电力系统频率的二次调节.doc
电力系统的电压和频率调节
电力系统的电压和频率调节电力系统中的电压和频率调节是确保供电系统稳定、高效运行的关键措施。
在电力系统中，电压和频率的调节对于保持用电设备的正常运行以及保障用户的电能质量至关重要。
本文将探讨电力系统中电压和频率调节的原理、方法以及相关控制策略。
一、电压调节1. 电压调节的重要性电力系统中的电压调节是对电压进行稳定控制的过程。
电压的稳定控制是为了保持用电设备在正常范围内工作，同时保证电能质量。
过高或过低的电压都会对电力设备的正常运行产生不利影响，甚至导致设备故障。
2. 电压调节的原理电压调节的原理是通过调整发电机励磁电流或变压器的变比来实现。
在电力系统中，通过自动电压调节器（AVR）调节发电机励磁电流，来控制电压。
同时，变压器的变比调整也可以实现电压调节。
3. 电压调节的方法电压调节的方法主要包括电力系统的无功功率补偿、发电机励磁控制和变压器的变压器调节等。
无功功率补偿通过调整无功功率的流动来改变电网的电压；发电机励磁控制通过调节励磁电流来控制发电机输出电压；变压器调节通过调节变压器的变比来实现电网电压的调整。
二、频率调节1. 频率调节的重要性在电力系统中，频率的稳定性对于保证电力设备的运行和电能质量是至关重要的。
电网的负荷波动、运行状态的变化等因素都会导致频率的波动。
频率的稳定性是确保用电设备正常运行的基础。
2. 频率调节的原理频率调节的原理是通过调节电力系统的发电量来实现。
在电力系统中，发电量和负荷之间必须保持平衡，以维持频率的稳定。
当负荷增加时，发电量也需要增加，以保持频率不变。
3. 频率调节的方法频率调节的方法包括机械调节和自动调节两种方式。
机械调节是通过人工干预来调节机组的负荷和发电量，以维持频率的稳定。
而自动调节则通过采用自动调节装置来实现。
现代电力系统中，自动频率调节器（AGC）是常用的调节装置，它可以自动监测频率的变化并控制机组负荷的调整。
三、电压和频率调节的控制策略1. 电压和频率的联合调节为了确保电力系统供电稳定、高效运行，电压和频率调节是需要相互协调的。
ch07-2电力系统的频率质量控制-频率调整
• 其次，由配置了调速器的机组按静态特性承担 调频；
• 再次，由负荷的调节效应所产生的功率增量补 偿。
1台或少数几台机组
24
复习：一次调频
负荷频率调 一台机组的单 多台机组的等值 系统的单位 节效应系数 位调节功率 单位调节功率 调节功率
K
D
tg
f PA PB
KA
KB
• 联络线功率和频率偏差控制（TBC）：ACEi=0
ACEi ΔPTi KiΔf
31
上述分析方法可推广到多个系统经联络线组成的
互联系统： f Pi / ki
联络线上的功率，则可由单个系统的频率关系求 得。
调频计算例题：p336:例7-9
32
作业
• 7-31、32、35、38-41
22
PD0 PG (KGf ) (KDf )
PD0 PG (KGf ) (KDf ) (KG KD )f KSf 结论：
• 二次调频不能改变系统单位调节功率的值； • 二次调频增加了发电机的出力； • 可实现无差调节△f=0; • 相同负荷变化下，二次调频使频率偏移减少。
23
多台机组并联运行的电力系统
N
系
统
的
有
功
负
荷
αi:与频频率i次方成正比的负荷在PDN中所占的比例
( αi 1)
以PDN和fN为基准值
PD* 0 1 f *
2
f
2
*
3
f3 *
...
