電力系統(tǒng)分析第5章有功功率平衡和頻率調整課件

第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調整電力系統(tǒng)分析教材配套課件電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調整電力系統(tǒng)分析教材配套課第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率

調整5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量5.1.3各類電廠的合理組合5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性5.2.2發(fā)電機組的頻率特性5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整5.2.4電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分布電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率

調整5.1電力系統(tǒng)有功功5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響頻率是衡量電能質量的一個重要的指標，保證電力系統(tǒng)的頻率合乎標準是系統(tǒng)運行調整的一項基本內容。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許的波動為±（0.2-0.5）Hz。頻率變化超出允許范圍時，對用電設備的正常工作和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行都會產(chǎn)生影響，甚至造成事故。具體如下：（1）工業(yè)中普通應用的異步電動機，其轉速與系統(tǒng)頻率有關。頻率變化時將引起電動機轉速的變化，從而影響產(chǎn)品質量。（2）現(xiàn)代工業(yè)、國防和科學研究部門廣泛用電子技術設備，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定會影響這些電子設備的工作特性，降低精度，造成誤差。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運行時，汽輪機低頻率運行將使葉片將由于震動大而產(chǎn)生裂紋，輕則縮短葉片壽命，重則會使葉片發(fā)生斷裂，影響汽輪機的正常使用。（4）頻率變化對發(fā)電廠本身的影響。發(fā)電廠本身有許多由異步電動機拖動的重要設備，如:給水泵，循環(huán)水泵、風機等。如果系統(tǒng)頻率降低，將使電動機出力降低，若頻率降低過多，將使電動機停轉，造成鍋爐停爐。若系統(tǒng)頻率進一步下降，將導致系統(tǒng)崩潰。由上述可見，要保證電力系統(tǒng)的正常運行，必須使頻率控制在所規(guī)定的允許范圍內。這就要求對頻率不斷進行調整。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運行時，汽輪機低頻率運行將使葉片將由5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量1．電力系統(tǒng)有功功率平衡頻率產(chǎn)生偏差的根本原因在于負荷的波動，而頻率取決于有功功率的平衡，與負荷和有功電源的特性相關。（1）有功負荷根據(jù)電力系統(tǒng)的特點，負荷時刻都在變化，如圖5-1給出了負荷變化的示意圖。P1-第一類負荷變化曲線；P2-第二類負荷變化曲線；P3-第三類負荷變化曲線；P∑-綜合負荷變化曲線圖5-1有功負荷變化示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量1．電力系統(tǒng)有功功對于不同類型的負荷變化，采取的頻率調節(jié)方式是不同的，第一類負荷引起的頻率偏差小，可以通過各個發(fā)電機組的調速器自行完成調頻，稱為一次調頻；第二類負荷引起的頻率偏差較大，可能會超過允許的偏差范圍，這是只靠一次調頻不能滿足要求，必須由承擔調頻任務的電廠依靠調頻器來進行調整，稱為二次調頻；第三類負荷的變化較大，則必須由各類發(fā)電廠合理組合按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進行經(jīng)濟分配，稱為三次調頻。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社對于不同類型的負荷變化，采取的頻率調節(jié)方式是不同的，第一類負(2)有功電源電力系統(tǒng)的有功功率電源就是各類發(fā)電廠的發(fā)電機。而有功電源與頻率的關系直接體現(xiàn)在調速器的動作，即一次調頻。這種調節(jié)是自動完成的，只要發(fā)電機有調節(jié)能力，就會隨著頻率的變化而變化，但其是一種有差調節(jié)，只能小部分的調節(jié)頻率，保證其在規(guī)定的偏差范圍之內工作。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(2)有功電源電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）有功功率平衡電力系統(tǒng)有功功率平衡是指運行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和,在任何時刻都等于該系統(tǒng)的總負荷，包括所有用戶的有功功率、網(wǎng)絡的有功損耗以及廠用電有功負荷，即++=++=

