第五章第一~三节电力系统的频率特性.pdf

《电力系统自动装置》 第五章 电力系统频率及有功功率的 自动调节 主讲教师： 胡志坚 武汉大学电气工程学院 第一节 电力系统的频率特性 一、概述 1)并列运行的每一台发电机组的转速与系统频 率的关系为： f= Pn/60 （3-1 ） 式中： P—— 发电机组转子极对数 n—— 发电机组的转数（r/min ） f —— 电力系统频率（Hz ） 显然，电力系统的频率控制实际上就是调节 发电机组的转速。 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。 稳态时，发电机机械输入功率等于电磁输 出功率，系统频率f 保持不变。 当系统负荷增加后，电磁功率增加，而机 械输入功率变化缓慢，从而使发电机产生功 率缺额，迫使转子速度n下降，f 随之下降。 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。 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： PL = F(f ) 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： （1 ）与频率变化无关的负荷，如照明、电弧 炉、电阻炉、整流负荷等； （2 ）与频率成正比的负荷，如切削机床、球 磨机、往复式水泵、压缩机、卷扬机等； 3 ）与频率的二次方成比例的负荷，如变压器 中的涡流损耗，但这种损耗在电网有功损耗 中所占比重较小； 4 ）与频率的三次方成比例的负荷，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比例的负荷，如静 水头阻力很大的给水泵等。 第一节 电力系统的频率特性 负荷的功率—频率特性一般可表示为： 式中： f e —额定频率； P —系统频率为 f 时，整个系统的有功负荷； l Ple— 系统频率为额定值 f e 时整个系统的有功负 荷； a a a ,,……—为上述各类负荷占P 的比例系数 0， 1， n le 将上式除以Ple ，则得标么值形式，即 P =a +a f +a f 2+ a f n l * 0 1 * 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 或写成： KL *称为负荷的调节效应系数。 第一节 电力系统的频率特性