电力系统负荷可分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动由很大的 偶然性。第二种变动幅度较大，周期较长，属于这类负荷的主要有电炉、电气机车等带有冲 击性的负荷。第三种负荷变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动。 电力系统的有功功率和频率调整大体可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频 率的一次调整指由发电机的调速器进行的，对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次 调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的，对第二种负荷变动引起的频率偏移的调 整。三次调整其实就是指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事 先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外其他节点的注入有功功率之所以可 以给定，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流 计算中的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务的发电厂母线，这其实是指担负二次调频 任务的发电厂母线。 一：调整频率的必要性 电力系统频率变动时，对用户的影响： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。 系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。 频率变动地发电厂和系统本身也有影响： 火力发电厂的主要厂用机械—风机和泵，在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少， 影响锅炉的正常运行。 低频运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片 断裂。 低频运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增加励磁电流，以致使 发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超越温升限额，不得不降低发电机所发功率。 低频运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。也为了不超越 温升限额，不得不降低变压器的负荷。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大。而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水 平的下降。 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称自动调速系统， 特别时其中的调速器和调频器（又称同步器）。 二：发电机原动机有功功率静态频率特性 电源有功功率静态频率特性通常可以理解为就是发电机中原动机机械功率的静态频率特性。 原动机未配置自动调速时，其机械功率与角速度或频率的关系： 221212m P C C C f C f ωω=-=- 式中各变量都是标幺值；通常122C C =。 解释如下：机组转速很小时，即使蒸汽或水在它叶轮上施加很大转矩m M ，它的功率输出m P 仍很小，因功率为转矩和转速的乘积；机组转速很大时，由于进汽或进水速度很难跟上叶轮 速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率输出仍然很小；只有在额定条件下，转速和转矩 都适中，它们的乘积最大，功率输出最大。 调速系统中调频器的二次调整作用在于：原动机的负荷改变时，手动或自动地操作调频器，
频率与有功功率平衡 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有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，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。 频率质量是电能质量的一个重要指标。中国《电力工业技术管理法规》规定，大容量电力系统的频率偏差不得超过，一些工业发达国家规定频率偏差不得超过。 说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。 12.1.2.1负荷频率特性 负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷推动平衡时，则频率将立即发生变化。由于频率的变化，整个系统的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特性。 综合负荷与频率的关系可表示成： 由于电力系统运行中，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，如下图所示。
12.1.2.2发电机组频率特性 发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。 发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时，发电机输出功率增加则频率下降，而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性，而①和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