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7%~8%；火電廠廠用電約占電廠出力的5%~10%，水電廠一般只占1%左右。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）有功功率平衡++=++=在一般情況下，電力網(wǎng)中2．電力系統(tǒng)備用容量系統(tǒng)的備用容量按其作用可分為：（1）負荷備用系統(tǒng)的負荷備用。是指調整系統(tǒng)中短時的負荷波動并擔負計劃外的負荷增加而設置的備用。其大小應根據(jù)系統(tǒng)總負荷的大小、運行經(jīng)驗并考慮各類用電的比重確定。一般為最大負荷的3%~5%，大系統(tǒng)采用較小數(shù)值，小系統(tǒng)采用較大數(shù)值。（2）事故備用系統(tǒng)的事故備用。是指在電力系統(tǒng)中當發(fā)電設備發(fā)生偶然事故時，為保證向用戶正常供電所設置的備用。其大小應根據(jù)系統(tǒng)總容量的大小、發(fā)電機組臺數(shù)的多少，單機容量的大小，機組的事故概率及系統(tǒng)的可靠性指標等確定，一般取最大負荷的5%~10%。但不能少于系統(tǒng)中最大機組的容量。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2．電力系統(tǒng)備用容量系統(tǒng)的備用容量按其作用可分為：電力系統(tǒng)分（3）檢修備用檢修分為大檢修和小檢修，大檢修安排在系統(tǒng)負荷的季節(jié)性低落期間；小檢修一般安排在節(jié)假日進行。在這期間內，如不能完全安排所有機組的大小檢修時，才設置所需要的檢修備用容量。因而一般可以不單獨設置檢修備用。（4）國民經(jīng)濟備用電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）檢修備用電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.3各類電廠的合理組合1．各類發(fā)電廠的運行特點電力系統(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。其各自有自身的特點，具體如下所示。（1）火力發(fā)電廠的主要特點

1）火電廠運行時要消耗大量的燃料，需要支付燃料的費用，并且運行費用大，但其不受自然氣候條件的影響。

2）火電廠的鍋爐和汽輪機都受最小技術負荷的限制。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.3各類電廠的合理組合1．各類發(fā)電廠的運行特點電力系3）帶有熱負荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟性能上看，其總效率高于一般的凝氣式火電廠。從技術性能上看，其有功出力的調節(jié)范圍較小。但與熱負荷相適應的那部分功率是不可調節(jié)的強拍功率。4）火電廠機組的投入、退出或承擔急劇變化的負荷時，即額外耗費能量，又花費時間，且易損壞設備。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社3）帶有熱負荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟性能(2)水力發(fā)電廠的特點：

1）水電廠部不需要支付燃料費用，且水能是可以再生資源。但運行依水庫調節(jié)性能的不同在不通程度上受自然環(huán)境條件的影響。2）水電廠機組的投入、退出或承擔急劇變動的負荷時，所需要時間短，操作簡單，無需額外的耗費。水電廠的水輪機沒有嚴格的最小技術負荷要求，發(fā)電機出力的調整范圍較寬（3）水利樞紐往往兼有防洪、發(fā)電、航運、灌溉、養(yǎng)殖、供水和旅游等多方面的效益。水庫的發(fā)電用水量通常按水庫的綜合效益來考慮安排，不一定能同電力負荷的需求相一致，因此，只有在火電廠的適當配合下，才能充分發(fā)揮水力發(fā)電的經(jīng)濟利益。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(2)水力發(fā)電廠的特點：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出(3)核能發(fā)電廠的特點核電廠一次性投資大，運行費用低。1）核電廠反應堆的負荷基本上沒有限制，因此，其最小技術負荷主要取決于汽輪機，約為額定負荷的10%~15%。2）核電廠的反應堆和汽輪機投入、退出或承擔急劇變動負荷時，需要耗費能量，花費時間，且設備易損壞。圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負荷電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(3)核能發(fā)電廠的特點圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負荷電力系統(tǒng)分（3）抽水蓄能發(fā)電廠。是一種特殊的水力發(fā)電廠，它有上、下兩級水庫，在日符號曲線的低谷期間，作為負荷向系統(tǒng)吸收有功功率，將下級水庫的水抽到上級水庫。在高峰負荷期間，由上級水庫向下級水庫放水，作為發(fā)電廠運行向系統(tǒng)發(fā)出有功功率。抽水蓄能發(fā)電廠的主要作用是調節(jié)電力系統(tǒng)有功負荷的峰谷差。其調峰作用如圖5-2所示。圖5-2電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）抽水蓄能發(fā)電廠。是一種特殊的水力發(fā)電廠，它有上、下兩級圖5-3各類電廠在日負荷曲線上的負荷分配示意圖a)豐水期b）枯水期A—水電廠的不可調功率；B—水電廠的可調功率；C—熱電廠；D—核電廠；E—高溫高壓凝汽式火電廠；F—中溫中壓凝汽式火電廠電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-3各類電廠在日負荷曲線上的負荷分配示意圖電力系統(tǒng)分析（5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性當頻率變化時，系統(tǒng)中的有功功率負荷也將發(fā)生變化。系統(tǒng)處于運行穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)中有功負荷隨頻率的變化特性稱為負荷的靜態(tài)頻率特性。根據(jù)所需的有功功率與頻率的關系可將負荷分成以下幾種：（1）與頻率變化無關的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐和整流負荷等。（2）與頻率的一次方成正比負荷，負荷的阻力矩等于常數(shù)的屬于此類，如球磨機、切削機床、往復式水泵、壓縮機和卷揚機等。（3）與頻率的二次方成正比的負荷，如變壓器中的渦流損耗。（4）與頻率的三次方成正比的負荷，如通風機、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性電（5）與頻率的更高方次成正比的負荷，如靜水頭阻力很大的給水泵。電力系統(tǒng)的綜合負荷的有功功率與頻率的關系用數(shù)學式可表示為

