案例3：電力系統(tǒng)頻率控制

一、案例正文

頻率控制是電力系統(tǒng)中維持有功功率供需平衡的主要措施，其

根本目的是保證電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的主要方

法是調(diào)整發(fā)電功率和進(jìn)行負(fù)荷管理。按照調(diào)整范圍和調(diào)節(jié)能力的不

同，頻率調(diào)整可分為一次調(diào)頻、二次調(diào)頻和三次調(diào)頻。電力系統(tǒng)頻

率調(diào)整也是電力市場的重要組成部分。

1.1電力系統(tǒng)頻率控制的意義和基本方法

1.1.1頻率控制的重要性

始終保持電力系統(tǒng)頻率在允許的很小范圍內(nèi)波動(dòng)，是電力系統(tǒng)

運(yùn)行控制的最基本目標(biāo)也是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的最重要任務(wù)。

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，頻率應(yīng)保持在50Hz±0.2Hz的范圍內(nèi)，當(dāng)

采用現(xiàn)代自動(dòng)調(diào)頻裝置時(shí)，誤差可以不超過0.05?（）.15Hzo

如果頻率長期低于其允許值，對用戶、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)本身

都極為有害。

1）大多數(shù)工業(yè)用戶使用異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)。頻

率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，如紡織工業(yè)、

造紙工業(yè)將因頻率變化而出現(xiàn)殘次品。

2）系統(tǒng)頻率降低，將使電動(dòng)機(jī)的功率降低，這將影響所帶機(jī)械的

功率。

3）系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定，將會(huì)影響廣泛使用的各種電子設(shè)備的準(zhǔn)確

性，也會(huì)影響電鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。

4）若系統(tǒng)頻率降低過多，將使發(fā)電廠廠用機(jī)械（泵與風(fēng)機(jī)等）減少

功率甚至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這會(huì)引起非常嚴(yán)重的后果，例如給水泵停止運(yùn)

轉(zhuǎn)將迫使鍋爐停爐。

1

5）大型汽輪發(fā)電機(jī)組對系統(tǒng)頻率要求相當(dāng)嚴(yán)格。系統(tǒng)低頻運(yùn)行時(shí)

,容易引起汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的共振，縮短葉片的壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使

汽輪機(jī)低壓級葉片由于振動(dòng)增大而發(fā)生斷裂事故。

6）系統(tǒng)頻率降低還會(huì)引起電壓的降低，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)和變壓器

的勵(lì)磁電流在低頻時(shí)將大為增加，引起系統(tǒng)無功功率增加，從而使

電壓降低。

如果頻率高于其允許值，對用戶、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)本身也都

有很大危害。

總之，所有用電設(shè)備都是按額定頻率設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)頻率偏離其

額定值將影響各行各業(yè)的正常工作。當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)

,可能會(huì)引起頻率大幅度的劇烈變化，甚至使系統(tǒng)失去穩(wěn)定，整個(gè)

系統(tǒng)瓦解，導(dǎo)致廣大地區(qū)的大量用戶被迫停電，造成極其嚴(yán)重的損

失。因此，對這種事故引起的頻率異常，更要及時(shí)地予以強(qiáng)有力的

控制。

1.1.2頻率控制的基本方法

在穩(wěn)態(tài)情況下，電力系統(tǒng)的頻率是一個(gè)全系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù)

o對系統(tǒng)中的每一臺發(fā)電機(jī)而言，其頻率/與轉(zhuǎn)速〃的關(guān)系為

T（1）

60

式中p一一發(fā)電機(jī)極對數(shù)（一般汽輪發(fā)電機(jī)〃=1,水輪發(fā)電機(jī)則可能

多達(dá)20?42對極）；

n---發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速，r/min（一般汽輪發(fā)電機(jī)是3000/7min）。

顯然，要求系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，也就是要求系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)

速都保持穩(wěn)定。因而，頻率控制的方法也就是保持發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)

定的控制方法。

要保持系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定不變，就必須使發(fā)電機(jī)組輸

2

出的電功率（即所分擔(dān)的電力負(fù)荷）和輸入的原動(dòng)功率（汽輪機(jī)由進(jìn)汽

量決定，水輪機(jī)由進(jìn)水量決定）相平衡。這種平衡只能是動(dòng)態(tài)的平衡

,因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)負(fù)荷時(shí)刻都在變化，保持動(dòng)態(tài)平衡的唯一方法，就