等值发电机组（电网中所有发电机组的等效机组）的功率频率静态特性如下图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似。 12.1.2.3电力系统频率特性 电力系统的频率静态特性取决于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性，由发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性可以经推导得出： 式中――电力系统有功功率变化量的百分值： ――系统频率变化量百分值； ――为备用容量占系统总有功负荷的百分值。 12.1.2.4一次调频 一次调频：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。
电力系统频率的二次调节 一、频率的二次调节基本概念 上一节分析了系统频率特性系数Ks的组成和特点。从分析中可知，系统的频率响应系数愈大，系统就能承受愈大的负荷冲击。换句话说，在同样大的负荷冲击下，Ks愈大，所引起的系统频率变化愈小。为了使系统的频率偏差限制在教小的范围内，总是希望有较大的Ks。 Ks由两部分组成，一部分有负荷本身的频率特性所决定，电力系统的运行人员是无法改变的；另一部分有发电机组的频率响应系数决定的，它是发电机调差系数的倒数。运行人员可以调整机组的调差系数和机组的运行方式来改变其大小。但是从机组的稳定运行角度考虑，机组的调差系数δ%不能取得太小，以免影响机组的稳定运行。 系统的频率响应系数Ks是随着系统负荷的变动和运行方式的变化二变动的。这对用户和系统本身都是不希望的。也就是说，仅靠系统的一次频率调整，没有任何形式的二次调节（包括手动和自动），系统的频率不可能恢复到原有的值。为了使系统的频率恢复到原有的额定频率运行，必须采用频率的二次调节。 频率的二次调节就是改变发电机组的频率特性曲线，从而使系统的频率恢复到原来的正常范围。 如图3-15所示，发电与负荷的起始点为a，系统的频率为f1。当系统的负荷发生变化，负荷增大，负荷特性曲线从PLa变化至PLb时,当系统发电特性曲线为PGa时，发电与负荷的交叉点为a移至b点。此时，系统的频率从f1降至f2。当增加系统发电，即改变发电的频率特性曲线从PGa变到PGb，就能使发电与负荷特性的交叉点移至d点，可使系统的频率保持在原来的f1运行。 反之，当系统的负荷降低，在如图3-15中，发电与负荷的起始点为d，此时，系统的频率为f1。当系统的负荷发生变化，负荷特性从从PLb变化至PLa时,当系统发电特性曲线为PGb时，发电与负荷的交叉点为d和c点。此时，系统的频率从f1上升至f3。为了恢复系统的频率，适当减少系统发电，即改变发电的频率特性曲线从PGb变到PGa，就能使发电与负荷特性的交叉点从c点移至a点，
电力系统频率及有功功率的自动调节 摘要 在现实中系统功率并不是一个恒定的值，而是随时变化的，在系统中，每时每刻发电功 率和用电功率基本平衡。而功率又是影响频率的主要因素，当发电功率与用电功率平衡时，频率基本稳定，当发电功率大于用电功率时系统频率则上升，反之则下降，所以系统对有功 功率和频率进行调整。本文研究了电力系统频率及有功功率的自动调节进行了详细的研究与论证。 关键词：频率有功功率自动调节 第一章频率和有功功率自动控制的必要性 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,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量”甚至会出现次品和废品。 （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。这对一些重要工业和国防是不能允许的。 （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。 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，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统，当频率低到45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断 裂，造成重大事故。（次同步谐振，1970、1971年莫哈维电厂790MV机组的大轴损坏事故） （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、送煤机）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。这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造 成大面积停电，甚至使整个系统瓦解。 （3）在核电厂中，反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时，冷却介质泵即自动跳开，使反应堆停止运行。 （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，频率下降还会引起励磁机出力下降，并使发电机电势下降，导致全系统电压水平降
电力系统的频率问题 为什么我国的电源是采用50Hz的,而外国有的国家采用60Hz的电源?我国在制定此标准时是依据什么呢?50Hz和60Hz电源的优点、缺点在哪里？两者对负载的功率有没有影响？另外，机场和飞机上又为什么采用400Hz的电源？ 其实50H和60HZ的区别不是很大，没有实质性的问题。不过是发电机的转速略有差别。选择50HZ或60HZ，在一个国家里，总得一致。 应当引起人们关注的倒是，为什么要采用50HZ或60HZ，而不是更高或更低。 在电气系统里，频率是一个很重要的基本要素，并不是随意确定的。 这一个问题看起来简单，实际上是一个比较复杂的问题，涉及的方面比较多，从原理上追朔，应当从麦克斯韦发现了经典电磁理论、赫兹为麦克斯韦的理论添上了至关重要的一笔、法拉第的法拉第电磁感应定律及其世界上第一台电磁感应发电机、英国工程师瓦特金首先制出了电动机，法国人皮克希制成了发电机、西门子发现了发电机的原理，发明了发电机，这是发电机领域的第一例实际应用等说起。 此后人们发现总结出来的定理为，周期性地改变方向的电流叫做交流电，电流发生1 个周期性变化的时间叫做周期，每秒电流发生变化的次数做频率，单位是赫兹（为了纪念赫兹的贡献）。交流电的频率为50（60）赫，电流方向每秒钟发生50（60）个周期性的变化，每秒改变的次数为100（120）次。 电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。如果将电动机线圈两端加两个铜制滑环及分别与滑环接触的两个电刷就成为交流发电机（原理）。