電力系統(tǒng)的有功功率平衡與頻率調(diào)整教材

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1、第 13章 電 力 系 統(tǒng) 的 有 功 功 率 平 衡 與 頻 率 調(diào) 整本 章 提 示13.1 概 述13.2 自 動(dòng) 調(diào) 速 系 統(tǒng)13.3 電 力 系 統(tǒng) 的 頻 率 特 性13.4 電 力 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整小 結(jié) 本 章 提 示l 調(diào) 頻 的 意 義 及 電 力 系 統(tǒng) 頻 率 的 允 許波 動(dòng) 范 圍 ；l 頻 率 一 次 調(diào) 整 的 概 念 、 原 理 及 結(jié) 果 ；l 頻 率 二 次 調(diào) 整 的 概 念 、 原 理 及 結(jié) 果 ；l 電 力 系 統(tǒng) 的 有 功 功 率 平 衡 及 備 用 容量 的 概 念 。 13.1 概 述13.1.1 頻 率 調(diào) 整 的 必 要 性

2、13.1.2 頻 率 調(diào) 整 的 方 法 13.1.1 頻 率 調(diào) 整 的 必 要 性 我 國(guó) 規(guī) 定 電 力 系 統(tǒng) 額 定 頻 率 為 50HZ， 允許 的 波 動(dòng) 范 圍 為 0.2 0.5HZ。 允 許 頻 率 偏 移 的 大 小 反 映 了 一 個(gè) 國(guó) 家 工 業(yè) 發(fā) 展水 平 ， 這 與 電 力 系 統(tǒng) 管 理 與 運(yùn) 行 水 平 有 關(guān) 。 頻 率 變 化 超 出 允 許 范 圍 時(shí) ， 對(duì) 用 電 設(shè) 備 的 正 常工 作 和 電 力 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 運(yùn) 行 ， 都 會(huì) 產(chǎn) 生 影 響 ， 甚至 造 成 事 故 。 13.1.2 頻 率 調(diào) 整 的 方 法 電 力 系 統(tǒng)

3、頻 率 的 變 化 是 由有 功 負(fù) 荷 變 化 引 起 的 。 1.第 一 種 負(fù) 荷 分 量 2.第 二 種 負(fù) 荷 分 量3.第 三 種 負(fù) 荷 分 量4.實(shí) 際 的 負(fù) 荷 變 化 曲 線 圖 13.1 有 功 負(fù) 荷 的 變 化 系 統(tǒng) 實(shí) 際 的 負(fù) 荷 可 以 看 作 由三 種 具 有 不 同 變 化 規(guī) 律 的 變 動(dòng) 負(fù)荷 組 成第 一 種 負(fù) 荷 分 量 變 動(dòng) 幅 度小 （ 0.1% 0.5%） ， 變 化周 期 短 （ 一 般 10s以 內(nèi) ） ； 第 二 種 負(fù) 荷 分 量 變 動(dòng) 幅 度 較 大（ 0.5% 1.5%） ， 變 化 周 期 較 長(zhǎng)（ 一 般 10s

4、3min） ； 第 三 種 負(fù) 荷 分 量 是 持 續(xù) 變 動(dòng) 負(fù) 荷 。 第 一 種 變 化 負(fù) 荷 引 起 的 頻 率偏 移 由 發(fā) 電 機(jī) 組 的 調(diào) 速 器 進(jìn) 行 ，稱 為 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 。 1.第 一 種 負(fù) 荷 分 量 2.第 二 種 負(fù) 荷 分 量3.第 三 種 負(fù) 荷 分 量 4.實(shí) 際 的 負(fù) 荷 變 化 曲 線 圖 13.1 有 功 負(fù) 荷 的 變 化 第 二 種 變 化 負(fù) 荷 引 起 的 頻 率偏 移 由 發(fā) 電 機(jī) 組 的 調(diào) 頻 器 進(jìn) 行 ，稱 為 頻 率 的 二 次 調(diào) 整 。 第 三 種 負(fù) 荷 的 變 化 是 可 預(yù) 測(cè)的 ， 調(diào) 度 部 門

5、 按 經(jīng) 濟(jì) 調(diào) 度 的 的原 則 事 先 給 各 發(fā) 電 廠 分 配 發(fā) 電任 務(wù) ， 各 發(fā) 電 廠 按 給 定 的 任 務(wù)及 時(shí) 地 滿 足 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 需 求 ，就 可 以 維 持 頻 率 的 穩(wěn) 定 。 13.2 自 動(dòng) 調(diào) 速 系 統(tǒng)13.2.1 調(diào) 速 器 的 工 作 原 理 實(shí) 現(xiàn) 頻 率 的 一 次 調(diào)整 13.2.2 調(diào) 頻 器 的 工 作 原 理 實(shí) 現(xiàn) 頻 率 的 二 次 調(diào) 整 圖 13.2離 心 飛 擺 式 調(diào) 速 系 統(tǒng) 示 意 圖 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量元 件 放 大 元 件 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 轉(zhuǎn) 速 控 制機(jī) 構(gòu) 13.2.1 調(diào) 速 器 的 工 作 原 理 實(shí)

