电力系统的有功功率平衡与频率调整教材

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1、第13章电力系统的有功功率平衡与频率调整本章提示13.1概述13.2自动调速系统13.3电力系统的频率特性13.4电力系统的频率调整小结本章提示调频的意义及电力系统频率的允许波动范围；频率一次调整的概念、原理及结果；频率二次调整的概念、原理及结果；电力系统的有功功率平衡及备用容量的概念。第13章电力系统的有功功率平衡与频率调整13.1概述13.1.1频率调整的必要性13.1.2频率调整的方法13.1.1频率调整的必要性我国规定电力系统额定频率为50HZ，允许的波动范围为±0.2～0.5HZ。允许频率偏

2、移的大小反映了一个国家工业发展水平，这与电力系统管理与运行水平有关。频率变化超出允许范围时，对用电设备的正常工作和电力系统的稳定运行，都会产生影响，甚至造成事故。13.1.2频率调整的方法电力系统频率的变化是由有功负荷变化引起的。1.第一种负荷分量2.第二种负荷分量3.第三种负荷分量4.实际的负荷变化曲线图13.1有功负荷的变化系统实际的负荷可以看作由三种具有不同变化规律的变动负荷组成第一种负荷分量变动幅度小（0.1%～0.5%），变化周期短（一般10s以内）；第二种负荷分量变动幅度较大（0.5%～1

3、.5%），变化周期较长（一般10s～3min）；第三种负荷分量是持续变动负荷。第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器进行，称为频率的一次调整。1.第一种负荷分量2.第二种负荷分量3.第三种负荷分量4.实际的负荷变化曲线图13.1有功负荷的变化第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器进行，称为频率的二次调整。第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的的原则事先给各发电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。13.1.2频率调整的方法13.2

4、自动调速系统13.2.1调速器的工作原理—实现频率的一次调整13.2.2调频器的工作原理—实现频率的二次调整图13.2离心飞摆式调速系统示意图转速测量元件放大元件执行机构转速控制机构13.2自动调速系统13.2.1调速器的工作原理——实现频率的一次调整对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节。由调频器来完成的调节，称

5、为频率的二次调整。由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节。13.2.2调频器的工作原理——实现频率的二次调整13.3电力系统的频率特性13.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性13.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性13.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性1、将上述调节过程中发电机组的有功功率与频率关系用发电机组的功频静特性或频率特性表示。图中直线的斜率称为发电机的单位调节功率（或发电机组功频静特性系数），图13.3发电机组的功频静特性其数值表示为频率发生单位变化时，

6、发电机输出功率的变化量，负号表示二者变化方向相反，即发电机输出功率增加，频率是降低的。用标幺值表示为(13.1)(4.2)发电机组的调差系数是指机组由空载到满载时，转速（频率）变化与发电机输出功率变化之比，即汽轮发电机组：水轮发电机组：13.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性(13.3)用标幺值表示为：(13.4)13.3.1发电机组的有功功率—频率静态特性2、发电机组和等效发电机组的功率频率静态特性OPGPG2PG1ff1f212发电机组的功率频率静态特性如右图，当功率增加到其额定功率时，输出

7、功率不随频率变化。13.3.1发电机组的有功功率—频率静态特性2、发电机组和等效发电机组的功率频率静态特性OPGPG2PG1ff1f212等效发电机组的功率频率静态特性如右图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似。若机组负荷升高使转速下降，可以通过伺服电动机来提高转速，调整的结果使原来的功频静特性2平行右移为特性1。图13.4功频静态特性的平移若机组负荷降低使转速升高高，则可通过伺服电动机来降低机组转速，调整的结果使原来的功频静特性2平行左移为特性3.13.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性1

8、3.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性根据所需的有功功率与频率的关系可将负荷分成以下几类：.图13.5有功负荷的频率静态特根据统计资料，系统负荷以第二类占多数，因此负荷的静态频率特性可近似表示为一条直线，如图所示。不受频率影响的负荷与频率成正比的负荷与频率的二次方成比例的负荷，与频率的高次方成比例的负荷13.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性综合负荷与频率的关系可表示成：13.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性电力系统综合负荷的静态频率