式中，PL為頻率等于f時整個系統(tǒng)的有功負荷；PLN為頻率等于額定值時整個系統(tǒng)的有功負荷；為與頻率的i次方成正比的負荷占的百分值。公式（5-1）就是電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性的數(shù)學表達式。若以PLN和fN分別作為功率和頻率的基準值，以PLN去除公式（5-1）的各項，便得到用標幺值表示的有功功率-頻率特性如下式：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（5）與頻率的更高方次成正比的負荷，如靜水頭阻力很大的給水泵顯然當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近似表示如圖5-4所示，這就是說，在額定頻率附近，系統(tǒng)負荷與頻率呈線形關系。當系統(tǒng)頻率略有下降時，負荷成比例自動減小。圖5-4負荷的靜態(tài)頻率特性曲線圖中直線的斜率為或用標幺值表示為KL、KL*稱為負荷的頻率調解效應系數(shù)。KL*=1～3電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社顯然當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近5.2.2發(fā)電機組的頻率特性1）頻率的一次調整當系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時，原動機的調速系統(tǒng)將自動改變原動機的進汽（水）量，相應增加或減少發(fā)電機的出力。當調速器的調節(jié)過程結束，建立新的穩(wěn)態(tài)時，發(fā)電機的有功出力同頻率之間的關系稱為發(fā)電機組調速器的功率-頻率靜態(tài)特性（簡稱為功頻靜態(tài)特性）。為說明這種靜態(tài)特性，下面對調速系統(tǒng)的作用做簡單介紹。調速有很多種類型，為簡單起見，這里只介紹離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2.2發(fā)電機組的頻率特性1）頻率的一次調整電力系統(tǒng)分析

圖5-5離心飛擺式調速系統(tǒng)原理示意圖飛擺；2-彈簧；3-套筒；4-錯油門；5-油動機6-調頻器；7-進汽（水）閥門電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-5離心飛擺式調速系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部分組成，即轉速測量元件（由離心飛擺、彈簧和套筒組成）、放大元件（錯油門）、執(zhí)行元件（油動機）和轉速控制機構（變頻器）。其作用原理如下：調速器的飛擺1由套筒帶動旋轉，套筒則由原動機的主軸帶動。單機運行時，機組因負荷增大轉速下降時，由于離心力減小，在彈簧2的作用下飛擺1向轉軸靠攏，使A點向下移動到A'。但油動機4的活塞兩邊油壓相等，B點不動，使杠桿AB繞B點逆時針轉動到。在調頻器未動的情況下，D點不動。因而在A點下降到時，杠桿DE繞D點順時針轉到。即E點向下移動到。這樣錯油門的活塞向下移動，使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)過油管b進入油動機活塞下部，而活塞上部的油則由油管a經(jīng)錯油門上部小孔溢出。在油壓作用下，油動機活塞向上移動，使汽輪機的調節(jié)氣門或水輪機的導向葉片開度增大，增加進氣量（或進水量）。

