电力系统有功功率与频率调整

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1、第五章电力系统正常运行方式的调整和控制三峡大学电气信息学院李咸善教授/博士lixianshan@ctgu.edu.cn第一节电力系统有功功率和频率的调整与控制第二节电力系统无功功率和电压的调整与控制第一节电力系统有功功率和频率的调整与控制本节需要掌握的主要知识点负荷的功频特性发电机的功频特性系统的功频特性频率的一次调整过程频率的二次调整过程AGC与区域控制误差第一节电力系统有功功率和频率的调整与控制第一部分提出问题，定性分析（启发式教案，同学参与讨论）第二部分理论及定量分析（按教材内容进行）1、电力系统正常运

2、行下，相关情况如何？GPL∆PPG功率平衡：PG=∆P+PL机组转速：=N,f=fN=50Hz答案：电源发出的功率与网络损耗及用户的负荷相平衡，系统中的机组同步运行，系统频率维持在额定频率50Hz。2、机理分析功率平衡：PM=PG(忽略损耗）同步运行：=N,f=fN=50HzPMPG水库水能水轮机转子机械能发电机电能PL3、负荷变化怎么办？（PL增加）能量始终平衡PMPG水轮机发电机PLPLPGPM输入的水能没有变！增加的能量从哪来？？答案：转子释放机械能，弥补负荷的增加。转子速度降低，系统频率下降！

3、系统的频率指标不能满足电能质量要求！怎么办？4、负荷变化，导致系统频率变化，不满足电能质量要求！怎么办？PMPG水轮机发电机PL调速器开度N+-调速器：感受到转速的变化，说明系统负荷发生改变，需要调整水能输入，以满足负荷的要求。转速也将向靠近N变化。但转速能通过调节，使=N吗？？5、调速器动作，能通过调节，使=N吗？？如果能，会发生什么现象？PPG1PG2ffN能:调速器静态特性为无差调节，水电站内部机组的工作点会出现飘移现象，工作点不能唯一确定，机组不能稳定运行。怎么办？PG=PG1+PG2G

4、1G2PGPG1PG2PLΔP答案：不能。调速器静态特性必须为有差调节，工作点才能唯一确定，机组才能稳定运行。fPG1PG2fNfPG2′PG1′PP结论：一次调频。系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会释放其转子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使得系统的频率发生变化。机组调速器感受到转速变化后，调节输入的水量或汽量，使得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠近。但是，由于调速器的有差调节特性，系统频率不能回到额定值。这是电力系统的固有特性或自然特性。变化前：PG0=PG1+PG2一次调频后：PG0′=PG1

5、′+PG2′结论：二次调频。在一次调频的基础上，人工或自动调节调频机组的出力，使其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出力都回到负荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。6、负荷变化，系统一次调频，频率不能回到额定值！怎么办？PG1〃1）变化前：PG0=PG1+PG23）二次调频后：PG0′=PG1〃+PG2fPG1PG2fNfPG2′PG1′PP2）一次调频后：PG0′=PG1′+PG2′第二部分理论及定量分析（按教材内容进行）第一节电力系统有功功率和频率的调整和控制一、负荷的有功功率及其频率特性1、日负荷曲

6、线实际负荷=预测负荷+随机负荷04812162024t(h)P(MW)预测负荷实际负荷2、负荷的频率特性基准值：关键点：一个用电设备消耗功率的大小与频率有关。当系统频率发生偏移时，设备消耗负荷会发生改变，改变量的大小通过负荷的频率调节效应系数KL来反映。2、负荷的频率特性fPLfNPLN印象：负荷消耗的有功功率随系统频率的增加而增加。1、频率调整的必要性（1）保证电能质量，满足负荷要求；（2）维持系统稳定运行。二、频率调整的必要性和有功功率平衡2、有功功率和备用容量（1）负荷备用；（2）事故备用；（3）检修备用；

7、（4）国民经济备用。三、发电机组的调速系统和频率的一次调整功率平衡时,Pe=Pm,ω=ω0=ωNPe发生变化,功率平衡被打破,ω变化,释放转子动能使系统能量守衡。系统频率发生变化。调速器测量到转速的变化，调整机组的进水量或进汽量，改变Pm，使转速ω向ωN靠近,但不能调整到等于ωN,因为调速器的调节特性为有差调节。1、调速器的调整过程2、发电机(调速器)的功频特性发电机的功频调节系数PGPset=PG0fNfAA′f发电机的功频特性3、频率的一次调整一次调整过程(自然调整过程，系统的固有特性):系统的负荷发生变化时

8、，系统中所有机组均释放转子动能来平衡系统负荷的变化，导致系统频率变化，紧接着各机组调速器感受到转速变化而调整机组出力，使系统频率有所恢复,由于是有差调节，系统频率不能恢复到fN。4、系统的功频调节1）负荷频率调节2）发电机频率调节3）系统频率调节KS系统的功频调节系数，KS越大，频率波动越小。4）n台机组时，系统的KG计算仅m台机组参加调频1、频率的二次调整由于一次调整是