第5章电力系统有功功率平衡和频率调整一、填空题1.日负荷率和日最小负荷率的数值越大，表明负荷波动越小（填“大”或“小”），发电机的利用率越高（填“高”或“低”）。
2.由变化幅度小、变化周期较短的负荷变化引起的频率偏移，由发电机组的调速器进行自动调整，称为一次调频；由变化幅度较大、变化周期较长的负荷变化引起的频率偏移，需要手动调频器参与频率调整，称为二次调频。
3.可供系统调度的电源容量是指可投入发电设备的可发功率之和。
4.系统备用容量按作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用，按存在方式可分为热备用和冷备用。
5.负荷的单位调节功率反映了系统负荷对频率的自动调整作用，其取决于系统负荷的组成，是不可（填“可”或“不可”）调整的，而发电机组的调差系数是可（填“可”或“不可”）整定的。
6.二次调频实现无差调节的条件是在调频器作用下，发电机组增发的功率能完全抵消负荷的原始增量，此时负荷不会（填“会”或“不会”）主动少吸收有功。
二、选择题1.下列概念之中，内涵最广的是（C）A.系统综合最大用电负荷B.系统供电负荷C.系统发电负荷D.直配负荷2.下列哪个参数不直接用于反映有功功率负荷曲线的平坦程度（D）A.日负荷率B.日最小负荷率C.年最大负荷利用小时数D.最大功率损耗时间3.关于一次调频和二次调频，下列说法正确的是（B）A.一次调频一定是有差调节，二次调频一定是无差调节B.一次调频一定是有差调节，二次调频可能是无差调节C.一次调频可能是无差调节，二次调频一定是无差调节D.一次调频可能是无差调节，二次调频也可能是无差调节4.某系统年持续负荷曲线如下图所示，其全年消耗电能A约为（B）A.36.52×106kW·hB.35.33×106kW·hC.36.64×106kW·hD.34.88×106kW·h5.电力系统的频率主要决定于（A）A.有功功率的平衡B.无功功率的平衡C.电压质量D.电流的大小三、简答题1.系统综合最大用电负荷、系统供电负荷和系统发电负荷的概念分别是什么？在计算系统综合最大用电负荷时为什么要乘上同时率k1？答：系统综合最大用电负荷：电力系统在一定时段内（如一天、一年）的最大负荷值。
系统供电负荷：系统综合最大用电负荷加上为输送这些负荷而产生的功率损耗。
系统发电负荷：为满足系统供电负荷以及发电机电压直配负荷的需要，发电机（厂）所必须发出的功率，其等于系统供电负荷、直配负荷、发电厂厂用电（简称厂用电）负荷之和。
由于区域内各用户的最大负荷值不一定都在同一时刻出现，因此在计算系统综合最大用电负荷时为什么要乘上同时率k 1，其取值范围在0~1之间。
2.结合下图回答：（1）该图是什么曲线？（2）结合此图说明年最大负荷利用小时数T max 的意义和作用。
答：（1）该图是年持续负荷曲线。
（2）max T 的意义为：若系统始终以最大负荷max P 运行，经过max T 小时所消耗的电能，等于全年的实际耗电量A 。
max T 的作用为：它的大小在一定程度上反应了实际负荷在一年内的变化程度。
如果负荷曲线较为平坦，则max T 值较大；反之，则max T 值较小。
因此，它在一定程度上反应用户的用电特点。
3.作图说明，为什么一次调频是有差的调节？4.作图说明，什么情况下二次调频可实现无差调节？5.举例说明电力系统频率偏高、偏低分别会带来哪些危害？6.电力系统有功功率负荷变化的情况与电力系统频率的一、二、三次调整有何关系？四、计算题1.电力系统中接有一台20MW 、2极、50Hz 的同步发电机。
其调差系数整定为4%。
现在，系统频率急剧上升到50.2Hz ，这台发电机的出力是多少？解：先求出该发电机的单位调节功率有名值：)MW/Hz (1010045020100%=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 再计算当系统频率发生变化时发电机出力的变化量：)MW (2)502.50(10-=-⨯-=∆-=∆f k P G G （注意：1.系统频率的变化量是用频率的末值减去初值，本例中系统频率上升，系统频率的变化量为正；2.发电机的单位调节功率k G 为正，根据上述公式计算出的发电机出力变化量为负，这说明系统频率上升以后，发电机出力会减少。
）则频率上升到50.2Hz 时，发电机出力为20-2=18MW 。
2.一台容量为20MW 的水轮发电机，当系统频率为50Hz 时，其出力为8MW 。
若系统频率下降到49.5Hz ，这台发电机出力是多少？（调整系数整定为4%）（提示：按上题的解法求解，只不过本例为系统频率下降的情况，发电机出力是上升的。
）解：发电机单位调节功率的有名值为：)MW/Hz (1010045020100%=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k （注意：发电机额定出力即容量P GN 为20MW ，不是8MW ！）当系统频率发生变化时发电机出力的变化量：)MW (5)505.49(10=-⨯-=∆-=∆f k P G G 则频率下降到49.5Hz 时，发电机出力为8+5=13MW ，未超过额定容量，符合题意。
（注意：发电机出力=发电机原始出力+发电机出力变化量。
本例中发电机原始出力为8MW ，出力变化量为正表示系统频率下降后，发电机的出力会增加。
）3.系统中有5台100MW （3%=σ）和5台200MW （4%=σ）的发电机组对1200MW 的负荷供电，系统额定频率为50Hz 。
当一台满载运行的100MW 发电机自动跳闸切除后，系统频率变为多少？（负荷的单位调节功率为k L =36MW/Hz ）。
