第四章电力系统频率和有功功率自动控制-第四章电力系统频率

1 第四章第四章 电力系统频率和有功功率控制电力系统频率和有功功率控制 第一节第一节 电力系统频率和有功功率调整的必要性电力系统频率和有功功率调整的必要性 一、一、 电力系统频率与有功功率的关系电力系统频率与有功功率的关系 频率、电压是电网电能质量的二大指标 频率变化原因：负荷变动导致有功功率的不平衡 变化过程：负荷变化→发电机转速变化→频率变化→负荷的调节效应→新频率下达到平衡 消除偏移：原动机输入功率大小随负荷变动而改变 结论： ① 电网仅一个频率； ② 电网可在偏离额定频率下稳定运行； （0.2Hz） ③ 频率调整依靠有功进行调整； ④ 维持电网频率， 调速器调整原动机输入， 跟踪负荷变化 ⑤ 转速与频率关系：60pnf  二、二、 电网频率对电能用户及电力系统的影响电网频率对电能用户及电力系统的影响 对用户影响： ① 异步机： 转速变化影响产品质量； 电机输出功率变化影响输出功率大小 ② 电子测量设备：影响测量精度  2 ③ 照明、电热负荷：影响小 对电网影响： ①汽轮机叶片：振动、裂纹，影响寿命 ②火电厂：低于 48Hz→辅助电机（送风、给水、循环、磨煤等）出力下降→锅炉、汽轮机出力下降→有功出力下降→频率进一步下降→恶性循环（频率雪崩） 。

③电网电压：频率下降→异步机、变压器励磁电流增大，无功损耗增大发电机励磁电压下降→系统电压下降→有可能导致系统电压雪崩（大面积停电） ④核电厂： 频率下降→冷却介质泵跳开→反应堆停运  3 第二节第二节 同步发电机调速器基本原理同步发电机调速器基本原理 一、一、 机械液机械液压调速器（离心式调速器）原理简介压调速器（离心式调速器）原理简介 组成组成: 测速环节、执行放大环节、转速给定装置 ① 测速环节：主轴带动的齿轮传动机构和离心飞摆 转速 n 上升 A 点上移（升高） ； 转速 n 下降A 点下移（降低） ； ② 执行放大环节：错油门＋油动机稳定状态：错油门活塞堵死油动机活塞二个油管路， 油动机上下油压相等，调节汽阀开度不变 F 上升上管进油活塞向下汽阀开度减小转速下降；F 下降下管进油活塞向上汽阀开 4 度增大转速上升； 放大作用：小力量作用于 F 点，通过高压油作用，在活塞出生较大作用力 ③ 转速给定装置：同步器控制电机的正转、反转，使 D 点上下移动 a) 机组空载调速：D 点下降（E 点未动）F 点上升活塞向下汽阀开度减小转速下降C 点下降、点下降、 A 点下降点下降B 点下降 （杠杆连接）E 下降F 下降平衡。

b) 机组并网调功 （系统频率基本不变， A 点不动） ：D 点下降（E 点未动）F 点上升活塞向下汽阀开度减小转速不动C 点下降、点下降、A 点点不动不动B 点下降（杠杆连接）E 下降F 下降平衡 A 点：测速点，反映速度（频率）的变化，上升下降 测速 放大 机组 转速给定 调差A 开度转速 E、F B D C  5 D 点：定值给定，给定速度定值或功率定值，调速或调功；上升下降 C 点：效果点反映调节后开度大小，上大下小 B 点：中间点传递 A 点或 C 点作用 E 点：中间点反映 D 点、B 点的作用 F 点：平衡点控制输出执行,最后要恢复才能结束调整过程 调速器功能调速器功能： 1) 调速（调频） a)由测速装置动作后进行调节(一次调整)； b)由同步器给定环节进行调整（二次调整） 2) 调功：由同步器给定环节进行调整 结论结论：： ① 调速器的一次调整是一种有差调节器测速环节反映的转速变化(起因)（ABC 连杆，B 不动）C（开度）动A（转速）动，说明转速或频率调节并非完全恢复，而是有一定误差 ② 如移动 B 点位置（通过转速给定装置 D 点，F 点始终不动） ，就可以改变机组出力或实现调速器特性曲线的上下平移（以达到无差调节） 。

