第五章电力系统频率及有功功率的自动调节

过小的调差系数将会引起较大的功率分配误差，所以不能太小。
三 电力系统的频率特性
发电机组的功率—频率特性与负荷的功率—频率特性曲线的交 点就是电力系统频率的稳定运行点
f
PL F( f )
fN
a
f2
f3
b
d c
PL1 F( f )
PL
PL2 PL1
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
调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上是一条具有一定宽度的带子
f
fN
PW PW
PN
不灵敏区的宽度可以用失灵度来描述
fW fW
P
失灵度
fW fN
fw*
fW P W R fW * P W * R * / P W * R *
5. 多机组间的功率增量分配
P Gi *
1 R i*
f*
P Gi
1 f R i* f N
P GiN
若用一台等
P
n i
PG i
f fN
n i
PG R
iN i*
值机来替代
P
1 f R* fN
P iN
P N
n
PG iN R *
i
P N P n
G iN
i Ri*
f*
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
• 电力系统的频率特性 • 调速器原理 • 电力系统的频率调节系统及其特性 • 电力系统的自动调频和经济调度
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
➢负荷突然变动使发电
机组输出功率增加PL
n
n 60
f pn 60
m
m
PTi PGi
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。
输出功率最大值在额定条件下， 即转速和转矩都为额定值时出现
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
未配调速器时
转矩方程 ： 功率方程 ：
MG*AB*
P G * C 1* C 2* 2 ( 或 C 1 f* C 2 f* 2 )
➢ 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;
➢ 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
2
3
n
P L a 0 P L N a 1 P L N f f N a 2 P L N f f N a 3 P L N f f N a n P L N f f N
KG
PG f
汽轮发电机组: 16.6-25 水轮发电机组: 25-50
KG*f*P G*0 发电机组的静态调节方程
4. 调差特性与机组间有功功率分配的关系
A
C
B
fN
1
2
f1
P2
PL
P1
P'
P2
P'2 P2 o
P1
P P1'
两台发电机并联运行的情况
两机组间的功 率增量分配
f* R* PG* 0 P1* R2* P2* R1*
一 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随频率而改变的特性
叫做负荷的功率—频率特性。PL F f
2. 电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可归纳为以下几类：
➢ 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；
P L * a 0 a 1 f* a 2 f* 2 a 3 f* 3 a n f* n
当系统频率为额定值时，PL* 1 f * 1于是
PL
a0a 1a2 an 1
PLa
a
4.负荷的频率调节效应系数
b PLb
o
fb
fa
f
K L * d d L * * P fa 1 2 a 2 f* 3 a 3 f* 2 n n f* a n 1 1 nm a m f* m 1
➢ 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。
电力系统负荷变动情况（分解的分量）
第一种是频率较高的随机分量，其变化 周期一般小于10s（调速器 一次调整）
第二种为脉动分量，变化幅度较大，变 化周期在10s一3min之间（调频器 二 次调整）
第三种为持续分量，变化很缓慢，变化 周期在3min 以上（日负荷曲线 三次调 整也称经济调度） 负荷变化导致系统频率的变化，对频率变化起主要影响的是负荷 变动的第二、三种分量。
R1* PG 1 PG 1 N
R 2* PG 2 PG 2 N
L
R i* PG i R * P
PG iN
P N
PG i
R * P P N
PG iN R i*
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 PGiN 为/ Ri*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
2. 发电机组的调差系数 （配调速器时）
f R
PG
负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反
f
f
R*
PG
fN PGN
f* PG*
a
fN f1
b
f
或 f*R*PG*0
PG
又称发电机组的静态调节方程
o
PGa
PGb
PG
3. 发电机组的功率—频率静特性系数 （调差系数的倒数）
KG*
1 R*
PG* f*
实际上， f 变化范围很小（48~51HZ）,有功负荷和频率的关系P F f
曲线接近于一条直线，直线斜率为：
KL*
tg
PL* f*
用有名值表示为：
KL
PL f
有名值和标幺值的换算关系：
KL*
KL
fN PLN
例题分析见P130-131的例题5-1，5-2
二 发电机组的功率—频率特性 1）发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。 2）发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。
1
1
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m
功率不平衡
PTi PGiPL
1
1
功率平衡
m 1 P Tim 1 P G i PLd dtm 1W Ki
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
电力系统运行中的主要 任务之一，就是对频率 进行监视和控制。