第2章、电力系统的频率控制.ppt

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1、第2章、电力系统频率控制本章主要介绍电力系统频率特性，频率调整、频率异常控制。2.1概述2.2频率控制的必要性与方法2.3电力系统的频率特性2.4电力系统的频率调整2.5频率异常控制§2.1概述基本常识1、电力系统频率反映系统中有功功率的供需平衡情况，是电力系统运行的重要指标，也是影响电力系统安全稳定的重要因素。2、电力系统有功功率突然不平衡时，频率将发生变化，功率不足，频率将下降；功率过剩，频率将上升。3、频率变化的幅值和速度，不仅与功率不平衡的程度有关，而且与系统的特性有关。4、频率允许偏移的程度与电力系统和用户的生产过程和设备的特性等许多因素有关。5、频率的整个动态过程时间跨度很长，可

2、能达若干分钟，紧急状态的频率控制时间跨度若干秒。6、最常见的频率异常是频率下降，电力系统中曾发生过很多由于频率异常下降而扩大事故甚至全系统崩溃的事故。7、我国明确规定按频率降低自动减负荷是防止系统崩溃的最后一道防线。8、电力系统频率严格按额定值运行，正常一般0.1~0.2HZ，在紧急状态下，也要求尽快恢复到49.5HZ（对中国50HZ而言）§2.2频率控制的必要性和方法一、频率控制的必要性保证电能质量是电力系统运行与控制的主要目标之一，也是电网调度自动化的重要内容。频率是电能质量最重要的指标，电力系统频率变化对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不利影响。1、对用户的影响用户使用的电动机的转速

3、与频率有关，频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品的质量。如纺织业、造纸业因频率变化而出现残次品。（±0.5HZ）近代工业，国防广泛使用的电子设备，如雷达、电子计算机会因频率过低而无法运行。（±0.5~3.0HZ）同步驱动电唱机。（±0.1HZ）2、发电厂和系统本身火力发电厂：厂用机械—泵和风机。频率下降，风量和水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。汽轮机叶片—频率下降某些值时，叶片发生机械谐振，谐振应力比正常运行时大很多倍，产生疲劳积累，可使叶片产生裂缝，严重时可能发生断裂。发电机—频率下降，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增加励磁电流，使定、转子温度升高，停运。系统

4、本身：变压器—频率下降，磁通密度增大，变压器铁芯损耗和励磁电流将增大，为限制温升，不得不降低变压器的负荷。无功功率—频率下降时，无功负荷将增大，从而使系统电压水平下降。P/PNQ/QNf/fNPQ图2.1负荷静态频率特性二、频率控制的方法（手段：原动机自动调速系统：调速器、调频器）在稳态情况下，电力系统的频率是一个全系统一致的参数。对系统中每一台发电机而言，其频率与转速有如下关系：其中P表示发电机极对数，n表示发电机组的转速度要求系统频率稳定，就必须系统中所有发电机的转速保持稳定，而发电机的转速与发电机输出的电功率（分担的电力负荷）和输入的原动机功率（汽轮机的进汽量或水轮机的进水量）有关。其

5、中，PT表示发电机输入功率或原动机的机械功率；PE发电机的输出功率（电磁功率）；TJ表示转动惯量的时间常数；ｗ表示转子的角速度。要保持频率稳定，即要保持发电机的输入功率和输出功率平衡，由于电力系统负荷是时刻变化的，所以必须不断调节发电机的输入功率（汽轮机的进汽量—汽门开度或水轮机的进水量—导水叶开度），使发电机的原动力随负荷不断变化。这是一个动态平衡的过程。所以频率控制问题实际上是一个系统中所有发电厂有功出力控制和调节的问题。频率控制可采用以下两种措施：1、正常运行时，采用自动频率控制（AFC）或自动发电控制AGC），其主要是在负荷缓慢变化时，调节发电机的输出功率，以保持频率恒定，保持系统中

6、联络线上的功率小于规定值，同时调节发电机功率时，还要考虑按最优经济原则分配机组出力。2、紧急状态下频率控制，在系统中有功功率出现大扰动，频率出现大偏差时，尽快恢复频率至正常值，以保证电力系统的安全。§2.3电力系统频率特性一、电力负荷的频率特性（静态）1、电力系统的负荷根据电力系统有功功率与频率的关系可以分为：一类：照明、电弧炉、整流器负荷等，吸收的有功功率不受频率变化的影响。二类：球蘑机、压缩机、卷扬机、往复式水泵、机床等，吸收有功功率近似与频率成正比。三类：变压器（涡流损耗），吸收有功功率与频率的二次方成正比。四类：各种风机（三次方）、高压水泵（三次方、高次方）等，吸收有功功率与频率高次

7、方成比例。系统中实际的负荷是上述各类负荷的组合，即综合负荷。2、电力负荷的频率调节效应综合负荷吸收的有功功率与频率的关系是一条非线性曲线如图2.1所示1）在额定频率时fN，系统负荷吸收的有功功率为PN。2）当系统的负荷突然增加时，发电机组的出力调节由于机械惯性的影响不能及时跟上，频率便会有所下降，这时负荷吸收的有功功率自动减少。这有利于系统的频率的自动恢复。（负荷调节效应的概念）PfP图2.2综合负荷静态频率