电力系统自动装置原理第五章 电力系统频率及有功功率的自动调节
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➢ 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流 负荷等；
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵 、压缩机、卷扬机等；
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
➢ 与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不 大的循环水泵等;
汽轮发电机组: 16.6—25 水轮发电机组: 25—50
4. 调差特性与机组间有功功率分配的关系 f
2 1
P
P
P’2 P2
P1 P’1
两机组间的功 率增量分配
5. 多机组间的功率增量分配
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
定运行。求：当系统要求增加20MW的输出时，母线的频率为多少？每台发电
机分别承担多少功率？
勇于开始，才能找到成
功的路
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
PL = f(f)
勇于开始，才能找到成
PL1 = f(f)
功的路
fN
a
d
f2
c
f3
b ΔPL
➢ 与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 水泵等。
3. 负荷的功率—频率 特性一般表达式
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
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。
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。
例5－1
三、发电机组的功率——频率特性
• （一）发电机的功率 - 频率特性 ω* f*
发电机转矩方程：
PG*
功率方程：
1.0
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
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 。
7. 调节特性的失灵区 f
fe
fW
fW
PW PW
P Pe
失灵度
电力系统的频率特性
• 思考题1
已知：两机组并联于一条母线上，
。且调速系统保证了
两台机完全同步。若1号、2号机组额定功率分别为60MW，80MW，两机均额
➢ 与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 水泵等。
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：
PL
PLN
a
b
Hale Waihona Puke Baidu
PLb
频率下降时，负荷功率也下降到 ；
频率上升时，负荷功率也上升到 。
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。
➢ 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流 负荷等；
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵 、压缩机、卷扬机等；
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
➢ 与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不 大的循环水泵等;
★ 一般允许频率偏差为±0.1Hz
第一节 电力系统的频率特性 ➢每分钟转数 ➢每秒钟转数 ➢系统频率 ➢正常情况 ➢负荷突然变动而使发
电机组电功率增加PL
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
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
电力系统自动装置原理 第五章 电力系统频率及
有功功率的自动调节
2020年4月23日星期四
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 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：
机组的动能
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
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
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。
fb fN
f
负荷的频率调节效应系数：
因为频率变化很小，所以 。
为一直线，取值范围在1~3之间
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。
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，
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;
➢ 力求使系统负荷在发电机组之间 实现经济分配。
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。
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，
MG* P*
1.0
M*
❖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。
f
1
a’ a” a”’
2
3
3’
P
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
a b
ΔPG
PG PGa PGb
f A
C fN
ΔP2
f1ΣPL
ΣP’
B ΔP1
P2 P2’ P2
P1
P1’ P1
有差调节 调差系数
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。
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
2. 发电机组的调差系数 f
PG 3. 发电机组的功率—频率静特性系数
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
ΔPL2
ΔPL1
PL
PL2 PL1
P
三 电力系统的频率特性
f 1
fe
PL=f(f) 2
4 3
PG=f(f)
P
所有机组均无调速器
机组装有调速器
调速器的调节作用被称为一次调节。
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵 、压缩机、卷扬机等；
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
➢ 与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不 大的循环水泵等;
汽轮发电机组: 16.6—25 水轮发电机组: 25—50
4. 调差特性与机组间有功功率分配的关系 f
2 1
P
P
P’2 P2
P1 P’1
两机组间的功 率增量分配
5. 多机组间的功率增量分配
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
定运行。求：当系统要求增加20MW的输出时，母线的频率为多少？每台发电
机分别承担多少功率？
勇于开始，才能找到成
功的路
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
PL = f(f)
勇于开始，才能找到成
PL1 = f(f)
功的路
fN
a
d
f2
c
f3
b ΔPL
➢ 与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 水泵等。
3. 负荷的功率—频率 特性一般表达式
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
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。
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。
例5－1
三、发电机组的功率——频率特性
• （一）发电机的功率 - 频率特性 ω* f*
发电机转矩方程：
PG*
功率方程：
1.0
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
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 。
7. 调节特性的失灵区 f
fe
fW
fW
PW PW
P Pe
失灵度
电力系统的频率特性
• 思考题1
已知：两机组并联于一条母线上，
。且调速系统保证了
两台机完全同步。若1号、2号机组额定功率分别为60MW，80MW，两机均额
➢ 与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给 水泵等。
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：
PL
PLN
a
b
Hale Waihona Puke Baidu
PLb
频率下降时，负荷功率也下降到 ；
频率上升时，负荷功率也上升到 。
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。
➢ 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流 负荷等；
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵 、压缩机、卷扬机等；
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
➢ 与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不 大的循环水泵等;
★ 一般允许频率偏差为±0.1Hz
第一节 电力系统的频率特性 ➢每分钟转数 ➢每秒钟转数 ➢系统频率 ➢正常情况 ➢负荷突然变动而使发
电机组电功率增加PL
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
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
电力系统自动装置原理 第五章 电力系统频率及
有功功率的自动调节
2020年4月23日星期四
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 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：
机组的动能
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
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
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。
fb fN
f
负荷的频率调节效应系数：
因为频率变化很小，所以 。
为一直线，取值范围在1~3之间
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。
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，
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;
➢ 力求使系统负荷在发电机组之间 实现经济分配。
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。
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，
MG* P*
1.0
M*
❖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。
f
1
a’ a” a”’
2
3
3’
P
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
a b
ΔPG
PG PGa PGb
f A
C fN
ΔP2
f1ΣPL
ΣP’
B ΔP1
P2 P2’ P2
P1
P1’ P1
有差调节 调差系数
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。
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
2. 发电机组的调差系数 f
PG 3. 发电机组的功率—频率静特性系数
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
ΔPL2
ΔPL1
PL
PL2 PL1
P
三 电力系统的频率特性
f 1
fe
PL=f(f) 2
4 3
PG=f(f)
P
所有机组均无调速器
机组装有调速器
调速器的调节作用被称为一次调节。