是不斷地調(diào)節(jié)發(fā)電雙組的輸入原動(dòng)功率、即不斷地調(diào)節(jié)進(jìn)汽量（汽門

開度）或進(jìn)水量（導(dǎo)水葉開度），使發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)功率（對應(yīng)著發(fā)電機(jī)

組的實(shí)際輸出功率）緊緊跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化。因此，頻率控

制的問題，實(shí)質(zhì)上就是對系統(tǒng)中所有發(fā)電有功功率的控制和調(diào)節(jié)問

題。

1.2電力系統(tǒng)的頻率特性

121負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性

電力系統(tǒng)中不同種類的負(fù)荷，對頻率變化的敏感程度是不一樣

的，大體上可分成三類：第一類負(fù)荷吸收的有功功率基本不受頻率

變化影響，如照明、電熱等；第二類負(fù)荷所吸收的有功近似地與頻

率成正比，如球磨機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)床等；第三類負(fù)荷所吸收的有功

與頻率的高次方成比例，包括各種風(fēng)機(jī)、高壓水泵等。

電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷是上述各類負(fù)荷的組合，常稱為綜合負(fù)荷。

綜合負(fù)荷吸收的有功功率與系統(tǒng)頻率的關(guān)系是非線曲線，即綜合負(fù)

荷頻率靜態(tài)特性，如圖1所示。

圖2發(fā)電機(jī)組的功頻特性及頻率調(diào)整

圖2中PG為發(fā)電機(jī)組(也可表示歸并成一臺等值發(fā)電機(jī)后的電力

系統(tǒng))的調(diào)節(jié)特性，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性近似一

條向下傾斜的直線c幾為綜合負(fù)荷的調(diào)節(jié)特性，兩條曲線相交的A點(diǎn)

，即為穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，所對應(yīng)的有功功率為E(此時(shí)A=R=ZR),系

統(tǒng)頻率為力。

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加使頻率下降到力時(shí)，發(fā)電機(jī)組在調(diào)速器的調(diào)節(jié)

下，有功功率自動(dòng)增加到P?,此時(shí)新的運(yùn)行點(diǎn)為B點(diǎn)。由于力〈力，

這是一種有差調(diào)節(jié)，圖2中向下傾斜的調(diào)節(jié)特性又稱為有差調(diào)節(jié)特性

O

調(diào)節(jié)特性曲線斜率稱為發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)，記為即

0二-絲(4)

△生

又可寫成

\PG=-—(5)

上式中的負(fù)號表示發(fā)電機(jī)組輸出功率的增量，與頻率增量的符

號是相反的。

調(diào)差系數(shù)。的標(biāo)么值表示式為

5

一一5

Cz?—A/7A—(6)

△PG/PGN^PG9

計(jì)算功率和頻率的關(guān)系時(shí)，常采用發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KG

，它是調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)表示為

也可用標(biāo)么值表示，即

心=一密」（8）

6

發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率表示當(dāng)系統(tǒng)頻率下降（或上升）lHz時(shí)，

在調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)之下發(fā)電機(jī)增發(fā)（或減少）了多少有功功率。

發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率可以人為整定。一般整定

為下列數(shù)值：

汽輪發(fā)電機(jī)組6=（4~6）%或K/=16.6-25

水輪發(fā)電機(jī)組6=（2~4）%或=25?50

123電力系統(tǒng)的頻率特性

電力系統(tǒng)包括許多發(fā)電機(jī)組和不同種類的負(fù)荷，電力系統(tǒng)的頻

率特性即由發(fā)電機(jī)組的頻率特性和負(fù)荷的頻率特性組合而成。

如果用KS表示全電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，則有

Ks=(KGI+KGZ++KG”)+KL(9)

如果用標(biāo)幺值表示（此時(shí)必須以系統(tǒng)總負(fù)荷為有功功率的統(tǒng)一基

準(zhǔn)值），則有

Ks*=(KG*I+KG*2+…+KG*”)+KL*(10)

電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率表示，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加（減少）口寸，在各