发电机是实现将机械能转化为电能的装置，需要原动机拖动。 频率大小的确定与发电机、电动机及变压器等的构造、材料等有关。 50赫的两极发电机的同步转速是3000转/分，而如果频率上升一倍达到100赫，那么同步转速将会是6000转/分。如此高的速度将会给发电机的制造带来很多问题，特别是转子表面的线速度太高，必将大大限制容量的增加。另外，从使用角度看，频率过高，使得电抗增加，电磁损耗大，加剧了无功的数量。譬如以三相电机为例，其电流大大下降，输出功率及转矩也大大下降，实在没有益处。另外，如果采用较低的频率譬如30赫，变压效率低，那么将不利于交流电的变压和传输。 现代电力系统的频率即电力系统中的同步发电机产生的正弦基波电压的频率。频率是整个电力系统统一的运行参数，一个电力系统只有一个频率。我国和世界上大多数欧洲国家电力系统的额定频率为50Hz。美洲地区多数是60Hz。大多数国家规定频率偏差±0.1～0.3Hz之间。在我国，300万kW以上的电力系统频率偏差规定不得超过±0.2Hz；而300万kW以下的小电力系统的频率偏差规定不得超过±0.5Hz。由于大机组的运行对电力系统频率偏差要求比较严格，因此有些国家对电力系统故障运行方式的频率偏差也作了规定，一般规定在±0.5～ ±1Hz之间。超过允许的频率偏差，大机组将跳闸，这不利于系统的安全稳定运行。 在电力系统内，发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功率不平衡，将引起电力系统频率变化。当系统负荷超过或低于发电厂的出力时，系统频率就要降低或升高，发电厂出
12.1.1.1频率与有功功率平衡 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有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，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。 频率质量是电能质量的一个重要指标。中国《电力工业技术管理法规》规 定，大容量电力系统的频率偏差不得超过，一些工业发达国家规定 频率偏差不得超过。 说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。 12.1.2.1负荷频率特性 负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷 推动平衡时，则频率将立即发生变化。由于频率的变化，整个系统的负荷 也将随着频繁率的的变化而变化。这种负荷随频率的变化而变化的特性叫 做负荷的频率静态特性。 综合负荷与频率的关系可表示成：
由于电力系统运行中，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，如下图所示。 12.1.2.2发电机组频率特性 发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。 发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时，发电机输出功率增加则频率下降，而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性，而 ①和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
电力系统频率偏低偏高有哪些危害 电力系统频率的频率变动会对用户、发电厂、电力系统产生不利的影响。1.对用户的影响：频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量，雷达、电子计算机等会因频率过低而无法运行；2.对发电厂的影响：频率降低时，风机和泵所能提供的风能和水能将迅速减少，影响锅炉的正常运行；频率降低时，将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，减短叶片寿命甚至使其断裂。频率降低时，变压器铁耗和励磁电流都将增加，引起升温，为保护变压器而不得不降低其负荷；3.对电力系统的影响：频率降低时，系统中的无功负荷会增加，进而影响系统，使其电压水平下降。 当供电电路的频率偏高时，1、电动机的转速回高（n=60f/p(1-&) )，当电动机转速增大时，其实际功率成倍增加，其结果电动机很容易过载烧毁；2、中国电气设备是按50赫兹设计的，如果大于其允许的频率数，电气原件容易损坏。当供电电路的频率偏低时，电动机转速会过低，会使有的设备不能正常工作，如水泵可能不出水，风机风量、风压过低。 频率变化对电力用户及电力系统的影响包括哪些 对用户： 1、用户使用的电动机的转速与系统频率有关，频率变化将使电动机的转速变化，从而影响产品的质量。例如，纺织工业都会因为频率的变化出现次品。 2、近代工业，国防和科学技术都已经广泛使用的电子设备受到频率影响较大。 系统本身： 1、低频运行，会对发电机的叶片所受到的应力有影响。甚至引起共振，降低叶片寿命。 2、增大励磁电流，提高温升等。 系统频率的变化主要是引起负荷端异步电动机转速的变化。 如果频率降低的过多，将使电动机停止运转，会引起严重的后果。比如，火电厂的给水泵停止运转，将迫使锅炉停炉。另一方面，如楼上所讲，对于汽轮机在低频运行状态下时，会缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂。（这是因为汽轮机转子一般瘦长，转速较快，可达1500r/s,突然频率过低，会使叶片断裂）。 如果频率过高，则会出现失步等问题。 推荐楼主看《电力系统分析（上）》诸俊伟和《电力系统分析（下）》夏道止 电力系统频率变化的原因
《电力系统分析》复习题 一、单项选择题 1、下列二次设备中（c ）是保护设备。 A．电流表B．电压表 C．继电保护装置D．远动操作装置 2、TJ表示（）。 A．铝绞线B．铜绞线 C．银绞线D．钢芯铝绞线 3、下列各选项中不可以作为电力系统有备用接线方式的是（）。 A．放射式B．干线式 C．链式D．环式 4、节点导纳矩阵形成过程中，把变压器采用π形等值电路表示后，下列说法错误的是（）。 A．电网中存在阻抗支路B．电网中存在导纳支路 C．电网中不存在理想变压器D．以上说法都不正确 5、频率质量以（）来表示。 A．频率偏移B．电压偏移 C．波形畸变率D．电流偏移 6、电力线路串联电抗中的无功功率（）。 A．呈容性B．呈纯阻性 C．呈感性D．性质不定 7、下列哪项属于短路的内部原因？（） A．动物B．绝缘老化 C．污染D．人为误操作 8、下列各项中是静止元件的是（）。 A．鼠笼发电机B．同步发电机 C．异步发电机D．线路 9、机电暂态过程的时间级是（）级。 A．微秒B．毫秒