 6 二、二、 调速器静态特性和调差系数调速器静态特性和调差系数 有差调节：负荷上升调速器动作PG上升（保持平衡） ，同时 f 有所下降 曲线平移：二层意思1) 为了维持 f 保持不变，曲线必须向上 （下） 平移 2) 平移可增大或减小出力 （频率）（频率）调差系数调差系数：GfP＝ 标幺值：***GfP＝ 发电机组静态调节方程（调速器调节方程式）: ***0GPf＋＝ (原动机)单位调节功率单位调节功率: *G***1GPKf ＝  7 或称为发电机的功率－频率特性曲线， 意义：代表每变化单位有功功率时，频率的变化量 汽论机组：*4 ~ 6%，*16.6 ~ 25K  水轮机组：*2 ~ 4%，*25~ 50K  三、三、 调速系统失灵区调速系统失灵区 由于测量元件的不灵敏性（机械摩擦、间隙、重叠等） ， 对微小的转速变化不能反应， 调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上是一条具有一定宽度的带子 不灵敏区的宽度可以用失灵度Weff来描述，Wf为调速器的最大频率呆滞  8 ① 失灵度ε 不能太大，调差系数*不能太小。

功率误差WP与*成反比（***-WWfP） ，而与ε 正比（Wf大，WP也大） 过大的失灵度ε 以及过小的调差系数将会引起较大的功率分配误差 ② 不灵敏区也不能太小或完全没有否则，当系统频率发生微小波动时，调速器也要调节，这样会使阀门的调节过分频繁 四、四、 模拟电气液压调速器模拟电气液压调速器（（模拟电调模拟电调）） 机液调速器的缺点： 失灵区大、 速度慢、 稳定性差、难实现高级调节功能 相比机液调速器， 模拟电调的转速及功率测量 （及给定）以及调节规律等，全部由硬件电子电路实现其开度变化的调节控制仍为机液装置 模拟电调的主要环节包括： ①转速测量：磁阻发生器、频率电压变送器 ②功率测量：磁性乘法器、霍尔元件 ③转速和功率给定：控制电机、多转电位器 ④电量放大器、PID 调节 ⑤电液转换器：电量到油压的转换装置 ⑥机液随动系统：继动器、错油门、油动机  9 优点：①灵敏度高、速度快、精度高；②多种信号的综合调速控制；③部分高级调节功能（PID） ；④安装调试维护方便 五、五、 数字电液调速器数字电液调速器（（微机电调微机电调）） 基本原理基本原理： 信号采集（传感器、变送器）微机D/A 转换功率放大电液转换机液随动系统开度变化(位移传感器的反馈控制)。

结构组成结构组成： ① 数字控制器（软件控制）  10 ② 电液转换器 ③ 机液随动系统 微机电液调速器结构框图： 微机控制器硬件结构：  11 微机电调的微机电调的 PID 调节原理框图调节原理框图： PID 调节方程：  12 ( )( )( )( )( )( )CDPIDGgdde tYtK e tKe t dtKdte tftf 其中的CDY表示 PID 控制的输出量 （模拟电压） ， 接力器所走的行程大小（输入功率） 高级功能： 可实现反馈调节、 开停机顺序逻辑控制、自动同期并列等功能  开机控制程序开机控制程序：按照开机控制曲线从 0 逐渐增大到最大开度， 在转速达 80%时， 开度关到空载开度，进入 PID 调节  13  空载控制空载控制：即跟踪频率（给定频率）控制单机带负载控制：DL=1进入 PID 调节 数字电液调速器的特点数字电液调速器的特点： ① 品质好； ② 功能多；  14 ③ 灵活性好； ④ 稳定可靠 六、 全数字电动液压式水轮机调速器原理结构框图全数字电动液压式水轮机调速器原理结构框图 (取消了电液转换，采用步进电机、旋转配压阀控制导水叶） 特点： ① 全数字，结构简单，稳定性好。