機(jī)組調(diào)速器及負(fù)荷本身頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)的共同作用下，系統(tǒng)頻率最終

下降（增加）的程度。

6

如果某臺發(fā)電機(jī)組已經(jīng)滿載，調(diào)速器將受到負(fù)荷限制器的限制

,因而不能再參加增功率的一次調(diào)整（可參加減功率的一次調(diào)整）。這

時(shí)系統(tǒng)的等值單位調(diào)節(jié)功率中，就不應(yīng)包括這臺機(jī)組的KG。（或者認(rèn)

為此時(shí)該機(jī)組KG=0）。

1.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

1.3.1系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整

電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)導(dǎo)致

頻率變化時(shí)，調(diào)速器能感知發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（頻率）的變化，自動(dòng)地調(diào)節(jié)進(jìn)

汽閥門（或?qū)~）開度，改變發(fā)電機(jī)的功率，力求與系統(tǒng)負(fù)荷重新平

衡。這種方式被稱為系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整，這是一種完全自動(dòng)化的

過程。

如圖2所示，如系統(tǒng)的負(fù)荷突然增加，綜合負(fù)荷的頻率特性相應(yīng)

抬高（平移）到區(qū)處，這時(shí)的穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)移至B點(diǎn)，系統(tǒng)有功功率增加

到外，系統(tǒng)頻率下降到力。上述情況是供需“妥協(xié)”的結(jié)果：一方面

系統(tǒng)輸出功率有所噌加，另一方面負(fù)荷的有功需求也有降低（由于系

統(tǒng)頻率下降，負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所致）。上述過程就是頻率的一次調(diào)

整，由于人＜力，因而頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)節(jié)。電力系統(tǒng)中所有

發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參加頻率一次調(diào)整。

設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷有功功率總增量為AR，系統(tǒng)最終頻率變化為V，則

各發(fā)電機(jī)組有功功率的增量分別為

外

.吁&趣⑴）

Aft—

bp產(chǎn)

7

式中為，口2——各發(fā)電機(jī)組的額定功率；

6，6產(chǎn)——各發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)（標(biāo)么值）。

經(jīng)過一次調(diào)整達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的頻率下降到（50-V）Hz,

而各機(jī)組有功增量的總和應(yīng)等于負(fù)荷總增量△區(qū)，即

△居=AR+AR++bP”

AC,PN\、PNZ、,PN”、A,S為

=_y（一+一+…+一人一即2一

可求出系統(tǒng)頻率變化為

此時(shí)各發(fā)電機(jī)組有功功率增量為

6”（國￡

可見，在各機(jī)組調(diào)速器作用下，一次調(diào)整的結(jié)果產(chǎn)生了頻率偏

差，其大小與系統(tǒng)總負(fù)荷變化量AR成正比。同時(shí)，各機(jī)組輸出功率

的變化量M也與系統(tǒng)總負(fù)荷變化量△昧成正比，而與機(jī)組自身的調(diào)差

系數(shù)6成反比。由于機(jī)組的調(diào)差系數(shù)是可以人為整定的，所以可以

用改變機(jī)組調(diào)差系數(shù)的方法，來改變發(fā)電機(jī)組承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷變化量

的份額。

用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)一一單位調(diào)節(jié)功率KG計(jì)算發(fā)電機(jī)有功功率變

化量更為方便，計(jì)算公式為

ZKG,RT

8

1.32系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整

圖2中，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷突然增加的幅度很大時(shí)，力可能會(huì)降低到不

允許的程度。如把系統(tǒng)等值發(fā)電機(jī)的調(diào)速特性抬高（平移）到民處，與

增加后的區(qū)相交于C,這時(shí)對應(yīng)的系統(tǒng)頻率就恢復(fù)到原來的額定值力

了。此刻系統(tǒng)的有功率進(jìn)一步增大為供需雙方在有功數(shù)值已增大

的情況下達(dá)成新的平衡，且頻率保持定，穩(wěn)定地運(yùn)行于新的工作點(diǎn)C

,從而實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。這一調(diào)節(jié)過程，就是頻率的二次整。頻率