6、 現(xiàn) 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 對(duì) 應(yīng) 負(fù) 荷 的 增 大 ， 發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率增 加 ， 頻 率 略 低 于 原 來 值 ； 如 果 負(fù) 荷降 低 ， 調(diào) 速 器 調(diào) 整 作 用 將 使 輸 出 功 率 減 小 ， 頻 率 略 高 于 原 來 值 。 這 就 是 頻率 的 一 次 調(diào) 整 ， 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 由 調(diào) 速 器 自 動(dòng) 完 成 的 。 調(diào) 整 的 結(jié) 果 ， 頻 率 不 能 回 到 原 來 值 ， 因此 一 次 調(diào) 整 為 有 差 調(diào) 節(jié) 。 由 調(diào) 頻 器 來 完 成 的 調(diào) 節(jié) ， 稱 為 頻 率 的 二 次 調(diào) 整 。由 于 調(diào) 整 的 結(jié) 果 ，

7、頻 率 能 回 到 原 來 值 ， 因 此 二 次 調(diào) 整 為無 差 調(diào) 節(jié) 。 13.3 電 力 系 統(tǒng) 的 頻 率 特 性 13.3.1 發(fā) 電 機(jī) 組 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特性 13.3.2 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特性 13.3.1 發(fā) 電 機(jī) 組 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性 1、 將 上 述 調(diào) 節(jié) 過 程 中 發(fā) 電 機(jī) 組 的 有功 功 率 與 頻 率 關(guān) 系 用 發(fā) 電 機(jī) 組 的 功 頻靜 特 性 或 頻 率 特 性 表 示 。 圖 中 直 線 的 斜 率 稱 為 發(fā) 電 機(jī) 的 單 位調(diào) 節(jié) 功 率 （ 或 發(fā) 電

8、 機(jī) 組 功 頻 靜 特 性 系數(shù) ） ， 圖 13.3發(fā) 電 機(jī) 組 的 功 頻 靜 特 性 其 數(shù) 值 表 示 為 頻 率 發(fā) 生 單 位 變 化 時(shí) ，發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率 的 變 化 量 ， 負(fù) 號(hào) 表 示 二 者 變 化 方 向 相 反 ， 即 發(fā) 電機(jī) 輸 出 功 率 增 加 ， 頻 率 是 降 低 的 。用 標(biāo) 幺 值 表 示 為 GG PK tg f (13.1)GNNGNGNGGG PfKff PPfPK (4.2) 發(fā) 電 機(jī) 組 的 調(diào) 差 系 數(shù) 是 指 機(jī) 組 由 空 載 到 滿 載 時(shí) ，轉(zhuǎn) 速 （ 頻 率 ） 變 化 與 發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率 變 化

9、之 比 ，即 0.04 0.06, 25 16.7 GK 汽 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 ： 2550,04.002.0 GK水 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 ： GGNN PfP ff 00 (13.3)NGNGNG N fPPP ff 用 標(biāo) 幺 值 表 示 為 ： (13.4) 13.3.1 發(fā) 電 機(jī) 組 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性2、 發(fā) 電 機(jī) 組 和 等 效 發(fā) 電 機(jī) 組 的 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性 O PGPG 2PG 1ff1f2 1 2發(fā) 電 機(jī) 組 的 功率 頻 率 靜 態(tài) 特性 如 右 圖 ， 當(dāng)功 率 增 加 到 其額 定 功 率 時(shí) ，輸 出 功 率 不 隨

10、頻 率 變 化 。 13.3.1 發(fā) 電 機(jī) 組 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性2、 發(fā) 電 機(jī) 組 和 等 效 發(fā) 電 機(jī) 組 的 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性 O PGPG 2PG 1ff1f2 1 2等 效 發(fā) 電 機(jī) 組的 功 率 頻 率 靜態(tài) 特 性 如 右 圖所 示 ， 它 跟 發(fā)電 機(jī) 組 的 功 率頻 率 靜 態(tài) 特 性相 似 。 若 機(jī) 組 負(fù) 荷 升 高 使 轉(zhuǎn)速 下 降 ， 可 以 通 過 伺 服電 動(dòng) 機(jī) 來 提 高 轉(zhuǎn) 速 ， 調(diào)整 的 結(jié) 果 使 原 來 的 功 頻靜 特 性 2平 行 右 移 為 特性 1。 圖 13.4功 頻 靜 態(tài) 特 性 的 平