② 电动数字电液转换，可靠性高 ③ 全电气液压控制，灵敏度高 ④ 功能完善，操作简单  15 第三节第三节 电力系统频率调节原理电力系统频率调节原理 一、一、 电力系统的负荷静态调节效应电力系统的负荷静态调节效应 当系统的频率发生变化时， 整个系统的有功功率也随着改变 )( fFPL＝ 负荷的有功功率随频率而改变的特性，称为负荷的功率－频率特性 （负荷静态频率特性） ， 也称为负荷的调节效应 负荷有功功率与系统频率的关系 a) 与f无关的负荷：照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷等； b) 与f成正比的负荷：切削机床、球磨机、往复式水泵、压缩机、卷扬机等； c) 与2f成正比的负荷：变压器的涡流损耗（在系统中比重很小） ； d) 与3f成正比的负荷：通风机、循环水泵（小阻力静水头） ； e) 与nf成正比的负荷：给水泵（大阻力静水头） 负荷功率—频率特性：  16 标幺值形式： 2*01*2**nLnPaa fa fa f 其中：1niia 分别表示对应的百分比 负荷（频率）调节效应系数： 1**12*** 2LLnLLndPKdfdPKaa fna fdf或 注意： 1) *LK物理意义：在负荷静态频率特性曲线上，额定f点的斜率，系统频率每变化 1%，负荷功率 17 变化的百分比。

2) 区分“负荷增减” 、负荷调节效应引起的“负荷有功增减”的不同 3) 负荷调节效应作用：减轻系统能量的不平衡状态 （当负荷增大时，f降低， 此时LP随f减小） 4) *1~ 3LK不同电力系统不一样，同一电力系统不同时段也是变化的 5) 与发电机组的功率－频率特性曲线 （原动机的单位调节功率）对应，但不带负号  18 二、二、 电力系统频率调节过程电力系统频率调节过程 1. 频率的一次调整过程频率的一次调整过程 定义： 在电网负荷发生变化时， 依靠发电机的调速器以及负荷的调节效应的共同作用而使电网在新的频率下稳定运行的自动调整过程 （方法） ， 称为频率的一次调整（一次调频）  19 图中分别为： 等效发电机的功率－频率特性曲线； 等效负荷的功率－频率特性曲线 调节过程原理调节过程原理： 等效发电机输入功率TP； 等效发电机输出功率GP； 等效负荷有功功率LP a) 正常稳定运行点为 a 点，a 点的功率全部平衡：TGLPPP； b) 负荷LP突然增大，负荷曲线( )LPf f1( )LPf f, 实际负荷也变化LP1LP； c) 动态过程简述：瞬间时刻，f未变，11GLPP，但TP 20 未变（来不及） ，此时发电机输入、输出之间出现功率缺额： 0)21(21dtdJdtJddtdWPPLT 因此，转子中储存的动能通过速度变化转化出来补足功率的缺额，这就是发电机速度降低的内在原因。

d) 假设无调速器（TP恒定不变） ：n下降f下降，负荷调节效应使得负荷功率减少，缺额逐渐减少，速度下降减慢，经过动态过程后最终在 b 点达到新的平衡（由于输入功率恒定） 这是在无调速器情况下， 由负荷调节效应作用下达到的平衡， 功率不变，但频率大幅度下降 e) 在有调速器情况下，调速器和负荷调节效应两方面同时参与消除出现的功率缺额额 调速器方面：调速器动作增大发电机出力(ac)：GGPKf ；负荷调节效应方面：f减小使得负荷有功功率LP减小（dc） ：'LLPKf二方面的不断努力不断减小了缺额，动态过程结束后，发电机组的输入输出功率缺额被全部消除，在新的运行点 C 达到新的平衡  21 新增加的负荷功率LP被分成二部分消化了，即调速器GP（正）以及负荷调节效应'LP（负） ，最后的实际负荷的有功功率不是LLPP＋，而是LGPP＋ f) 新的稳定运行点在 c 点， 频率为2f， 功率为LGPP＋，一次调整结束，为有差调节 2. 频率的二次调整频率的二次调整 定义：用手动或自动装置改变调速器（或功率）给定值，使得其调速特性曲线上下平移，以改变原动机的动力元素以维持电网频率不变，称为频率的二次调整（二次调频） 。