的二次調(diào)整由系統(tǒng)調(diào)頻廠動(dòng)用調(diào)頻器進(jìn)行。圖3為調(diào)速器調(diào)速原理示

圖3調(diào)速器調(diào)速原理不意圖

1.3.3系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整

所謂系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整，是指各發(fā)電廠執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)度預(yù)先下

達(dá)的發(fā)電計(jì)劃，定時(shí)調(diào)控發(fā)電機(jī)有功功率（包括機(jī)組啟停），或在非預(yù)

計(jì)的負(fù)荷變化經(jīng)一次調(diào)整和二次調(diào)整積累到一定程度時(shí)，重新按經(jīng)

濟(jì)調(diào)度原則分配各發(fā)電廠的有功功率。

1.3.4主調(diào)頻廠和基荷廠在頻率調(diào)整中的作用

在電力系統(tǒng)中，調(diào)頻任務(wù)需在各發(fā)電廠中進(jìn)行分工，實(shí)行分級

調(diào)整。一般將發(fā)電廠分為三種，即主調(diào)頻廠、輔助調(diào)頻廠和基荷廠

9

（也稱非調(diào)頻廠）。調(diào)頻廠負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整，一般由一個(gè)發(fā)

電廠擔(dān)任；輔助調(diào)頻廠是當(dāng)系統(tǒng)頻率超過了某一規(guī)定的偏移范圍后

,協(xié)助主調(diào)頻廣參加調(diào)頻工作，通常由少數(shù)幾個(gè)發(fā)電廠擔(dān)任；而基

荷廠只按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度預(yù)先下達(dá)的負(fù)荷曲線（日發(fā)電計(jì)劃）運(yùn)行，不主動(dòng)

參加調(diào)頻，只是自動(dòng)地參加一次調(diào)頻。

大多數(shù)基荷廠承擔(dān)的基本負(fù)荷，是由系統(tǒng)調(diào)度員按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度

的原則預(yù)先計(jì)算確定的。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷突然增加，系統(tǒng)頻率下降，基

荷廠也由于調(diào)速器的調(diào)節(jié)而自動(dòng)增加了輸出功率。

由于一次調(diào)整改變了基荷廠原來的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，系統(tǒng)運(yùn)行的

經(jīng)濟(jì)性必然下降，故需把基荷廠增加的負(fù)荷平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移給調(diào)頻廠。

為此，系統(tǒng)調(diào)度員命令主調(diào)頻廠增加其輸出功率，提高系統(tǒng)頻率。

而基荷廠輸出功率則因系統(tǒng)頻率提高而自動(dòng)減少了一些，若系統(tǒng)主

調(diào)頻廠繼續(xù)增加輸出功率，系統(tǒng)頻率繼續(xù)提高，基荷廠輸出功率就

繼續(xù)減少，直到系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值，基荷廠輸出功率又減回到

原來的“經(jīng)濟(jì)基點(diǎn)”。

也就是說，通過調(diào)頻廠的二次調(diào)頻，基荷廠在一次調(diào)頻時(shí)增發(fā)

的輸出功率又全部轉(zhuǎn)移給了主調(diào)頻廠。由于基荷廠的有差調(diào)節(jié)特性

,在調(diào)頻開頭階段自動(dòng)承擔(dān)了一些負(fù)荷的增量，使頻率的波動(dòng)大大

緩和，然后在二次調(diào)頻中又平穩(wěn)地將負(fù)荷增量轉(zhuǎn)移給主調(diào)頻廠，起

到了很好的緩沖作用。假如基荷廠在系統(tǒng)頻率變化時(shí)“無動(dòng)于衷”，負(fù)

荷增量一開始就全都由主調(diào)頻廠獨(dú)自承擔(dān)，初始階段系統(tǒng)頻率必然

會(huì)有很大的波動(dòng)，甚至造成系統(tǒng)頻率崩潰。

系統(tǒng)主調(diào)頻廠需要具備以下條件

1）具有足夠的調(diào)頻容量和調(diào)整范圍；

2）能比較迅速地調(diào)整輸出功率；

10

3）調(diào)整輸出功率時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則；

4）輸出功率大幅度變化時(shí)與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線不會(huì)過載或失去穩(wěn)定。