11、 移 若 機(jī) 組 負(fù) 荷 降 低 使 轉(zhuǎn)速 升 高 高 ， 則 可 通 過 伺服 電 動(dòng) 機(jī) 來 降 低 機(jī) 組 轉(zhuǎn)速 ， 調(diào) 整 的 結(jié) 果 使 原 來的 功 頻 靜 特 性 2平 行 左移 為 特 性 3. 13.3.2 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性 根 據(jù) 所 需 的 有 功 功 率 與 頻 率的 關(guān) 系 可 將 負(fù) 荷 分 成 以 下 幾 類 ： . 圖 13.5有 功 負(fù) 荷 的 頻 率 靜 態(tài) 特 根 據(jù) 統(tǒng) 計(jì) 資 料 ， 系 統(tǒng) 負(fù)荷 以 第 二 類 占 多 數(shù) ， 因 此負(fù) 荷 的 靜 態(tài) 頻 率 特 性 可 近似 表 示 為 一 條 直 線 ，

12、 如 圖所 示 。v不 受 頻 率 影 響 的 負(fù) 荷v與 頻 率 成 正 比 的 負(fù) 荷v與 頻 率 的 二 次 方 成 比 例 的 負(fù) 荷 ，v與 頻 率 的 高 次 方 成 比 例 的 負(fù) 荷 13.3.2 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性綜 合 負(fù) 荷 與 頻 率 的 關(guān) 系 可 表 示 成 ： 1210* 2*2*10 2210 neLeLL nnL neLeneLeeLeLeL aaaa fff PPP fafafaaP ffPaffPaffPaPaP 13.3.2 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 有 功 功 率 頻 率 靜 態(tài) 特 性電 力 系 統(tǒng) 綜 合 負(fù) 荷

13、的 靜 態(tài) 頻 率 特 性 在 額 定 頻 率 附 近 ， 負(fù) 荷 的 靜 態(tài) 頻 率 特 性 近似 為 直 線 PLO fPL1 f 1負(fù) 荷 的 靜 態(tài) 頻 率 特性 曲 線 的 斜 率 稱 為負(fù) 荷 的 頻 率 調(diào) 節(jié) 效應(yīng) 系 數(shù) 。 系 統(tǒng) 處 于 運(yùn) 行 穩(wěn) 態(tài) 時(shí) ，系 統(tǒng) 中 有 功 負(fù) 荷 隨 頻 率 的變 化 特 性 稱 為 負(fù) 荷 的 靜 態(tài)頻 率 特 性 。 圖 13.5有 功 負(fù) 荷 的 頻 率 靜 態(tài) 特 所 謂 聯(lián) 結(jié) 容 量 ， 是 指 頻率 、 電 壓 等 于 額 定 值 時(shí) ，接 在 電 網(wǎng) 上 的 用 電 設(shè) 備的 實(shí) 際 容 量 。 如 果 聯(lián) 結(jié) 容

14、量 改 變 ，靜 態(tài) 特 性 曲 線 將 上 下 移動(dòng) 。 圖 中 直 線 的 斜 率 為 ： 圖 13.5有 功 負(fù) 荷 的 頻 率 靜 態(tài) 特 n 、 稱 為 負(fù) 荷 的 頻率 調(diào) 節(jié) 效 應(yīng) 系 數(shù)n 或 簡(jiǎn) 稱 為 負(fù) 荷 的 頻 率 調(diào) 節(jié)效 應(yīng) DK DK 它 反 映 了 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 對(duì) 頻 率的 自 動(dòng) 調(diào) 整 作 用 。f PtgK DD (13.6) 用 標(biāo) 幺 值 表 示 為 ： DNNDNDNDD PfKff PPK (13.7) 例 13.1 某 電 力 系 統(tǒng) 中 ， 與 頻 率 無 關(guān) 的 負(fù) 荷 占35 ， 與 頻 率 一 次 方 成 正 比 的 負(fù) 荷 占

15、45 ， 與頻 率 二 次 方 成 正 比 的 負(fù) 荷 占 10 ， 與 頻 率 三 次方 成 正 比 的 負(fù) 荷 占 10 。 求 系 統(tǒng) 頻 率 由 50赫 降到 47赫 時(shí) ， 相 應(yīng) 的 負(fù) 荷 變 化 百 分 值 。 13.4 電 力 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整13.4.1 頻 率 的 一 次 調(diào) 整13.4.2 頻 率 的 二 次 調(diào) 整13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 及 主 調(diào) 頻 廠 的 選 擇13.4.4 互 聯(lián) 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整13.4.5 頻 率 調(diào) 整 和 電 壓 調(diào) 整 的 關(guān) 系 13.4.1 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 增 加