上图中， 将发电机的静态特性曲线向上平移， 与负荷特性曲线的交点 d 点，此时频率恢复到额定值了增加的负荷功率全部由发电机承担了，自然没有负荷的调节效应影响部分了） 三、三、 并列运行的机组的有功功率分配并列运行的机组的有功功率分配  22 调差系数的作用 系统负荷增加了， 经过频率的一次调整后， 频率由ef降 为1f， 由 发 电 机 组 的 静 态 调 节 方 程 式 ：***0GPf＋＝可得：*1*2*2*1PP 表明： 并列运行的发电机组间的功率分配与调差系数成反比关系（标幺值） （与单位调节功率成正比） 实际并联运行的发电机组的调速器均为有差调节，由其共同承担负荷的波动 四、四、 系统等值调差系数和单位调节功率系统等值调差系数和单位调节功率 系统如有 n 台机组运行，则可以联立调节方程式： 1) 有名值 0 (i1,2...,n)iGiPf＋＝  23 nniGiGfPP1ii1)1( ＝－＝ 按照调差系数的定义， 可定义等效发电机组的调差系数为： nGGPf1ii)1(1＝＝ 等效发电机组的单位调节功率为： i 1i 1i11()nnGGiGKK＝＝ 这样系统的 n 台发电机组同样可当做单独的一台发电机来对待，满足调节方程式：G0 GPf＋＝ 同时， 考虑负荷的调节效应后， 全系统负荷的变化量为： '()LGLGLGLPPPKfKfKKf    ＝－ 系统的单位调节功率：()LSGLPKKKf＝＝ 物理意义：表示全系统的频率每变化 1Hz 时，其调节的负荷有功功率大小。

2) 标幺值 由于标幺值的基准是不一致的， 故采用标幺值要涉 24 及到基准值的转换问题 a) 发电机组：以自身的额定容量为基准 GeP b) 负荷：以额定负荷容量为基准 LeP c) 全系统：以负荷额定容量为基准 LeP 等效发电机组的单位调节功率： ***11***1**111()()()()GGnnGiGiGeiiiGeGeiGenGiGeiiGenGeiGiiGePKfPPPfPfPPPPfPPKP ＝ 系统单位调节功率： ***'**'**********11()()1()1(' )1(' )LSGLLLeLeGLLeLeGGelLeGeGeGeGlGLLeLeGrLPKfPPPfPfPPPfPPP PPfPPPPPPKKfPPKKK     ＝  25 其中GerLePKP 称为系统热备用系数， 表示系统的备用的发电容量的多少 这样采用系统的单位调节功率， 可以很容易计算出系统的频率变化量，从而算出发电出力以及负荷调节效应后的实际功率 例例： 某电力系统的等效发电机组的额定容量为GeP＝1500MW，等效发电机组的调差系数为*＝0.2，系统在额定负荷LEP=1000MW 下运行，负荷调节效应系数为*LK=2。

当系统负荷增加 200MW 后，经过频率一次调整后，试计算：系统频率是多少？ 解： 将标幺值化为有名值： 等 效 发 电 机 的 单 位 调 节 功 率 为 ：)/(150)502 . 0/(1500)/(P*SEGHzMWfKe＝ 负荷调节效应系数： )/(4050/21000/P*LELHzMWfKKeL＝ 当增加 200MW 的负荷时，频率变化量为：）（＝－Hz0526. 1)40150/(200)/(LGKKpf 系统频率为：50 1.052648.9474()efffHz ＝ 等 效 发 电 机 组 发 出 的 功 率 增 加 量 为 ： 26 ）（＝MWKfPGG89.1571500526. 1 系统实际负荷为： ）（＝MWPPPGLE89.115789.1571000L 或者 LL1000200(1.0526 40)1157.89LEPPPf KMW －（－）＝（）  27  28 第四节第四节 电力系统调频与自动发电控制电力系统调频与自动发电控制 一、一、 电力系统负荷变化特征与频率调整电力系统负荷变化特征与频率调整 根据频率波动的周期长短和幅值大小分成三类： a) 随机分量（C 类） ：变化周期小于 10s，引起频率变化量在 0.025Hz 以下。

