me电力系统频率及有功功率的调节

第一节 电力系统的频率特性
二、电力系统负荷的调节效应 1）当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也 要随着改变，即
P F( f ) L
这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的 功率—频率特性，是负荷的静态频率特性，也 称作负荷的调节效应。
2）电力系统中各种有功负荷 与频率的关系：
负荷的功率—频率特性一般可表示为
第一节 电力系统的频率特性
四、电力系统的频率特性
发电机组的功率—频率特性与 负荷的功率、频率特性曲线的 交点就是电力系统频率的稳定 运行点。Leabharlann 第一节 电力系统的频率特性
a点：fe，PL b点：负荷增加ΔPL，负荷静态频率特性变为PL1， 无调速器，频率稳定值下降到f3，取用功率仍然 为原来的PL值 c点：调速器一次调节，增加机组的输入功率PT。 频率稳定在f 2 d点：调频器二次调节，增加机组的输入功率PT。 频率稳定在fe
式中 Δf—系统的频率增量 Ri —第 i 台机组的调差特性 ΔPCi—第 i 台机组的有功功率增量（调频功率)
第二节 调频与调频方程式
设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为ΔPL，则调 节过程结束时，必有 1 1 1 f
PL Pc1 Pc 2 ... Pcn f ( R1 R2 ... Rn ) Rx
第二节 调频与调频方程式
3）机组间有功功率的分配： 调频结束时必有 P P (1 K
n fhe i 1 ci
f 0
...... K n 1 ) Pc1 1
而各调频机组分担的频率为
Pci
x 1 n 1
K K Pfhe i 1 Pfhe 1 K1 ...... K n 1 Kx
第二节 调频与调频方程式
2）调频过程： • 调频器的调整是向着 满足调频方程式的方 向进行的。
第二节 调频与调频方程式
3）机组间有功功率的分配： 当系统中有 n 台机组参加调频
f R1PC1 0 f R2 PC 2 0 f Rn PCn 0
第一节 电力系统的频率特性
（二）发电机的调差系数 同步发电机的频率调差系数R
R f P G
负号表示发电机输出功率的变化和频率 的变化符号相反。
调差系数R的标幺值表示为
R* f / f e f * P / P P * Ge Ge G
f* R*P * 0 G
上式又称为发电机组的静态调节方程。
第二节 调频与调频方程式
二、主导发电机法 1）调频方程式：
f 0(发电机1 ，主导发电机) PC 2＝K1PC1 (发电机2) PCn K n 1Pn 1 (发电机n)
式中 ΔPci—第 i 调频发电机的有功增量 Ki —功率分配系数
第三章电力系统频率及有 功功率的调节
一、电力系统的频率特性 二、调频与调频方程式 三、电力系统的经济调度
目的要求：
了解电力系统调频的实质和重要性； 了解负荷的静态频率特性及负荷调节效应； 了解调速器的工作原理及其静态调节特性、配 有调速器的发电机组的功率频率特性.
重点：
负荷的静态频率特性及负荷调节效应
第一节 电力系统的频率特性
电力系统负荷变化情况
第一节 电力系统的频率特性
9）负荷的变动情况可以分成几种不同的分量： 一是变化周期一般小于10s的随机分量； 二是变化周期在10s～3min之间的脉动分量； 三是变化周期在3min以上的持续分量，负荷预测预报这 一部分。 10）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调 整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。 11）第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频 器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。 12）第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷，这称为 频率的三次调整。
上式也可以写为 其中
Rx 1
f Rx Pc 0
1 1 1 ... R1 R2 Rn
是系统的等值调节系数
则每台调频机组所承担的计划外负荷为
P Ci Rx PL (i 1,2,3...... n) Ri
第二节 调频与调频方程式
4）优缺点： 1、各机组同时参加调频，没有先后之分 2、计划外负荷在调频机组间是按一定的比例分 配的 3、频率稳定值的偏差较大
1）两个重锤开度减小——A 降至A′——C点尚未移 动——B点降至B′点——D 点代表有伺服马达控制的 转速整定元件，它不会因 转速而变动——E、F下降 至E′、F′。——接力器 活塞移动，——导叶开度 增加——转速回升。
第一节 电力系统的频率特性
2）转速上升时——重锤开度增加——A、B、E、F各点 也随之不断改变；这个过程要到C点升到某一位置时， 比如C′′，即导叶开大到某一位置时，机组的转速 通过重锤的开度使杠杆DEF重新回复到使Ⅱ的活门完 全关闭的位置时才会结束，这时B点就回到原来的位 置。 3）由于C′′上升了，所以A′′必定低于A。这说明调 速过程结束时，出力增加，转速稍有降低。 4）调速器是一种有差调节器。 5）通过伺服马达改变D点的位置，就可以达到将调速器 特性上下平移的目的。