C．分秒D．秒 10、简单单机发生短路故障时，功角特性曲线（）。 A．降低B．提高 C．不变D．变化不定 11、通常同步发电机接在线路首端，它的额定电压为电力线路额定电压的（）。A．1.05倍B．1.0倍 C．1.1倍D．1.15倍 12、变压器的电导参数主要决定于实验数据（）。 A．短路损耗B．空载损耗 C．短路电压百分比D．空载电流百分比 13、线路两端的电压相量之差称为（）。 A．电压调整B．电压损耗 C．电压偏移D．电压降落 14、下列关于节点导纳矩阵说法不正确的是（）。 A．节点导纳矩阵是上三角矩阵 B．节点导纳矩阵是n×n维方阵 C．如果两节点没有直接的电气连接，则导纳矩阵中的互导纳为零 D．节点导纳矩阵是高度稀疏矩阵 15、下列调频属于事前调频的是（）。 A．一次调频B．二次调频 C．三次调频D．四次调频 16、一般综合负荷的功率因数为（）。 A．0.5左右B．0.5-0.6 C．0.6-0.9 D．0.9-0.95 17、下列属于短路应对措施的是（）。 A．快速切除故障B．快速恢复线路供电 C．降低短路发生概率D．以上说法都正确 18、在任意某系统某点发生不对称短路时，短路点元件参数（）。 A．对称B．不对称 C．相等D．不确定
4.3电力系统的频率特性 4.3.1发电机组自动调速系统工作原理 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称自动调速系统，特别是其中的调速器和调频器(又称同步器)。以下，就从自动调速系统的作用开始，讨论频率调整。 自动调速系统的种类很多，以下介绍的是一种相当原始的机械调速系统—离心飞摆式。这种调速系统比较直观，但它的调节机理又和新型调速系统(如电液式调速系统)没有很大差别。 离心飞摆式调速系统的示意图如图4-7。 图4-7离心飞摆式调速系统 其作用原理如下： 调速器的飞摆由套筒带动转动，套简则为原动机的主铀所带动。单机运行时，因机组负荷的增大，转速下降，飞摆由于离心力的减小，在弹簧的作用下向转轴靠拢，使A点向下移动到A``。但因油动机活塞两边油压相等，B点不动，结果使杠杆AB绕B点逆时针转动到A``B。在调频器不动作的情况下，D点也不动，因而在A点下降到A``时，杠杆DE绕D点顺时针转动到DE`，E点向下移动到E`。错油门活塞向下移动，使油管a、b的小孔开启，压力油经油管b进入油动机活塞下部，而活塞上部的油则经油管a经错油门上部小孔溢出。在油压作用下，油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节汽门或水轮机的导向叶片开度增大，增加进汽量或进水量。 与油动机活塞上升的同时，杠杆AB绕A点逆时针转动，将连结点C从而错油门活塞提升，使油管a、b 的小孔重新堵住。油动机活塞又处于上下相等的油压下，停止移动。由于进汽或进水量的增加，机组转速上升，A点从A``回升到A`。调节过程结束。这时杠杆AB的位置为A`CB`。分析杠析AB的位置可见，杠杆上C 点的位置和原来相同，因机组转速稳定后错油门活塞的位置应恢复原状；B`位置较B高，A`的位置较A略低；相应的进汽或进水量较原来多，机组转速较原来略低。这就是频率的“一次调整”作用。 对应负荷的增大，发电机输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出功率减小，频率略高于原来值。这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调速器自动完成的。调整的结果，频率不能回到原来值，因此一次调整为有差调节。 为使负荷增加后机组转速仍能维持原始转速，要求有“二次调整”。“二次调整”是借调频器完成的。调频器转动蜗轮、蜗杆，将D点抬高。D点上升时，杠杆DE绕F点顺时针转动，错油门再次向下移动，开启小孔。在油压作用下，油动机活塞再次向上移动，进一步增加进汽或进水量。机组转速上升，离心飞摆使A 点由A`向上升。而在油动机活塞向上移动时，杠杆AB又绕A逆时针转动，带动C、F、E点向上移动，再次堵塞错油门小孔，再次结束调节过程。如D点的位移选择得恰当，A点就有可能回到原来位置。这就是频率的“二次调整”作用。由于调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节。 4.3.2发电机组的有功功率—频率静态特性
返回＞＞ 第三章放大电路的频率特性 通常，放大电路的输入信号不是单一频率的正弦信号，而是各种不同频率分量组成的复合信号。由于三极管本身具有电容效应，以及放大电路中存在电抗元件(如耦合电容和旁路电容)，因此，对于不同频率分量，电抗元件的电抗和相位移均不同，所以，放大电路的电压放大倍数A u和相角φ成为频率的函数。我们把这种函数关系称为放大电路的频率特性。 §1频率特性的一般概念 一、频率特性的概念 以共e极基本放大电路为例，定性地分析一下当输入信号频率 发生变化时，放大倍数将怎样变化。 在中频段，由于电容可以不考虑，中频A um电压放大倍数基本 上不随频率而变化。，即无附加相移。对共发射极放大电路 来说，输出电压和输入电压反相。 在低频段，由耦合电容的容抗变大，电压放大倍数A u变小，同 时也将在输出电压和输入电压间产生相移。我们定义：当放大倍数 下降到中频率放大倍数的0.707倍时，即时的频 率称为下限频率f l 对于高频段。由于三极管极间电容或分布电容的容抗 在低频时较大，当频率上升时，容抗减小，使加至放大电 路的输入信号减小，输入电压减小，从而使放大倍数下降。 同时也会在输出电压与输入电压间产生附加相移。同样我 们定义：当电压放大倍数下降到中频区放大倍数的0.707 倍时，即时的频率为上限频率f h。 共e极的电压放大倍数是一个复数， 其中，幅值A u和相角都是频率的函数，分别称为放 大电路的幅频特性和相频特性。