在水火電廠并存的電力系統(tǒng)中，一般是選擇大容量水電廠擔(dān)任

主調(diào)頻廠。水電廠調(diào)頻不僅速度快，操作簡便，而且可調(diào)范圍大，

不影響水電廠的安全運(yùn)行?；痣姀S汽輪發(fā)電機(jī)組的輸出功率不能急

劇變化，因?yàn)檩敵龉β实膭∽儠?huì)使鍋爐燃燒不穩(wěn)甚至熄火，使汽輪

機(jī)各部因受熱不均而損壞。

在洪水季節(jié)，為了不使水庫棄水（泄洪），應(yīng)讓水電廠連續(xù)滿發(fā)，

這時(shí)主調(diào)頻廠則擇中溫中壓火電廠。擔(dān)任調(diào)頻任務(wù)的火電廠應(yīng)當(dāng)有

儲粉倉，應(yīng)當(dāng)有較好的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)施，這樣才能適應(yīng)自動(dòng)化調(diào)頻

的要求。在非洪水季節(jié)，中溫中壓火電廠可以擔(dān)任輔助調(diào)頻廠。

為了有效地跟蹤計(jì)劃外負(fù)荷變動(dòng)，保持系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)

波動(dòng)，調(diào)頻機(jī)組的可調(diào)總?cè)萘繎?yīng)達(dá)到系統(tǒng)最大負(fù)荷的8%—10%。

基荷廠應(yīng)當(dāng)由原子能發(fā)電廠、大型煤礦坑口火電廠等類型發(fā)電

廠擔(dān)任。這些發(fā)電廠機(jī)組大，效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)性好，長

期帶基本負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行，會(huì)使電力系統(tǒng)收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)頻方法

由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)的日益擴(kuò)大，手動(dòng)調(diào)頻方式已不能滿足電力

系統(tǒng)對頻率穩(wěn)定性的要求，現(xiàn)代的電力系統(tǒng)都普遍裝備了自動(dòng)調(diào)頻

裝置。

手動(dòng)調(diào)頻反應(yīng)速度慢，在調(diào)整幅度較大時(shí)，往往難于兼顧經(jīng)濟(jì)

和安全原則。自動(dòng)調(diào)頻不僅反應(yīng)快，頻率波動(dòng)幅度小，還可以同時(shí)

顧及其他方面的要求。例如，保持兩個(gè)地區(qū)之間聯(lián)絡(luò)線功率交換為

定值，實(shí)現(xiàn)有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，配合系統(tǒng)的安全分析和安全校正

等自動(dòng)化功能等。

11

自動(dòng)調(diào)頻是一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，在原理上由兩大部分組成

1）機(jī)組控制器，用來控制調(diào)速器，使機(jī)組在額定頻率下發(fā)出設(shè)定

的輸出功率；

2）負(fù)荷分配器，根據(jù)系統(tǒng)頻率和與相鄰系統(tǒng)交換功率偏差，按一

定的準(zhǔn)則，算出各機(jī)組的設(shè)定輸出功率。

圖4所示為自動(dòng)調(diào)頻系統(tǒng)示意圖。圖中調(diào)頻機(jī)組G1和G2的實(shí)際輸

出功率，電力系統(tǒng)（一）與電力系統(tǒng)（二）之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率

P-都通過遠(yuǎn)動(dòng)通道傳到調(diào)度中心。根據(jù)和就地測得的系統(tǒng)頻率

偏差V，由計(jì)算機(jī)按一定的分配準(zhǔn)則，計(jì)算出各調(diào)頻機(jī)組的設(shè)定輸

出功率以、經(jīng)遠(yuǎn)動(dòng)通道傳到調(diào)頻機(jī)組的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)把

這個(gè)設(shè)定值與機(jī)組反饋回來的實(shí)際輸出功率做比較，其差值經(jīng)放大

環(huán)節(jié)放大后，去控制發(fā)電機(jī)組調(diào)速器中調(diào)頻器的伺服電動(dòng)機(jī)，從而

改變調(diào)節(jié)特性，改變導(dǎo)水葉（或主汽門）的開度和進(jìn)水（汽）量，調(diào)整發(fā)

電機(jī)的輸出功率，直到每一發(fā)電機(jī)組的實(shí)際輸出功率都等于分配來

的設(shè)定值為止。

12

執(zhí)行機(jī)構(gòu)溝速器

運(yùn)