有功损耗占有功负荷的5-10%。 4
3、负荷的功-频特性及频率调节效应
PD
KDf
KD
PD f
变电所二次调试方案
变电所二次调试方案二次调试是指在变电所建设完成后，对变电设备进行检测、调整和试验，确保变电所各项设备的正常运行，保证变电所的安全、稳定和可靠运行。
下面是一个关于变电所二次调试的方案，详细介绍了方案的步骤和内容。
一、调试准备工作1.变电所各项设备材料齐全，检查设备安装是否符合设计要求，是否有损坏或安装错误的情况。
2.电气部分回路接线正确，检查接地、短路、过载等保护装置是否正确连接。
3.检查设备的运行环境，如温度、湿度、气候等是否符合要求，是否有影响设备安全运行的因素。
4.调试人员熟悉设备的工作原理和操作要求，具备相应的专业知识和经验。
5.制定调试计划，明确各个设备的调试顺序和步骤，确保工作有条不紊进行。
二、二次调试步骤1.动力系统调试1.1调试主变压器：检查主变压器的接线是否正确，对主变压器的绝缘电阻进行测量和记录，检查油位、油质和绝缘油的密封性。
然后按照设备的出厂指导书进行开机试运行。
1.2调试高压母线：检查母线的接线和接地是否正确，对母线的压降和接触电阻进行测量和记录。
然后按照设备的要求进行开机试运行。
1.3调试断路器：检查断路器的接线和接地是否正确，对断路器的机械特性和电气特性进行测试和记录。
然后按照设备的要求进行开机试运行。
2.配电系统调试2.1调试变压器：检查变压器的接线和接地是否正确，对变压器的绝缘电阻进行测量和记录，检查油位、油质和绝缘油的密封性。
然后按照设备的要求进行开机试运行。
2.2调试中压电缆：检查电缆的接线和接地是否正确，对电缆的绝缘电阻进行测量和记录，检查电缆的电气特性和接头的质量。
然后按照设备的要求进行开机试运行。
2.3调试配电盘：检查配电盘的接线和接地是否正确，对配电盘的电气特性进行测试和记录，检查配电盘的保护装置的动作性能。
然后按照设备的要求进行开机试运行。
3.控制系统调试3.1调试继电保护装置：检查继电保护装置的接线和接地是否正确，对保护装置进行测试和调整，确保保护装置能够正常工作，保证变电设备的安全运行。
电力系统的频率调整
2 频率的二次调整
当机组负荷变动引起频率变化时，利用同步器平行移动 机组功率特性来调节系统频率和分配机组间的有功功率 ，这就是频率的二次调整。
系统负荷的初始增量 由三部分组成：
PD0 PG KGf KDf f PD0 PG
K
结 1）二次调频是无差调节。 论 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。
当系统频率变动△f时 负荷调节功率增量
n
KGi* PGiN
KG* i1 PGN
PD
K D*
PDN f
KD
fN PDN
fN
PD0 PG PD (KG KD )f KSf
结 ☼一次调频是针对负荷变 论 动幅度较小，变化周期短
的一类负荷变动的频率调 整；
☼由调速器完成
☼所有机组都可以参加一 次调频，当机组满载时， 没有调频能力。
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。
PD* a0 a1f* a2f*2 a3f*3
（1） 负荷的频率调节效应系数
KD
tg
PD f
(MW / Hz)
用标幺值表示为
PD
K D*
PDN f
KD
PGB） K（B PDA KA KB
PGA）
分 析
PA PB
KA
KB
式中 PA PDA PGA，PB PDB PGB 分别为A、B两电力系统的功率缺额。
13.4有功功率平衡和系统负荷 在各类发电厂间的配合
1 有功功率平衡和备用容量
PG PD PG （PLD2 Ps PL ) 0
一次调频及二次调频
我国电力工业法规定电网的频率误差率1%，电网通过机组的AGC功能及调频机组实现二次调频，保持电网频率稳定，但对电网中快速的小的负荷变化需汽轮机调节系统（DEH）在不改变负荷设定点的情况下，监测到转速的变化，改变发电机功率，适应电网负荷的随机变动，保证电网频率稳定，即一次调频。
为提高电网安全运行水平和频率质量，山东电网发电机组一次调频技术要求：并网运行的机组，其出力大于最低技术出力时，应具备一次调频功能，除数字式电液调节系统的机组由于存在某种缺陷，没有能力快速增减负荷外，机组采用的控制方式不得影响一次调频功能。
通过125MW机组一次调频特性试验研究，检测机组在电网存在周波偏差情况下的快速补偿能力，并通过试验调试相关热控系统的各项参数，以确保在投入一次调频功能后，能够快速补偿电网负荷，并保证机组安全经济稳定运行。
1 一次调频逻辑(1) 控制方式机组一次调频控制方式为DEH+CCS，即DEH内额定转速与汽轮机转速差通过一定函数计算后直接动作调门，CCS进行补偿，保证机组负荷满足电网要求。
(2) DEH内的一次调频参数设置在机组负荷0～125MW的范围内允许投入一次调频，有关参数如表1。
表1(3) CCS内的一次调频补偿逻辑当一次调频动作后，CCS根据电网频率信号，经过死区处理后得出的一次调频负荷，叠加到协调控制回路的主调节器上，补偿汽机负荷变化对锅炉的影响。
图1 原设计一次调频按照一次调频试验工作要求，把原来的一次调频信号经过速率限制改为不经过速率限制，提高机组对频差的响应速度，但经过机组负荷上下限制，以保证机组的安全运行。