16、時(shí) ， 在 發(fā) 電 機(jī) 組功 頻 特 性 和 負(fù) 荷 本 身 的 調(diào) 節(jié) 效應(yīng) 共 同 作 用 下 實(shí) 現(xiàn) 了 新 的 功 率 平 衡 。 ac=ad+dc 負(fù) 荷 的 功 頻 特 性 與 發(fā) 電機(jī) 組 功 頻 靜 特 性 的 交 點(diǎn) a是 系 統(tǒng) 的 原 始 運(yùn) 行 點(diǎn) ， 系 統(tǒng) 頻率 為 f1 )( fPG ( )DP f 圖 13.6頻 率 的 一 次 調(diào) 整 假 定 系 統(tǒng) 只 有 一 臺(tái) 機(jī) 組 2f 0DP)(fPD 若 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 增 加 ， 其 特性 曲 線 變 為 。 此 時(shí) 頻 率為 ， 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 于 b點(diǎn) 。 由 圖 13.6可 見 ， 對(duì) 應(yīng) b點(diǎn) ， 發(fā)

17、電 機(jī) 功 率 輸 出 的 增 量 為 :fKP GG 負(fù) 荷 的 頻 率 調(diào) 節(jié) 效 應(yīng) 所 產(chǎn) 生 的負(fù) 荷 功 率 變 化 量 為 fKP DD 式 （ 13.9） 中 fPKKK DDG 0 K 稱 為 系 統(tǒng) 的 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 ， 或系 統(tǒng) 的 功 率 頻 率 靜 特 性 系 數(shù) 。 圖 13.6頻 率 的 一 次 調(diào) 整一 次 調(diào) 整 的 功 率 平 衡 方 程 式 為 fKfKKPPP DGDGD )(0 (13.9) 13.4.1 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 0K 1KG * *0* 0 ，當(dāng) 發(fā) 電 機(jī) 組 滿 載 運(yùn) 行 時(shí) 率 。增 加 系 統(tǒng) 的 單 位 調(diào)

18、節(jié) 功系 統(tǒng) 有 備 用 時(shí) ， 將 相 應(yīng) 。大 于為 備 用 系 數(shù) ，用 標(biāo) 幺 值 表 示 時(shí) rDNGNr DDrGDDNGNG DNDNDNGNG DG PPK fPKKKKPPKK fPfPKfPK KKK 13.4.2 頻 率 的 二 次 調(diào) 整 電 力 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 變 化 引 起的 頻 率 變 化 ， 僅 依 靠 一 次調(diào) 整 作 用 已 不 能 保 持 在 允許 范 圍 內(nèi) 時(shí) ， 就 需 要 通 過頻 率 的 二 次 調(diào) 整 才 能 解 決 。 圖 13.7頻 率 的 二 次 調(diào) 整 二 次 調(diào) 整 是 以 手 動(dòng) 或 自動(dòng) 方 式 調(diào) 節(jié) 發(fā) 電 機(jī) 組 的 調(diào)頻

19、器 ， 使 發(fā) 電 機(jī) 組 的 功 頻特 性 平 行 移 動(dòng) 來 改 變 發(fā) 電機(jī) 的 有 功 功 率 ， 以 保 持 系統(tǒng) 的 頻 率 不 變 或 使 頻 率 變化 在 允 許 范 圍 內(nèi) 。 由 于 進(jìn) 行 了 二 次 調(diào) 整 發(fā) 電 機(jī) 組增 發(fā) 的 功 率 ；0GP由 于 調(diào) 速 器 的 調(diào) 整 作 用 而 增加 的 發(fā) 電 機(jī) 組 功 率 （ 圖中 ）df由 于 負(fù) 荷 本 身 的 調(diào) 節(jié) 效 應(yīng) 而減 小 的 負(fù) 荷 功 率 （ 圖中 ）ef 圖 13.7頻 率 的 二 次 調(diào) 整0DP 負(fù) 荷 增 量 可 分 解 為 三 部分 ： ae=ad+df+fe 相 似 于 式 （ 13

20、.9） 可 得 二 次 調(diào) 頻 功 率 平 衡 方 程 如 果 二 次 調(diào) 整 發(fā) 電 機(jī) 組 增 發(fā)的 功 率 能 完 全 抵 償 負(fù) 荷 的 初始 增 量 ， 則 實(shí) 現(xiàn) 了 無 差 調(diào) 節(jié) ，如 圖 13.7中 虛 線 所 示 。0 0 ( )D G G D G DP P K f K f K K f K f 或 ： K PPKK PPf GDDG GD 0000 圖 13.7頻 率 的 二 次 調(diào) 整 （ 13.10）（ 13.11） 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 在 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 之 前 ， 讓 我 們先 看 看 電 力 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 的 變 化 情 況 。

21、 見 下 圖 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整電 力 系 統(tǒng) 有 功 功 率 調(diào) 整 （ 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 ）負(fù) 荷 總 的 變 化 情 況 隨 機(jī) 分 量 脈 沖 分 量 持 續(xù) 分 量 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 由 上 圖 可 見 ， 總 的 負(fù) 荷 可 分 成 三 個(gè) 部 分 ： 隨 機(jī) 分 量 脈 沖 分 量 持 續(xù) 分 量 一 次 調(diào) 頻一 、 二 次 調(diào) 頻發(fā) 電 計(jì) 劃 加 二 次 調(diào) 頻 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 負(fù) 荷 的 持 續(xù) 分 量 ， 調(diào) 度 部 門 用 日 負(fù) 荷 曲線 來 描 述 。 日 負(fù) 荷 曲 線 示 例 如

