最新电力系统的频率调整浅析

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最新电力系统的频率调整浅析

1、一次调频

正常运行点：a点 (f1, p1)。

当用电设备容量突然增加δpl0，即pl=>; pl’时，由于调速器动作，工作点由a =>; b，频率偏移：δf = f2- f1<0。

如果调速器不动作，或机组满载，则f1=>; f3。

当工作点由a =>; b，由于负荷的频率调节效应导致的功率变化量为：

δpl= klδf (δf<0 =>; δpl<0)

所以负荷功率实际增加量仅为：

δpl0+δpl=δpl0+klδf

发电机功率实际增加量为：δpg=p2– p1= - kgδf

功率平衡 =>; δpg=δpl0+δpl,δpl0= δpg- δpl= - (kg+kl)δf , - δpl0/ δf = kg+kl= ks=>;系统的单位调节功率，mw/hz

标幺值：

δpl0/δf = kg*pgn/fn+kl*pln/fn

pgn与pln之差为备用容量（热备用）。

如果机组满载，即备用容量为0，则pl增加时，kg=0。

[例1]某系统总负荷为50mw，运行在50hz，kl*=2.5，系统发电机总容量为100mw，调差系数σ%=2.5。当用电设备容量增加5mw时，系统的频率变为多少？实际负荷增量是多少？

解：kg*=100/σ% =100/2.5=40,

kg= kg*pgn/fn=40 × 100 /50=80 mw/hz,

kl= kl*pln/fn=2.5 × 50 /50=2.5 mw/hz,

代入 - δpl0/ δf = kg+kl, 得：

λf = - 5 / (80 + 2.5) = - 0.0606 hz，系统的频率变为：50 - 0.0606 =49.9394hz

实际负荷增量是：δpg= - kgδf = -80 × (- 0.0606)=4.8mw

(如果系统发电机总容量为50mw?)

n台机组并列运行时，如果系统频率变化，则各机组功率增量：

λpgi= - kgiλf , i=1,2,…,n。

n台机组输出功率的总增量为：

n台机组的等值单位调节功率为：

这时，仍有：

- λpl0/λf = kgσ+kl

可见：

·kgσ>;>;kgi, 有利于调频；

·如果第j台机组满载，则pl增加时， kgj=0。

[例2]某系统中有四台发电机组并列运行，向负荷pl供电。已知各机组容量均为100mw，调差系数σ%=4；负荷kl*=1.5。当pl=320mw时，运行在50hz。当负荷容量增加50mw时，在下列情况下，系统的频率变为多少？机组出力各是多少？

（1）机组平均分配负荷；

（2）两台机组满载，另两台机组平均分配余下负荷；

（3）一台机组满载，另三台机组平均分配余下负荷，但这三台机组因故最多只能各自承担80mw负荷。

解：（1）机组平均分配负荷，均为80mw，未满载。

kg*=100/σ% =100/4=25,

kg= kg*pgn/fn=25 × 100 /50=50 mw/hz,

kl= kl*pln/fn=1.5 × 320 /50=9.6 mw/hz,

代入 - δpl0/δf = 4kg+kl, 得：

δf = - 50 / (4 ×50 + 9.6) = - 0.239 hz，

系统的频率变为：

50 - 0.239 =49.761hz

各机组实际功率增量是：

δpg= - kgδf = -50 × (- 0.239)=11.95mw

各机组出力为：

pg= 80+11.95=91.95mw

（2）两台机组满载，不再参加一次调频；另两台机组平均分配余下负荷，出力均为60mw，未满载。因此，

- δpl0/δf = 2kg+kl, 得：

δf = - 50 / (2 ×50 + 9.6) = - 0.456 hz，

系统的频率变为：

50 - 0.456 =49.544hz

未满载的两台机组实际功率增量是：

δpg= - kgδf = -50 × (- 0.456)=22.8mw

这两台机组各自的出力为：

pg= 60+22.8=82.8mw

（3）一台机组满载，不再参加一次调频；另三台机组平均分配余下负荷，各自承担（320-100）/ 3 = 73.333mw，未满载，但这三台机组因故最多只能各自承担80mw负荷，所以三台机组的可调容量为：

δpgσ=3 ×（80 - 73.333）=20mw 而负荷增加50mw，于是有

δpl1=50 -20 =30mw的功率完全由负荷的频率调节效应承担，如图所示。

因此，由 - δpl1/ δf = kl, 得：

δf = - 30 / 9.6 = - 3.125 hz，系统的频率变为：50 – 3.125 =46.845hz

最后，一台机组满载，其它机组均承担80mw的负荷。

本例总结

序号 参加一次调频的机组 频率偏移(hz) 台数 可调整的容量(mw) （1） 4 80 -0.239 （2） 2 80 -0.456 （3） 0 0 -3.125

可见，参加一次调频的机组越多、机组可调整的容量越大，系统调频的效果越好。

2、二次调频

当用电设备容量突然增加δpl0，即pl＝>; pl’时，调频器动作，使得机组功-频特性由pg＝>; pg’，工作点由a ＝>; d，频率偏移：δf ’ = f2’ - f1<0 显然，|（维修资料 www.d1633.cOm）δf ’| < |f2- f1|= |δf|。

负荷功率实际增加量为：

δpl0+ δpl’ =δpl0+klδf ’。

发电机功率实际增加量δpg’为一、二次调频作用增发的功率之和，令δpg0为二次调频作用增发的功率（ae），则

δpg’ = δpg0+(- kgδf ’)

于是，δpl0+klδf ’=δpg0- kgδf ’或：-(δpl0- δpg0)/δf ’ = kg+kl= ks

频率器动作合适，可以实现无差调节；而一次调频只能实现有差调节。

n台机组并列运行，且只有一台（如：第j台＜主调频机组＞）或若干台机组担负调频任务：

- ( δpl0- δpgj0)/ δf ’ = kgσ+kl

—— n台机组的等值单位调节功率

δpgj0——为二次调频作用增发的功率

[例3]在例2（1）中（即：机组平均分配负荷），如果机组二次调频增发20mw功率，系统的频率变为多少？

解：由 -(δpl0-δpgj0)/δf ’ =kgσ+kl，得：

δf ’ = -(50 – 20)/(4 × 50 + 9.6) =-0.143(hz)

系统的频率变为：50 -0.143 =49.857 (hz)

3、 互联系统的频率调节

主调频厂最好设置在负荷中心，以减少网络功率损耗。但互联系统会有几个负荷中心、几个分系统，在调频时还应注意联络线上交换功率的控制问题，即交换功率应小于允许值。

设系统a、b的负荷变化量分别为δpla和δplb；由二次调频得到的发电机功率增量分别为δpga和δpgb；系统单位调节功率分别为ka和kb；联络线交换功率增量为δpab，且由a至b为正方向。

联络线交换功率增量为δpab：

如果a、b都进行二次调频，且满足条件：

则δpab=0。

如果一个系统（如b）不进行二次调频，即δpgb=0，则

当功率在互联系统中能够平衡时，即

δpla+δplb=δpga则有：δpab=δplb，这时δpab最大。

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