第 5 章 电力系统的有功功率和频率调整综述

作用：是调度部门考虑按频率减负荷方案和低频率事故时 用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。 二、发电机组的有功功率－静态频率特性 1.调速系统（四个部分） 检测部件(离心飞摆)：转速→位移 放大部件(错 油 门)：位移→油压(信号放大) 执行部件(油 动 机)：油压 启闭阀门 (功率放大) 反馈位置信号 转速控制部件：速度基准控制 调速器：前三者组成，完成频率一次调整； 调频器：加入转速控制部件，完成频率二次调整。

(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 压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低，在频率下 降到一定值时，可能出现所谓电压雪崩现象，出现电压雪崩 也会造成大面积停电，甚至使系统瓦解。 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 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。
P D a 0 P DN a 1 P DN ( f fN ) a 2 P DN ( f fN ) a 3 P DN (
2
f fN
)
3
标么值： P 当f
D
a 0 P DN a 1 P DN f * a 2 P DN f * a 3 P DN f *
2
3
f N , PD PDN
电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，如果有功电源 充足，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力，则能 保证频率在合理的范围之内。反之，则将出现较大的频率偏 移。 实际负荷曲线 频率二次调整负荷分量 频率一次调整负荷分量

3、对发电厂的影响
（1）影响锅炉的正常运行
（2）当频率下降时，会增加汽轮机叶片所受的力，引起叶片的共 振，缩短叶片的使用寿命，严重时刻使叶片断裂。 （3）频率降低时，导致拖动设备出力下降，造成水压风力不足， 因此发电机发电能力下降，所以为了维持正常电压，就要增加励磁 电流，致发电机定子和转子温升增加。 （4）频率降低时，因为为了维持正常电压而增加了励磁电流，导 致磁通密度的增大，因此变压器的铁耗和励磁电流都要增大。
1、负荷增加，使电磁转矩增加，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 下降，导致频率降低。
2、负荷减少，使电磁转矩减小，若原动机的拖动转矩不变，则转速n 上升，导致频率升高。
通过上面的分析得出：有功功率的变化(负荷的变化) 与频率的变化是直接相关的，因此可以通过调节频 率来调节有功功率的平衡。
二、有功功率负荷的变动和调整控制
衡量运行经济性的主要指标为：比耗量 (煤耗率)和线损率（网损率）
有功功率的最优分布包括：有功功率负荷 预计、有功功率电源的最优组合、有功功率 负荷在运行机组间的最优分配等。
第一节 电力系统中有功功率的平衡
一、电力系统的有功功率平衡
发电机组的有功平衡
发电机组的有功平衡：发电机的电磁功率 PGi与原动机的机械功率PTi之间的平衡。
（6）两者分别沿着图中箭头方向移动，最终系统稳定运行 于新的平衡点O’。
这就是一次调频的整个过程。
下面来分析负荷功率的增加量是由哪 几部分组成的，由图可知：
OA OB BA PL0 OB PG KGf BA PL KLf
因此： 整个系统的负荷功率的增大量= 发电机组功率的增大量-负荷功 率减少量
有功功率电源的最优组合指系统中发电设备或发电厂的合理 组合，即机组的合理开停。 ◆ 机组的最优组合顺序 ◆ 机组的最优组合数量 ◆ 机组的最优开停机时间

电力系统分析部分习题答案(参考) 稳态部分第四章复杂电力系统的潮流计算4-1-3解：（1）不考虑非标准变比时：（因为对称，所以只求上三角元素）所以：（2）当考虑非标准变比时，只有变压器两侧的节点的自导纳和这两个节点之间的互导纳有变化。

第五章电力系统的有功功率和频率调整5-1-2解：解得：均未超出发电厂的出力范围，为最优分配方案。

5-1-3解：（1）由耗量特性得到两台发电机的耗量为增率分别为：当负荷为40MW时两台发电机均按下限发电，各承担20MW负荷，相应微增率为因此负荷增加时机组1首先增加负荷，而机组2仍按下限发电，此时综合耗量微增率取决于发电机1。