22、 下 ： 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 從 以 上 日 負(fù) 荷 曲 線 可 看 到 ， 把 負(fù) 荷 分 成基 荷 和 峰 荷 。 相 應(yīng) 地 ， 調(diào) 度 部 門 把 發(fā) 電 廠 分為 三 類 ： 帶 基 荷 發(fā) 電 廠 調(diào) 峰 發(fā) 電 廠 調(diào) 頻 發(fā) 電 廠 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 調(diào) 度 部 門 按 日 負(fù) 荷 曲 線 把 發(fā) 電 計(jì) 劃 下 發(fā) 到各 類 發(fā) 電 廠 ， 計(jì) 劃 發(fā) 電 計(jì) 劃 與 實(shí) 際 負(fù) 荷 不 可能 完 全 一 致 ， 其 差 值 稱 為 計(jì) 劃 外 負(fù) 荷 。 計(jì) 劃外 負(fù) 荷 由 調(diào) 頻 廠 承 擔(dān) 。 13.4.3 頻 率 的 三

23、 次 調(diào) 整主 調(diào) 頻 廠 的 選 擇 1、 按 照 是 否 承 擔(dān) 二 次 調(diào) 整 可 將 所 有 電 廠 分 為 ： 2、 按 照 頻 率 調(diào) 整 的 要 求 ， 主 調(diào) 頻 廠 應(yīng) 具 備 以 下 條 件 ：主 調(diào) 頻 廠 （ 一 般 1 2個(gè) 電 廠 ） 負(fù) 責(zé) 全 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整（ 即 二 次 調(diào) 整 ） ;輔 助 調(diào) 頻 廠 是 在 系 統(tǒng) 頻 率 超 過 某 一 規(guī) 定 的 偏 移 范 圍 時(shí) 才 參與 頻 率 調(diào) 整 ， 一 般 只 有 幾 個(gè) 電 廠 ;非 調(diào) 頻 廠 （ 也 叫 基 載 廠 ） 則 按 預(yù) 先 給 定 的 負(fù) 荷 曲 線 發(fā) 電 。 機(jī) 組 要

24、有 足 夠 的 調(diào) 整 容 量 及 范 圍 ;調(diào) 頻 機(jī) 組 具 有 能 適 應(yīng) 負(fù) 荷 變 化 需 要 的 調(diào) 整 速 度 ;調(diào) 整 輸 出 功 率 時(shí) 符 合 安 全 及 經(jīng) 濟(jì) 原 則 。 3、 調(diào) 整 頻 率 時(shí) ， 要 考 慮 引 起 的 聯(lián) 絡(luò) 線 上 功 率 的 波 動(dòng) 和 某 些 中 樞 點(diǎn) 的 電 壓 波 動(dòng) 是 否 超 出 允 許 范 圍 。 13.4.3 頻 率 的 三 次 調(diào) 整 由 此 可 見 ， 調(diào) 度 部 門 使 用 發(fā) 電 計(jì) 劃 來解 決 大 部 分 有 功 功 率 平 衡 問 題 的 。 13.4.4 互 聯(lián) 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整假 設(shè) 、 分 別 為

25、 兩 系 統(tǒng) 的 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 ; 、 分 別 為 兩 系 統(tǒng) 二 次 調(diào) 頻 的 發(fā) 電 功 率 變 量 ; 、 分 別 為 兩 系 統(tǒng) 的 負(fù) 荷 變 化 量 ; 為 聯(lián) 絡(luò) 線 上 的 交 換 功 率 變 化 量 ， 正 方 向 為 由 A流 向 B。 圖 13.8互 聯(lián) 系 統(tǒng) 的 頻 率 調(diào) 整 AK BKGAP GBPDAP DBPABP 對(duì) 系 統(tǒng) A相 當(dāng) 于負(fù) 荷 增 量 ， 對(duì) 系 統(tǒng) B相當(dāng) 于 發(fā) 電 功 率 增 量 。ABP 對(duì) A系 統(tǒng) ： AAGAABDA fKPPP （ 13.10a）對(duì) B系 統(tǒng) ： BBGBABDB fKPPP （ 13.10b）