第一节 电力系统的频率特性
在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的 倒数， P * 1 G
K G* R f *
KG*——发电机的功率-频率特性系数，或原动机的单
位调节功率。 一般发电机的调差系数或单位调节功率，可采用 下列数值： 对汽轮发电机组 R *=(4-6)%或KG* =16.6-25 ； 对水轮发电机组 R *=(2-4)%或KG* =25-50 ；
第一节 电力系统的频率特性
三、发电机组的功率—频率特性 a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来 实现的。 b)通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率 变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或 调节特性。 c)发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的 特性。
第一节 电力系统的频率特性
(一) 机械式调速器简介
式中 K 1 K ...... K 上式说明各调频机组间的出力也是按照一定的比 例分配的。
第二节 调频与调频方程式
4）优缺点： 1、各调频机组间的出力也是按照一定的比例分 配的。 2、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是各 机组在调频过程中的作用有先有后，缺乏“同 时性”。 3、调节过程慢，调节质量不高。
PL a0 PLN f f 2 f n a1 PLN ( ) a2 PLN ( ) an PLN ( ) fN fN fN
式中f N —额定频率 PL —系统频率为f时，整个系统的有功负荷 P —系统频率为额定值f N 时，整个系统的 LN 有功负荷 a0 , a1 ,...an —为上述各类负荷占P 的比例系数 LN
K L*
称为负荷的调节效应系数。
第一节 电力系统的频率特性
第一节 电力系统的频率特性
说明： 1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。 2）称 K 为负荷的频率调节效应系数。 3）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率 与频率的关系曲线可近似地视为具有不变斜率的直线。 这斜率即为 K 。 4） K 表明系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数。 5）对于不同的电力系统， 值也不相同。一般 =1～3。 K K 即使是同一系统的 K ，也随季度及昼夜交替导致负荷 组成的改变而变化。
fe
式中 ΔfW—调速器的最大频率呆滞 有失灵区产生的分配功率上的误差为（用标幺值表 示）： P w R
第一节 电力系统的频率特性
1）ΔPW*与失灵度ε成正比， 而与调差系数R*成反比。 过小的调差系数将会引起 较大的功率分配误差，所 以R*不能太小。 2）如果不灵敏区太小或完 全没有，那么当系统频率 发生微小波动时，调速器 也要调节，这样会使阀门 的调节过分频繁。
第二节 调频与调频方程式
第二节 调频与调频方程式
2）调频过程： 设系统负荷有了新的增量ΔP ，主 导发电机调频器的调节方程的原有 平衡状态被首先打破，无差调频器 向着满足其调节方程的方向对机组 的有功出力进行调整，随之出现了 新的ΔP 1 值，于是其余 n－1 个 调频机组的功率分配。方程式的原 有平衡状态跟着均被打破，它们都 会向着满足其功率分方程的方向对 各自机组的有功出力进行调节，即 出现了“成组调频” 的状态。调 频过程一直要到ΔPC1不再出现新值 才告结束。
第一节 电力系统的频率特性
将上式除以 PLN ，则得标么值形式，即
PL* a0 a1 f* a2 PLN f* an f*
2 n
通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略 其影响，并将上式对频率微分，得
dP * 2 L a1 2a2 f* 3a3 f* K L* df* PL* P% P / PLN K L* f* f % f / f N
第一节 电力系统的频率特性
2) 电力系统频率一致。 3)任一时刻，发供平衡。 4)负荷增加时，系统出现了功率缺额，机组的转速下降， 整个系统的频率降低。 5) 调频与有功功率调节是不可分开的。 6)调频是一个要有整个系统来统筹调度与协调的问题， 不允许任何电厂有一点“各自为政”的趋向。 7)调频与运行费用的关系也十分密切。 8)力求使系统负荷在发电机组之间实现经济分配。
系统频率稳定在f1： 1号机组的负荷增加了ΔP1 2号机组的负荷增加了ΔP2 两台机组增量之和等于ΔPL P R 可得 P R 此式表明： 在发电机组间的功率分配与 机组的调差系数成反比。
1* 2* 2* 1*
第一节 电力系统的频率特性
（四）调节特性的失灵区 由于测量元件的不灵敏性，对微小的转速变化不能反 应，调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上 是一条具有一定宽度的带子。不灵敏区的宽度可以用 失灵度ε来描述，即 f w