电力系统频率控制
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瑞典南部系统，于1983年12月27日因斯德哥尔 摩西北部的海尔迈变电所进行倒闸操作时设备 损坏造成单相接地故障，使几条线路切除造成 电压大幅度降低。后来甚至发展到南北电网解 列，频率和电压急剧下降，南部电网完全崩溃 而大面积停电，事故损失达5000万美元
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5-2 电力系统频率特性 一、电力系统综合负荷的静态频率特性
6/4/2020
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B 频率对电力系统的影响 ① 频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大。 ② 频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机
（如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出 的有功功率下降。不能及时制止, 出现频率雪崩会造成 大面积停电,甚至使整个系统瓦解。
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③ 发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动的，系统频率 降低将使电动机功率降低，影响电厂正常运行。 f ↓→n ↓→P2 ↓→f ↓ ↓
④ 电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增 加,使无功消耗增加,引起系统电压下降。
V = E ∝ f : f ↓→V不变 →
Im ↑→Qm ↑→V ↓→电压崩溃
PDN
β
K D
PD* ＝ PD / PDN f* f / fN
KD
fN PDN
O
f fN
负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率调 节效应系数KD。
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※不同电力系统或同一电力系统不同时刻的KD、KD*都可 能不同，是不能控制的。
KD
=
PD* ＝ PD / PDN f* f / fN
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
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系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
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第五章 电力系统的有功功率和频率调整
5-1 频率调整必要性 5-2 电力系统频率特性 5-3 电力系统频率调整
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5-1 频率调整必要性 1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响
(1) 电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化, 出现次品 和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备 的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导 致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常 运行。
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B 提高电力系统运行的经济性 当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但
没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该 发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是 要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。
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C 保证联合电力系统的协调运行 电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域
a0 a1 a2 an 1
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用标么值表示为（PDN、fN）
PD a0 a1 f* a2 f*2 an fn
PD
PD PDN
f*
f fN
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3、负荷有功－频率的静态频率特性 在额定频率附近，负荷的静态频率特性近似为直线
PD
KD
tg
PD f
3. 变化缓慢的持续变动负荷，引起负 荷变化的原因主要是工厂的作息制 度，人民的生活规律，气象条件的 变化等。
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图13-1 有功功率负荷的变化
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
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频率的调整
负荷的变化将引起频率的相应变化。第一种变化负荷 引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整。这 种调整通常称为频率的一次调整。
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事故 分析
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1972年7月27日，湖北电网因继电保护误动作 ，武汉电网频率急剧下降，迫使青山、黄石两 个电厂全停。
1972年7月20日，浙江电网因常湖线输送功 率过大，导致发热弛度增大，而对低压线放电， 继电保护动作跳闸造成系统稳定破坏，频率急 剧下降，结果造成浙江电网全面瓦解，全省约 71.5％的用户停电
给水泵。
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2.电力系统负荷与频率的关系：
PD
a0 PDN
a1PDN (
f fN
Байду номын сангаас
) a2PDN (
f fN
)2
电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负 荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次 方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的 更高次方成正比。但有：
2. 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数 的属于此类，如球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩 机和卷扬机等。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力
不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的
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2、电力系统有功功率控制的必要性 A 维持电力系统频率在允许范围之内
电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机 组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损) 的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负 荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。为了保证电力 系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运 行机组有功功率。
第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
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一、电力系统综合负荷的静态频率特性
1、负荷分类（有功功率与频率的关系）
1. 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整 流负荷等。
电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统 实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不 同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。
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3、本章的主要内容
① 为什么P和f联系起来 ② 有功功率平衡 ③ 调频原理 ④ 调频方法和措施