解：每台100MW 的发电机的单位调节功率为：)MW/Hz (67.66100350100100%111=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 每台200MW 的发电机的单位调节功率为：)MW/Hz (100100450200100%222=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 系统中突然失去100MW 的电源功率，等同于突然增加100MW 的负荷，此时跳闸的那台机组不参与一次调频，故下面计算系统的单位调节功率k S 时只将4台100MW 机组、5台200MW 机组及负荷考虑在内。
系统的单位调节功率为：)MW/Hz (68.80236100567.6645421=+⨯+⨯=++=L G G S k k k k则系统频率的变化量为：)Hz (12.068.8021000-=-=∆-=∆S L k P f （说明：前面提到，系统中突然失去100MW 的电源功率，等同于突然增加100MW 的负荷，故负荷的原始增量为正，根据公式计算出的系统频率变化量为负，这说明负荷增加导致系统频率下降。
）则系统频率变为50-0.12=49.88(Hz)。
（问题：其余发电机组的负载情况未知，这对其是否参与一次调频有影响，从而影响计算结果。
）4.容量为120MW 的发电机接在60Hz 的电力系统上，满载运行时为额定频率对应的转速。
现在，系统频率上升为60.2Hz ，发电机出力是多少？发电机调差系数整定为4%。
解：先求出该发电机的单位调节功率有名值：)MW/Hz (50100460120100%=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 再计算当系统频率发生变化时发电机出力的变化量：)MW (10)602.60(50-=-⨯-=∆-=∆f k P G G 则频率上升到60.2Hz 时，发电机出力为120-10=110MW 。
（说明：1.本例中发电机的初始状态为满载，当系统频率上升后发电机出力减少，不会超过额定出力，符合题意；2.本例中的电力系统额定频率为60Hz ，显然是国外的电力系统，不是大家都熟悉的我国的工频50Hz ）5.额定出力5000kW 、调差系数4%的发电机与额定出力2500kW 、调差系数5%的发电机并列运行。
在满载时系统频率为50Hz 。
求负荷为6000kW 时，系统的频率及各发电机的出力。
（不计负荷调节效应）解：先求出各发电机的单位调节功率有名值：)MW/Hz (5.21004505100%111=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k )MW/Hz (11005505.2100%222=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k （注意：以上两步计算前均将发电机的额定出力换算成以MW 为单位）由题意知，两台发电机的初始状态均为满载，当负荷突然减小后，两台发电机都要参与频率的一次调整。
若不计负荷调节效应，则系统的单位调节功率为两台发电机的单位调节功率之和，为：)MW/Hz (5.315.221=+=+=G G S k k k 则系统频率的变化量为：)Hz (43.05.35.10=--=∆-=∆L k P f（注意：本例为负荷减小的情况，所以负荷的原始增量ΔP L0取负值，这样算出来系统频率的变化量为正，表明负荷减小后系统频率上升。
）再计算当系统频率发生变化时各发电机出力的变化量：)MW (08.143.05.211-=⨯-=∆-=∆f k P G G )MW (43.043.0122-=⨯-=∆-=∆f k P G G 这表明系统频率上升后，各发电机的出力均有所减少。
则发电机A 出力5-1.08=3.92MW ，发电机B 出力2.5-0.43=2.07MW 。
6.在一个额定频率为50Hz 的系统中，发电机组的容量和调差系数分别如下：水轮机组：7×110MW σ%=25×50MW σ%=3汽轮机组：4×200MW σ%=38×100MW σ%=3.5其它容量（汽）机组：1500MW σ%=4系统总负荷：3500MW 5.1*=L k （a ）全部机组参加调频、负荷增长1%，计算频率的下降值。
（b ）若仅有水轮机参加调频、负荷增长1%，频率又将下降多少？（c ）比较以上结果，你能得出什么结论？解：（a ）每台110MW 的水轮机组的单位调节功率为：)MW/Hz (110100250110100%111=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 每台50MW 的水轮机组的单位调节功率为：)MW/Hz (33.3310035050100%222=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 每台200MW 的汽轮机组的单位调节功率为：)MW/Hz (33.133100350200100%333=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 每台100MW 的汽轮机组的单位调节功率为：)MW/Hz (14.571005.350100100%444=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 其它容量（汽）机组的单位调节功率为：)MW/Hz (7501004501500100%555=⨯⨯=⨯∙=σN GN G f P k 负荷的单位调节功率有名值为：)MW/Hz (1055035005.1*=⨯==LN L L f P k k当全部机组参与一次调频时，系统的单位调节功率为：)MW/Hz (09.278210575014.57833.133433.3351107 845754321=++⨯+⨯+⨯+⨯=+++++=LG G G G G S k k k k k k k 若负荷增长1%（即35MW ），则系统频率的变化量为：)Hz (0126.009.2782350-=-=∆-=∆S L k P f 这说明，当所有机组都参加调频时，系统频率下降0.0126Hz 。