我们称上限频率与下限频率之差为通频带。 表征放大电路对不同频率的输入信号的响应能力，它是放大电路的重要技术指标之一。 二、线性失真 由于通频带不会无穷大，因此对于不同频率的信号，放大倍数的幅值不同，相位也不同。当输入信号包含有若干多次谐波成分时，经过放大电路后，其输出波形将产生频率失真。由于它是电抗元件产生的，而电抗元件又是线性元件，故这种失真称为线性失真。线性失真又分为相频失真和幅频失真。 1．相频失真 由于放大器对不同频率成分的相位移不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 2．幅频失真 由于放大器对于不同频率成分的放大倍数不同，而使放大后的输出波形产生了失真。 线性失真和非线性失真本质上的区别：非线性失真产生新的频率成分，而线性失真不产生新的频率成分。
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电路 第四次实验 实验名称：电路频率特性（EDA） 院（系）：专业：电班 姓名：学号： 实验室: 实验组别： 同组人员：实验时间： 评定成绩：审阅教师： 电路频率特性的研究
一、 实验目的 1. 掌握低通、带通电路的频率特性； 2. 应用Multisim 软件测试低通、带通电路频率特性及有关参数； 3. 应用Multisim 软件中的波特仪测试电路的频率特性。 二、 实验原理 研究电路的频率特性，即是分析研究不同频率的信号作用于电路所产生的响应函数与激励函数的比值关系。通常情况下，研究具体电路的频率特性，并不需要测试构成电路所有元件上的响应与激励之间的关系，只需要研究由工作目的所决定的某个元件或支路的响应与激励之间的关系。本实验主要研究一阶RC 低通电路，二阶RLC 低通、带通电路的频率特性。 （一）：网络频率特性的定义 电路在一个正弦电源激励下稳定时，各部分的响应都是同频率的正弦量，通过正弦量的相量，网络函数|()|H jw 定义为：. ().|()||()|j w Y H w H jw e X ?== 其中Y 为输出端口的响应，X 为输入端口的激励。由上式可知，网络函数是频率的函数，其中网络函数的模|()|H jw 与频率的关系称为幅频特性，网络函数的相角()w ?与频率的关系称为相频特性，后者表示了响应与激励的相位差与频率的关系。 （二）：网络频率特性曲线 1. 一阶RC 低通网络 网络函数： 其模为： 辐角为: 显然，随着频率的增高，|H(j ω)|将减小，即响应与激励的比值减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。 4590 (a) RC低通网络(b) 幅频特性 (c) 相频特性 ()H j ω()) RC ?ω=().0.1/1 1/1i U j c H j R j C j RC U ωωωω=== ++
谐波常见问题 一、电能质量与电力谐波 一个理想的电力系统应以恒定的频率（50Hz或60Hz）和正弦的波形，按规定的电压水平对用户供电。供电的频率、幅值和波形畸变等因素反映了供电质量或电能质量。 电网的频率和幅值很大程度由发电厂控制，而电流和电压波形的畸变则归因于用电设备或负载。传统的线性负载，如白炽灯、磁感应电动机、电阻性发热丝、电容器组等，其电流波形是和正常电网电压波形一致的正弦波，基本没有畸变。但是随着经济、技术的发展，特别是随着电力电子技术的发展，变频调速器、半导体整流设备、不间断电源、计算机、家用音像设备、节能灯、复印机等新型用电设备的应用迅速增加。这些负载具有显著的非线性特征，从电网汲取的电流波形存在严重畸变，不再是和电网的电压波形一致的正弦波。畸变的电流在电网内阻抗上产生畸变的电压降，又会导致供电电压波形畸变。 数学分析表明，畸变的波形是由与电网正常工作频率相同的基波正弦分量和它的高次谐波分量叠加构成的。工业负载所产生的畸变电流波形所包含的典型谐波分量主要有5次、7次、11次和13次谐波。 畸变的电流、电压波形含有大量高次谐波分量，导致电网污染，电能质量恶化，对电网和电力用户都会产生严重的危害和影响。当今电力谐波问题已成为主要的电能质量问题。 二、产生谐波的用电设备 产生谐波的用电设备非常广泛，如：变频调速器、直流调速系统、整流设备、中高频感应加热设备、晶闸管温控加热设备、焊接设备、电弧炉、电力机车、不间断电源、计算机、通讯设备、音像设备、充电器、变频空调、晶闸管调光设备、电子节能灯、复印机等，工作时都会产生大量谐波。 三、电力谐波的主要危害 1）增加电力设备负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失； 2）引起无功补偿电容器谐振和谐波放大，导致电容器因过电流或过电压而损坏或无法投入运行； 3）产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命； 4）由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化； 5）谐波电压以正比于其峰值电压的形式增加了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命； 6） 3的倍数次谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。 7）谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，导致区域性停电事故； 8）谐波改变了电压或电流的变化率和峰值，延缓电弧熄灭，影响断路
______________________________________________________________________________________________________________ 实验 1.4 R、L、C电路的频率特性 实验 1.4.1 硬件实验 1．实验目的 （1）熟悉信号发生器、示波器、交流毫伏表的使用。 （2）研究RLC 串联电路的谐振现象、特点及元件参数对电路频率特性的影响。 （3）了解RC 串并联电路的选频特性。 2．实验预习要求 （1）阅读附录，了解功率函数发生器、双通道交流毫伏表和双踪示波器的使用方法。 （2）能否用普通万用表测量本实验中各交流电压？为什么？ （3）掌握R、L、C 串联电路的频率特性。 在图 1.4.1 中，若功率函数发生器输出电压U =2V，R =51Ω、C = 33nF、L = 9mH、线圈电阻r L = 0.7Ω（由于各实验板上电感线圈的电感、线圈电阻各不相等，这里取近似值），试计算电路的性能指标： 谐振频率f0 =____9.235k_____Hz 品质因数（需考虑r L）Q =_______10.1______ 谐振时电感和电容电压U L0=U C0=______16.6______V 通频带f BW =____0.92k_____Hz 3．