(4) 一次调频曲线设定根据新的管理办法规定，#2机组一次调频负荷补偿曲线设置如下图所示。
如果DCS使用电网频率变送器信号，只需将转速信号折算为相应的频差信号即可。
图2 一次调频曲线2 基本参数(1) 一次调频由于系统内机组跳闸或大用户发生跳闸时，电网频率发生瞬间变化，一般变化幅度较大，变化周期在10秒到2～3分钟之间，要求网上机组的负荷能够在允许的范围内快速地调整，以弥补网上的负荷缺口，保证电网频率稳定的过程，称为一次调频。
电力系统二次调频的基本原理
电力系统二次调频的基本原理
电力系统二次调频是指在电网运行时对系统频率进行调节的过程。
其基本原理是通过调整系统的负荷和发电功率之间的平衡，控制系统频率的变化范围在合理的范围内。
通过对系统的频率进行监测，当频率超出预设范围时，调频控制器会通过调节发电机的输出功率或负荷的消耗来控制系统频率的变化。
调频控制器通常采用自动控制方法，通过与发电机控制系统和负荷控制系统的连接，实现对系统频率的快速调节和稳态控制。
在实际应用中，电力系统二次调频技术被广泛采用，可以有效地维持电网的稳定运行。
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一次调频、二次调频简介
一次调频、二次调频简介主讲人 李 论2020.10目录三二次调频四调速器控制一、水轮机调节1.1水轮机调节的任务水能→机械能→电能→输配电→用户(v，f)1.1水轮机调节的任务电压调节发电机电压调节系统频率调节水轮机调节系统频率不稳定的后果：Ø织布不均匀Ø电钟报时不准Ø电动设备因频率低不能启动Ø金属加工时影响精度和光洁度我国电力系统频率规定 50Hz •允许范围：50±0.2HZ1.1水轮机调节的任务水轮发电机组的转动部分是一个围绕固定轴线作旋转运动的刚体，它的运动可由如下方程来描述。
J d dtM M t gω=-J—机组转动部分的转动惯量GD2−机组飞轮力矩，g −重力加速度 —机组角加速度Mt—水流推动水轮机的主动力矩；Mg—发电机电磁阻力矩。
dtd ωgGD J 42=1.1水轮机调节的途径1.1水轮机调节的途径发电机阻力矩)(n f MgMg是发电机定子对转子的作用力矩，它的方向与转向相反，是阻力矩。
由发电机原理可知， Mg代表发电机有功功率输出，即与用户耗电功率的大小有关，与用户的性质有关。
综合用户后的Mg一般是随转速增加而增加的，当用电设备为某一组合时，Mg=f(n)可用一条曲线表示。
1.3水轮机调节过程α,Q图1-2 水轮机调节示意图⑴ Mt、Mg与n的关系 ① Mt：Mt是机组动力矩a)当水头一定，开度一定（如a=a3）n ↑↓→Mt ↓↑ (如下,a 、b ’、c’三点) 。
b)当水头一定，转速n相同时，a ↑↓→Mt ↑↓(如下,a、b、c三点)。
② Mg：Mg是负荷力矩，与负载性质有关，它代表不同用户设备组合后的总负荷力矩。
a)对同一负荷特性曲线，n↑↓→Mg↑↓（见图1-2中红线）； b)在n一定时，对不同的负荷特性曲线→Mg不同（见图1-2中a、b、c三点）。
1.3水轮机调节过程α,Q图1-2 水轮机调节示意图（2）改变负荷，开度a不变（a=a3)在a3下⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>→→=→→=<→→=01'30202'1()(()(()(n n b n f Mn a n f M n n C n f M gg g 平衡点）平衡点）平衡点）显然，如果负荷变化后，不调节导叶开度，机组转速仍可稳定在某一数值上，水轮机及负荷的这种能力称为自平衡能力。
电力系统原理——CH5-2(二次调频)
由图5-28可知，系统负荷增量PL 0 由三部分组成： 由于调速器的调整作用而增大的发电机组功率：
CB K G f （一次调整）
由于调频器的调整作用而增大的发电机组功率：
OC PG0
BA K L f
（二次调整）
由于负荷负荷本身的调节作用而减少的负荷功率： （△f为负值）
这种情况下系统无频率偏移，B系统增发的功率全部 通过联络线送往A系统。
2014-5-2 12
④ 两系统机组都参加一次调频，A系统并有机组参加 二次调频，增发60MW。
P ，PLA 100MW，PLB 0 GA 60MW
K A KGA K LA 750 45 795(MW/Hz)
这种情况最严重，电力系统的频率质量无法保证。
2014-5-2 11
Байду номын сангаас
③ 两系统都参加一、二次调频，且都增发50MW：
P MW，PLB 0 GA P GB 50MW，P LA 100
K A KGA K LA 750 45 795(MW/Hz)
K B KGB K LB 400 26 426(MW/Hz)
lblagbga当ab两系统都进行二次调频且两部分的功率缺额与其单位调节功率成正比时即满足gblbgalagblbgala统的负荷变化量将由a系统的二次调频来承担并由通过联络线送来的来抵偿此时联络线的交换功率为galblagala201452例53如图512所示正常运行时两个电力系统的容量分别为1500mw和1000mw
PA 100 50 50MW，PB 50MW
则有：
PA PB 50 50 f 0 K A KB 795 426
电力系统的三种调频方式
电力系统一次、二次、三次调频的特点