26、兩 個(gè) 聯(lián) 合 運(yùn) 行 的 系 統(tǒng) 頻 率 是 相 等 的 ，即 ，可 得 ： fff BA BA GDBA GBGADBDA KK PPKK PPPPf )()( （ 13.11）可 見 ， 若 聯(lián) 合 系 統(tǒng) 二 次 調(diào) 頻 的 發(fā) 電 功 率 增 量 等 于 全 系統(tǒng) 負(fù) 荷 增 量 時(shí) ， 可 實(shí) 現(xiàn) 無 差 調(diào) 節(jié) ， 即否 則 ， 將 出 現(xiàn) 頻 率 偏 移 。 GPDP 0f ( ) ( )A DB GB B DA GAAB A BK P P K P PP K K （ 13.12）由 13-10式 可 得 ：可 見 ， 當(dāng) A、 B兩 系 統(tǒng) 都 進(jìn) 行 二 次 調(diào) 整 ， 且

27、兩 系 統(tǒng) 的 功 率缺 額 與 其 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 成 比 例 時(shí) ， 即 DA GA DB GB A BP P P PK K 聯(lián) 絡(luò) 線 上 的 交 換 功 率 增 量 為 零 。ABP 令 ， 分 別 為A、 B兩 系 統(tǒng) 的 功 率 缺 額 ， GBDBBGADAA PPPPPP , BA PP ,則 式 （ 13.11） 、 式 （ 13.12） 變 為 ：BA BA KK PPf （ 13.13） BA ABBAAB KK PKPKP （ 13.14） 可 見 ， 聯(lián) 合 系 統(tǒng) 頻 率 的 變 化 取 決 于 這 個(gè) 系 統(tǒng) 總 的 功 率 缺 額 和總 的 系 統(tǒng) 單

28、位 調(diào) 節(jié) 功 率 。 其 實(shí) ， 兩 系 統(tǒng) 聯(lián) 合 后 ， 本 應(yīng) 看 作 是一 個(gè) 系 統(tǒng) 。 可 見 ， 如 A系 統(tǒng) 沒 有 功 率 缺 額 ， 即 ， 聯(lián) 絡(luò) 線 上 由 A流向 B的 功 率 增 大 ； 反 之 ， 如 B系 統(tǒng) 沒 有 功 率 缺 額 ， 即 聯(lián) 絡(luò) 線 上 由 A流 向 B的 功 率 減 少 。 （ 當(dāng) 系 統(tǒng) B的 負(fù) 荷 增 量 全 由聯(lián) 絡(luò) 線 的 功 率 增 量 來 平 衡 時(shí) ， 聯(lián) 絡(luò) 線 的 功 率 增 量 最 大 ）0AP 0BP 13.4.5 頻 率 調(diào) 整 和 電 壓 調(diào) 整 的關(guān) 系n 1、 系 統(tǒng) 頻 率 下 降 時(shí) ， 發(fā) 電 機(jī) 發(fā)

29、 出 無 功 減 少 ，系 統(tǒng) 無 功 需 求 相 對(duì) 增 加 ， 若 無 功 電 源 不 足 ， 電壓 會(huì) 下 降 。n 2、 系 統(tǒng) 頻 率 增 高 時(shí) ， 發(fā) 電 機(jī) 發(fā) 出 無 功 增 加 ，系 統(tǒng) 無 功 需 求 相 對(duì) 減 少 ， 電 壓 會(huì) 升 高 ， 為 維 持電 壓 正 常 水 平 ， 發(fā) 電 機(jī) 無 功 出 力 可 減 小 。n 3、 系 統(tǒng) 電 壓 水 平 提 高 時(shí) ， 系 統(tǒng) 總 的 有 功 需 求增 加 ， 若 有 功 電 源 不 足 ， 頻 率 會(huì) 下 降 。 n 反 之 ， 頻 率 會(huì) 上 升 。n 4、 系 統(tǒng) 有 功 和 無 功 都 不 足 因 而 引 起

30、頻 率 和 電壓 降 低 時(shí) ， 首 先 解 決 有 功 平 衡 問 題 。 因 為 頻 率提 高 能 減 少 無 功 缺 額 ， 有 利 于 調(diào) 壓 。 如 果 先 提高 電 壓 ， 會(huì) 擴(kuò) 大 無 功 缺 額 ， 導(dǎo) 致 頻 率 更 加 下 降 。 例 13.2 A、 B兩 系 統(tǒng) 由 聯(lián) 絡(luò) 線 相 聯(lián) ， A系 統(tǒng) ： B系 統(tǒng) ： 求 在 下 列 情 況 下 頻 率 的 變 化 量 和 聯(lián) 絡(luò) 線 功 率 的 變 化量 。 （ 1） 當(dāng) 二 系 統(tǒng) 機(jī) 組 都 參 加 一 次 調(diào) 頻 ； （ 2） 當(dāng) A系 統(tǒng) 機(jī) 組 參 加 一 次 調(diào) 頻 ， 而 B系 統(tǒng) 機(jī) 組 不 參 加 一

