
不等约束条件
F
0 F1(PT1)dt
PT1min PT1 PT1max PH 2min PH 2 PH 2max
QT1min QT1 QT1max QH 2min QH 2 QH 2max
• 第三种负荷基本上可以预计。据此，电力系统的 有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、 三次调整三种。
• 一次调整或频率的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的 调整。
二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器 进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调 整。
• 就整个系统而言，
in
in
PGi PLi P 0
第五章-电力系统的频率调整讲课稿
3、对发电厂的影响
（1）影响锅炉的正常运行
（2）当频率下降时，会增加汽轮机叶片所受的力，引起叶片的共 振，缩短叶片的使用寿命，严重时刻使叶片断裂。 （3）频率降低时，导致拖动设备出力下降，造成水压风力不足， 因此发电机发电能力下降，所以为了维持正常电压，就要增加励磁 电流，致发电机定子和转子温升增加。 （4）频率降低时，因为为了维持正常电压而增加了励磁电流，导 致磁通密度的增大，因此变压器的铁耗和励磁电流都要增大。
1、负荷增加，使电磁转矩增加，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 下降，导致频率降低。
2、负荷减少，使电磁转矩减小，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 上升，导致频率升高。
通过上面的分析得出：有功功率的变化(负荷的变化) 与频率的变化是直接相关的，因此可以通过调节频 率来调节有功功率的平衡。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
衡量运行经济性的主要指标为：比耗量 (煤耗率)和线损率（网损率）
有功功率的最优分布包括：有功功率负荷 预计、有功功率电源的最优组合、有功功率 负荷在运行机组间的最优分配等。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、电力系统的有功功率平衡
发电机组的有功平衡
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率 PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
（6）两者分别沿着图中箭头方向移动，最终系统稳定运行 于新的平衡点O’。
这就是一次调频的整个过程。
下面来分析负荷功率的增加量是由哪 几部分组成的，由图可知：
OA OB BA PL0 OB PG KGf BA PL KLf
因此： 整个系统的负荷功率的增大量= 发电机组功率的增大量-负荷功 率减少量
有功功率电源的最优组合指系统中发电设备或发电厂的合理 组合，即机组的合理开停。 ◆ 机组的最优组合顺序 ◆ 机组的最优组合数量 ◆ 机组的最优开停机时间
（1）影响锅炉的正常运行
（2）当频率下降时，会增加汽轮机叶片所受的力，引起叶片的共 振，缩短叶片的使用寿命，严重时刻使叶片断裂。 （3）频率降低时，导致拖动设备出力下降，造成水压风力不足， 因此发电机发电能力下降，所以为了维持正常电压，就要增加励磁 电流，致发电机定子和转子温升增加。 （4）频率降低时，因为为了维持正常电压而增加了励磁电流，导 致磁通密度的增大，因此变压器的铁耗和励磁电流都要增大。
1、负荷增加，使电磁转矩增加，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 下降，导致频率降低。
2、负荷减少，使电磁转矩减小，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 上升，导致频率升高。
通过上面的分析得出：有功功率的变化(负荷的变化) 与频率的变化是直接相关的，因此可以通过调节频 率来调节有功功率的平衡。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
衡量运行经济性的主要指标为：比耗量 (煤耗率)和线损率（网损率）
有功功率的最优分布包括：有功功率负荷 预计、有功功率电源的最优组合、有功功率 负荷在运行机组间的最优分配等。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、电力系统的有功功率平衡
发电机组的有功平衡
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率 PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
（6）两者分别沿着图中箭头方向移动，最终系统稳定运行 于新的平衡点O’。
这就是一次调频的整个过程。
下面来分析负荷功率的增加量是由哪 几部分组成的，由图可知：
OA OB BA PL0 OB PG KGf BA PL KLf
因此： 整个系统的负荷功率的增大量= 发电机组功率的增大量-负荷功 率减少量
有功功率电源的最优组合指系统中发电设备或发电厂的合理 组合，即机组的合理开停。 ◆ 机组的最优组合顺序 ◆ 机组的最优组合数量 ◆ 机组的最优开停机时间
电力系统有功功率和频率调节的过程