实验和设备 4．实验内容及要求 （1）R、L、C 串联电路频率特性的测量
→按图 1.4.1 接线，R = 51Ω、C = 33nF 。由函数发生器的“功率输出端”提供频率和幅度可调的正弦电压。示波器通道 CH1 显示信号源电压 u 的波形，通道 CH2 显示电阻电压 u R 的波形（此处电流 i 与电阻电压 u R 同相位）。 →把电路调到谐振状态，测量谐振频率 f o 测量谐振频率 f o 可以采用调节信号源频率，使电压 u 和 u R 同相的方法。本实验用李沙育图形法（实验原理见本实验后附录）。 调节信号源频率等于本实验“预习要求（3）”中的估算值 f 0，信号源输出电压 U =2V ，用示波器观察 u 和 u R 波形的相位关系，微调信号源频率，使 u 和 u R 同相。 将示波器“扫描频率开关”（TIME/DIV ）旋钮选择“X-Y ”工作方式，CH1 成为 X 轴通道。谐振时示波器显示波形为一斜直线，此时信号源频率即为电路实际的谐振频率 f 0，电阻上电压 U R = U R0 为最大。 注意：a) 示波器 CH1、CH2 的“VOLTS/DIV ”旋钮应选取相同档位 (可置于 1V)。 b) 由于除电感线圈有电阻外电容器也有功率损耗，所以谐振时电阻电压 U R0 的实际测量值小于理论计算值。 →测量 RLC 串联电路的电流谐振曲线 根据表 1.4.1 给出的频率值，调节函数发生器的输出频率，用交流毫伏表测量每一频率上 U R 的数值，填入表 1.4.1 中。在谐振状态下，加测 U L0、U C0，并记入表 1.4.1 中。 注：表 1.4.1 中 f 2 和 f 1 分别是通频带 f BW 的上、下限频率，应在测出 f 0 及相应 U R0 后，经计算获得 U f1、U f2 ( = 0.707U R0 )，再由 U f1、U f2 的值测出 f 1 和 f 2。 L （ r L ） 功 率 输 出 函 数 发 生 器 示 波 器 CH2 CH1 黑 红 C R i 图 1.4.1 RLC 串联电路 u u R
、什么是动力系统、电力系统、电力网? 答:通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统; 把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统; 把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。 2、现代电网有哪些特点? 答:1、由较强的超高压系统构成主网架。2、各电网之间联系较强,电压等级相对简化。3、具有足够的调峰、调频、调压容量,能够实现自动发电控制,有较高的供电可靠性。4、具有相应的安全稳定控制系统,高度自动化的监控系统和高度现代化的通信系统。5、具有适应电力市场运营的技术支持系统,有利于合理利用能源。 3、区域电网互联的意义与作用是什么? 答:1、可以合理利用能源,加强环境保护,有利于电力工业的可持续发展。 2、可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组,有利于降低造价,节约能源,加快电力建设速度。 3、可以利用时差、温差,错开用电高峰,利用各地区用电的非同时性进行负荷调整,减少备用容量和装机容量。 4、可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用,可减少事故备用容量,增强抵御事故能力,提高电网安全水平和供电可靠性。 5、能承受较大的冲击负荷,有利于改善电能质量。 6、可以跨流域调节水电,并在更大范围内进行水火电经济调度,取得更大的经济效益。 4、电网无功补偿的原则是什么? 答:电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压进行调整,保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求,避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。 5、简述电力系统电压特性与频率特性的区别是什么? 答:电力系统的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性(负荷随频率的变化而变化的特性叫负荷的频率特性。发电机组的出力随频率的变化而变化的特性叫发电机的频率特性),它是由系统的有功负荷平衡决定的,且与网络结构(网络阻抗)关系不大。在非振荡情况下,同一电力系统的稳态频率是相同的。因此,系统频率可以集中调整控制。 电力系统的电压特性与电力系统的频率特性则不相同。电力系统各节点的电压通常情况下是不完全相同的,主要取决于各区的有功和无功供需平衡情况,也与网络结构(网络阻抗)有较大关系。因此,电压不能全网集中统一调整,只能分区调整控制。 6、什么是系统电压监测点、中枢点?有何区别?电压中枢点一般如何选择? 答:监测电力系统电压值和考核电压质量的节点,称为电压监测点。电力系统中重要的电压支撑节点称为电压中枢点。因此,电压中枢点一定是电压监测点,而电压监测点却不一定是电压中枢点。 电压中枢点的选择原则是:1)区域性水、火电厂的高压母线(高压母线有多回出线);2)分区选择
12.1.1.1频率与有功功率平衡电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有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，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。 频率质量是电能质量的一个重要指标。中国《电力工业技术管理法规》规 定，大容量电力系统的频率偏差不得超过I血7」狂，一些工业发达国家规定 频率偏差不得超过I Q菲& 说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。 12.1.2.1负荷频率特性 负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷推动平 衡时，则频率将立即发生变化。由于频率的变化，整个系统的负荷也将随着频繁 率的的变化而变化。这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特 性。 综合负荷与频率的关系可表示成： rzT