频率调整，又称频率控制，是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。
电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。
按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。
一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，由发电机组调速器自动实现的不改变变速机构位置的调节过程，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。
一次调频的特点是响应速度快，但是只能做到有差控制，是对第一种负荷变动引起的频率偏差进行调节。
二次调频也称为自动发电控制（AGC），是指发电机组提供足够的可调整容量及一定
的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。
需要运行人员手动或者自动操作调速器，使发电机的频率特性平行地上下移动，进而调整负荷，使频率保持不变。
二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。
三次调频即有功功率经济分配，其实质是完成在线经济调度，其目的是在满足电力系
统频率稳定和系统安全的前提下合理利用能源和设备，以最低的发电成本或费用获得更多
的、优质的电能。
电力系统频率调整也是电力市场的重要组成部分。
电力系统频率及有功功率的调节
第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须 由调频器参与控制和调整，这称为频率的 二次调整。
第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷， 这称为频率的三次调整。
电力系统中各种有功负荷与频率的关系
P L a 0 P L N a 1 P L(N ffN ) a 2 P L(N ffN )2 a n P L(N ffN )n
点4：当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继 电器启动，经一定时间Δt2后
点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始
沿5～6曲线回升，最后稳定在f∞(2) 。
逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功
率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即
系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程 才会结束。
P L * a 0 a 1f* a 2f* 2 a nf* n
0 .3 0 .4 0 .9 0 . 4 1 0 .9 2 0 4 .2 0 .9 3
0 . 3 0 . 3 0 7 . 0 6 0 8 . 1 8 0 6 . 9
P L % (1 0 .9) 3 10 70
KL*
解 减负荷动作后，残留的
频率偏差相对值
5048
fhf*
0.04 50
90 2 0 * 0 .0* 4 2800
P JH
73 M 4 1 2 * 0 .04
各轮动作功率的选择
1）第一级动作频率 一般的一级启动频率整定在49Hz。 2）最后一轮的动作频率 自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于
状态。调频过程一直要到ΔPC1不再出现新值才
一次调频、二次调频原理作用
一次调频、二次调频原理作用在电网并列运行的机组当外界负荷变化引起电网频率改变时，网内各运行机组的调节系统将根据各自的静态特性改变机组的功率，以适应外界负荷变化的需要，这种由调节系统自动调节功率，以减小电网频率改变幅度的方法，称为一次调频。
一次调频是一种有差调节，不能维持电网频率不变，只能缓和电网频率的改变程度。
通过增减某些机组的负荷，以恢复电网的频率，这一过程称为二次调频。
二次调频的实现方法有以下两种：1）电网调频由中心调度所调度员根据负荷潮流及电网频率，给各厂下达负荷调整命令，由各发电单位进行调整，实现全网的二次调频。
2）采用自动控制系统（AGC），由计算机（电脑调度员）对各厂机组进行遥控，来实现调频全过程，参与该系统的各机组必须具有几路协调控制系统。
机组一次调频功能是指当电网频率超出规定的正常范围后，电网频率的变化将使电网中参与一次调频的各机组的调速系统根据电网频率的变化自动地增加或减小机组的功率，从而达到新的平衡，并且将电网频率的变化限制在一定范围内的功能。
一次调频功能是维护电网稳定的重要手段。
负荷波动导致频率变化，可以通过一次和二次调频使系统频率在规定变化内。
对于负荷变化幅度小，变化周期短所引起的频率偏移，一般由发电机的调速器来进行调整，这叫一次调频．对负荷变化比较大，变化周期长所引起的频率偏移，单靠调速器不能把它限制在规定范围里，就要用调频器来调频，这叫二次调频．为了保证电网的频率稳定，一般对电力环节要进行调频，即一次和二次调频，频率的二次调整是指发电机组的的调频器，对于变动幅度较大（0.5~1.5%），变动周期较长（10s~30min）的频率偏差所作的调整。