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5-2 电力系统频率特性 一、电力系统综合负荷的静态频率特性
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B 频率对电力系统的影响 ① 频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大。 ② 频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机
（如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出 的有功功率下降。不能及时制止, 出现频率雪崩会造成 大面积停电,甚至使整个系统瓦解。
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③ 发电厂的厂用机械多使用异步电动机带动的，系统频率 降低将使电动机功率降低，影响电厂正常运行。 f ↓→n ↓→P2 ↓→f ↓ ↓
④ 电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增 加,使无功消耗增加,引起系统电压下降。
V = E ∝ f : f ↓→V不变 →
Im ↑→Qm ↑→V ↓→电压崩溃
PDN
β
K D
PD* ＝ PD / PDN f* f / fN
KD
fN PDN
O
f fN
负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率调 节效应系数KD。
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※不同电力系统或同一电力系统不同时刻的KD、KD*都可 能不同，是不能控制的。
KD
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PD* ＝ PD / PDN f* f / fN
二、发电机组和电力系统等效发电机组的 功率频率静态特性
三、电力系统的频率特性
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系统负荷组成
1. 变化幅度很小，变化周期较短（一 般为10s以内）的负荷分量；
2. 变化幅度较大，变化周期较长（一 般为10s～3min）的负荷分量，属 于这类负荷的主要有电炉，延压机 械，电气机车等；
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第五章 电力系统的有功功率和频率调整
5-1 频率调整必要性 5-2 电力系统频率特性 5-3 电力系统频率调整
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5-1 频率调整必要性 1、电力系统频率控制的必要性 A 频率对电力用户的影响
(1) 电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化, 出现次品 和废品。 （2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备 的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。 （3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导 致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常 运行。
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B 提高电力系统运行的经济性 当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但
没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该 发多少有功功率。电力系统有功功率控制的任务之一就是 要解决这个问题。这就是电力系统经济调度问题。
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C 保证联合电力系统的协调运行 电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了将几个区域
a0 a1 a2 an 1
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用标么值表示为（PDN、fN）
PD a0 a1 f* a2 f*2 an fn
PD
PD PDN
f*
f fN
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3、负荷有功－频率的静态频率特性 在额定频率附近，负荷的静态频率特性近似为直线
PD
KD
tg
PD f
3. 变化缓慢的持续变动负荷，引起负 荷变化的原因主要是工厂的作息制 度，人民的生活规律，气象条件的 变化等。
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图13-1 有功功率负荷的变化
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
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频率的调整
负荷的变化将引起频率的相应变化。第一种变化负荷 引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整。这 种调整通常称为频率的一次调整。
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事故 分析
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1972年7月27日，湖北电网因继电保护误动作 ，武汉电网频率急剧下降，迫使青山、黄石两 个电厂全停。
1972年7月20日，浙江电网因常湖线输送功 率过大，导致发热弛度增大，而对低压线放电， 继电保护动作跳闸造成系统稳定破坏，频率急 剧下降，结果造成浙江电网全面瓦解，全省约 71.5％的用户停电
给水泵。
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2.电力系统负荷与频率的关系：
PD
a0 PDN
a1PDN (
f fN
Байду номын сангаас
) a2PDN (
f fN
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电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负 荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次 方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的 更高次方成正比。但有：
2. 与频率的一次方成正比的负荷，负荷的阻力矩等于常数 的属于此类，如球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩 机和卷扬机等。
3. 与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗。 4. 与频率的三次方成正比的负荷，如通风机、静水头阻力
不大的循环水泵等。 5. 与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的
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2、电力系统有功功率控制的必要性 A 维持电力系统频率在允许范围之内
电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机 组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损) 的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力系统的负 荷是时刻变化的,从而导致系统频率变化。为了保证电力 系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运 行机组有功功率。
第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往 往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这时必须 有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二 次调整。
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一、电力系统综合负荷的静态频率特性
1、负荷分类（有功功率与频率的关系）
1. 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整 流负荷等。
电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统 实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不 同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。
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3、本章的主要内容
① 为什么P和f联系起来 ② 有功功率平衡 ③ 调频原理 ④ 调频方法和措施