頻率調(diào)整的必要性電力系統(tǒng)的頻率特性系統(tǒng)負荷的有功功率—頻率靜態(tài)特性發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性電力系統(tǒng)的有功功率—頻率靜態(tài)特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率一次調(diào)整、頻率二次調(diào)整、互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配CH13電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整13.1頻率調(diào)整的必要性頻率調(diào)整的必要性：f是衡量電能質(zhì)量的重要指標頻率的基本概念：由發(fā)電機的轉(zhuǎn)速決定，

相聯(lián)系統(tǒng)只有一個頻率，是一個全局問題，

與電壓不同。電力系統(tǒng)的頻率水平由有功功率平衡決定，

在負荷變化時，如果有功電源充足，能保證

用戶需要，且具有及時進行調(diào)整的能力，則

能保證頻率在合理的范圍之內(nèi)，反之，則將

出現(xiàn)較大的頻率偏移。頻率調(diào)整的必要性：f是衡量電能質(zhì)量的重要指標頻率偏移對設備運行的影響異步電動機：轉(zhuǎn)速和輸出功率降低汽輪發(fā)電機：葉片脈振發(fā)電廠輔機：f↓，給水泵、風機、給煤機出力

下降，嚴重情況下可導致系統(tǒng)頻率崩潰電機變壓器：f↓，無功損耗增加，調(diào)壓問題電網(wǎng)頻率總在波動：發(fā)電機轉(zhuǎn)子功率平衡頻率允許偏移：

fN=50Hz;±(0.2~0.5)Hz;±(0.4~1)%13.1頻率調(diào)整的必要性負荷曲線組成：有功負荷分為三種不同變化規(guī)律的變動負荷，如右圖1、2、3所示；第1種負荷分量：變化幅度小，變化周期短（一般10秒以內(nèi)）（調(diào)速器：一次調(diào)頻）第2種負荷分量：變化幅度較大，變化周期一般在10s~3min的負荷，如電爐、延壓機械、電氣機車，等；（調(diào)頻器：二次調(diào)頻）第3種負荷分量：變化緩慢的持續(xù)變動負荷，由工廠作息制度、居民生活規(guī)律、氣象條件等決定；（調(diào)度員：日運行方式）13.1頻率調(diào)整的必要性13.2電力系統(tǒng)的頻率特性系統(tǒng)負荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性：系統(tǒng)處于運行穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)中有功負荷隨頻率的變化特性與頻率無關(guān)：照明、電弧爐、電阻爐、整流負荷，等與頻率一次方成正比：阻力矩為常數(shù)的負荷，如球磨機、切削機床、往復式水泵、壓縮機、卷揚機，等與頻率的二次方成正比：變壓器渦流損耗與頻率的三次方成正比：通風機、凈水頭阻力不大的循環(huán)水泵與頻率更高次方成正比：凈水頭阻力很大的給水泵；KD：負荷頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)KD*=1~3調(diào)度部門必須掌握的數(shù)據(jù)確定低頻減載切除負荷數(shù)量發(fā)電機組的有功功率-頻率靜態(tài)特性：系統(tǒng)處于運行穩(wěn)態(tài)時發(fā)電機有功功率與頻率的變化關(guān)系調(diào)速系統(tǒng)的工作原理（離心式機械液壓調(diào)速系統(tǒng)）發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)δ、單位調(diào)節(jié)功率KG13.2電力系統(tǒng)的頻率特性轉(zhuǎn)速測量元件放大元件執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)

(同步器)油動機KG可以整定KD

不能整定電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性考慮一臺機組和一個負荷，計及

兩者的頻率靜態(tài)特性13.2電力系統(tǒng)的頻率特性假定系統(tǒng)的負荷增加ΔPD0。負荷的實際增量：(負荷的實際增量應與發(fā)電機組功率輸出的增量相等)電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性考慮一臺機組和一個負荷，計及

兩者的頻率靜態(tài)特性采用標幺值形式無備用容量(kr=1)，f0=fN，發(fā)電機單位調(diào)節(jié)功率為零13.2電力系統(tǒng)的頻率特性備用系數(shù)13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整：發(fā)電機組的調(diào)速器，根據(jù)系統(tǒng)頻率的偏移，改變機組的出力，使有功功率重新達到平衡，這就是頻率的一次調(diào)整。調(diào)速器的有差調(diào)節(jié)特性，一次調(diào)頻是有差調(diào)頻所有發(fā)電機均裝有調(diào)速器，均參加一次調(diào)頻機械液壓調(diào)速系統(tǒng)電氣液壓調(diào)速系統(tǒng)自動裝置中詳細介紹單靠一次調(diào)頻不能使頻率偏移保持在允許的范圍之內(nèi)13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整n臺機組的等值單位調(diào)節(jié)功率單臺等值機組和系統(tǒng)負荷的一次調(diào)頻計算等值單位調(diào)節(jié)功率時，如第j臺機組滿載運行，則KGj