一般有调频厂进行这项工作。
电网周波是随时间动态变化的随机变量，含有不同的频率成分。
电网的一次调频是一个随机过程。
因为系统负荷可看作由以下3种具有不同变化规律的变动负荷所组成[1]：①变化幅度较小，变化周期较短，（一般为10s以内）的随机负荷分量；②变化幅度较大，变化周期较长（一般为10s到3min）的负荷分量，属于这类负荷的主要有电炉、轧钢机械等；③变化缓慢的持续变动负荷，引起负荷变化的主要原因是工厂的作息制度，人民的生活规律等。
电力系统自动化 10 电力系统频率调节(二)
4.3 电力系统的频率调整
解：首先分别计算负荷和各发电机组的单位调节功率 PLDN 3300 K = K = 1.5 = 99 （MW/Hz） 负荷： LD LD* fN 50 PGN PGN K G = K G* = 100 各发电机组的单位调节功率： f N % f N 500 K G1 = 100 = 400 （MW/Hz） 5×100MW水轮机组： 2.5 50
375 K G2 = 100 = 273 （MW/Hz） 5×75MW水轮机组： 2.75 50 600 K G3 = 100 = 343 （MW/Hz） 6×100MW汽轮机组： 3.5 50
1000 K G4 = 100 = 500 （MW/Hz） 20×50MW汽轮机组： 4.0 50 1000 K G5 = 100 = 500 （MW/Hz） 1000MW小容量汽轮机组： 4.0 50
作用下 系统频率下降或上升的多少。
上海理工大学电气工程系
标幺值表示
K KG K D PD 0 f
K G
PGN PD 0 PDN K D fN fN f
等式两端同除以PDN/fN
K G
PGN PD 0 PDN PD 0 K D PDN f f N f
电力系统分析
第四章 电力系统有功功率和频率调整
第四章 电力系统的有功功率和频率控制
4.1
电力系统有功功率的平衡
4.2
电力系统的频率调整
4.3
电力系统有功功率的最优分配
上海理工大学电气工程系
第二次课
• 一次调频与二次调频
上海理工大学电气工程系
• 评价电能质量的指标包括
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
14
第十四页，共96页。
标幺值表示
K KG K D
PD 0
f
K G
PGN
PD 0
PDN
K D
fN
fN
f
等式两端同除以PDN/fN
K G
PGN
PD 0 PDN
PD 0
K D
PDN
f f N
f
K * k r K G K D
（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律
根据预测负
荷，在各机
组间进行最
优负荷分配
电力系统的经济运行调度（发电计划）
6
第六页，共96页。
4 有功功率平衡与备用容量
– 有功功率平衡：
P P P
Gi
Di
loss
–备用容量：15%～20%
• 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于
3有功功率负荷的变化及其调整
负荷总的变化情况
随机分量
脉冲分量
持续分量
5
第五页，共96页。
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动
负荷组成：
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等
调速器
频率的一次调整
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电
炉启停
调频器
频率的二次调整
f
P2 P1
P
若2为额定运行点，1为空载
运行点：
P2 PGN
f2 f N
P1 0
f1 f 0
f / f N
一次、二次调频基础知识
在电力系统中，频率是电能质量最重要的指标,为了保证电能质量,必须保持电力系统频率稳定。
电力系统频率变化的主要原因是系统中有功功率不平衡。
在正常情况下,电力系统的负荷所吸取的有功功率（包括线损）与系统的总出力保持平衡,使系统在额定频率下稳定地运行。
当电力系统的总出力与总负荷发生不平衡时,电力系统的频率和电力系统之间的交换有功功率就要发生变化,由于电力系统的负荷调节效应,使有功功率重新达到平衡,系统将在偏离额定频率的情况下稳定运行。
电力系统的负荷是时刻都在变化的,这就必须不断地调节发电机组的有功出力,使之能够随着系统负荷的变化而变化,才能始终保持系统有功功率的供需平衡,从而维持频率以及交换有功功率的偏差在允许范围之内。
电力系统的频率是由系统中全部发电机组和负荷的有功功率所决定的,是全系统一致的运行参数。
电力系统运行的重要工作之一,就是根据系统负荷的变化,对频率和交换有功功率进行监视和调整。
（1）负荷分析电力系统的负荷是不断变化的，按照周期长短和幅度大小，可以将负荷分解成三种成分。
第一种负荷幅度很小,频率很高,一般变化周期小于10s,具有随机性质,是微小变动分量。
第二种负荷幅度较大,周期较伏,约在10s至几分钟之间,如电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动,是脉动分量。