31、次 調(diào) 頻 。 （ 3） 兩 系 統(tǒng) 機(jī) 組 都 不 參 加 一 次 調(diào) 頻 時(shí) 。 ;100,/50,/800 MWPHZMWKHZMWK DADAGA 。MWPHZMWKHZMWK DBDBGB 50,/40,/700 fABP 13.5 電 力 系 統(tǒng) 中 有 功 功 率 的 平 衡13.5.1 有 功 功 率 平 衡 及 備 用13.5.2 電 力 系 統(tǒng) 中 各 類 發(fā) 電 廠 的 合 理分 配 13.5.1 有 功 功 率 平 衡 及 備 用 電 力 系 統(tǒng) 有 功 功 率 平 衡 是 指 運(yùn) 行 中 ， 所 有 發(fā) 電 廠 發(fā)出 的 有 功 功 率 的 總 和 ， 在 任 何 時(shí)

32、 刻 都 等 于 該 系 統(tǒng)的 總 負(fù) 荷 。 GP DP 包 括 所 有 用 戶 的 有 功 負(fù) 荷 、 網(wǎng) 絡(luò) 的 有 功 損 耗 以 及 廠 用 電 有 功 負(fù) 荷 ， 即 DP LPP CP在 一 般 情 況 下 ， 電 力 網(wǎng) 中 的 有 功 功 率 損 耗 約 占 發(fā) 電 廠 輸 出功 率 的 7 8 ； 火 電 廠 廠 用 電 約 占 發(fā) 電 廠 出 力 的 5 10%， 水 電 廠 一 般 只 占 1 左 右 。 CLDG PPPPP （ 13.15） 為 保 證 系 統(tǒng) 安 全 、 優(yōu) 質(zhì) 、 經(jīng) 濟(jì) 地 運(yùn) 行 ， 系 統(tǒng)應(yīng) 具 有 一 定 的 備 用 容 量 ， 系 統(tǒng)

33、備 用 容 量 按 存 在 形 式 可 分 為 熱 備 用 和 冷備 用 。熱 備 用 也 叫 旋 轉(zhuǎn) 備 用 ， 是 指 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 的 發(fā) 電設(shè) 備 可 發(fā) 最 大 功 率 與 系 統(tǒng) 發(fā) 電 負(fù) 荷 之 差 。冷 備 用 則 是 指 未 運(yùn) 轉(zhuǎn) 但 能 隨 時(shí) 啟 用 的 發(fā) 電設(shè) 備 可 發(fā) 的 最 大 功 率 。 系 統(tǒng) 備 用 容 量 按 其 作 用 可 分 為 ：負(fù) 荷 備 用 ： 是 指 調(diào) 整 系 統(tǒng) 中 短 時(shí) 的 負(fù) 荷 波 動(dòng) 并 擔(dān) 負(fù) 計(jì) 劃 外的 負(fù) 荷 增 加 而 設(shè) 置 的 備 用 。 一 般 取 最 大 負(fù) 荷 的 3 5 。事 故 備 用 ： 是 為 了

34、在 電 力 系 統(tǒng) 中 當(dāng) 發(fā) 電 設(shè) 備 發(fā) 生 偶 然 事 故時(shí) ， 保 證 系 統(tǒng) 正 常 供 電 所 需 的 備 用 。 一 般 取 最 大 負(fù) 荷 的 5 10 ， 但 不 能 小 于 系 統(tǒng) 中 一 臺(tái) 最 大 機(jī) 組 容 量 。檢 修 備 用 ： 是 使 系 統(tǒng) 中 的 發(fā) 電 設(shè) 備 能 定 期 檢 修 而 設(shè) 置 的 備用 。 發(fā) 電 設(shè) 備 運(yùn) 轉(zhuǎn) 一 段 時(shí) 間 后 必 須 進(jìn) 行 檢 修 ， 在 這 期 間 內(nèi) ，如 不 能 完 全 安 排 所 有 機(jī) 組 的 大 小 修 時(shí) ， 才 設(shè) 置 所 需 的 檢 修備 用 容 量 。國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 備 用 ： 是 指 滿 足

35、 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 的 超 計(jì) 劃 增 長(zhǎng) 對(duì) 電 力的 需 求 而 設(shè) 置 的 備 用 。 13.5.2 電 力 系 統(tǒng) 中 各 類 發(fā) 電 廠 的 合 理 分 配電 力 系 統(tǒng) 中 的 發(fā) 電 廠 主 要 有 火 力 發(fā) 電 廠 ， 水力 發(fā) 電 廠 和 核 能 發(fā) 電 廠 三 類 。 圖 中 ：A水 電 廠 的 不可 調(diào) 功 率 ；B水 電 廠 的 可調(diào) 功 率 ；C熱 電 廠 ；D核 電 廠 ；E高 溫 高 壓 凝氣 式 火 電 廠 ；F中 溫 中 壓 凝氣 式 火 電 廠 圖 13.9各 類 發(fā) 電 廠 組 合 順 序 示 意 圖 13.5.2 電 力 系 統(tǒng) 中 各 類 發(fā) 電

