•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.
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
•f
•PL = f(f)
•PL1 = f(f)
•fN
•a
•d
•f2 •f3
•b
•c •ΔPL
•PG=f(f)
•无调速 •有调速
•到状态b，PL未变，PG没增 加
•ΔPL2 •ΔPL1
•到状态c，再调可以到状态d
•PL
•PL2•PL1
•P
•调速器的调节作用被称为一次调节。 第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•4 电液转换及液压系统 •电液转换器把调节量由电量转换成非电量油压。液 压系统由继动器、错油门和油动机组成。
•5 调速器的工作
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•三 数字式电液调速器
•控制电路部分的功能用微机实现。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
• • 主机根据采集到的实时信息，按预先确定的控制 规律进行调节量计算，计算结果经过D/A变换输 出去控制电/液压转换，再由液压伺服系统控制原 动机的输入功率，完成调速或调频的任务。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•第三节 电力系统频率调节系统及其特性
•一 调节系统的传递函数
▪ 传递函数是分析调节系统性 能的重要工具，电力系统的 频率和有功功率调节系统， 主要是由调速器、发电机与 原动机和电网环节组成，传 递函数分别讨论如下：
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•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 .
•解 •由式(4-8)可得
•KL = KL* ×( PLN / fN ) = 1.5 × ( 3200 / 50 ) = 96 ( MW / HZ )
电力系统的频率特性
❖ 思考题1
已知：某电力系统，
，
当PL=3000MW时，fN=50Hz。求负荷增加120MW 时，系统调速后的运行点。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•第二节 调速器原理
•调速器通常分为
➢
机械液压调速器：将转速的变化转变成离心 飞摆的位移量。
➢ 电气液压调速器：将转速的变化变成电信号。
•f
•a’
•1
•a” •a”’
•2
•3
•3’
•P
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
有调速系统的发电机功率-频率特性：
•f
•fN •f1
•Δf
•a •b
•ΔPG
•PGa •PGb
•功率调整时，频率有变化，为有 差调节特性。 •特性曲线的斜率为：
•标么化： •PG •或
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
• (三）调节特性的失灵区
•f • 调速器的最大频率呆滞 • 失灵度
•fN
•PW •PW
• 机组的最大误差•功P率N
•fW •fW
• 调速器的频率调节特性是 条带子，导致并联运行的发电 机组间有功功率分配产生误差。
•P
• 过小的调差系数会引起较大的功率分配误差。 • 为避免系统在频率微小波动时动作，会人为加不灵敏区。 • 汽轮发电机组的不灵敏区为0.1%--0.5% • 水轮发电机组的不灵敏区为0.1%--0.7%
•电液式与机械式比较有以下优点：
➢ 电液调速系统的灵敏度高，调节速度快。并有较高的调节精 度，特别是当机组甩负荷后，能稳定在额定转速运行；
➢ 易实现多种控制信号的综合控制； ➢ 参数的调节灵活； ➢ 省去结构复杂的飞摆机构，运行维护方便。
❖ 比例积分(PI)调速器 •按其控制规律来划分 ❖ 比例—积分—微分(PID)调速器
❖ （一）发电机的功率 - 频率特性
•ω* •f*
发电机转矩方程：
•PG*
功率方程：
•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。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
三、发电机组的功率——频率特性
❖ （一）发电机的功率 - 频率特性
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。
•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
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•二 电力系统负荷的功率—频率特性
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，
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
• 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。
• 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。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•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:
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
（四）电力系统的频率特性
❖ 电力系统的频率特性 电力系统由发电机、输电网络、负荷组成。 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。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
（四）电力系统的频率特性
❖ 电力系统的频率特性 负荷的功率--频率特性和发电机组的功率---频率特性的交 点就是电力系统频率的稳定运行点。
•1 调速器的传递函数
•调速器的输出量 给定值 和频率 间的关系。
表达为 两输入量
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•1 调速器的传递函数
•调速器的传递函数表示了原动机调节量与控制指令信号 及系统频率间的动态特性。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•2 原动机的传递函数 • 调速器根据转速变化控制进入原动机的动力元素， 下面进一步讨论原动机的传递函数。
•B •3
•1
•2
•4
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•TB
•UG
•TA
•i
•ic
•EH
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•3 转速和功率给定环节 •转速和功率给定环节用高精度稳压电源供电的精密多转 电位器构成。其输出电压值即可表示为给定转速或功率， 多转电位器由控制电机带动，以适应当地或远方控制的 需要。
➢ 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。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
3. 负荷的功率—频率特性一般表达式
• 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。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
电力系统的频率特性
❖ 电力系统负荷的功率 - 频率特性
•PL* ＝ a0+a1f*+a2f*2+a3f*3
•=0.3+0.4×0.94+0.1×0.942+0.2× 0.943=0.93
•则 •Δ PL%=(1-0.93) ×100%=7%
•Δ f%=(1-47 / 50) ×100%=6%
•于是 •KL*=ΔPL*% / Δf*%= 7 / 6 =1.17
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
• （二）调差特性与机组间有功功率分配的关系
•f •A
•C •fN
•ΔP2
•f•1ΣPL
•ΣP’
•B •ΔP1
•两机组间的功 率增量分配
•P2 •P2’ •P2
•P1
•P1’ •P1
• 发电机的功率增量用用各自的标幺值表示时，在 发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。调 差系数小的的机组承担的负荷增量标幺值较大，调差 系数大的的机组承担的负荷增量标幺值较小。
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
•几点注意
➢ 对没有调节容量的机组(调差系数趋于无限大)应以PiN／Ri*
为零代入； ➢ 多台机组调差系数等于零是不能并联运行的； ➢ 一台机组的调差系数等于零与多台有差调节机组的并列运
行是不现实的。
•在电力系统中，所有机组的调速器都为 有差调节，由它们共同承担负荷的波动。
第五章电力系统频率及 有功功率的自动调节
2020/12/11
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
第五章电力系统频率及有功功率的自 动调节
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
忽略机组内部损耗时： 如果由于负荷的突然变动，是发电机组的输出功率增加