第4章 电力系统的有功平衡和频率调整 重点：（1）负荷、机组、电力系统的频率特性 （2）电力系统有功平衡和频率调整的原理 第4章 电力系统的有功平衡和频率调整 重点：（1）负荷、机组、电力系统的频率特性 （2）电力系统有功平衡和频率调整的原理 （3）系统负荷在各类发电厂间的合理分配 难点：电力系统频率调整的原理

有功平衡与频率调整的关系？ 有功平衡的含义：发=用 发：原动机的输出机械功率，产生驱动力矩 用：发电机的输出电磁功率，产生制动力矩 驱动力矩>制动力矩，发电机加速，频率上升 发>用： 发<用： 驱动力矩<制动力矩，发电机减速，频率下降 结论：系统频率取决于有功功率的平衡。而负荷不断变化，所以需要不断跟随调整发电机组，这种平衡是一种动态平衡。

4.1 调频的必要性 1. 频率偏离额定值的影响 （1）用电设备；（2）电力系统 2. 频率的允许范围 （1）正常：0.2~  0.5Hz；（2）事故：  0.5Hz 3.负荷变化的及其调整 第一种：变化幅度很小，变化周期较短 第二种：变化幅度较大，变化周期较长 第三种：变化缓慢的持续变动负荷

4.频率的调整 （1） 一次调整 调节手段：发电机组的调速器 调节目标：第一种负荷变化 （2）二次调整 调节手段：调频器 调节目标：第二种负荷变化 （3）三次调整 调节手段：最优分布 调节目标：第三种负荷变化

4.2 电力系统的频率特性 4.2.1 系统负荷的有功功率-频率静态特性 1.负荷分类 2.系统负荷的有功功率-频率静态特性 （1）有名值形式 （2）标幺值形式

取值：1~3（不可调，取决于全系统不同类型负荷的权重） 3.负荷的静态频率特性的近似表示 PD PDN  O fN f 4. 负荷的频率调节效应系数 （1）定义及含义： （2）标幺值形式： 取值：1~3（不可调，取决于全系统不同类型负荷的权重）

例4-1 某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，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10%，与频率三次方成正比的负荷占20%。求系统频率由50Hz降到48Hz和45Hz时，相应的负荷变化百分值。

4.2.2 发电机组的有功功率-频率静态特性 1. 调速系统的工作原理（离心式机械液压） （1）组成 （2）原理 原平衡位置 负荷增加 调节过程 新平衡位置 （3）发电机组的输出功率与频率的关系

2.发电机组的静态频率特性 3. 发电机组的静态调差系数（调差率） （1）定义及含义： （2）标幺值形式： PG PGN O fN f f0

4.发电机组的单位调节功率 （1）定义及含义： （2）标幺值形式： 取值： （调差系数和单位调节功率可调，但调节范围有限）

4.2.3 电力系统的有功功率-频率静态特性 1. 系统的有功功率-频率关系分析(单机组) （1）A点（ f1，P1） O f2 f f1 B A P1 PD0 PG PD PG(f) P’D (f) PD(f) （1）A点（ f1，P1） （2）负荷变化PD0 （3）B点（ f2，P2 ）

2.系统的单位调节功率（功频静特性系数） （1）定义及含义 （2）标幺值形式 （3）备用系数kr 无备用情况 PG PGN O f1 f PD P’D 无备用情况

4.2.4 主调频厂的选择 1.主调频厂 定义，数量，考虑因素，选择原则 2.辅助调频厂 3.非调频厂 4.2.5 调频与调压的关系 1. 先调频 2.后调压 结论：当频率和电压都偏低时，应首先调频

4.3 电力系统的频率调整 4.3.1 频率的一次调整 1. n台机组输出功率总增量 2.等值单位调节功率 3.各机组输出功率增量

例4-2 某电力系统中，一半机组的容量已完全利用；其余25%为火电厂，有10%备用容量，其单位调节功率为16 例4-2 某电力系统中，一半机组的容量已完全利用；其余25%为火电厂，有10%备用容量，其单位调节功率为16.6，25%为水电厂，有20%的备用容量，其单位调节功率为25；系统有功负荷的频率调节效应系数为KD*=1.5。试求：（1）系统的单位调节功率K*；（2）负荷功率增加5%时的稳态频率f；（3）如频率允许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量。 若火电厂容量已全部利用，水电厂的备用容量已由20%降至10%，重做上3问。

4.3.2 频率的二次调整 1.同步器的工作原理 原平衡位置 负荷增加 二次调整过程 新平衡位置

2.频率的二次调整过程 （1）A点（f1，P1） （2）负荷增加PD0 （3）一次调整（B点） （4）二次调整（B’点） O f2 f f1 B A P1 PD0 PG1 PD PG(f) P’D (f) PD(f) PG2 P’G(f) B’ C f3 2.频率的二次调整过程 （1）A点（f1，P1） （2）负荷增加PD0 （3）一次调整（B点） （4）二次调整（B’点） 有差调节（f3），无差调节（f1）

4.4 有功平衡和系统负荷在各类电厂间的合理分配 4.4.1 有功功率平衡和备用容量 1. 有功平衡方程 2. 备用容量 （1）负荷备用 （2）事故备用 （3）检修备用 （4）国民经济备用

4.4.2各类发电厂负荷的合理分配 1. 各类发电厂的特点 （1）火电厂；（2） 水电厂；（3） 核电厂 2.各类发电厂负荷的分配 （1）丰水期； （2）枯水期 A B C D E F P t/h A C D E F B P t/h

思考题 1. 有功功率平衡与频率调整的关系。 2. 负荷变化种类及相应调整手段。 3. 负荷的有功—频率静特性，负荷的频率调节效应的含义。 4. 发电机的有功—频率静特性，发电机的单位调节功率、调差系数的含义。 5. 系统的有功—频率静特性，系统的单位调节功率的含义。 6. 频率的一次调整的原理和过程。（分析功频特性曲线） 7. 调频的原则，调频厂的选择，负荷的合理配置（丰、枯水期）。