负荷增加直到时发电机2才增加负荷。

当时此时当负荷大于55MW时才可以按照等耗量为增率准则最优分配负荷。

当负荷为250MW时两台发电机均满发电，此时即按等耗量为增率分配时发电机2就满发，在增加负荷时只有发电机1增加功率，综合耗量微增率仍表现为发电机1的耗量微增率。

时此时所以时按最优分配，综合特性为：得：（2）当负荷为150时按最优分配，代入综合特性为（3）最优分配时解得：平均分配时节省的燃料费用为：5-2-1解：（a）（b）5-2-2解：因为PG3满载，所以只有PG1和PG2能够参加调频（1）（此时PG1和PG2均未满载）（2）此时PG1已经超载，所以应该以发电机2和负荷的调节特性计算频率。

5-2-5解：所以设联络线的功率为Pab，则有解得：Pab=-230.77MW5-2-8解：第六章电力系统无功功率和电压调整6-2-3 思路见P230 6-36-3-2 注意升压变，符号的变化6-3-3 有一台降压变压器，其归算到高压侧的参数为，低压侧的最大、最小负荷表示于图中，高压侧电压波动范围是106.7～113.3kV，如果负荷允许的电压波动范围是6～6.6kV,是否可以选择变压器的分接头以满足电压水平的要求？若可以，试选择之。

若不能，试说明原因。

解：选择110-2×2.5%的分接头校验：最大负荷时：最小负荷时：求电压偏移：所以不能选出合适的变压器分接头满足调压要求6-3-8三串电容器组成，每串串3个，所以6-3-10：解：（1）选用调相机时：最大负荷时：即：最小负荷时解得：k=10.3312 高压侧电压=k*11=113.64kV 所以选择110+2.5%的抽头 k=10.25计算容量（2）当选用电容器时：依据最小负荷时选取变压器的抽头：k=10.75,所以选择电容器的容量为6-3-13：解：设补偿容量为则通过变压器的功率为：所以：所以6-3-17解：依题意，变电所的低压侧要求常调压。

调频方式分析（续2）
对方式1(恒定频率控制)：f =0、PtA=PLB 、 PGA=PLA+PLB 此时，就稳态值而言，A和B系统的调速器（一次调节）和负 荷调节效应均不起作用（因为f = 0，故PG =0且KLf =0）， 整个系统的负荷变化（ PLA + PLB ）全由 A 系统的二次调节承 担。 A 系统的二次调节除了承担本系统的负荷变化（ PLA ）外 ，还通过联络线供给系统 B 的全部负荷变化，即联络线的功率 变化与系统B的负荷变化相等。 对方式2(恒定交换功率控制)：PtA=0 、 f =PLB /B 、 PGA=PLA (A/B)PLB 此时，就稳态值而言，联络线的功率变化为零（PtA = 0） ，因此整个系统的频率变化就只决定于 B 系统的负荷变化和调 速器（一次调节）及负荷调节效应（f =PLB /B ）。这时， A系统的一、二次调节及负荷调节效应均发挥作用。
第四节 电力系统自动调频
2）调频过程： 当系统频率变化时，按 Δ f 启动的调速器 会比按积差工作的调频器先进行大幅度的调 整，到频差累积到一定值时，调频器会取代 调速器的工作特性，使频率稳定在fe 。 调速器 的作用为一次调频，积差调频为二次调频。
第四节 电力系统自动调频
3）机组间有功功率的分配： 代表了系统 计划外负荷的数值 （K 是一个转换常数），在调Байду номын сангаас结束时，计划 外负荷是按一定比例在调频机组间进行分 配的。
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”，导致调频容量不能被充分利用。
第四节 电力系统自动调频
第四节 电力系统自动调频