=0，或δj

=∞

調(diào)差系數(shù)越小，機組增加有功輸出越多（相對于自身額定值）頻率的一次調(diào)整—Ex13-2某電力系統(tǒng)中，一半機組的容量已經(jīng)完全利用，其余25%為火電廠，有10%備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為16.6；25%為水電廠，有20%備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為25；系統(tǒng)有功負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)KD*=1.5。（1）求系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率（2）求負荷增加5%時的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率；（3）若允許頻率降低0.2Hz，系統(tǒng)能夠承受的負荷增量13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整—Ex13-3某電力系統(tǒng)中，一半機組的容量已經(jīng)完全利用，其余25%為火電廠，無備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為16.6；25%為水電廠，有10%備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為25；系統(tǒng)有功負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)KD*=1.5。（1）求系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率（2）求負荷增加5%時的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率，由于備用容量僅為2.6%，余下部分由負荷的頻率調(diào)節(jié)效應來補償；13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的一次調(diào)整—Ex13-3某電力系統(tǒng)中，一半機組的容量已經(jīng)完全利用，其余25%為火電廠，無備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為16.6；25%為水電廠，有10%備用容量，單位調(diào)節(jié)功率為25；系統(tǒng)有功負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)KD*=1.5。（3）若允許頻率降低0.2Hz，系統(tǒng)能夠承受的負荷增量；13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整（1）求系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率思考：若允許?f=-0.3Hz，系統(tǒng)能夠承受的負荷增量?同步器的不同位置，對應于一組平行的機組功頻靜態(tài)特性直線；維持機組轉(zhuǎn)速恒定，同步器位置越高，機組輸出功率越大；同步器位置對應的額定頻率下的機組輸出功率同步器位置對應的機組空載轉(zhuǎn)速13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的二次調(diào)整——通常所說的“頻率調(diào)整”同步器的工作原理—功頻靜態(tài)特性的平移利用同步器平移機組功頻靜態(tài)特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機組間的有功功率，就是頻率的二次調(diào)整13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的二次調(diào)整——通常所說的“頻率調(diào)整”同步器的工作原理—功頻靜態(tài)特性的平移頻率的二次調(diào)整——通常所說的“頻率調(diào)整”負荷增加，所有具有備用容量的機組

調(diào)速器動作，系統(tǒng)頻率下降同步器動作，增大機組輸出功率，系統(tǒng)功頻靜態(tài)特性平移，系統(tǒng)頻率一定程度上恢復13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整FF頻率的二次調(diào)整——通常所說的“頻率調(diào)整”由于頻率的二次調(diào)整，系統(tǒng)增加的

發(fā)電功率，由少數(shù)電廠或機組承擔剩余負荷增量，由全網(wǎng)具有調(diào)節(jié)容量的機組，通過調(diào)速器動作，按照功頻靜態(tài)調(diào)節(jié)特性平衡；主調(diào)頻電廠輸出功率增量按經(jīng)濟調(diào)度原則在主調(diào)頻廠間分配13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率的二次調(diào)整——通常所說的“頻率調(diào)整”二次調(diào)整可實現(xiàn)系統(tǒng)頻率的無差調(diào)節(jié)13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整：頻率調(diào)整可能引起網(wǎng)絡潮流的重新分布，頻率調(diào)整時，往往需要注意互聯(lián)多區(qū)域電網(wǎng)間的聯(lián)絡線交換功率控制問題13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整二次調(diào)頻功率增量負荷增量=0,則:△f=0=0,則:△PAB=0當一個子系統(tǒng)的負荷增量全部由另一個子系統(tǒng)的二次調(diào)頻來承擔時，聯(lián)絡線功率增量最大?；ヂ?lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整習題13－7KGA

=270MW/HZ，KDA

=21MW/HZ，KGB

=480MW/HZ，

KDB

=39MW/HZ，PAB

=300MW，B

系統(tǒng)增加負荷150MW

（1）求A、B均僅進行一次調(diào)頻時的系統(tǒng)頻率

?(KGA

+KDA

+KGB

+KDB

)×△f=150?810×△f=150△f=?0.185HZf=50?0.185=49.815HZ聯(lián)絡線功率變化量（即A系統(tǒng)的負荷增加量）△PAB