功

通

道

?度中心

I冬|4自動(dòng)調(diào)頻系統(tǒng)示意圖

各種不同的自動(dòng)調(diào)頻裝置具有不同的分配準(zhǔn)則，其中最簡單的

一種分配辦法為

Ps,=a^PG-Ks\f）（16）

式中KS——系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率；

■---分配系數(shù)，Xa,=l,z=l,2,

PSi一一分配給第i臺機(jī)組的設(shè)定功率。

上式意義很明顯，若系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，&'=0則法廣必疣；,表示每

臺機(jī)組按固定份額承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷（此時(shí)疣；=q）；當(dāng)負(fù)荷增加，/下降

,故為負(fù)值時(shí)，Kg/?項(xiàng)就表示有功功率缺額，此時(shí)各機(jī)組要增大功

率，因此設(shè)定值提高為

4=。。昆+風(fēng)陰）（17）

1.4.1虛有差調(diào)節(jié)法

在系統(tǒng)中的每一臺調(diào)頻機(jī)組上，都裝有反映系統(tǒng)頻率和有功功

率的調(diào)節(jié)器，各調(diào)頻機(jī)任何時(shí)刻都必須滿足以下調(diào)頻方程式

13

y+s(H-?%￡)=()

Af+。2(8一。2七2：)=0

i(18)

△于+O,H(Pn—(Xnfci)=0

防+a?++a?=1

式中^f一一系統(tǒng)頻率偏差，頻率高于額定值時(shí)為正，反之為負(fù)；

6,6.0”一各調(diào)頻機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；

。一一各調(diào)頻機(jī)組的實(shí)發(fā)功率；

，為——各調(diào)頻機(jī)組功率分配系數(shù)；

久——各調(diào)頻機(jī)組實(shí)發(fā)功率的總和。

將上述方程式改為下面形式

V—=?/?；￡=1,2,...,72(19)

3

各式相加后可得

A/S—=-X=P^-PGI=0(X^=1)(20)

/=16/=11=1J=l

因?yàn)?/p>

￡—^0(21)

?=i6

所以

V=0(22)

這說明盡管在調(diào)節(jié)過程中頻率是有差的，但調(diào)節(jié)過程結(jié)束后頻

率則是無差的，所以稱為虛有差調(diào)節(jié)法。調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)各調(diào)頻機(jī)

組的功率為

E=a—,2,,?，〃(23)

這說明負(fù)荷是按給定的功率分配系數(shù)分配的。當(dāng)出現(xiàn)新的計(jì)劃

外負(fù)荷增量時(shí)，在開始瞬間會(huì)產(chǎn)生頻率變化，于是調(diào)頻方程式被破

壞，這時(shí)機(jī)組調(diào)節(jié)器便會(huì)調(diào)整發(fā)電機(jī)功率，最終使曠=0,在一個(gè)新

14

的數(shù)值上重新滿足調(diào)頻方程式，有

P；=a.P'（JL（24）

虛有差調(diào)節(jié)法的特點(diǎn)是：

1）調(diào)整過程中所有調(diào)頻機(jī)組同時(shí)動(dòng)作，調(diào)頻速度較快；

2）調(diào)頻結(jié)束時(shí)△/=0,調(diào)頻機(jī)組間接給定比例分配功率；

3）系統(tǒng)中的非調(diào)頻機(jī)組，僅參加一次調(diào)整，其發(fā)電功率最后又都

回到原值；

4）假如其中一臺調(diào)頻機(jī)組功率受到限制，或者是由于測量上的誤

差，則導(dǎo)致

①⑵）

1=11=1

因而使這樣就不能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。

為了補(bǔ)救上述4）所述缺點(diǎn)，可以使其中一臺調(diào)頻機(jī)組（假設(shè)1號機(jī)

組）按無差特性調(diào)節(jié)，這樣就能保證調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)斂=0,此時(shí)調(diào)頻方程

式為

V=o

V+b2（B—e2%）=?！?/p>

△f+=0

調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)，具有誤無差調(diào)節(jié)特性的1號調(diào)頻機(jī)組多分擔(dān)的功率

為：

上=（1-汽儀瓦力=2,3「，〃（27）