【13】电力系统的有功功率和频率调整

B
ΔPD 0
P1
PD f
A
PG f
f
K* K G
PGN ΔPD 0 PDN ΔPD 0 K D PDN Δf f N Δf
ΔPD 0 Δf
0
f 2 f1
f 0
K k r K G K D
备用系数：
负荷增加 PD 0
kr PGN PDN
ΔPD 0
KΔf
A
系统增加了二次出力，减 小了Δf
无差调节：
f 0
PD 0 PG 0
0
f 2 f 2 f1
f
主调频机组负责二次调节。
13-3
分系统 A ΔPDA ΔPGA
KA
电力系统的频率调整
ΔPDA ΔPAB ΔP K A Δf A GA
ΔPDB ΔPAB ΔP K B Δf B GB
ΔPD 0 ΔPG ΔPD K G K D Δf K f
系统功-频静特性系数（系统单位调节频率）
电力系统的功频静特性
一台机组和一个负荷
P
P2
ΔPD
PD f
ΔPG
K KG K D ΔPD 0 Δf
K K G PGN ΔPD 0 PDN K D fN fN Δf
[13-5]系统额定频率为50HZ，总装机容量2000MW，调 差系数δ=5%，总负荷PD=1600MW，KD=50MW/HZ， 在额定频率下运行时增加负荷430MW，计算下列两种 情况下的频率变化。 （1）所有发电机仅参加一次调频； （2）所有发电机均参加二次调频。
第13章 电力系统的有功功率和频率调整
13.1
频率调整的必要性
13.2
13.3
电力系统的频率特性
电力系统频率调整
13.4
有功功率平衡和系统负荷在各类
发电厂间的合理分配
13.1 频率调整的必要性
工业的异步电动机转速与频率有关，影响产品质量； 电子设备工作特性与频率有关，降低精度，造成误差； 汽轮机叶片低频时产生振动，缩短寿命； 发电厂内水泵、风机等设备靠异步电机拖动，会造成水压、 风力不足。
K A KB K
两系统都进行二次调整
假设
ΔPDA ΔPGA ΔPDB ΔPGB KA KB
PAB 0
PGB 0
f 0
一个系统（例如A）进行二次调整
K A ΔPDB K B ΔPDA ΔPGA K B ΔPD ΔPGA ΔPAB ΔPDB K A KB K A KB
13.2
电力系统的频率特性
发电机满载运行 电力 系统 的功 频静 特性
0
f 2 f1
P
PGN
A
PD PD
KG 0
K k r K G K D K D
f
13.2
电力系统的频率特性
[13-1] fn=50HZ 负荷的频率静态特性
PD* 0.2 0.4 f* 0.3 f*2 0.1 f*3
13.1 频率调整的必要性
电力系统负荷与频率关系
负 荷
实 际
4
1 2
频率的一次调整（调速器）
频率的二次调整（调频器）
预先编制的日负荷曲线
3
O
时间 有功功率负荷的变化
13.2
电力系统的频率特性
频率的一次调整原理
当系统有功功率平衡遭到破坏，引起频率变化时，原动 机的调速系统将自动改变原动机的进汽(水)量，相应增加或减 少发电机的出力。当调速器的调节过程结束，建立新的稳态。
我国电力系统的标称频率为50Hz ，GB/T15945-2008《电能质 量 电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条件下频 率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽 到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《全国 供用电规则》中规定供电局供电频率的允许偏差：电网容量在 300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者， 为±0.5HZ。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持 在不大于±0.1HZ范围内.