由于电力系统运行中，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，如下图所示 12.122发电机组频率特性 发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性0 发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时 ，发电机输出功率增加则频率下降，而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性，而① 和②表示发电机出力分别为PG1和PG2时对应的频率。
对电力系统频率调整的综述 摘要：频率和电压是电力系统运行的两大质量指标。若频率或电压不稳定,不仅给发电厂(变电站)及电力系统本身带来许多危害,而且更重要的是不能满足广大用户对电能质量的要求, 使用户的产品质量下降甚至报废。因此,当系统频率或电压变化时,各发电厂(变电站)值班人员应按照规定主动调整,使其恢复至规定范围内运行。 Abstract: the frequency and voltage is two quality index for power system operation. If the frequency or the voltage is not stable, not only for power plants (substation) and power system itself bring a lot of harm, but more important is can't satisfy the needs of the users of power quality, the user's product quality declining even scrapped. Therefore, when the system frequency or voltage changes, the power plant (substation) on duty personnel should take the initiative to adjust according to the regulation, make its restore to regulations within the scope of operation. 关键词：1.频率与有功功率平衡 2.频率的调整 3. 调整频率的必要性 正文： 一、频率与有功功率平衡 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有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 ，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率。 频率质量是电能质量的一个重要指标。中国《电力工业技术管理法规》规定，大容量电力系统的频率偏差不得超过，一些工业发达国家规定频率偏差不得超过。 二、频率的调整 电力系统的有功功率和频率调整大体可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频率的一次调整指由发电机的调速器进行的，对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的，对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。三次调整其实就是指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外其他节点的注入有功功率之所以可以给定，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流计算中的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务的发电厂母线，这其实是指担负二次调频任务的发电厂母线。 1.频率的一次调整 /G G K P f =-?? 称为发电机的单位调节功率，以MW/Hz 或MW/（0.1Hz ）为单位。它的标幺值则是 */G N G G N GN GN P f K K f P P f ?=-=? 发电机的单位调节功率标志了随频率的升降发电机组发出功率较少或增加的多少。这个单位调节功率和机组的调差系数σ互为倒数。
电力系统频率偏低偏高有哪些危害? 电力系统频率的频率变动会对用户、发电厂、电力系统产生不利的影响。1.对用户的影响：频率的变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品质量，雷达、电子计算机等会因频率过低而无法运行；2.对发电厂的影响：频率降低时，风机和泵所能提供的风能和水能将迅速减少，影响锅炉的正常运行；频率降低时，将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，减短叶片寿命甚至使其断裂。频率降低时，变压器铁耗和励磁电流都将增加，引起升温，为保护变压器而不得不降低其负荷；3.对电力系统的影响：频率降低时，系统中的无功负荷会增加，进而影响系统，使其电压水平下降。 当供电电路的频率偏高时，1、电动机的转速回高（ n=60f/p(1-&) )，当电动机转速增大时，其实际功率成倍增加，其结果电动机很容易过载烧毁；2、中国电气设备是按50赫兹设计的，如果大于其允许的频率数，电气原件容易损坏。当供电电路的频率偏低时，电动机转速会过低，会使有的设备不能正常工作，如水泵可能不出水，风机风量、风压过低。 频率变化对电力用户及电力系统的影响包括哪些? 对用户： 1、用户使用的电动机的转速与系统频率有关，频率变化将使电动机的转速变化，从而影响产品的质量。例如，纺织工业都会因为频率的变化出现次品。 2、近代工业，国防和科学技术都已经广泛使用的电子设备受到频率影响较大。 系统本身： 1、低频运行，会对发电机的叶片所受到的应力有影响。甚至引起共振，降低叶片寿命。 2、增大励磁电流，提高温升等。 系统频率的变化主要是引起负荷端异步电动机转速的变化。 如果频率降低的过多，将使电动机停止运转，会引起严重的后果。比如，火电厂的给水泵停止运转，将迫使锅炉停炉。另一方面，如楼上所讲，对于汽轮机在低频运行状态下时，会缩短汽轮机叶片的寿命，严重时会使叶片断裂。（这是因为汽轮机转子一般瘦长，转速较快，可达1500r/s,突然频率过低，会使叶片断裂）。 如果频率过高，则会出现失步等问题。 推荐楼主看《电力系统分析（上）》诸俊伟和《电力系统分析（下）》夏道止 电力系统频率变化的原因 频率主要和系统负荷有关。大型机组的投切、大功率负荷的变化都可能会引起电力系统频率的变化；发电量大于用电负荷时或有部分线路跳闸时，系统频率会升高，当负荷突增或发电机跳闸时，系统频率会下降。
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＿＿ 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 1
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 2
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) 频率变化的危 害 .................................................................................................... (1) 电力系统负荷变动规律............................................................................. (1) 3 电力系统的频率特性...................................................................................... (2) 负荷的有功功率－频率静态特性电源的有功功率－频率静态特性同步发电机组的调试系统 .................................................................... .. (2) .................................................................... .. (4) ..................................................................... .. (4) 调速系统框 图 ................................................................................................ (4) 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) 频率的一次调 整 .................................................................................................... (6) 基本原 理 ................................................................................................ (6) 基本关 系 ................................................................................................ (6) 多机系统的一次调频......................................................................... (7) 频率的二次调 整 .................................................................................................... (9) 基本原 理 ................................................................................................ (9) 基本关 系： .............................................................................................. (10) 基本理 论： .............................................................................................. (10) 互联系统的（二次）频率调整 ...................................................................... (10) 基本关 系 ................................................................................................ (10) 注意要 点： .............................................................................................. (10) 调频与调压的关系 .................................................................................. (11) 频率变化对电压的影响电压变化会频率的影响....................................................................... .. (11) ....................................................................... .. (11)