第三章电力系统频率及有功功率的自动调节
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第三章 电力系统频率及有 功功率的自动调节
第三章 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 第二节 调频与调频方程 第三节 电力系统的经济调度与自动调频 第四节 电力系统低频减载
第三章 电力系统频率及有功功率 的自动调节
本章重点内容：
调频的概念和电力系统频率调整的基本方法和 准则；
频率的一次调整、二次调整的概念、调整特性 及意义；
电力系统频率调整的基本方法与原则；
电力系统负荷的功率—频率特性、发电机的功 率—频率特性和调差特性与机组间有功功率的 分配关系。
第一节 电力系统的频率特性
本节内容：
调频与有功功率调节的关系； 电力系统负荷、发电机、电力系统的功频特性的基本
★
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
电能质量指标：电压、频率和波形。 频率偏离一般不超过0.05Hz~0.15Hz。 系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机 输入功率之间失去平衡所致。 调频与有功功率的调节是不可分开的。 电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入 功率的改变较缓慢，因此系统中频率的波动是 难免的。
f
1
a’ a” a”’
2
3
3’
P
2. 发电机组的调差系数
有调速系统的发电机功率-频率特性：
f
fN f1
Δf
a b
ΔPG
R f PG
f R* PG
fN f
PGN
PG
f RPG 0
PGa PGb
PG 发电机组的功率—频率静态特性系数
KG
பைடு நூலகம்
1 R
c)发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。
二、 发电机组的功率—频率特性
1.发电机的功率 - 频率特性
ω* f*
发电机转矩方程：MG A B
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。
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;
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
PL
a0 PLN
a1PLN
f fN
a2PLN
f fN
a3PLN
f fN
an PLN
f fN
PL* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*3 an f*n
总负荷
电力系统频率变化直接影
响电力用户的生产率以及发电 厂间的负荷分配。
电力系统运行主要任务是对
频率不断地进行监视和控制。
当系统机组输入功率与负荷功
率失去平衡而使频率偏离额定
值时，控制系统必须自动调节
发电机组的出力，以保证电力
持续分量 脉动分量 随机分量系统频率的偏移在允许范围之
其中：脉动分量和持续分量 内。
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—，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。
电力系统负荷瞬时变动示意图
KL , KL
KL
PL f
(MW
/
Hz )
称为负荷的频率调节效应系数。
实际系统中的KL*值一般在1~3之间，表明频率变化1%时， 有功负荷功率就相应变化1%～3%。
二、 发电机组的功率—频率特性
a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。
b)通常把由于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—频率特性或调节特性。
概念； 一次调频和二次调频的原理。（无功和调压、有功和
调频的区别）
基本要求：
掌握电力系统负荷的功率—频率特性； 发电机组的功率—频率特性； 误差调节与机组间有功功率的分配关系； 了解什么是调节特性的失灵区和电力系统的频率特性。
引言
一 电力系统频率调节的重要性
1 频率对电力用户的影响 2 频率对电力系统的影响 二 频率调整的必要性 1.维持电力系统频率在允许范围之内 2. 提高电力系统运行的经济性
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
m 1
PGi
PL
d dt
m
WKi
1
调节效应。
KL
tg
PL f
0
fN
f
KL
PL f
KL
KL
fN PLN
图负6-荷3 的负静荷态的频静率态特频性率特性
KL
dPL df
KL
dPL df
a1
2a2
f
3a3
f2
L
nan
f n1
n 1
mam
f m1
通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略其影 响
对频率变化起到主要作用
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也要随着改变,即
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， 是负荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。
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；
将上式除以PLN，则得标么值形式，即
4.负荷的频率调节效应 系统运行中频率在48Hz~51Hz之 间，有功负荷与频率的关系曲线
当系统的有功失去平衡 接近于一条直线。
时，系统负荷也参与调
节作用，系统的负荷随 PL
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
β
种现象称为负荷的频率 PLN
PG f
第三章 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 第二节 调频与调频方程 第三节 电力系统的经济调度与自动调频 第四节 电力系统低频减载
第三章 电力系统频率及有功功率 的自动调节
本章重点内容：
调频的概念和电力系统频率调整的基本方法和 准则；
频率的一次调整、二次调整的概念、调整特性 及意义；
电力系统频率调整的基本方法与原则；
电力系统负荷的功率—频率特性、发电机的功 率—频率特性和调差特性与机组间有功功率的 分配关系。
第一节 电力系统的频率特性
本节内容：
调频与有功功率调节的关系； 电力系统负荷、发电机、电力系统的功频特性的基本
★
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
电能质量指标：电压、频率和波形。 频率偏离一般不超过0.05Hz~0.15Hz。 系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机 输入功率之间失去平衡所致。 调频与有功功率的调节是不可分开的。 电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入 功率的改变较缓慢，因此系统中频率的波动是 难免的。
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2. 发电机组的调差系数
有调速系统的发电机功率-频率特性：
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PGN
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PG 发电机组的功率—频率静态特性系数
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1 R
c)发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。
二、 发电机组的功率—频率特性
1.发电机的功率 - 频率特性
ω* f*
发电机转矩方程：MG A B
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。
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;
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
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PL
a0 PLN
a1PLN
f fN
a2PLN
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总负荷
电力系统频率变化直接影
响电力用户的生产率以及发电 厂间的负荷分配。
电力系统运行主要任务是对
频率不断地进行监视和控制。
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率失去平衡而使频率偏离额定
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发电机组的出力，以保证电力
持续分量 脉动分量 随机分量系统频率的偏移在允许范围之
其中：脉动分量和持续分量 内。
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—，就是对频率 进行监视和控制。
维持系统频率在规定范围内;
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电力系统负荷瞬时变动示意图
KL , KL
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称为负荷的频率调节效应系数。
实际系统中的KL*值一般在1~3之间，表明频率变化1%时， 有功负荷功率就相应变化1%～3%。
二、 发电机组的功率—频率特性
a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。
b)通常把由于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—频率特性或调节特性。
概念； 一次调频和二次调频的原理。（无功和调压、有功和
调频的区别）
基本要求：
掌握电力系统负荷的功率—频率特性； 发电机组的功率—频率特性； 误差调节与机组间有功功率的分配关系； 了解什么是调节特性的失灵区和电力系统的频率特性。
引言
一 电力系统频率调节的重要性
1 频率对电力用户的影响 2 频率对电力系统的影响 二 频率调整的必要性 1.维持电力系统频率在允许范围之内 2. 提高电力系统运行的经济性
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
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PTi PGi
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调节效应。
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图负6-荷3 的负静荷态的频静率态特频性率特性
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通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略其影 响
对频率变化起到主要作用
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也要随着改变,即
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， 是负荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。
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；
将上式除以PLN，则得标么值形式，即
4.负荷的频率调节效应 系统运行中频率在48Hz~51Hz之 间，有功负荷与频率的关系曲线
当系统的有功失去平衡 接近于一条直线。
时，系统负荷也参与调
节作用，系统的负荷随 PL
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
β
种现象称为负荷的频率 PLN
PG f