第三种负荷幅度最大,周期最低,从几分钟至几十分钟,这是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动,是持续分量。
第三种负荷变动是有规律的,因而是可以预计的。
（2）频率的一次调整电力系统的频率正比于发电机转速,频率的调节是通过原动机调速器进行的,要求系统频率稳定,也就是要求系统中所有发电机组的转速都处于稳定状态。
在电力系统中运行的汽轮发电机组和水轮发电机组都装有调速器,当系统负荷发生波动时,系统频率也会随着波动，从而引起发电机转速的变动。
调速器能够测量到发电机转速的变化,自动地改变汽轮机的调节汽门开度或水轮机的导水叶开度,从而改变原动机的出力,保持发电机的转速在不太大的范围内变动。
电力系统频率的二次调节.doc
可使系统的频率从f3恢复到原来的fl运行。
以上改变发电机组调速系统的运行点，使发电机组在原有额定频率条件下运行，增加较大的有功功率的方法，就是频率的二次调节。
二、频率二次调节的方法一般情况下，机组频率调节器有三种类型，即有差调节器、积分调节器和微分调节器。
有差调节器(也称为比例调节)就是按频率偏差的大小控制调频器，并按频率偏差的比例增加机组的有功功率进行调节的方法。
采用这种调节方式的调频机组，其机组有功功率的变化跟随系统频率的变化而变化。
因此，比例调节只能减少系统频率的偏差，无法达到消除系统频率偏差的根本目标。
积分调节器是按频率偏差对时间的积分来控制调频器来增减机组功率的调节方法。
采用这种方式时，机组功率的增/减量与频率偏差的积分量的大小有关，用公式表示如下：APG 二f Af. dt (3. 2. 1)积分调节器可达到无差调节，即/Af. dt=0,最终达到Af二0。
这一调节方式的最大缺点在于在负荷变化的最初阶段，由于f Afdt的量很小，调频机组的功率变化也很小，导致最初阶段的频率偏差较大。
微分调节器就是按频率偏差对时间的微分来控制调频器来增减机组功率的调节方法。
采用这种方式时，机组功率的增/减量与频率偏差的微分量的大小有关，用公式表示如下：APG =dAf/dt微分调节的机组，在负荷变化的最初阶段，山于dAf/dt的量较大，调频机组的功率变化也较大，这限制了系统的频率偏差的近一步扩大。
但是随着时间的推移, 频率的变化量逐步变小,dAf/dt也愈来愈小，以致于趋向于零。
这时，微分调节的作用也逐步减少，直至消失。
这和积分调节的作用刚好相反。
电力系统中，系统频率的二次调节的方法，笼统可分为有差调节和无差调节两大类。
(一)有差调节方法有差调节就是根据频率偏差的大小来控制各调频机组，并按频率偏差的比例增加调频机组的有功功率的进行调节的方法。
单台机组的有差调节的稳定丄作特性用公式表示如下：Af + KG *APG二0 (3.2.2)其中：Af为调节结束后系统频率的偏差量；APG为调节结束后调频机组的有功功率变化量；KG为调频机组有差调节器的调差系数；当系统中有n台机组，每台机组均配备有差调节器时，全系统的有功调节方程式可用下面的联立方程组来表示：式中：Af 为系统频率的偏差量；APGi 为第i 调频机组的有功功率变化量；KGi 为第i 调频机组有差调节器的调差系数； 假设当系统中总负荷的增量(计划外负荷)为APL,则调节结束后，系统发电的 增加量为APG,解联立方程组，得出： APG 二 APL=APG1 +—APGi + …+APGn=-Af * (l/KGl + …1/KGi +•・•+ 1/KGn)二-Af/KGS式中：KGS 二 1/ (l/KGl + …1/KGi +•••+ 1/KGn) KGS 为系统的等值调差系数因此，可求得每i 台调频机组所承担得il •划外有功功率为：APGi = APL * (KGi/KGS) (3. 2. 4) (i 二 1,2, ..........n)有差调节器有如下特点：(1) 各调频机组同时参加有功调节，无先后之分当系统频率岀现偏差时，各调频机组得平衡工作状态被打破，各调频机组均 向同一方向进行有功调节，同时发出改变机组有功功率得命令。
电力系统功率调节
电力系统自动装置课程及论文评分电力系统频率及有功功率的自动调节摘要频率是衡量电能质量的重要指标，频率质量的下降不仅影响用户的用电质量，同时对电力系统本身影响也很大，严重时可造成系统崩溃。
为保证用户和电厂的正常运行和安全，我们需要进行频率调整与控制，使得系统的频率波动不超过±0.2HZ。
关键词：有功功率、静态频率特性、自动调节、一次调整、二次调整一、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）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。
3）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。
二、电力系统有功功率控制的必要性1、维持电力系统频率在运行范围之内2、提高电力系统运行地经济性3、保证联合电力系统地协调运行三、电力系统负荷、发电机组和频率特性电力系统负荷的静态频率特性负荷的有功功率随着频率而变化得特性叫做负荷的静态频率特性。
电力系统负荷功率与频率的关系为电力系统负荷的静态频率特性曲线如图所示。
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电力系统频率的二次调节一、频率的二次调节基本概念上一节分析了系统频率特性系数Ks的组成和特点。
