f pn
60
忽略机组内部损耗时：
m
m
PTi PGi
如果由于负荷的突然变动，是发电1 机组的1 输出功率增加 PL
则：
m
m
PTi PGi PL
1
1
机组的输入功率小于负荷要求功率，为了保持平衡，把转子的一部分
动能转化成电功率，使发电机转速降低，系统的频率下降。
电力系统 自动装置原理
第一节 电力系统的频率特性
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 电力系统负荷的功率 - 频率特性
负荷的静态频率特性：PL F ( f )
PL
频率下降时，负荷功率也下降到 PLb ；
PLN
a
b
PLb
频率上升时，负荷功率也上升到 PLa 。
系统功率失去平衡时，系统负荷也
fb fN
f
负荷的频率调节效 应系数
参与了调节作用。系统的负荷随频 率下降的负荷特性有利于系统中有功
解 由式(4-8)可得
KL = KL* ×( PLN / fN ) = 1.5 ×( 3200 / 50 ) = 96 ( MW / HZ )
若系统负荷增长到3650MW时,则有
KL = 1.5 ×( 3650 / 50 ) = 109.5 ( MW / HZ )
* 由此可知, KL的数值与系统的负荷大小有关.
KL
tg
PL f
K L
PL / PLN f / fN
PL f
K L
KL
fN PLN
KL 是系统调度部门要
求掌握的实测数据，取 值范围在1~3之间。
电力系统 自动装置原理
例5-1 某电力系统中,与频率无关的负荷占30％,与频率一次方成 比例的负荷占40％,与频率二次方成比例的负荷占10％,与 频率三次方成比例的负荷占20％.试求当系统频率由50HZ 下降到47HZ时,负荷功率变化的百分数及其相应的KL*的大小. 解: 由公式可以求出频率下降到47HZ时系统的负荷为: PL* ＝ a0+a1f*+a2f*2+a3f*3 =0.3+0.4×0.94+0.1×0.942+0.2× 0.943=0.93
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节
发电自动控制示意图
△P
P－f
△f
控制器
△Pc
蒸汽 汽阀
执行 机构
汽轮机
控制
Q－U 控制器
可控 励磁电源
励磁绕组
发电机
测量
△f
频率检测
到发电机母线
电力系统 自动装置原理
第一节 电力系统的频率特性
❖ 一、概述
频率是电能质量的重要指标之一。
电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数
a0 PLN
a1PLN
f fN
a2PLN
f fN
a3PLN
f fN
anPLN
f fN
标么化：
PL* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*3 an f*n 其中：a0 a1 a2 a3 an 1
一般情况下，取到三次方即可。 负荷的组成和性质确定后，负荷静态频率特性也确定。
1. 当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变, 这种 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性。
2. 电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类，
➢ 与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整 流负荷等；
➢ 与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水 泵、压缩机、卷扬机等；
功率在另一频率下重新平衡，这种现 象称为负荷调节效应。
K L*
dPL* df*
a1 2a2
f*
3a3 f*2
nan
f n1 *
n 1
mam电f力*m系统1
自动装置原理
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
KL 取决于负荷的性质，与各类负荷所占的比例有关。
在电力系统运行中，允许频率变化的范围是很小的，负荷 有功－频率静态特性用一条近似直线来表示。
但发电机配置调速器后，随 着转速的变动，不断调节进 气量，使原动机的运行点从 一条静态特性曲线向另一条 静态特性曲线过渡。
f
a’
1
a” a”’
2
3
3’
P
电力系统 自动装置原理
有调速系统的发电机功率-频率特性：
f
fN f1
Δf
m
1
PTi
m 1
PGi
PL
d( dt
m 1
WKi )
机组的动能
频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。 调频与有功功率调节密不可分。
电力系统负荷不断变化，原动机输入功率变化缓慢，频率 波动在所难免。
电力系统运行的主要任务之一，就是对频率进行监视和控制。 频率偏差允许范围：一般偏差不超过± 0.2Hz，有点地区
电力系统 自动装置原理
三、发电机组的功率——频率特性
发电机频率调整是由原动机的调速系统来实现的。
发电机的功率－频率特性取决于调速系统特性。
系统负荷改变 调速系统调整进汽量 调节发电机输入功率
由于频率变化而引起的发电机输出功率的变化称为发电机组的 功率－频率特性或调节特性。
电力系统 自动装置原理
为± 0.1Hz
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
电网频率变动情况
★
P
频率波动对电网运
负荷瞬时变动情况 行的影响：
√ 偏离电力设备经
济运行点；
√ 影响用户生产率
随机分量 脉动分量 持续分量
和产品质量； √ 频率过低过高都 会危及电网安全运 行
t
电力系统
自动装置原理
二 电力系统负荷的功率—频率特性
三、发电机组的功率——频率特性
❖ （一）发电机的功率 - 频率特性
发电机转矩方程： M G A B
ω* f* PG*
功率方程：
PG C1 C22
1.0
MG*
P*
无调速器时，转速和转矩都为额定值，
1.0
M*
输出功率最大值。
电力Байду номын сангаас统 自动装置原理
三、发电机组的功率——频率特性
❖ （一）发电机的功率 - 频率特性
则 Δ PL%=(1-0.93) ×100%=7%
Δ f%=(1-47 / 50) ×100%=6%
于是
KL*=ΔPL*% / Δf*%= 7 / 6 =1.17
电力系统 自动装置原理
例5-2 某电力系统总有功负荷为3200MW(包括电网的有功 损耗),系统的频率为50HZ,若KL*=1.5,试求KL .
➢ 与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗， 但这种损耗在电网有功 损耗中所占比重较小;
➢ 与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力 不大的循环水泵等;
➢ 与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的
给水泵等。
电力系统 自动装置原理
3. 负荷的功率—频率特性一般表达式
2
3
n
PL