电力系统有功功率与频率调整

郑州电力职业技术学院毕业生论文题目：＿浅谈电力系统有功功率与频率调整

系别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿

专业＿继电保护及自动化

班级＿＿＿15继电3班＿＿＿＿

学号＿＿15401020341

姓名＿＿＿＿张高原＿＿＿＿

论文成绩答辩成绩综合成绩指导教师

主答辩教师

答辩委员会主任

浅谈电力系统有功功率与频率调整

摘要

本文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整的基本知识，有功功率的应用、意义及；频率调整的必要性，电压频率特性，频率的一二次调整，以及互联系统中的频率的一二次调整，调频与调压的关系，以及电力系统频率调整在个类电厂中得作用。

关键词：有功功率频率调整互联系统

目录

1电力系统有功功率与频率调整的意义 (1)

2频率调整的必要性 (1)

2.1频率变化的危害 (1)

2.2电力系统负荷变动规律 (1)

3电力系统的频率特性 (2)

3.1负荷的有功功率－频率静态特性3.2电源的有功功率－频率静态特性

3.2.1同步发电机组的调试系统 (2)

(4)

(4)

3.2.2调速系统框图 (4)

3.2.3同步发电机组的有功功率-频率静态特性 (4)

4电力系统的频率调整 (6)

4.1频率的一次调整 (6)

4.1.1基本原理 (6)

4.1.2基本关系 (6)

4.1.3多机系统的一次调频 (7)

4.2频率的二次调整 (9)

4.2.1基本原理 (9)

4.2.2基本关系： (10)

4.2.3基本理论： (10)

4.3互联系统的（二次）频率调整 (10)

4.3.1基本关系 (10)

4.3.2注意要点： (10)

4.4调频与调压的关系 (11)

4.4.1频率变化对电压的影响4.4.2电压变化会频率的影响 (11)

(11)

4.4.3注意 (11)

5电力系统的有功平衡与备用容量 (12)

5.1有功平衡关系 (12)

5.2备用容量 (12)

6电力系统负荷在各类发电厂的合理分配 (12)

6.1火力发电厂的主要特点6.2水力发电厂的主要特点 (12)

(13)

6.3抽水蓄能水电厂的主要特点 (13)

6.4核能发电厂的主要特点 (13)

总结 (14)

致谢 (15)

参考书籍 (16)

1电力系统有功功率与频率调整的意义

发电机的输出电压和输出电流是有限制的，发电机的负荷是以伏安计算的（即电

流有效值乘以电压有效值，视在功率），当负载的功率因数为全部转换成有功功率输出。当负载的功率因数很低时，比如

1时，发电机负荷可以0.5，这时，即使发电机

满负荷运行（输出电流达到其额定值），实际只能输出一般的功率，发电机效率很低。

另一方面，功率因数很低时，电能不断地在负载和发电机之间交换，电流在线路上产

生损耗。发电机必须在一定频率下稳定运行，如果不对频率进行控制，会造成发电机

运行失速，造成电网频率崩溃。

2频率调整的必要性

2.1频率变化的危害

(1)对用户：①IM出力，受f影响→影响生产（产量、质量、安全）②电子通信

设备受f影响→可靠性、准确性和精度

(2)对系统：①机组及辅机出力、效率受f影响——f↓→PG↓、η↓→PG↓↓

→f↓↓②f↓↑→机组应力、受命↓；③f↓→变压器、IM的Xm↓→I0↑→I02Xm ↑↑→系统无功缺额↑→V↓；网损↑

(3)频率要求：50 Hz±(0.2～0.5)Hz——△f =±(0.4~1.0)%

2.2电力系统负荷变动规律

运行中综合用电负荷PD变动特点：规律性+随机性

任何负荷功率的变化→f变化→f变化特点：规律性+随机性

三种负荷变动：

第一种负荷变动P1：小幅随机波动，周期短（<10s）→f微小随机波动；一次

P 3 P 2

a 0 + a 1 f + a 2f * + a 3f * +

调频→机组调速器实现。

第二种负荷变动 P2：幅度较大，周期较长（ 10s ～3min ）→ f 偏移，二次调频， 调频机组调频器——随机性←由大容量冲击负荷。

第三种负荷变动

P3：幅度大，周期长，变化缓慢→电厂按给定发电计划曲线发 电，三次调频——有规律←气候（季节性） 、作息制度、生活规律。

负 荷

变 动 三次 幅 调频 度

二次调频

P 1

一次调频

负荷变动频率

图 2-2 电力系统负荷规律变动图

3 电力系统的频率特性

3.1 负荷的有功功率－频率静态特性

(1) 定义：稳态运行时的 PD( f ) →有功－频率静态特性 (2) 描述：

P D*

*

2 3

a 0 + a 1f *

P D* = P D / P DN

& f

*

= f/f

N

关于 f 各次方负荷：

① 零次方类负荷：照明、电弧炉、电阻炉、整流设备

② 一次方类负荷：机械转矩恒定的电动机——球磨机、切削机床、往复式

D

D* * D D

水泵

③二次方类负荷：变压器涡流损耗

④三次方类负荷：通风机、循环水泵

⑤高次方类负荷：静水头阻力很大的给水泵-所占比例很小，忽略

(3)负荷的频率调节效应（频率调节系数、频率特性系数）

⑷K D的物理意义：

K D = tgβΔＰΔｆf

N

K D* = ΔＰ

Δｆf

*

=1.0

=

ΔＰ/P DN

Δf/f N

=

ΔＰf N

ΔｆP DN

=K D

f N

P DN

（a）K D反映P D对f变化的自动调节能力：K D↑→调节能力↑——负荷的“频率调节效应”或“单位频率调节功率”

（b）（c）K D取决于负荷本身的固有频率特性，有实验确定。一般

如果P D与无功功率，K D=0←负荷不具有频率调节能力

P D

P DN

βP D

△f

f N

-86f

K D=1~3 图3-1频率静态特性曲线图