从分析中可知，系统的频率响应系数愈大，系统就能承受愈大的负荷冲击。
换句话说，在同样大的负荷冲击下，Ks愈大，所引起的系统频率变化愈小。
为了使系统的频率偏差限制在教小的范围内，总是希望有较大的Ks。
Ks由两部分组成，一部分有负荷本身的频率特性所决定，电力系统的运行人员是无法改变的；另一部分有发电机组的频率响应系数决定的，它是发电机调差系数的倒数。
运行人员可以调整机组的调差系数和机组的运行方式来改变其大小。
但是从机组的稳定运行角度考虑，机组的调差系数δ%不能取得太小，以免影响机组的稳定运行。
系统的频率响应系数Ks是随着系统负荷的变动和运行方式的变化二变动的。
这对用户和系统本身都是不希望的。
也就是说，仅靠系统的一次频率调整，没有任何形式的二次调节（包括手动和自动），系统的频率不可能恢复到原有的值。
为了使系统的频率恢复到原有的额定频率运行，必须采用频率的二次调节。
频率的二次调节就是改变发电机组的频率特性曲线，从而使系统的频率恢复到原来的正常范围。
如图3-15所示，发电与负荷的起始点为a，系统的频率为f1。
当系统的负荷发生变化，负荷增大，负荷特性曲线从PLa变化至PLb时,当系统发电特性曲线为PGa时，发电与负荷的交叉点为a移至b点。
此时，系统的频率从f1降至f2。
当增加系统发电，即改变发电的频率特性曲线从PGa变到PGb，就能使发电与负荷特性的交叉点移至d点，可使系统的频率保持在原来的f1运行。
反之，当系统的负荷降低，在如图3-15中，发电与负荷的起始点为d，此时，系统的频率为f1。
当系统的负荷发生变化，负荷特性从从PLb变化至PLa时,当系统发电特性曲线为PGb时，发电与负荷的交叉点为d和c点。
此时，系统的频率从f1上升至f3。
为了恢复系统的频率，适当减少系统发电，即改变发电的频率特性曲线从PGb变到PGa，就能使发电与负荷特性的交叉点从c点移至a点，可使系统的频率从f3恢复到原来的f1运行。
以上改变发电机组调速系统的运行点，使发电机组在原有额定频率条件下运行，增加较大的有功功率的方法，就是频率的二次调节。
二、频率二次调节的方法一般情况下，机组频率调节器有三种类型，即有差调节器、积分调节器和微分调节器。
有差调节器（也称为比例调节）就是按频率偏差的大小控制调频器，并按频率偏差的比例增加机组的有功功率进行调节的方法。
采用这种调节方式的调频机组，其机组有功功率的变化跟随系统频率的变化而变化。
因此，比例调节只能减少系统频率的偏差，无法达到消除系统频率偏差的根本目标。
积分调节器是按频率偏差对时间的积分来控制调频器来增减机组功率的调节方法。
采用这种方式时，机组功率的增/减量与频率偏差的积分量的大小有关，用公式表示如下：△PG =∫△f.dt(3.2.1)积分调节器可达到无差调节，即∫△f.dt=0，最终达到△f=0。
这一调节方式的最大缺点在于在负荷变化的最初阶段，由于∫△fdt的量很小，调频机组的功率变化也很小，导致最初阶段的频率偏差较大。
微分调节器就是按频率偏差对时间的微分来控制调频器来增减机组功率的调节方法。
采用这种方式时，机组功率的增/减量与频率偏差的微分量的大小有关，用公式表示如下：△PG =d△f/dt微分调节的机组，在负荷变化的最初阶段，由于d△f/dt的量较大，调频机组的功率变化也较大，这限制了系统的频率偏差的近一步扩大。
但是随着时间的推移，频率的变化量逐步变小，d△f/dt也愈来愈小，以致于趋向于零。
这时，微分调节的作用也逐步减少，直至消失。
这和积分调节的作用刚好相反。
电力系统中，系统频率的二次调节的方法，笼统可分为有差调节和无差调节两大类。
（一）有差调节方法有差调节就是根据频率偏差的大小来控制各调频机组，并按频率偏差的比例增加调频机组的有功功率的进行调节的方法。
单台机组的有差调节的稳定工作特性用公式表示如下：△f + KG *△PG=0 （3.2.2）其中：△f 为调节结束后系统频率的偏差量；△PG为调节结束后调频机组的有功功率变化量；KG为调频机组有差调节器的调差系数；当系统中有n台机组，每台机组均配备有差调节器时，全系统的有功调节方程式可用下面的联立方程组来表示：式中：△f 为系统频率的偏差量；△PGi为第i调频机组的有功功率变化量；KGi为第i调频机组有差调节器的调差系数；假设当系统中总负荷的增量（计划外负荷）为△PL，则调节结束后，系统发电的增加量为△PG，解联立方程组，得出：△PG= △PL=△PG1 +…△PGi +… +△PGn=-△f * （1/KG1 +… 1/KGi +…+ 1/KGn）= -△f/KGS式中：KGS=1/（1/KG1 +… 1/KGi +…+ 1/KGn）KGS为系统的等值调差系数因此，可求得每i台调频机组所承担得计划外有功功率为：△PGi= △PL *（KGi/KGS）(3.2.4)（i=1,2,……n）有差调节器有如下特点:(1)各调频机组同时参加有功调节，无先后之分当系统频率出现偏差时，各调频机组得平衡工作状态被打破，各调频机组均向同一方向进行有功调节，同时发出改变机组有功功率得命令。
因此，所有的调频机组均向减少频率偏差的方向进行有功功率调节，共同承担减少频率偏差的任务，有利于充分利用机组的调频容量。
（2）计划外的负荷在调频机组间按一定的比例进行分配调频机组所承担的计划外的有功功率的份额，与机组的调差系数KGi成反比。