36、廠 的 合 理 組 合火 力 發(fā) 電 廠 的 特 點(diǎn) 有 ： 火 電 廠 運(yùn) 行 時(shí) 要 消 耗 大 量 的 燃 料 ， 需 要 支 付 燃 料 費(fèi) 用 ，但 運(yùn) 行 不 受 自 然 條 件 影 響 。 火 電 廠 的 鍋 爐 和 汽 輪 機(jī) 都 受 最 小 技 術(shù) 負(fù) 荷 的 限 制 。 火 電 廠 機(jī) 組 的 投 入 、 退 出 或 承 擔(dān) 急 劇 變 動(dòng) 的 負(fù) 荷 時(shí) ， 既額 外 耗 費(fèi) 能 量 ， 又 花 費(fèi) 時(shí) 間 ， 且 易 損 壞 設(shè) 備 。 帶 有 熱 負(fù) 荷 的 火 電 廠 稱 為 熱 電 廠 ， 它 采 用 抽 汽 供 熱 ， 其總 效 率 要 高 于 一 般 的 凝

37、汽 式 火 電 廠 。 13.5.2 電 力 系 統(tǒng) 中 各 類 發(fā) 電 廠 的 合理 分 配 （ 1） 火 力 發(fā) 電 廠 ： 總 容 量 一 半 以 上 。l 燃 油 火 力 發(fā) 電 廠 l 燃 汽 火 力 發(fā) 電 廠l 燃 燒 火 力 發(fā) 電 廠 效 率 高 容 量 大l 低 溫 低 壓 （ 450 ， 35大 氣 壓 ）l 中 溫 中 壓 （ 520 ， 100大 氣 壓 ）l 高 溫 高 壓 （ 550 ， 180大 氣 壓 ）l 超 臨 界 機(jī) 組 (575 ， 200大 氣 壓 以 上 )（ 2） 熱 力 發(fā) 電 廠 ： 發(fā) 電 +供 熱 強(qiáng) 迫 出 力 ： 為 保 證 供 熱

38、而 必 須 發(fā) 出 的 有功 功 率 。 水 力 發(fā) 電 廠 的 特 點(diǎn) 有 ： 水 廠 不 需 要 支 付 燃 料 費(fèi) 用 ， 且 水 能 是 可 以 再生 的 資 源 。 水 電 廠 機(jī) 組 的 投 入 、 退 出 或 承 擔(dān) 急 劇 變 動(dòng)的 負(fù) 荷 時(shí) ， 所 需 時(shí) 間 短 ， 操 作 簡(jiǎn) 單 ， 無 需額 外 的 耗 費(fèi) 。 水 力 樞 紐 往 往 兼 有 防 洪 、 發(fā) 電 、 航 運(yùn) 、 灌 溉 、養(yǎng) 殖 、 供 水 和 旅 游 等 多 方 面 的 效 益 。 水 電 廠 的 水 輪 機(jī) 沒 有 嚴(yán) 格 的 最 小 技 術(shù) 負(fù) 荷 要求 ， 發(fā) 電 機(jī) 出 力 的 調(diào) 整 范

39、圍 較 寬 。 核 能 發(fā) 電 廠 的 特 點(diǎn) 有 ： 核 電 廠 一 次 性 投 資 大 ， 運(yùn) 行 費(fèi) 用 低 。 核 電 廠 的 反 應(yīng) 堆 和 汽 輪 機(jī) 投 入 、 退 出 或 承擔(dān) 急 劇 變 動(dòng) 負(fù) 荷 時(shí) ， 需 耗 費(fèi) 能 量 ， 花 費(fèi) 時(shí)間 ， 且 設(shè) 備 易 損 壞 。 小 結(jié) 頻 率 是 衡 量 電 能 質(zhì) 量 的 重 要 指 標(biāo) ， 保 證 頻 率 質(zhì)量 要 求 系 統(tǒng) 必 須 保 持 有 功 功 率 平 衡 ， 并 具 備 一定 的 有 功 備 用 容 量 。 系 統(tǒng) 中 的 負(fù) 荷 不 斷 發(fā) 生 變 化 ， 負(fù) 荷 的 變 化 將 引起 頻 率 偏 移 ， 系 統(tǒng) 中 凡 裝 有 調(diào) 速 器 且 具 有 可 調(diào)容 量 的 發(fā) 電 機(jī) 組 ， 都 自 動(dòng) 參 與 頻 率 的 一 次 調(diào) 整 ，一 次 調(diào) 整 為 有 差 調(diào) 節(jié) ； 頻 率 的 二 次 調(diào) 整 只 由 系統(tǒng) 中 的 調(diào) 頻 機(jī) 組 承 擔(dān) ， 通 過 調(diào) 頻 器 完 成 ， 二 次調(diào) 整 為 無 差 調(diào) 節(jié) 。 電 力 系 統(tǒng) 負(fù) 荷 對(duì) 頻 率 也 有 調(diào) 整 作 用 。