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1、4.4频率调整4.4.1频率的一次调整假定系统只有一台机组，负荷的功频特性 PD（f）与发电机组功频静特性 PG（f）的交点 a 是系统的原始运行点，系统频率为 f1。若系统负荷增加 ，其特性曲线变为 。此时频率为 f2。系统负荷增加时，在发电机组功频特性和负荷本身的调节效应共同作用下实现了新的功率平衡。图4-10 频率的一次调整由图3-37可见，对应 b 点，发电机功率输出的增量为:负荷的频率调节效应所产生的负荷功率变化量为一次调整方程式为（4-5）式（4-5）说明，系统负荷增加时，在发电机组功频静特性和负荷本身的调解效应共同作用下实现了新的功率平衡。即，一方面，负荷增加，频率下降，发电机按
2、有差调节特性增加输出；另一方面，负荷实际消耗的功率因频率的下降而有所减小。式（4-5）中K 称为系统的单位调节功率，或系统的功率频率静特性系数，表示计及发电机组及负荷的调节效应后引起系统频率变化-单位的系统负荷变化量。显然，K 值愈大，负荷变化引起的频率偏移愈小，系统愈稳定。上式亦可表示为标幺值形式其中， 称为系统的备用系数，表示系统中发电机组的额定容量与在系统额定频率下的总有功负荷（包括线路损耗和厂用电）之比，一般 。对于已满载的发电机组，当负荷增加时， ，故，表示发电机已无调节容量，依赖负荷本身调节效应取得新的平衡，因而系统频率会急剧下降。因此系统中的备用是必须的。对于有 n 台装有调速器
3、的机组并联运行时，等值单位调解功率是 n 台机组单位调节功率之和。仅需用KGE（K GE*）代替上述 KG（K G*）进行分析即可。系统的 K（K *）值愈大，系统频率愈稳定。但机组的调差系数受调速系统的限制不可能太大，即 不可能太大，受经济因素限制， 值也不能取得太大，上述因素限制了 值。当电力系统负荷变化引起的频率变化较大时，仅依靠一次调整作用已不能使频率保持在允许范围内，这时需要通过频率的二次调整才能解决。例3-8 一电力系统有45%的发电机已满载，其余30%为火电厂有10%的备用容量，其单位调节功率为KGC*=20；25%为水电厂的备用容量，其单位调节功率为 KGC*=25。系统负荷的
4、频率调节系数 KL*=1.7。求（1）系统的单位调节功率 K*；（2）如频率容许下降0.2Hz，系统能承受的负荷增量。解设，系统额定容量为100%，则 KG*， 及 K*分别计算如下则有，即负荷允许增加5.972%。4.4.2 频率的二次调整二次调整是以手动或自动方式调节发电机组的调频器，使发电机组的功频特性平行移动来改变发电机的有功功率，以保持系统的频率不变或使频率变化在允许范围内。设系统中只有一台发电机组向负荷供电，原始运行点如图4-11中 a 点，此时系统频率为 f1。若负荷增加 ，调速器首先动作进行频率的一次调整，使运行点由 a 点移动到 b 点，频率降为 f2。此时调频器开始作用，机
5、组静态特性曲线移动到 ，发电机组增加的功率 ，运行点则由 b 点移动到 c 点，此时系统频率升至 ，下降的频率由一次调整时的减小为 。图4-11 频率的二次调整由图可知，负荷增量 可分解为三部分，一部分是由于进行了二次调整发电机组增发的功率图中 ；另一部分由于调速器的调整作用而增加的发电机组功率（图中 ） ，第三部分是由于负荷本身的调节效应而减小的负荷功率（图中 ） 。类似于式（4-5）可得（4-6）或如果二次调整发电机组增加的功率能完全抵偿负荷的初始增量，则实现了无差调节，如图4-11中虚线所示。4.4.3主调频厂的选择为了避免在频率调整过程中发生过调或频率长时间不能稳定的现象，频率调整通常
