第8章电力系统频率的调整

电力系统分析 8.1.3有功功率平衡和备用容量 有功功率电源与电力系统发电负荷相平衡
n
n
PGi PLi系统中所有有功功率电源发出的功率；
i 1
n
PLi 为系统中所有的负荷消耗的有功功率；
i1
P为系统中各元件总的有功功率损耗；
第8章 电力系统的频率调整
备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分称为备用容量。 备用容量按发电机运行状态分为热备用和冷备用。 备用容量按用途分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。
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第8章 电力系统的频率调整
发电机组的有功功率-频率静态特性的斜率为
KG
PL f
tan
(MW / Hz)
KG 称为发电机组的单位调节功率，用标幺值表示
PG
KG*
PG* f*
PGN f
KG
fN PGN
fN
发电机组的调差系数
f0 fN f f0 fN PGN 0 PG PGN
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8.2 电力系统的有功功率-频率特性
8.2.1负荷的有功功率-频率静态特性
定义：当电力系统处于稳态运行时，系统中有功功率负荷随频率变化的特性 称为负荷的有功功率-频率静态特性。
PL
0PLN
1PLN
f fN
2PLN
f fN
2
3PLN
f fN
KA KB
（2）当整个系统功率能够平衡时，联络线交换功率最大。
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8.5 主调频厂的选择
1.主调频厂应满足以下要求： （1）拥有足够的调频容量。 （2）具有足够快的调频速度。 （3）调整时应满足安全及经济性的要求。 （4）不应引起联络线上交换功率的波动或使网络中任何中枢点的电压波动超出 允许范围。
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8.1 电力系统中有功功率的平衡 8.2 电力系统的有功功率-频率特性 8.3 电力系统的频率调整 8.4互连电力系统的频率调整 8.5 主调频厂的选择
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8.1 电力系统中有功功率的平衡
8.1.1 电力系统调整频率的必要性 同步发电机的感应电势频率和转速之间存在如下关系：
同步发电
机极对数
f pn
频率
60
同步发电机的转子运动方程：
同步发电机转 速，r/min
d* dt
1 TJ
(PT*
PE* )
* 为同步发电机的点角速度标幺值；
TJ 惯性时间常数
PT*原动机输出功率的标幺值；
PE*输出电磁功率标幺值；
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电力系统频率偏差过大，会产生哪些不利影响？ （1）对电力用户的影响。 （2）对发电厂及电力系统本身的影响。
Kr
PG PLN
1
，称为备用系数。
注意：
图8-5 频率的一次调整
（1）只能通过调整发电机单位调节功率KG来控制KS。KG越大，KS越大，系统频率 越稳定。
（2）因为当发电机满载时，负荷增加引起的频率下降非常严重，所以需要发电机 有备用容量。
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8.3 电力系统的频率调整
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8.4互连电力系统的频率调整
A PLA PGA
KA
PAB
B PLB PGB
KB
由上述互连系统可得
PLA PAB PGA KAfA
PLB
PAB
PGB
K B f B
求解得
f （PLA PGA）（PLB PGB） PA PB
KA KB
KA KB
图8-4 发电机组的有功功率-频率静态特性
f
% fN 100 f0 fN PGN 100 f0 fN 100
PG
PGN
fN
fN
PGN
所以
KG
PG f
PGN 0 PGN fN f0 f0 fN
1
或
K G*
1 %
100
电力系统分析 8.2.3 电力系统的有功功率-频率静态特性
8.3.1 频率的一次调整 单台发电机频率一次调整特性方程：
PL0 KSf
KS
KG
KL
PL0 f
多台装有调速器的机组并联运行时，其等值单位调节功率
n
KG KG1 KG2 KGn KGi i1
有多台发电机的电力系统一次调整的调节特性方程
PL0 (KG KL )f KSf
有多台发电机并联参加一次调频的注意事项 （1）发电机的单位调节功率不可整定的过大。 （2）参加频率一次调整的未满载机组越多，系统地单位调节功率才越大。 （3）单位调节功率越大的机组承担的有功出力越多。
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运行点由O移至O’，则有
PL0 PG PL (KG KL )f KSf
其中
KS
KG
KL
PL0 f
称为电力系统的单位调节功率，
其标幺值为
PL
KS*
PLN f
PG f
fN PLN
PL PLN
fN PLN
PG PLN
KG* K L*
fN
K r K G*
K L*
PL0* f*
PAB
K A（PLB
PGB） K（B PLA KA KB
PGA）
K APB KA
KBPA KB
式中 PA PLA PGA，P分B 别为PLBA、BPG两B 电力系统的功率缺额。
当 PG PL 或 PA PB 时，实现无差调节。
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（1）当两系统都参加二次调频，且满足 PA ，P联B 络线上交换功率等于0。
电力系统分析 8.3.2 频率的二次调整
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图8-6 频率的二次调整
电力系统的单位调节功率 KS
KS
KG
KL
(PL0 PG0） f
（1）二次调频是无差调节。
（2）频率增量的取值均取为最初运行点频率值或减调整后对应的频率值； 取发电机和负荷的功率增量均为正值。
（3）二次调整负荷增量由主调频机组承担。
/ Hz)
用标幺值表示为
PL
KL
PLN f
fN PLN
KL
PL* f*
fN
图8-2综合负荷的有功功率频率静态特性
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K L 称为电力系统有功功率负荷的频率调节效应系数，也称为负荷的单位调节功率。 8.2.2 发电机组的有功功率-频率静态特性
离心飞摆式调速系统工作示意图
3
PL ——电力系统频率为f时，整个系统的有功功率负荷；
PLN ——系统频率为额定值fN时，整个系统的有功功率负荷； 0,1,2, ——为对应有功功率负荷在 PLN中所占的分额。
以标幺值表示的有功功率-频率静态特性
PL* 0 1f* 2f*2 3f*3
图中直线的斜率为
KL
tan
PL f
(MW
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8.1.2有功功率负荷的变动及其调整策略
图8-1 有功功率负荷
负荷按变化规律大致分为三种： 第一种变动负荷——频率的一次调整——由发电机调速器完成。 第二种变动负荷——频率的二次调整——发电机组调的调频器完成。 第三种变动负荷——频率的三次调整——有功功率平衡，负荷经济分配。
2. 调频厂用于二次调整的容量为
PGN0 PL0 KSf
水电厂适应作主调频厂。