用调速器来调整原动机的输入功率， 称为频率的一次调整 一次调整依靠调速器动作和负荷调节效应进行， 调整结束后留下频率偏差和净交换功率功率偏差 b) 脉动分量（A 类） ：变化周期在 10s～3min，引起 29 频率变化量在 0.05～0.5Hz 之间，主要由冲击负荷引起由于引起的频率偏移较大，是 AGC 的主要调节对象， 须由调频器参与控制和调整， 称为频率的二次调整 使频率偏差为 0 以及净交换功率偏差为 0 c) 持续分量（B 类） ：由生产、生活及其气候变化引起变化周期在 3～30min 之间，幅值较大，变化缓慢具有周期规律的负荷分量， 系统基本负荷， 可由负荷预测得到， 在满足 P 平衡的前提下， 按负荷经济分配原则(EDC, Economic Dispatch Control)由调度部门在各个电厂间进行分配 （也可以称为频率的三次调整） 三种发电控制三种发电控制措施措施： ① 频率的一次调整； ② 频率的二次调整； ③ 频率的三次调整 二、二、 火电、水电的运行方式简介火电、水电的运行方式简介 基荷基荷、、峰荷峰荷、、腰荷腰荷： ① 基荷：最小负荷水平线以下部分（持续分量 B类） ； ② 峰荷：平均负荷水平线以上的部分（脉动分量A 类）;  30 ③ 腰荷：最小负荷与平均负荷之间的部分（随机分量 C 类） 。

火电厂火电厂： 频繁启停不利于热力机组的安全运行， 同时还要损失大量热力资源 水电厂水电厂：允许频繁启停，速度快（几分钟即可并网发电） 发电要受水库类型和来水大小的影响 径流调节径流调节： 利用水库的调节能力， 调节均匀的天然来水，以满足用电的不均匀性 运行原则运行原则：火电承担基荷，水电承担调峰、调频 水电站按库容分类：水电站按库容分类： ① 无调节水电站（径流式水电站） ：承担基荷 ② 日调节水电站（径流式水电站） ：可调节一日来水量，库容为 20%左右的枯水日水量一般情况下：枯水期承担峰荷，洪水期承担基荷，平水期承担腰荷 ③ 周调节水电站：可调节一周来水量，库容为枯水日水量承担负荷类型类似于日调节 ④ 年（季）调节水电站：可调节一年来水量，库容为年平均水量的 2～3%以上承担调频、调峰，还承担事故备用（系统总容量的 10%左右） ⑤ 多年调节水电站：可调节二年以上来水量，库 31 容为多年平均水量的 30～50%以上类似于年调节水电站 三、三、 电力系统调频方法（电力系统调频方法（AFC）） 1、概述 自动调频 AFC 指二次调整 二次调整是通过调速器的转速给定装置 （同步器、调频器）实现的，控制电机的正反转，可以使得其调节特性上下平移， 达到增减功率以及消除频差的作用。

