★ 一般允许频率偏差为±0.1Hz
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
PLN
a
b
PLb
频率下降时，负荷功率也下降到 PLb ； 频率上升时，负荷功率也上升到 PLa 。
负荷特性有利于系统中有功功率在另一频率下 重新平衡，这种现象称为负荷调节效应。
负荷瞬时变动情况
随机分量 脉动分量 持续分量
★
频率波动对电网运行的 影响： √ 偏离电力设备经济运 行点； √ 影响用户生产率和产 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
电力系统的频率特性
★
调频是电力系统运行的主要任务之一
调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。
求P1、P2。
电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理
电力系统自动调频
❖ TBC
区域调节作用的信号称为区域控制误差ACE。
ACEA ACEB
PtA PtB
Af A B f B
相应的控制功率
PGA KiA PtA Af A dt PGB KiB PtB Bf B dt
当负荷变动时，调整目标
ACEA 0, ACEB 0
设A有二次调频，B有一次调频。
PGA PGB
PLA PLB
K LA f K LB f
PtA PtB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
且
PtA PtB
即
PLA
PGA
1 RA
K LA f
PtA
PLB
1 RB
K LB f
PtA
最终使 Af PtA 0
得
f
1 A B
PLB
PtA
PLB A A B
加调速器后，将从一条静态特性曲线 向另一条静态特性曲线过渡。
ω* f*
PG*
1.0 MG*
P*
1.0
M*
f
1
a’ a” a”’
2
3
3’
P
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电力系统的频率特性
有调速系统的发电机功率-频率特性：
f
fN f1
Δf
a b
ΔPG
PG PGa PGb
f A
C fN
ΔP2
f1ΣPL
ΣP’
B ΔP1
电力系统自动调频
调频厂1 调频厂2 调频厂3
电厂
带基本负荷厂1 带基本负荷厂2 带基本负荷厂3
调峰厂1 调峰厂2 调峰厂3
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电力系统自动调频
主导发电机法
同步时间法
一台发电机（主导 机）。
调差目标 f 0
其它成比例配合。
效果一般，用于小 系统。
按频率偏差的积分 值调节。
f ki Pi
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电力系统的频率特性
❖ 电力系统的频率特性
系统频率特性是由负荷频率特性和发电机频率特性共同形成的。
f
PL = f(f)
PL PL1 PL2
PL1 = f(f)
fN
a
d
f2
c
f3
b ΔPL
无调速 有调速
到状态b，PL未变，PG没增加 到状态c，再调可以到状态d
ΔPL2
ΔPL1
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电力系统自动调频
❖ 思考题
推导双区域都只有一次调频时的公式。
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电力系统经济调度与自动调频
❖ 等微增率
F (PGi )
PGi
微增率
❖ 自动调频
a、调度指令到调频厂机组 b、调度指令到调频厂
❖ 思考题
F1 0.02P1 0.1P1 60, F2 0.025P22 0.05P2 40, P1 200M
电力系统的频率调节系统及其特性
单个区域的频率闭环调节框图
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电力系统的频率调节系统及其特性
功率平衡起作用的三个部 分：
发电机功率增加 负荷功率减少 系统动能
系统动态响应曲线
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率调节系统及其特性
联合调频
比单区域系统调 节好。
电力系统 自动装置原理
P2 P2’ P2
P1
P1’ P1
有差调节
调差系数 R f PG 1
K R
R, K
调差特性与机组间有功功率的分配 调差特性为区域，有失灵区。
电力系统 自动装置原理
电力系统的频率特性
❖ 思考题1
已知：两机组并联于一条母上， R1 4%, R2 5% 。且调速系统保证了两
台机完全同步。若1号机组额定功率为60MW，两机均额定运行。求：当系统 要求增加20MW的输出时，母线的频率为多少？
ai kfdt 0
联合自动调频 AGC
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电力系统自动调频
❖ 联合电力系统的调频
恒定频率控制法FFC f 0
恒定交换功率控制FTC Pt const
无关频率。一个系统与另一个系统之 间交换的Pt恒定，但f可能会变。有协 议的因素。
频率联络线功率偏差控制TBC
全部都考虑。
PL
PL2 PL1
P
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电力系统的频率特性
❖ 思考题2 已知：某电力系统， KL 1.5, KG 20 ，当PL=3000MW时，fN=50Hz。
求负荷增加120MW时，系统调速后的运行点。
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调速器原理
机械液压式调速器原理
功率-频率电液调速系统原理
电力系统 自动装置原理
fb fN
f
负荷的频率调节效应系数： K L
dPL df
因为频率变化很小，所以
K L
dPL df
为一直线，取值范围在1~3之间。
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电力系统的频率特性
❖ 发电机的功率 - 频率特性
发电机转矩方程：M G A B 功率方程：PG C1 C22
无调速器时，转速和转矩都为额定值。
电力系统的频率特性
❖ 概述
电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 f pn 60
频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。
原动机输入功率：
m
m
dm
1 PTi 1 PGi PL dt ( 1 WKi )
机组的动能
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电力系统的频率特性
电网频率变动情况
P