KGi越大，调频机组承担的额外的有功功率增量越小。
机组承担的计划外有功功率的份额的大小可以通过改变机组的调差系数来实现的。
（3）稳定后的频率偏差较大有差调节不能让系统频率稳定在额定值上。
正是由于频率的偏差才有了调频的有功功率增量。
没有频率偏差，也就不存在调频的有功功率增量。
系统的负荷增量愈大，导致系统的频差愈大。
使用有差调节器时，需要不断地人工校正调差系数，以减少频率的偏差。
这是有差调节器固有的缺点。
实际上，这种频率调节方式成为半自动的调频方式。
（二）无差调节方法无差调节的方法主要是通过系统中调频机组之间设置不同的比例调节器、积分调节器及微分调节器的方法，在系统发生额外的负荷时，通过调节各调频机组的有功功率来实现系统频率恢复到额定值的方法。
一般分为主导发电机法、假有差法和积差调节法三种。
a) 主导发电机法在电力系统中，一台主要的调频机组上使用无差调频器，在其它的调频机组上均只安装有功功率分配器，这样的调频方法叫做主导发电机法。
假设系统有n台发电机组，主导发电机法的调节方程组为：式中：△f 为系统频率的偏差量；PGi为第i调频机组的有功功率量；аi为第i调频机组功率分配系数；P1为系统总发电功率；假设这时系统的负荷有了新的增量△PL。
在调频器动作前，系统必然会出现频率偏差△f。
此时，△f≠0。
这时，调节方程原有的平衡状态被首先打破。
无差调节器按其调节方程，对机组的有功功率进行调节，随之出现了新的△Pi值。
于是其余的n-1台调频机组的功率分配方程式的原有平衡状态均被打破了。
它们均会向着满足其功率分配方程的方向，对各自的机组进行有功功率调整。
于是，出现了“成组调频”的状态。
这一调频过程一直要持续到不再继续出现新的△P1值时，整个调节过程才告结束。
此时，而各台调频机组分担的有功功率增量为：△PGi=△PL * K1 /（1+а2+……+аi+……+аn） (3.2.7)=△PL * Ki /Ks以上说明,各调频机组的有功功率是按照一定的比例进行分配的。
用无差调节器为主导调节器的主要缺点在于各机组在频率调节过程中的作用，有先有后，缺乏同时性。
这种调节方法必然导致调频容量不能充分、快速利用，从使整个调节过程变得较为缓慢，调频的动态特性不够理想。
（2）假有差法假有差法是参加调频的机组都安装反映频率和有功功率变化的调节器。
并按以下调频方程进行调整。
其中：PGi为各调频机组的实际有功功率KG1为各调频机组的有差调节系数аi各调频机组的有功功率分配系数系统的调频方程式为:n nn n△f(Σ1/ KG1 ) = - [ΣPGi -Σаi(ΣPGi)] (3.2.9)i=1 i=1 i=1 i=1由于Σаi =1，因此在调整过程结束时,应能达到△f=0,频率保持恒定。
调整过程结束时，各调频机组的实际有功功率为：nPGi = аi（ΣPGi）(3.2.10)i=1调频机组之间的有功功率是按照比例进行分配的，而调差系数只在调整的过程中才体现出来。
由于有功量测表计存在一定的误差，或者调频机组的有功功率受到某些限制及机组跳闸等方面的原因，从而使得n nΣPGi≠ аi（ΣPGi）i=1 i=1由此造成在频率调整结束时，△f≠0。
为了弥补这一缺点，可以让其中一台调频机组按无差特性来进行调整（有时也称为虚无差法），其调整结果可以确保△f=0。
假设有n台机组参加调频时，其中第n台机组设为无差调节，则这一调频方程组可表示为：n-1台机组所承担的有功功率为：Σаi*[ΣPGi ]=0。
考虑有功量测上的误差，i=1 i=1n-1则n-1台机组所承担的有功功率分配系数为：Σаi±δi=1n-1第n台机组所承担的有功功率分配系数为：1-（Σаi±δ）i=1（3）积差调节法频率积差调节法是多台机组根据系统频率偏差的累积值进行调频。
假设n台机组参与系统调频，则其调频方程组表示如下：其中：PGi为各调频机组的实际有功功率KG1为各调频机组的有差调节系数△f为系统频率对额定频率的偏差由于系统中各点频率是一致的,所以各机组的频率积分∫△f.dt也可以认为是相等的，各机组同时进行频率调整。
此时，系统的调频方程式为：n nΣPGi = -∫△f.dt（Σ1/KGi ） (3.2.13)i=1 i=1n nn∫△f.dt= - ΣPGi /（Σ1/ KGi ）= - KGsΣPGii=1 i=1i=1式中： nKGs = 1/（Σ1/ KGi）i=1每台机组分担的额外有功功率为：nPGi = （ΣPGi）* KGs/KGi(3.2.14)i=1可以看出，当机组按积差调节法进行调频时，各调频机组之间的有功功率是按照一定的比例进行自动分配的。
积差调节法的优点是能确保系统频率保持恒定，额外的有功功率在所有参加调频的机组之间按一定比例进行自动分配。
积差调节法的缺点是频率的积差信号滞后于频率瞬时值的变化，调节过程较为缓慢。
为了使得频率偏差较大时，机组的有功功率调整量也响应增大；频率偏差较小时，机组的有功功率调整量也响应减少。
在频率积差调节的基础上，增加频率瞬时偏差信号。
这就得到了改进的频率积差调节方程式：△f+ KG1 （PGi -аi∫KGS△f.dt） =0 (3.2.15)i=1,2,……n其中：PGi为各调频机组的实际有功功率KG1为各调频机组的有差调节系数аi各调频机组的有功功率分配系数△f为系统频率对额定频率的偏差在该公式中，第一项△f完全是为了加快调节过程的作用。