调频器的控制信号（一般为频差）有比例、积分、微分三种基本形式（PID） a) 比例调节（Proportional） ：按频差成比例增减机组功率，只能减小不能消除频差 b) 积分调节（Integral） ：按频差对时间的积分来增减机组功率， 能消除频差 但负荷变动初期调节速度较慢 c) 微分调节（Differential） ：按频差对时间的微分来增减机组功率， 调节速度很快， 频差如稳定就不起作用 一般结合起来调节 2、积差调频法 根据系统频率偏差的累积值进行调频  32 调频方程式：0()RefdtK Pfff  过程说明： a) 最初阶段：000RffdtP＝ 、、，满足方程式 b) 负荷增加阶段（t1~tA） ：负荷增大，频率降低，以满足方程式使得增加使得累加00 0RPfdtf，直到频差为 0（ta 点）才结束功率的增加此时，KAA0－、、＝RPfdtf c) 负荷减少阶段（t2~tb） ：负荷减小，频率升高， 33 减小以满足方程式使得增加正值，使得原负的RPfdtf 0， 直到频率恢复 （tb 点） 才结束功率的减少。

此时，KB0－、、＝RPBfdtf 积差法的特点：调节过程只能在频差等于 0 时结束，KRfdtP－常数，表示频率累积误差量，与计划外负荷成正比 多台机组调频情况： i110 1,2...., )1 RinnRiiiifdtKPinPfdtK（（） 11 1nRiiniiPfdtK  1ii11nRiiRiiRniiPfdtPPKKK  i称为功率分配系数，11nii，按经济分配原则给出 积差法优点：1) 使系统频率维持稳定2) 计划外的负荷能在所有参加调频的机组间按一定比例进行自动 34 分配 积差法的缺点：频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，调节过程缓慢 3、改进的积差调节法 为克服积差法的缺点，增加频率瞬时值偏差 改进积差调频法的方程式为： 功率频率转换系数功率分配系数调差系数其中：）＝（＋ n1,2,...,i 0)(iiRiiiPfdtf fdt代表系统计划外负荷，最后0f ＝，结束后ifdt代表每台机组的出力变化量。

优点：与积差法一样，同时克服了积差法调节速度慢的缺点 4、积差法调频的实现方式 a) 集中制： 频率积分信号fdt统一由调度中心的的高精度频率发生器产生 （精度达 10E-9） ， 远动装置按比例分别传到调频厂， 再分到各个调频机组 b) 分散制：频率积分信号就地产生，缺点是对频差测量的要求高 如误差大则会导致系统中无休止 35 的功率交换 即使如此， 积差调频具有积累作用，将小的误差累积起来，同样很难统一纠正，影响了推广 四、四、 自动发电控制（自动发电控制（AGC）） 1、 AGC 简介 AGC（Automatic Generation Control） ：现代电网控制的一项基本和重要任务，指以控制发电机输出功率来适应负荷波动的闭环反馈控制 AGC 的四个基本目标： a) 发电出力与负荷平衡 调速器实现的频率一次调整，C 类随机小分量，留下频差和联络线交换功率偏差 b) 保持系统频率为额定值自动频率控制，频率二次调整，A 类较大负荷分量，二次调整由调度中心实现，是 AGC 的主要功能，使频率偏差为 0 c) 区域联络线潮流与计划相等 与频率二次调整内容有关，使净交换功率偏差为 0。

d) 区域内发电厂之间的负荷经济分配针对 B 类计划负荷，经济调度（EDC，Economic Dispatch Control） ，也可称为频率的三次调整 通常 AGC 指 4 个目标中的前 3 个， 特别是第 2、 3 个， 36 包含第 4 个的 AGC 称为 AGC/EDC 2、 分区控制误差(Area Control Error)： itieiPfKACE. ACE 理解上等同于频差，不同是还要考虑调节联络线交换功率偏差.. .. .tie itie i atie i sPPP＝，即实际值减计划值 （方向为流出为正） 控制方式包括： ① 定频率控制（自动调频） ：iACEKf ② 定交换功率控制：.tie iACEP  ③ 联络线控制偏差模式：.itie iACEKfP   ④ 自 动 修 正 时 差 控 制 模 式 ：.itie itACEKfPKt ，t指与频率密切相关的电钟与标准的天文时间的偏差 ⑤ 自 动 修 正 交 换 电 能 差 控 制 模 式 ：.itie iwACEKfPKw ，w指在规定的合同时间内联络线传输电能与合同数额的偏差。

