第四章电力系统频率及有功功率的自动调节
第四章 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、概述电压、无功分配（励磁调节器）：频率（调速器）、有功调节频率是电能质量的重要指标。电网稳态条件下的频率f是全系统一致的运行参数f=pn60系统频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。mZPr原动机输入总功率1mZ0各机组的电功率总输出为在不考虑机组内部损耗时，二者相等，表明输入输出功率平衡
第一节、电力系统的频率特性 ◼ 一、概述 频率是电能质量的重要指标。电网稳态条件下的频 率 f 是全系统一致的运行参数 系统频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平 衡所致。 原动机输入总功率 ， 各机组的电功率总输出为 在不考虑机组内部损耗时，二者相等，表明输入输出 功率平衡。 60 pn f = 1 m PTi 1 m PGi 电压、无功分配（励磁调节器）；频率（调速器）、有功调节
若系统中的负荷突然变动，需发电机组增加输出功率△P而输入功率由于机械惯性来不及作出反应，就有ZPr+dt机组的动能
机组的动能 ( ) 1 1 1 = + + m Ki m m Ti G i L W dt d P P P 若系统中的负荷突然变动，需发电机组增加输出 功率 而输入功率由于机械惯性来不及作出反应，就有 为保持功率平衡，此时机组只能将转子的一部分动能转换 为电功率，导致机组转速降低，系统频率下降。 PL 1 1 m m P P P Ti Gi L +
系统频率的变化，是由于发电机的负荷与原动机输入功率间的不平衡。实际运行中，电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变则比较缓慢，所以系统中频率的波动也是难免的。电力系统本身是一惯性系统，负荷的变化导致电力系统频率的变化，其中负荷的随机分量、脉动分量是主要影响因素。频率变化时，可使机组设备偏离额定工况，降低运行效率，从而影响电网的经济运行。当机组输入功率与负荷功率失去平衡，导致频率偏离额定值时，控制系统必须及时调节机组的出力，保证频率的偏离在允许范围内
系统频率的变化，是由于发电机的负荷与原动机输入功率 间的不平衡。 实际运行中，电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输 入功率的改变则比较缓慢，所以系统中频率的波动也是难 免的。 电力系统本身是一惯性系统，负荷的变化导致电力系统频 率的变化，其中负荷的随机分量、脉动分量是主要影响因 素。 频率变化时，可使机组设备偏离额定工况，降低运行效率， 从而影响电网的经济运行。 当机组输入功率与负荷功率失去平衡，导致频率偏离额定 值时，控制系统必须及时调节机组的出力，保证频率的偏 离在允许范围内
电力系统的频率特性电网频率变动情况频率波动对电网运行→负荷瞬时变动情况的影响：√偏离电力设备经济运行点：V影响用户生产率和产品质量，V频率过低过高都会危及电网安全运行随机分量脉动分量+持续分量.电力系统负荷变动曲线
电力系统的频率特性 电网频率变动情况 t P 持续分量 脉动分量 随机分量 负荷瞬时变动情况 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 电力系统负荷变动曲线
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。一般允许频率偏差为士0.1Hz调节频率或调节发电机组转速的基本方法：改变单位时间内进入原动机的动力元素（蒸汽量、水量
电力系统的频率特性 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。 ★ 调频是电力系统运行的主要任务之一 一般允许频率偏差为±0.1Hz ★ 调节频率或调节发电机组转速的基本方法： 改变单位时间内进入原动机的动力元素（蒸汽量、水量）
电力系统的频率特性心二、电力系统负荷的功率一频率特性*负荷的功率一频率特性一般可表示为：(1)...+a,PLNP, =aoPLN +a,PLPL系统频率为f时，整个系统的有功负荷；PLN系统频率为额定值f~时，整个系统的有功负荷；ao,i.....,an不同种类负荷占PLN的比例系数。有功负荷随系统频率变化的特性叫“负荷的功率一频率特性”。常见的电力系统中各种有功负荷与频率的关系有如下几类：与频率变化无关的负荷：照明、电阻炉。与频率成正比的负荷：机床、球磨机、水泵、压缩机等。与频率二次方成比例的负荷：变压器中的涡流损耗等
❖ 二、电力系统负荷的功率 第一节、电力系统的频率特性 - 频率特性 ❖ 负荷的功率 - 频率特性一般可表示为： 有功负荷随系统频率变化的特性叫“负荷的功率—频率 特性”。 常见的电力系统中各种有功负荷与频率的关系有如下几类： 与频率变化无关的负荷：照明、电阻炉。 与频率成正比的负荷：机床、球磨机、水泵、压缩机等。 与频率二次方成比例的负荷：变压器中的涡流损耗等。 0 1 ( ) ( )n L LN LN n LN N N f f P a P a P a P f f = + + ••• + PL 系统频率为f 时，整个系统的有功负荷； PLN 系统频率为额定值 f N 时，整个系统的有功负荷； 0 1 , ., n a a a 不同种类负荷占 PLN 的比例系数。 （1） 电力系统的频率特性
表达式两端除以PN，得到标么值形式：(2)PL=F(f)=a+af +..·+anfn当系统频率为额定值时：PL*=1，f=1，带入式（2），于是：ao+a,+...+a, =1式（1）、（2）称为电力系统有功负荷的静态频率特性方程
当系统频率为额定值时： PL*=1 , f*=1，带入式（2），于是： 0 1 1 n a a a + + ••• + = 0 1 ( ) n P F f a a f a f L n = = + + ••• + 表达式两端除以 PLN ，得到标么值形式： （2） 式（1）、（2）称为电力系统有功负荷的静态频率特性 方程
电力系统的频率特性心二、电力系统负荷的功率一频率特性负荷的静态频率特性曲线：P,= F(f)PL频率下降时，负荷功率也下降到PLb:PLNPLa频率上升时，负荷功率也上升到bPLb当机组输入功率与负荷功率间失去平衡时，系统负荷也参与了调节作用。ff,fn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。通常用负荷的频率调节效应系数来衡量调节效应的大小
电力系统的频率特性 ❖ 二、电力系统负荷的功率 - 频率特性 负荷的静态频率特性曲线： P F( f ) L = 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 。 当机组输入功率与负荷功率间失去平衡时， 系统负荷也参与了调节作用。 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。 通常用负荷的频率调节效应系数来衡量调节 效应的大小。 PLb PLa f PL fb fN PLN PLb a b
负荷的频率调节效应系数（单位频率变化对应的有功负荷的变化量）f a2 a . + a .?+.+ a. .Kl*df.可见，调节效应系数决定于负荷的性质。与各类负荷占总负荷的比例有关。实际运行中，因为允许的频率变化很小，所以负荷的静态频率特性曲线近似为一直线，直线斜率为APLKL+=β金Af.取值范围在1~3之间，表示系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数
负荷的频率调节效应系数（单位频率变化对应的有功负荷 的变化量） 可见，调节效应系数决定于负荷的性质。与各类负荷占总 负荷的比例有关。 实际运行中，因为允许的频率变化很小，所以负荷的静态 频率特性曲线近似为一直线，直线斜率为 取值范围在1~3之间，表示系统频率变化1%时，负荷功 率变化的百分数。 2 1 1 2 * 3 * * 2 3 . L n L n dP K a a f a f na f df − = = + + + + L L P K f = =