6、在各发电厂间进行分工，实行分级调整，即将所有发电厂分为主调频厂、辅助调频厂和非调频厂三类。主调频厂（一般12个电厂）负责全系统的频率调整（即二次调整） ；若主调频厂不足以承担系统负荷变化，则辅助调频厂才参与频率的调整，辅助调频厂就是在系统频率超过某一规定的偏移范围时承担频率调整，一般只有几个电厂；非调频厂一般不参与调频，只按预先给定的负荷曲线发电，因而又称基载厂或固定出力电厂。我国超过300万 MW 大系统的调度规定：频率偏移不超过0.2Hz 时由主调频厂调频，频率偏移超过0.2Hz 时，系统内所有电厂应不待调度命令，立即进行频率的调整，使频率恢复到500.2Hz 的允许范围内。由于系统频率主
7、要由主调频厂负责调整，按照频率调整的要求，主调频厂应具备以下条件：（1）机组要有足够的调整容量及范围；（2）调频机组具有能适应负荷变化需要的调整速度；（3）调整输出功率时符合安全及经济原则。此外，调整频率时，还要考虑引起的联络线上功率的波动和某些中枢点的电压波动是否超出允许范围。在火电厂和水电厂并存的电力系统中，按着调频厂的选择条件，在枯水季节可选择水电厂为主调频厂。因为水电厂调频速度快、操作方便，而且调整范围大，起调整范围只受机组容量的限制。在风水季节则选择装有中温中压机组的火电厂作为主调频厂，而让水电厂充分利用水力资源发电。水电厂无论带基本负荷还是调频，都需要考虑防洪、航运、渔业、工业、灌
8、溉、人民生活等的需要。火电厂调频受锅炉、汽机出力增减速度、锅炉最小出力等的限制。汽机增减负荷的速度主要受汽机热膨胀的限制，特别是高温高压机组。锅炉出力与燃料质量关系很大。供热机组不适宜调频，其出力受抽汽量的限制。4.4.4 互联系统的频率调整大型电力系统电源和负荷的分布情况比较复杂，在进行频率调整时，会引起网络中潮流的重新分布。若把整个电力系统看做时有若干个分系统通过联络线连接而成的互联系统，那么在频率调整时还需要注意联络线功率的交换及控制问题。以两系统为例进行讨论，假设 KA、K B分别为两系统的单位调节功率， 、 分别为两系统二次调频的发电功率变量， 、 分别为两系统的负荷变化量， 为联络
9、线上的交换功率变化量，正方向为由 A 流向 B。这样， 对系统 A 相当于负荷增量，对系统 B 相当于发电功率增量。图4-12 互联系统的频率调整对 A 系统，（4-7）对 B 系统：（4-8）两个联合运行的系统频率是相等的，即，可得：（4-9）可见，若联合系统二次调频的发电功率增量 等于全系统负荷增量 时，可实现无差调节，即由式可得：（4-10）可见，当 A、B 两系统都进行二次调整，且两系统的功率缺额与其单位调节功率成比例时，即（4-11）联络线上的交换功率增量 为零。令分别为 A、B 两系统的功率缺额，则式（4-10） 、式（4-11）变为：可见，联合系统频率的变化取决于这个系统总的功率
10、缺额和总的系统单位调节功率。其实，两系统联合后，本应看作是一个系统。可见，如 A 系统没有功率缺额，即 ，联络线上由 A 流向 B 的功率增大；反之，如 B 系统没有功率缺额，即 ，联络线上由 A 流向 B 的功率减少。若 B 系统没有调频厂，即 ，其负荷变化量 将由 A 系统的二次调整来承担。若要保持，这时联络线上功率变化 ，即 B 系统的功率缺额全部通过联络线由 A 输送到 B，这时联络线的功率增量最大。这也是调频厂远离负荷中心而且要实现无差调节的情况。本章小结本章主要内容叙述电力系统的有功功率平衡与频率调整方法，通过本章学习，需要掌握以下内容，了解电力系统有功功率平衡的物理意义，理解系统有功功率电源、备用容量的概念，理解频率调整的必要性，电力系统的频率特性以及根据负荷的频率特性而采取的频率一次调整、二次调整等方法。
