电力工程基础 电力系统频率

8.2.2 电力负荷的频率特性
负荷频率特性 ：描述电力系统负荷的有功功率随频率变化的 关系曲线，称为电力系统负荷的有功功率 —频率静态特性， 简称负荷频率特性。
不同种类负荷与频率之间的关系： ? 与频率变化无关的负荷：照明、电弧炉、电阻炉 ? 与频率一次方成正比的负荷：球磨机、切削机床、压缩机 ? 与频率二次方成正比的负荷：网损 ? 与频率三次方成正比的负荷：通风机、循环水泵
△f——频率变化量（Hz）
标幺值 KG?
?
? ?PG ?f
PGN fN
?
? ?PG? ?f?
或
KG
?
KG?
PGN fN
8.2.1 发电机组的频率特性
机组调差系数
1 Δf σ? ??
KG ΔPG
σ?
?
1 KG?
?
?
Δf? ΔPG?
或
σ
?
σ?
fN PGN
对于汽轮发电机组，一般有
σ*=0.03~0.05，KG*=20~33.3 对于汽轮发电机组，一般有
8.2.2 电力负荷的频率特性
实际运行中，可认为在额定频率附近，电力系统负荷的 有功功率与频率变化之间的关系近似于一直线。
?P KL ? ? f KL——负荷的单位调节功率（MW/Hz） △P——负荷有功功率的变化量（MW） △f——频率变化量（Hz）
8.2.2 电力负荷的频率特性
标幺值
KL? ?
测量算法： ? 周期法 ? 误差最小化原理类算法
? 解析法 ? 正交去调制法
8.2 电力系统的频率特性
8.2.1 发电机组的频率特性 8.2.2 电力负荷的频率特性 8.2.3 电力系统的有功功率 —频率特性
8.2.1 发电机组的频率特性
发电机组的频率特性：
发电机组输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机 组的有功功率—频率静态特性，简称发电机组的频率比特 性。
发电机组调频手段： 原动机自动调速系统
调速器 调频器
8.2.1 发电机组的频率特性
1、调速器的工作原理
机械液压 调速系统分类
电气液压
调速系统组成： ? 测速 ? 放大传动 ? 反馈 ? 调节对象
8.2.1 发电机组的频率特性
发电机输出功率大小随频率变化的关系
KG
?
?
?PG ?f
KG——发电机的单位调节功率（MW/Hz） △PG——发电机输出有功功率的变化量（MW）
σ*=0.02~0.04，KG*=25~50
8.2.1 发电机组的频率特性
2、调频器的工作原理
? 一次调频只能实现有差调节，若频率偏移超出允许范围， 必须采取附加措施，对频率二次调整。
? 调频器可实现误差调节。 ? 二次调频由一个或数个
发电厂来承担。
8.2.1 发电机组的频率特性
? 二次调频效果就是平行移 动频率特性。
? 电力系统的频率f由发电机的转速n决定 f=np/60。
? 当原动机输入的功率与发电机输出的电磁功率相平衡时， 发电机转速不变，系统频率保持不变。
? 实际中，电力系统的负荷时刻变化，功率平衡不能随时维 持，系统频率波动。
我国频率偏移范围：±（0.2~0.5）Hz
8.1.1 电力系统频率的概念
负荷的变化规律
?P ?f
PLN fN
?
? PL? ? f?
或
KL
?
KL?
PLN fN
KL*——负荷的频率调节效应
? KL*不能人为整定，其大小取决于全系统各类负荷的比 重和性质。
? 不同系统或同一系统的不同时刻KL*值都有可能不同 ? KL*具体数值由试验或计算求得。
Hale Waihona Puke 8.2.3 电力系统的有功功率 —频率特性
电力系统有功功率 —频率特 性曲线，由发电机组的频率特 性曲线与负荷的频率特性曲线 组合而成。
? PLG ? ? KG? f
根据系统有功功率平衡特性
? PG ? ? PLE
即：? KG? f ? ? PLo ? KL? f
? PLo ? ? KG? f ? KL? f ? ?(KG ? KL )? f
令 KS ? KL ? KG
有 ? PLo ? ? KS ? f
K
——系统的单位调节功率
? 频率的二次调整（二次调频）：由调频电厂的发电机参与 频率调整。
? 三次调频：按等耗量微增率准则分配有规律变动的负荷， 即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。
8.1.2 电力系统频率的测量
频率测量的基本要求：
? 反映电力系统的物理真实性和实施控制的有效性
? 精度要求
? 鲁棒性
? 速度要求
? 现实代价小
负荷特性曲线平移，发电机组 维持原频率特性。 系统经调速器调频后：
系统频率变化量
? f ? fo? ? fo
由负荷本身频率特性，负荷 有功变化量为
? PL ? KL? f
负荷有功功率实际变化量
? PLE ? ? PLo ? ? PL
8.3.1 电力系统频率的一次调整
考虑发电机组的频率特性，发电机组的有功功率变化量为
?变动幅度很小，变化周期较短 （10s以内）。
?变动幅度较大，周期较长（ 10s~3min），主要有电炉、压延 机械、电气机车等冲击负荷。
?变动幅度最大，周期最长，由 于生产、生活、气象变化引起的 负荷变动。
8.1.1 电力系统频率的概念
频率控制方式
? 频率的一次调整（一次调频）：由所有发电机组调速器自 动进行调整。
ELECTRIC POWER ENGINEERING 电力工程
鞠平 主编
第八章 电力系统的频率
第八章 电力系统的频率
8.1 电力系统频率概述 8.2 电力系统的频率特性 8.3 电力系统的频率调整
8.1 电力系统频率概述
8.1.1 电力系统频率的概述 8.1.2 电力系统频率的测量
8.1.1 电力系统频率的概念
8.2.3 电力系统的有功功率 —频率特性
对于多机系统，需要全系统的等效功率特性：
设系统有n台发电机组均装设有调速器，当系统频率变化
量为 ? f 时，各机组将有? PGi 的功率变化量
? PGi ? ? KGi? f (i ? 1,2,? ,n) 若第i台机组已满载，其 KGi ? 0 。
系统中n台机组总有功功率变化
n
n
? ? ? PG ? ? PGi ? ? KGi? f
i?1
i?1
系统中n台机组的等效单位调节功率
n
? KGE ?
K Gi
i?1
8.3 电力系统的频率调整
8.3.1 电力系统频率的一次调整 8.3.2 电力系统频率的二次调整 8.3.3 互联系统的频率调整
8.3.1 电力系统频率的一次调整
若有功负荷突然增加 ? PLo，