⑥ 自动修正时差和交换电能差控制模式：.itie itwACEKfPKtKw   3、 AGC 分区调频  37 实际的分区调频方程式： “ACE 积差”调节法： 0 iPdtACE 由于是积差调节， 当 ACE＝0 时， 分区调频过程结束，各 个 区 的 出 力iP不 再 变 化 ACE ＝ 0 表 示.00tie ifP＝ 、＝，实现了 AGC 的 2、3 个目标 分区电网的调频特点：区内负荷的非计划变化，主要由该区域内的调频厂自己负责，其它区的调频厂只是支援性质因此应维持联络线的交换功率 对于 A、B 区域电网，B 区负荷增加 a) 最初，调速器来不及动作，由发电机组的转动惯性提供能量，系统频率下降，0 f  b) 负荷调节效应起作用，同时 A、B 区域电厂的调速器都动作，增加出力，参加频率的一次调整，满足功率平衡，系统达到新的平衡状态，频率恢复到某个水平（低于额定值） c) 一次调整结束后，联络线上出现了功率增量0 ABP，同时0 f ，A 区电网据此（异号）可 38 判断负荷变动发生在非本区，而 B 区电网发现（0f0 BAP 、）同号可判断是本区的负荷变化。

此时 AGC 发现 BAPf、异常， 就开始动作 d) 调频方程式为：.() 0itie iiKfPP    A 区：由于 BAPf、异号，故选择合适的频率偏差系数iK可使得.() 0itie iKfP ，调频器按照调频方程式动作，最终 A 区调频机组的出力增量0iP；A 区调频出力不变 B 区：由于 BAPf、同号且为负，故调频器按照调频方程式动作，最终 B 区调频机组的出力增量0iP；B 区出力增加 频率偏差系数iK的确定： ① 如果iK等于区域的自然频率系数SK（即系统的单位调节功率， 等于机组单位调节功率与负荷频率调节系数之和） ，则是最好此时，没有负荷变化的区域，经过频率的一次调整后 ACE 自然为 0（.|| ||istie iKfKfP，0f ） ，不会出现新增的调频功率 （.()=0, 0itie iiKfPP  则） 设想联络线增加功率好比系统增加新的负荷一样） ；而增加负荷的区域（.() <0, 0itie iiKfPP  则） ，系统一次调整 39 增加的功率将用于联络线功率和负荷功率。

② 如果iSKK，此时，没有负荷变化的区域，经过 频 率 的 一 次 调 整 后ACE小 于0（|| ||isKfKf，0f ） ， 会出现新增的调频功率（.() <0, 0itie iiKfPP  则） 而增加负荷 的 区 域 ， 系 统ACE负 得 更 多（.() <0, 0itie iiKfPP  则） ，会更快调节出力 ③ 如果iSKK，此时，没有负荷变化的区域，经过 频 率 的 一 次 调 整 后ACE大 于0（|| ||isKfKf，0f ） ，会减小调频功率（.() >0, 0itie iiKfPP  则） 而增加负荷的区域（.() <0, 0itie iiKfPP  则） ，系统 ACE负得小，会减慢出力的调整 4、 AGC 总体结构及其实现 单台发电机组的 AGC 系统示意图  40 zdP输电线功率的整定值； zdf系统频率的整定值； f系统频率的实际值； fB频率偏差（修正）系数（即iK） ( )K S外部控制回路 cP由频率、功率偏差等确定的设定调整功率； ( )N S内部控制回路（控制调整调速器的阀门开度） ； 多台发电机组的 AGC 系统示意图  41 发电机组的设定调整功率的分配方式： 11()nncibiiGibiiiPppACEP或 11()nncibiiGibiiiiPppACEPACE 其中： ciP各台发电机的设定调整功率 biP各台发电机的基点经济功率； GiP每台发电机的实际输出功率 i经济分配系数 i调整分配系数  42 当频率偏差和功率偏差为 0 时（即 ACE） ，设定调整功率就与发电机总的实际输出功率相等。