电力系统有功功率和频率调节的过程摘要：电网中负荷和发电的随机波动导致了供需不平衡使电网的频率不能维持在50Hz，因此，电网运行时要求电力系统的频率控制在500.1?Hz的范围内。
相比于二次调频，一次调频是有差调频，但是一次调频具有能够快速响应各类负荷扰动的特点，是电网频率的第一道防线，对电力系统的频率稳定起着至关重要的作用。
关键词：频率特性;频率调节引言频率是衡量电能质量的标准之一，频率质量的波动不仅影响用户的用电质量，而且对电力系统本身影响也很大。
当电网的负荷功率发生变化时，发电厂发电功率与负荷用电功率出现功率不平衡现象，使得电网频率相对于其额定值将有不同程度的波动和偏移，对电力用户的用电质量造成较大影响，为减小系统频率偏差对用户造成的影响，我们将频率进行一次调频、二次调频保证频率在规定的范围内，以至于保证电力系统稳定运行。
1电力系统事故中的频率问题频率异常会严重影响系统安全稳定运行，世界范围内多起大停电事故过程中，频率波动超出正常运行范围进一步恶化了事态的发展。
对事故过程及其原因进行总结有助于分析现代电力系统存在的安全隐患以及频率特性在电力系统事故中所起到的作用。
华东电网作为典型的多馈入直流特大型受端电网，直流大功率时双极闭锁事故会导致系统频率异常，严重威胁电网频率的安全稳定。
其中，具有代表性的事故是“9?19”锦苏直流双极闭锁事故。
2015年9月19日21:58:02，锦苏直流发生双极闭锁事故，导致华东电网损失功率约4900MW，12s后全网频率最低跌至49．58Hz，随后系统频率处于低于49．8Hz的水平长达221s。
最后通过电网动态区域偏差动作以及华东网调的紧急调度，在故障发生240s后，系统频率恢复到正常水平.根据华东电网的情况以及事故过程中频率变化情况分析该系统频率主要问题:1.1一次调频能力不足发电机组的一次调频动作响应时发生频率波动事件时的主要调节手段，故障过程中，若所有机组按照理想的一次调频动作(调频动作死区0．033Hz，限幅为额定功率的6%，调差系数为5%)，理论上估算华东电网频率最大跌落为0．093Hz。
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电力系统 自动装置原理
第二节 调速器原理 调速器通常分为 机械液压调速器：将转速的变化转变成离心 飞摆的位移量。 电气液压调速器：将转速的变化变成电信号。 电液式与机械式比较有以下优点：
电液调速系统的灵敏度高，调节速度快。并有较高的调节精度， 特别是当机组甩负荷后，能稳定在额定转速运行； 易实现多种控制信号的综合控制； 参数的调节灵活； 省去结构复杂的飞摆机构，运行维护方便。
4. 调差特性与机组间有功功率分配的关系 f
2
1
P
P’2
P2
P1
P’1
P
两机组间的功 率增量分配
f* R*PG* 0 PG1* R2* PG 2* R1*
电力系统 自动装置原理
5. 多机组间的功率增量分配
1 f * Ri*
PGi * PGi
1 f PGie Ri* fe
负荷突然变动而使发 电机组电功率增加PL
P P
m 1 m 1 Ti
P P
m m
Gi
PL
d m P PGi PL WKi Ti 1 dt 1 1
电力系统 自动装置原理
机组转速降低，系统频率下降。
原动机输入功率
发电机的负荷功率
系统频率的变化
与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 电力系统 水泵等。 自动装置原理
电力系统的频率特性
电力系统负荷的功率 - 频率特性 负荷的静态频率特性： P F ( f ) L
PL
PLN PLb
a
频率下降时，负荷功率也下降到 PLb ； 频率上升时，负荷功率也上升到 PLa 。
b
负荷特性有利于系统中有功功率在另一频率下 重新平衡，这种现象称为负荷调节效应。
电力系统负荷: 不断变化
原动机输入功率的改变: 缓慢
频率的波动: 难免
电力系统运行中的主要 任务之—，就是对频率 进行监视和控制。
维持系统频率在规定范围内; 电力系统 力求使系统负荷在发电机组之间 自动装置原理 实现经济分配。
电力系统 自动装置原理
二 电力系统负荷的功率—频率特性 1. 当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变, 这种 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性。
m
m
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
电网频率变动情况
★
P
负荷瞬时变动情况
随机分量 脉动分量 持续分量
频率波动对电网运行的 影响： √ 偏离电力设备经济运 行点； √ 影响用户生产率和产 品质量； √ 频率过低过高都会危 及电网安全运行
t
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
电力系统的频率特性
系统频率特性是由负荷频率特性和发电机频率特性共同形成的。
f
fN f2 f3 b a c
ΔPL
PL = f(f) PL1 = f(f) d
PL PL1 PL 2
无调速 有调速 到状态b，PL未变，PG没增加 到状态c，再调可以到状态d
dP L df dP L 因为频率变化很小，所以 K L 为一直线，取值范围在1~3之间。 df 电力系统
负荷的频率调节效应系数： K L
fb
fN
f
自动装置原理
电力系统负荷的功率—频率特性 1. 当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变, 这种 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性。
B K 2i K 2 I M sin t EH
