电力系统的频率特性和调节原理-电气工程及自动化—梁伟—.doc

电力系统的频率特性和调节原理 ——电气工程及自动化—梁伟—一、 电力系统的频率特性 1、发电机组和电力系统等效发电机组的功率频率静态特性 发电机组的功率频率静态特性如右上图，当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。 等效发电机组（电网中所有发电机组的等效机组）的功率频率静态特性如右中图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似 由此可见，发电机组和等效发电机组的功率频率静态特性都是向下倾斜的，其程度用调差系数表示，其倒数称为出力的频率调节效应系数： 调差系数是一个可以整定的参数,反映的是机组或系统对频率变化的敏感程度。 2、电力系统综合负荷的静态频率特性 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。 综合负荷与频率的关系可表示成： 频率一般在额定频率附近，频率偏移也很小，因此可将负荷的静态频率特性近似为直线。 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。 负荷的频率调节效应系数记为KL 3、电力系统的频率特性 电力系统主要由发电机、输电网络和负荷组成。 如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性的交点就是电力系统的频率的稳定运行点。 如右图，当等效发电机运行在特性G1，综合负荷特性为L1时，系统运行在a点，系统频率为f1。 二、 电力系统频率的调节理 1、电力系统频率的一次调整 当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为G1, 系统会运行在新的平衡点—b点，系统频率为f2。 如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为L2时，改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性变为G2, 则系统运行在c点，系统频率回到f1。 当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，若发电机调速系统的设定值不变，等效发电机特性仍然为G1, 系统运行在b点，系统频率为f2。这种由发电机特性和负荷调节效应共同承担系统负荷变化，使系统运行在另一频率的频率调整称为频率的一次调整。 对于右图，频率一次调整的结果： 发电机有功功率增加了PL2-PL1，负荷调节效应是负荷吸取的有功功率相对于原频率下的功率少吸收PL3-PL2，系统频率降低到f2。 当系统负荷减少时，频率的一次调整过程与上述相反。即系统频率升高，发电机有功功 率减少，负荷调节效应使负荷吸取的有功功率相对于原频率下的功率有所增加。 2、电力系统频率二次调整 当系统负荷变化较大，频率的一次调整的结果使系统频率过高或过低时，需要改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到规定范围内。对于右图，等效发电机特性由G1变为G2, 系统频率回到f1。 频率二次调整的结果（相比一次调整）： 发电机有功功率增加了PL3-PL2 负荷调节效应使得负荷功率多吸收了PL3-PL2 频率提高：f1-f2 总的调整结果： 发电机有功功率增加了PL3-PL1 负荷功率增加了PL3-PL1。 频率维持f1。 当系统负荷变化较大，通过改变发电机调速系统的设定值使系统频率恢复到规定范围内的频率调整称为频率的二次调整。 电力系统频率的二次调整任务是由调频发电厂中的发电机组承担的。 O PG PG2 PG1 f f1 f2 1 2 PL O f PL1 f1 O P PL3 PL1 f f1 f2 a b c PL2 L1 L2 G1 G2 O P PL3 PL1 f f1 f2 a b c PL2 L1 L2 G1 G2 O P PL3 PL1 f f1 f2 a b c PL2 L1 L2 G1 G2