电力系统分析第4章

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1、第一篇电力系统的稳态分析主讲：张银娟电话：15188519927邮箱：yinjuanzhang@126.com电力系统分析第4章电力系统的有功功率平衡与频率调整4.1概述4.2自动调速系统4.3电力系统的频率特性4.4电力系统的频率调整4.5电力系统中有功功率的平衡本章提示调频的意义及电力系统频率的允许波动范围；频率一次调整的概念、原理及结果；频率二次调整的概念、原理及结果；电力系统的有功功率平衡及备用容量的概念。4.1概述4.1.1频率调整的必要性4.1.2频率调整的方法频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机：纺织品产生毛疵、纸张薄厚不均(2)电

2、子设备：降低精度、产生误差频率变化对电力系统的影响(1)水泵、风机：水压、风力不足(2)汽轮机的叶片：低压级叶片因振动产生裂纹频率允许偏移的范围：50Hz±(0.2~0.5)Hz系统中负荷的变化你答对了吗?4.1.1频率调整的必要性有功功率负荷变动曲线4.1.2频率调整的方法幅度小,周期短幅度较大,周期较长持续变动的负荷频率的变化是由于有功负荷变化引起的。第一种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调速器进行，称为频率的一次调整。第二种变化负荷引起的频率偏移由发电机组的调频器进行，称为频率的二次调整。第三种负荷的变化是可预测的，调度部门按经济调度的的原则事先给各发

3、电厂分配发电任务，各发电厂按给定的任务及时地满足系统负荷的需求，就可以维持频率的稳定。调整系统频率的主要环节是发电机组原动机的自动调节转速系统，简称自动调速系统，特别是调速器和调频器（又称同步器）。4.2自动调速系统4.2.1调速器的工作原理—实现频率的一次调整4.2.2调频器的工作原理—实现频率的二次调整图4.2离心飞摆式调速系统示意图转速测量元件放大元件执行机构转速控制机构4.2.1调速器的工作原理——实现频率的一次调整发电机输出功率增加频率略低于原来值负荷降低发电机输出功率减小频率略高于原来值负荷增大有差调节由调频器来完成的调节，称为频率的二次调整。由于

4、调整的结果，频率能回到原来值，因此二次调整为无差调节。4.2.2调频器的工作原理——实现频率的二次调整4.3电力系统的频率特性4.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性4.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性4.3.1发电机组的有功功率——频率静态特性将上述调节过程中发电机组的有功功率与频率关系用发电机组的功频静特性或频率特性表示。图中直线的斜率称为发电机的单位调节功率（或发电机组功频静特性系数），图4.3发电机组的功频静特性其数值表示为频率发生单位变化时，发电机输出功率的变化量，负号表示二者变化方向相反，即发电机输出功率增加，频率是降低的。(4.1)用

5、标幺值表示为(4.2)制造厂家提供的发电机组特性参数通常不是单位调节功率，而是调差系数（调差率）发电机组的调差系数是指机组由空载到满载时，转速（频率）变化与发电机输出功率变化之比，即汽轮发电机组：水轮发电机组：(4.3)用标幺值表示为：(4.4)若机组负荷升高使转速下降，可以通过伺服电动机来提高转速，调整的结果使原来的功频静特性2平行右移为特性1。图4.4功频静态特性的平移若机组负荷降低使转速升高，则可通过伺服电动机来降低机组转速，调整的结果使原来的功频静特性2平行左移为特性3.4.3.2系统负荷的有功功率——频率静态特性根据所需的有功功率与频率的关系可将负荷

6、分成以下几类：不受频率影响的负荷，如白炽灯、电热器等。与频率成正比的负荷，如带金属切削机床和磨粉机的电动机。与频率的二次方成比例的负荷，如变压器的涡流损耗。与频率的高次方成比例的负荷，如带鼓风机或离心水泵的电动机。整个系统的负荷功率与频率的关系：式中，PD为频率等于f时，整个系统的有功负荷；PDN为频率等于fN时整个系统的有功负荷；ai为与频率的i次方成正比的负荷在PDN中所占的份额。系统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的静态频率特性。根据统计资料，系统负荷以第二类占多数，因此负荷的静态频率特性可近似表示为一条直线，如图所示。图4.5有功

7、负荷的频率静态特性所谓联结容量，是指频率、电压等于额定值时，接在电网上的用电设备的实际容量。如果联结容量改变，静态特性曲线将上下移动。图中直线的斜率为：图4.5有功负荷的频率静态特性、称为负荷的频率调节效应系数或简称为负荷的频率调节效应，它反映了系统负荷对频率的自动调整作用。(4.6)用标幺值表示为：(4.7)例4.1某电力系统中，与频率无关的负荷占35％，与频率一次方成正比的负荷占45％，与频率二次方成正比的负荷占10％，与频率三次方成正比的负荷占10％。求系统频率由50HZ降到47HZ时，相应的负荷变化百分值。4.4电力系统的频率调整4.4.1频率的一次调

8、整4.4.2频率的二次调整4.4.3主