EH K 3ic B K1 K 2 K 3U M sin tI M sin t UM IM cos cos2t 2
电力系统 自动装置原理
3 转速和功率给定环节 转速和功率给定环节用高精度稳压电源供电的精密多转 电位器构成。其输出电压值即可表示为给定转速或功率， 多转电位器由控制电机带动，以适应当地或远方控制的 需要。 4 电液转换及液压系统 电液转换器把调节量由电量转换成非电量油压。液压 系统由继动器、错油门和油动机组成。 5 调速器的工作
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
第一节 电力系统的频率特性
一、概述
电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 f
pn 60
频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。
原动机输入功率：
d m PTi PGi PL dt (WKi ) 1 1 1
机组的动能
电力系统 自动装置原理
6 几点注意 对没有调节容量的机组(调差系数趋于无限大)应以Pie／Ri*为零 代入； 多台机组调差系数等于零是不能并联运行的； 一台机组的调差系数等于零与多台有差调节机组的并列运行是 不现实的。
在电力系统中，所有机组的调速器都为 有差调节，由它们共同承担负荷的波动。
P PGi
i n i
n
n P f 1 f Gie P e fe Ri* R fe i
P e PGie R f *
P e n PGie R i i*
R P R1*PG1 R2* PG 2 R P i* Gi PG1e PG 2 e PGie P e PGi R P PGie P e Ri*
与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 电力系统 水泵等。 自动装置原理
3. 负荷的功率—频率 特性一般表达式
f f f f PL a0 PLe a1 PLe a2 PLe a3 PLe an PLe f f f f e e e e PL* a0 a1 f* a2 f* a3 f* an f*
自动装置原理
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一 条近似直线来表示。
PD K D tg f
PD / PDN PD K D f / f N f
负荷的频率调节效应系 数或称为负荷的频率调 节效应，表示负荷随频 率的变化程度。
2 3 n
2
3
n
PL 4. 系统的负荷随频率下降的 特性有利于系统中有功功 率在另一频率值下重新平 衡。这种现象称为负荷的 频率调节效应。其大小用 KL表示。
f
5. 负荷的频率调节效 应系数
n dP * 2 n 1 m1 L K L* a1 2a2 f* 3a3 f* nan f* mam f* 电力系统 df* 1
D
F
E
A
C
B
D
F
E
D
F
E
电力系统 自动装置原理
转速给定装置调节过程
B C A B C A
E B
F C
D A
E
F
D
B
C
A
E
F
D
E
F
D
电力系统 自动装置原理
二 功率—频率电液调速器
电力系统 自动装置原理
A 磁阻发送器
1 转速测量
磁阻发送器的作用是将转速转换为相应频率的电压信号。它由齿 轮和测速磁头两部分组成，齿轮与主轴联在一起。测速磁头由永 久磁铁和线圈组成，且与齿轮相距一定间隙。当汽轮机转动时 带动齿轮一起旋转。测速磁头所对的齿顶及齿槽交替地变化，这 种磁阻的变化导致通过测速磁头磁通的相应变化，于是在线圈中 电力系统 感应出微弱的脉动信号，该信号的频率与机组转速成正比。 自动装置原理
调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。
★
一般允许频率偏差为±0.1Hz
电力系统 自动装置原理
第一节 电力系统的频率特性 每分钟转数
n
n 60
f
m 1
每秒钟转数
系统频率
Pn 60
m 1 Ti Gi
正常情况
B 频率—电压变送器 1) 方框图
2) 工作波形
3) 频率—电压变送 器的输出特性
电力系统 自动装置原理
频率—电压变送器的工作波形
电力系统 自动装置原理
2 功率测量
B 3
1
2
4
EH RH ic B cos 10 8 d
电力系统 自动装置原理
TA TB
i ic
UG
EH
ic K1uG K1U M sin t
A fN f1
Σ PL Σ P’
调差特性与机组间有功功率的分配 调差特性为区域，有失灵区。
P2
P2’ P2
P1
P1’
P1
电力系统 自动装置原理
二 发电机组的功率—频率特性 1. 频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的 功率—频率特性或调节持性。 未配调速器的发电机 组功率—频率特性 配有调速器的发电机 组功率—频率特性
a”
a”’ 2
加调速器后，将从一条静态特性曲线 向另一条静态特性曲线过渡。
3
3’
P
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
有调速系统的发电机功率-频率特性：
f fN f1 Δf ΔPG PG PGa f C
ΔP2
a
有差调节
b
调差系数 R
f PG 1 K R
PGb
R , K
B
ΔP1
2. 电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类，
与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流 负荷等；