PL* a0 a1 f* a2 f* a f
关键点：一个用电设备消耗功率的大小与 频率有关。当系统频率发生偏移时，设备 消耗负荷会发生改变，改变量的大小通过 负荷的频率调节效应系特性
PL K L f
PL PLN
fN
PL K L f K L K L f N / PLN
f
印象：负荷消耗的 有功功率随系统频 率的增加而增加。
二、频率调整的必要性和有功功率 平衡
1、频率调整的必要性 （1）保证电能质量，满足负荷要求； （2）维持系统稳定运行。
2、有功功率和备用容量 （1）负荷备用； （2）事故备用； （3）检修备用； （4）国民经济备用。
三、发电机组的调速系统和频率 的一次调整
d TJ Tm Te Pm Pe dt
1、调速器的调整过程
功率平衡时,Pe=Pm,ω=ω0= ωN Pe 发生变化 , 功率平衡被打破 , ω变化 , 释放转 子动能使系统能量守衡。系统频率发生变化。 调速器测量到转速的变化，调整机组的进水量 或进汽量，改变 Pm ，使转速ω向ωN靠近 , 但不 能调整到等于ωN,因为调速器的调节特性为有 差调节。

2、发电机(调速器)的功频特性
PG Pset=PG0
PG f
A′ A
KG
K G
f fN
f
PG / PGN f / f N
发电机的功频调节系数 发电机的功频特性
PG KG f
3、频率的一次调整

一次调整过程(自然调整过程，系统的固 有特性): 系统的负荷发生变化时，系统 中所有机组均释放转子动能来平衡系统 负荷的变化，导致系统频率变化，紧接 着各机组调速器感受到转速变化而调整 机组出力，使系统频率有所恢复,由于是 有差调节，系统频率不能恢复到fN。
答案：转子释放机械能，弥补负荷的增加。 转子速度降低，系统频率下降！ 系统的频率指标不能满足电能质量要求！怎么办？
4、负荷变化，导致系统频率变化， 不满足电能质量要求！怎么办？
调 速 器
水 轮 机 PM + 发 电 机 PG
N
开 度
PL
调速器：感受到转速的变化，说明系统负 荷发生改变，需要调整水能输入，以满足 负荷的要求。转速也将向靠近N变化。
但转速能通过调节，使=N吗？？
5、调速器动作，能通过调节，使=N吗 ？？
如果能，会发生什么现象？
f fN
PG1 G1
PG
2
PG1
P
G2 PG2
PG
ΔP
PL
PG =PG1+ PG2
能 : 调速器静态特性为无差调节，水电站内 部机组的工作点会出现飘移现象，工作点不 能唯一确定，机组不能稳定运行。怎么办？
电力系统正常运行方式的 调整和控制
三峡大学电气与新能源学院 李咸善 教授/博导 lixianshan@
1. 2. 3. 4. 5. 6.
需要掌握的主要知识点 负荷的功频特性 发电机的功频特性 系统的功频特性 频率的一次调整过程 频率的二次调整过程 AGC与区域控制误差
第一部分 提出问题，定性分析
（启发式教案，同学参与讨论）
第二部分 理论及定量分析
（按教材内容进行）
1、电力系统正常运行下，相关情况如何？
G
PG
∆P
PL
功率平衡：PG = ∆P + PL 机组转速：=N, f = fN= 50Hz 答案：电源发出的功率与网络损耗及用户的负荷相 平衡，系统中的机组同步运行，系统频率维持在额 定频率50Hz。
第二部分 理论及定量分析
（按教材内容进行）
一、负荷的有功功率及其频率特性
1、日负荷曲线 实际负荷=预测负荷+随机负荷
P(MW) 预测负荷 实际负荷
0
4
8
12
16
20
24
t(h)
2、负荷的频率特性
f f 2 PL PLN a0 a1 ( ) a2 ( ) fN fN 基准值： PL N , f N
4、系统的功频调节
1）负荷频率调节
PL K L f
2）发电机频率调节
PG KG f
3）系统频率调节
PL0 P G P L ( KG K L )f K S f
KS系统的功频调节系数， KS越大，频率波动 越小。
4）n台机组时，系统的KG计算
K GN K G1 K G 2 K Gn K Gi
i 1 n
仅m台机组参加调频
K GM K G1 K G 2 K Gm K Gi
i 1 m
四、频率的二次、三次调整及自 动发电控制AGC
2、机理分析
水库 水 轮 机 PM 水能 机械能 转 子 发 电 机 PG 电能
PL
功率平衡：PM =PG (忽略损耗） 同步运行：=N, f = fN= 50Hz
3、负荷变化怎么办？（PL增加）

水 轮 机 PM
发 电 机 PG
PG PM
PL
能量始终平衡
PL
输入的水能没有变！增加的能量从哪来？？
6、负荷变化，系统一次调频，频 率不能回到额定值！怎么办？
1）变化前：PG0=PG1+PG2
fN f
2）一次调频后：
PG0 ′ = PG1′+ PG2′
3）二次调频后： PG0 ′ = PG1〃+ PG2
P PG2 ′ PG
2
f
PG1〃 PG
1
PG1 ′
P
结论：二次调频。在一次调频的基础上，人工或自动调节调频 机组的出力，使其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出 力都回到负荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。
答案：不能。调速器静 态特性必须为有差调节， 工作点才能唯一确定， 机组才能稳定运行。
变化前：PG0=PG1+PG2
P PG2 ′ PG
2
f fN f
PG
1
一次调频后： PG0 ′ = PG1 ′+ PG2 ′
PG1 ′
P
结论：一次调频。系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会 释放其转子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使 得系统的频率发生变化。机组调速器感受到转速变化后，调节 输入的水量或汽量，使得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠 近。但是，由于调速器的有差调节特性，系统频率不能回到额 定值。这是电力系统的固有特性或自然特性。