=?(KGA

+KDA)×△f=291×0.185=53.835MW

互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整習題13－7KGA

=270MW/HZ，KDA

=21MW/HZ，KGB

=480MW/HZ，

KDB

=39MW/HZ，PAB

=300MW，B

系統(tǒng)增加負荷150MW

（1）求A、B均僅進行一次調(diào)頻時的系統(tǒng)頻率

聯(lián)絡線功率變化量（即A系統(tǒng)的負荷增加量）

A、B發(fā)電機和負荷功率的變化量△PAB

=100MW并非全部是A的二次調(diào)頻功率100-△PGA=?(KGA

+KDA

)×△f

△PGA=71.482應充分利用二次調(diào)頻容量，則：△PAB=100MW?(KGB

+KDB

)×△f=50?519×△f=50△f=?0.098HZ

互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整習題13－7KGA

=270MW/HZ，KDA

=21MW/HZ，KGB

=480MW/HZ，

KDB

=39MW/HZ，PAB

=300MW，B

系統(tǒng)增加負荷150MW

（2）A、B均參加一次調(diào)頻，但二次調(diào)頻僅由

A承擔，PABmax=400MW，求系統(tǒng)頻率的最小變化量思考：△PAB

=100MW全部是A的二次調(diào)頻功率嗎？主調(diào)頻電廠的選擇主調(diào)頻電廠：負責全系統(tǒng)的頻率調(diào)整，即頻率的二次調(diào)整，一般選1-2個電廠輔助調(diào)頻電廠：系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏移范圍時才參與頻率調(diào)整，一般也只有少數(shù)電廠非調(diào)頻電廠：系統(tǒng)正常運行時，按照預先給定的負荷曲線運行選擇主調(diào)頻電廠時，主要應考慮：（1）機組具有足夠的調(diào)節(jié)容量及調(diào)整范圍（2）調(diào)頻機組具有與負荷變化速度相適應的調(diào)整速度（3）調(diào)整出力時符合安全及經(jīng)濟的原則（4）調(diào)頻引起的聯(lián)絡線功率波動、中樞點電壓波動是否越限13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整各類電廠調(diào)節(jié)能力對比機組類型出力調(diào)整

范圍負荷增減速度調(diào)頻能力評價水輪發(fā)電機組>50%PN0→100%PN,1min☆☆☆汽輪發(fā)電機組中溫中壓<75%PN(50%-100%)PN范圍內(nèi)，(2%~5%)PN/min☆☆高溫高壓<30%PN☆枯水期：水電廠—主調(diào)頻電廠，效率較低的火電機組—輔助調(diào)頻豐水期：水電廠帶穩(wěn)定負荷，避免棄水；中溫中壓凝汽式火電廠—主調(diào)頻

（兼顧經(jīng)濟性）13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率調(diào)整與電壓調(diào)整的關(guān)系13.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率下降將引起無功缺口擴大，電壓下降

f↓→Qg↓Qd↑→V↓

△f↓1%→△V↓0.8～2%電壓下降使有功缺口減少，有助于阻止f

急劇下降f、V

偏低時，先解決f，再解決Vf、V

的獨立性全網(wǎng)頻率統(tǒng)一，調(diào)頻涉及整個系統(tǒng)；無功功率平衡和電壓調(diào)整可以按地區(qū)就地解決當線路有功潮流不超過允許范圍時，有功電源的任意分布不會妨礙頻率的調(diào)整；無功平衡和調(diào)壓則同無功電源的合理分布關(guān)系密切因f↑，Q

缺額↓，對電壓調(diào)整有利。若先V↑，擴大有功缺額，加劇

f↓13.4有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配有功功率平衡&備用容量實現(xiàn)額定頻率下的有功平衡，并具有備用容量備用容量—按作用分負荷備用：2%~5%Pmax事故備用：5%~10%Pmax

>PGmax檢修備用國民經(jīng)濟備用熱備用—旋轉(zhuǎn)備用（Spinning

Reserve）擔負頻率調(diào)整任務：短時間負荷波動；日負荷曲線的預測誤差；發(fā)電機組因偶然事故退出運行；包含負荷備用和部分事故備用冷備用停運待命機組，作為檢修備用、國民經(jīng)濟備用、部分事故備用熱備用不足：低頻減載水電機組低頻自啟動有功功率電源13.4有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配分類容量（萬kW）總裝機容量105,576水電23,051火電76,546核電1,257風電4,505其它217數(shù)據(jù)來源：

/news/201202/02/91447_97.shtml

有功功率電源13.4有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配發(fā)電廠是目前電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源①火力發(fā)電廠：總?cè)萘恳话胍陨?，有功調(diào)整范圍小燃油火力發(fā)電廠燃汽火力發(fā)電廠燃煤火力發(fā)電廠低溫低壓（450℃，35大氣壓）中溫中壓（520℃，100大氣壓）高溫高壓（550℃，180大氣壓）超臨界機組（575℃，200以上大氣壓）效率容量高大有功功率電源13.4有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配②熱力發(fā)電廠：發(fā)電+供熱強迫出力：為保證供熱而必須發(fā)出的有功功率，不可調(diào)節(jié)③水力發(fā)電廠：有功調(diào)整范圍大多年調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠日、季、年調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠抽水蓄能庫容水力發(fā)電廠，兩級水庫水電廠徑流式水力發(fā)電廠：無調(diào)節(jié)水庫④核能發(fā)電廠：不宜帶急劇變動的負荷⑤風力發(fā)電場：波動性大有功功率負荷13.4有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠間的合理分配有功功率負荷隨天氣、季節(jié)、每天的時間、天氣、人們的生活工作習慣等變化，以各種負荷曲線來反映，是電力調(diào)度部門的重要依據(jù)。右