电力系统自动装置原理电力系统的频率特性电力系统负荷的功率

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
自动装置原理
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。
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 自动装置原理
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 F ( f )
PL
PLN
a
b
PLb
频率下降时，负荷功率也下降到 PLb ； 频率上升时，负荷功率也上升到 PLa 。
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。
PG*
功率方程：PG C1 C22
1.0
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
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 自动装置原理
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

m 1
PGi

PL

d dt

m

WKi
1

机组转速降低，系统频率下降。
电力系统 自动装置原理
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;
a3PLe

f fe

an PLe
f fe

PL* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*3 an f*n
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
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;
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 自动装置原理
3. 负荷的功率—频率 特性一般表达式
2
3
n
PL

a0 PLe

a1PLe

f fe


a2PLe


f fe

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;
力求使系统负荷在发电机组电力之系统间
实现经济分配。
自动装置原理
Fra Baidu bibliotek
电力系统 自动装置原理
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，
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
电力系统 自动装置原理
2. 发电机组的调差系数
f
f R
PG
f R* PG
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
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
f
pn 60
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：
m
1
PTi

m 1
PGi
PL

d( dt
m 1
WKi )
机组的动能
电力系统 自动装置原理
K

tg

P D
D
f
P / P P
K D
DN
D
D f / f
f
N

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
电力系统 自动装置原理
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： M G A B
fb fN
f
负荷的频率调节效应系数： K L

dPL df
因为频率变化很小，所以
K L

dPL df
为一直线，取值范围在1~3之间。
电力系统 自动装置原理
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，
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;
★ 一般允许频率偏差为±0.1Hz
电力系统 自动装置原理
第一节 电力系统的频率特性
每分钟转数
n
n
每秒钟转数
60
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
f Pn 60
m
m
PTi PGi
1
1
m
m
PTi PGi PL
1
1
m
1
PTi
a b
ΔPG
PG PGa PGb
f A
C fN
ΔP2
f1Σ PL
Σ P’
B ΔP1
P2 P2’ P2
P1
P1’ P1
有差调节
调差系数 R f PG
K1 R
R, K
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。
电力系统 自动装置原理
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。
KL表示。
f
5. 负荷的频率调节效 应系数
K L*

dPL* df*
a1 2a2 f*
3a3 f*2
nan
f n1 *
n
电力ma系m统f*m1
自动1 装置原理
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。