13-4
有功功率平衡
国民经济备用：为满足工农业生产的超计划增长对电力的需求 而设置的备用。 旋转备用(或热备用)容量：在任何时刻运转中的所有发电机组 的最大可能出力之和都应大于该时刻的总负 荷，这两者的差值构成的一种备用容量。包含 了负荷备用和事故备用。
冷备用容量：系统中处于停机状态，但可随时待命启动的发电
设备可能发出的最大功率。它作为检修备用、国 民经济备用及一部分事故备用。
[13-2]某电力系统有4台额定功率为100MW的发电机，每台发 电机的调速器的调差系数δ=4%，额定频率为50HZ，系统总负 荷为PD=320MW，负荷的频率调节效应系数KD=0，在额定频率 运行时，若系统增加负荷60MW，计算频率的变化值。 （1）4台机组原来平均承担负荷； （2）原来3台机组满载，1台带20MW负荷。 [13-3] 条件同上题。但负荷的调节效应系数KD=20MW/HZ，计 算频率变化值。 [13-4]条件如题13-2，KD=20MW/HZ，当发电机平均分配负荷， 且有两台发电机参加二次调频时，求频率变化值。
试求：
（1）系统频率为50HZ时，负荷的K D*
（2）当系统运行频率为48HZ时，负荷功率变化的百 分数及 K D*
13-3 频率一次调整
n台机组等值为一台机
P
P2
P1
电力系统的频率调整
ΔP ΔP Βιβλιοθήκη Baidu K Gi Δf K G Δf G Gi
i 1 i 1
n
n
ΔPD
ΔPD 0 ΔPG
ΔPD ΔPGA 0
其中 PD PDA PDB
ΔPAB ΔPDB
B的负荷增量全由联络线的功率增量来平衡。
13-3
电力系统的频率调整
（1）主调频厂(一般是1～2个电厂)负 责全系统的频率调整(即二次调整)；
主调 频厂 选择
（2）辅助调频厂只在系统频率超过某 一规定的偏移范围时才参与频率调整，这 样的电厂一般也只有少数几个； （3）非调频厂在系统正常运行情况下 则按预先给定的负荷曲线发电。
一次调整作用有限。用于变化幅度小、 变化周期较短的变化负荷。
1 Δf PGiN Δf δi δi fN
ΔP Δf Gi PGiN δi
13-3
电力系统的频率调整
频率
D↗
F↘
二次
调整
进油 阀开大 n回到初 始值
13-3
电力系统的频率调整
频率二次调整实质：当机组负荷变动引起频率变化时，利
1
fN
f0
f
单位调节功率（功频静特性系数）
ΔPG 1 KG δ Δf
汽轮发电机组：
δ 0.04 ~ 0.06 ，K G 25 ~ 16.7 ；
f 1 1 fN K G KG N δ δ PGN PGN
水轮发电机组：
δ 0.02 ~ 0.04 ，K G 50 ~ 25 ；
所有发电厂都参加一次调频； 水电厂最适宜承担调频任务。
13-4
有功功率平衡
有功功率平衡
PG PD PG PLD PS PL 0
负荷 厂用电 网损
备用容量：
负荷备用：为满足一日中计划外的负荷增加和适应系统中的
短时负荷波动而留有的备用。最大负荷的2％～5％
事故备用：当系统的发电机组由于偶然性事故退出运行时， 为保证连续供电所需要的备用。最大负荷的5％～10％ 检修备用：当系统中发电设备计划检修时，为保证对用户供 电而留有的备用。
用同步器平行移动机组功频静特性来调节系统频率和分配机组
间的有功功率。频率的二次调节不改变K值。 一台发电机组
P
PG f
PG f
ΔPD 0 ΔPG K G Δf K D Δf
PD
PG1
PG
B
C
B
PG f
PD f
F
E
ΔPD 0 ΔPG K G K D Δf
PD f
K G K Gi K Gi
i 1 i 1
n
n
PGiN fN
PGN n PGiN δ i 1 i
B A
PD f
PG f
K G
K
i 1
n
Gi GiN
P
δ
1 K G
PGN
各台机的功率增量
0
f 2 f1
f
ΔPGi K Gi Δf
13.2
电力系统的频率特性
P↗
发电 机组 的功
n↘ B→B’ O→O’ F→F’ 进油 阀开大
频静
特性
A→A’
B’→B’’ O’→O
13.2
电力系统的频率特性
发电机组的功频静特性
静态调差系数（调差率）
δ f 2 f1 Δf P2 P ΔP 1
PG
PGN
2
δ
Δf f N P δ GN ΔP PGN fN
13.2
电力系统的频率特性
系统负荷的功频静特性
f f f PD a0 PDN a1 PDN a2 PDN a3 PDN f f f N N N
2 3
a0 a1 a2 a3 1
PD a0 a1 f a2 f2 a3 f3
负荷的频率调节效应系数
ΔP K D tgβ D Δf
PD
PDN
β
K D
ΔPD PDN f KD N Δf f N PDN
K D 1~3
O
f
fN
13.2
电力系统的频率特性
ΔPD 0 ΔPD ΔPG KG Δf ΔPD 0 K D Δf
Δf A Δf B Δf
ΔPAB K A ΔPDB ΔPGB K B ΔPDA ΔPGA K A KB
B 分系统 ΔPDB ΔPGB KB
互联系统频率调整
负荷 ΔP 发电 AB
Δf
ΔPDA ΔPDB ΔPGA ΔPGB ΔPD ΔPG