结合了自动调频和经济分配 一般 EDC 每 5min 修改一次biP和i AGC 主要包括二部分： ① 负荷分配器：根据电力系统频率和其它有关的测量信号， 确定发电机组的最佳设定输出功率 ② 发电机组控制器：根据负荷分配器确定的最佳设定输出功率，控制调速器的调节特性，使发电机在电网额定频率下所发出的实际输出功率与设定的输出功率相一致 发电机组控制系统的数字遥测遥控实现示意图 AGC 的实现： ① 测量：系统频率、联络线功率、发电机功率 ② 测量周期：2~4s  43 ③ 数字计算：控制回路、负荷分配回路发电机的设定调整功率信息 ④ AGC 指令下发的循环周期：小于 10s  44 第五节第五节 本章小结本章小结 本章介绍了电力系统频率和有功功率控制内容包括：频率和有功的关系、频率调节的重要意义，以机械液压调速器为例介绍了发电机组调速器的调速和调功原理，负荷的调节效应在系统频率调节中的重要作用，考虑发电机调速器作用以及负荷调节效应分析了电力系统频率的一次调整原理，自动调频方法和原理，结合 AGC 的实现介绍频率的二次调整，着重介绍了区域调频的方法和原理 概念上理解和掌握：发电机组的（频率）调差系数、单位调节功率、负荷频率调节效应系数、等效发电机组的单位调节功率、系统的单位调节功率。

注意标幺值的基准和换算关系 重点是理解频率的一次调整过程原理方法，自动发电控制 AGC 实现原理方法等  45 本章思考题本章思考题 1. 电力系统频率和有功功率有何种关系？电力系统能在偏离额定频率下稳定运行吗？ 2. 频率对电力用户以及电力系统有哪些影响？ 3. 同步发电机机械液压调速器由哪几个环节组成，各个环节的作用是什么？ 4. 调速器调差系数指什么？有何物理意义和作用？ 5. 何为负荷调节效应？负荷调节效应系数如何定义？ 6. 何为电力系统频率的一次调整？具有何种意义？ 7. 如果负荷突然增加，经过频率的一次调整后发电机出力变化量与增加的负荷功率相等吗？说明原因？ 8. 某电力系统中与频率无关的负荷占 20%，与频率一次方成正比的负荷占 40%，与频率二次方成正比的负荷占 30%，与频率三次方成正比的负荷占 10%，试求： 1) 系统频率为 50Hz 时负荷调节效应系数大小？ 2) 系统频率为 48Hz 时，系统功率变化的百分数以及负荷调节效应系数的大小？ 9. 某电厂装有三台发电机，1#、2#、3#发电机的额定功率分别为 125MW、125 MW、300 MW，该厂的 46 总负荷为500MW， 负荷调节效应系数为45MW/Hz，各台机组出力分别为： 100MW、 100 MW、 300 MW，各台机组的单位调节功率分别为：55MW/Hz、50 MW/Hz、150 MW/Hz。

1) 若负荷波动－10%，求频率波动量与各个发电机输出功率 2) 若负荷波动 10%，求频率波动量与各个发电机输出功率（发电机不能过载） 10. 某系统有三台额定容量为 100MW的发电机并列运行，其调差系数分别为 2%、6%、5%，当前运行出力分别为 60MW、80MW、100MW，负荷调节效应系数为 1.2试计算当系统负荷增加 50MW 时，系统频率为多少？此时三台机组承担的负荷各为多少？ 11. 积差调频为何能消除系统频率偏差？ 12. 电力系统频率波动分为哪三类？各由何种方式进行控制调节？ 13. 基荷、峰荷、腰荷的定义？为何火电不适宜于调峰任务？无调节水电站应承担那类负荷？日调节水电站在洪水期应承担那类负荷？ 14. 写出 AGC 的英文全称给出 AGC 的简明定义 15. 分区控制误差 ACE 表示什么？有何意义？  47 16. AGC 的组成主要包括哪两部分？其作用如何？ 17. AGC 下发指令的循环周期为何要求小于 10s？ 。