電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部油動機活塞上升同時，由于進汽量（或進水量）的增加，機組轉速上升，飛擺的離心力增大，隨之上升，當杠桿AB的上升使C點回到原來位置時，連動錯油門的活塞也回到原來位置，使油管a、b的小孔重新被堵住。這時油動機活塞又處于上下油壓相等的狀態(tài)下，停止移動。調節(jié)過程結束。這時杠桿AB的位置變?yōu)?。此時，杠桿上的位置比點高，C點位置保持原來位置，的位置較A略低。這說明調整后的進汽（或進水）量較原來多，發(fā)電機出力增大了，但機組轉速較原來略低。也就是說系統(tǒng)的頻率較原來略低。并沒有恢復原來數(shù)值，這就是頻率的一次調整。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社油動機活塞上升同時，由于進汽量（或進水量）的增加，機組轉速上2）頻率的二次調整二次調頻由調頻器完成，調頻器由伺服電動機、蝸輪、蝸桿等裝置組成。在人工手動操作或自動裝置的控制下，調頻器轉動蝸輪、蝸桿，將D點抬高，杠桿DE繞F點順時針轉動，使錯油門再次向下移動，從而進一步增加進汽量（或進水量）。機組轉速便可以上升，這樣離心飛擺使A點由向上升。而在油動機活塞向上移動時，杠桿AB又繞逆時針轉動，帶動C、F、E點向上移動，再次堵住錯油門小孔，結束調節(jié)過程。由圖5-5可見，由于調頻器動作使D點升高，E點不動，則F點和C點都較原來要高，只要D點位置合適，A點就可以恢復到原來位置，即機組轉速可以恢復原來的轉速，系統(tǒng)頻率也恢復到原來的數(shù)值。這就是二次調頻。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2）頻率的二次調整電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由上述頻率調整過程可見，對應增大系統(tǒng)有功功率負荷，頻率下降，經(jīng)調速器調整，使發(fā)電機組輸出有功功率增加。反之，如果系統(tǒng)有功功率負荷減少，系統(tǒng)頻率上升，則調速器調整結果使機組輸出用功功率減少。如果以系統(tǒng)頻率為橫坐標，以機組輸出的有功功率為縱坐標繪制出發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線。將得到一條傾斜的直線，如圖5-6所示。5-6發(fā)電機組的功率-頻率靜態(tài)特性曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由上述頻率調整過程可見，對應增大系統(tǒng)有功功率負荷，頻率下降，

發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機組的單位調節(jié)功率。即其標幺值為KG的數(shù)值表示當頻率下降或上升1Hz，發(fā)電機組增發(fā)或減發(fā)的有功功率。式（5-6）中的負號表示頻率下降時，發(fā)電機組的有功出力是增加的。(5-6)(5-7)定義機組的靜態(tài)調差系數(shù)還可以認為發(fā)電機組的調差系數(shù)是機組空載運行頻率與額定頻率之差的百分值。即電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機用百分數(shù)表示

調差系數(shù)也叫調差率，可定量表明某臺機組負荷改變時相應的轉速（頻率）偏移。例如，當，如負荷改變1%，頻率將偏移0.05%；負荷改變20%，則頻率將偏移1%(0.5Hz)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社用百分數(shù)表示調差系數(shù)也叫調差率，可定量表明某臺機組負荷改變調差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調節(jié)功率（或稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)特性系數(shù)），即

（5-13）(5-14)兩者的關系為

與負荷的頻率調節(jié)效應KG﹡不同，發(fā)電機組的調差系數(shù)或相應的單位調節(jié)功率KG﹡是可以整定的。從公式（5-8）和（5-14）可見，調差系數(shù)的大小對頻率偏移的影響很大，調差系數(shù)愈?。磫挝徽{節(jié)功率愈大），頻率偏移亦愈小。但是因受機組調速機構的限制，調差系數(shù)的調整范圍是有限的。通常取汽輪發(fā)電機組：水輪發(fā)電機組：(5-15)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社調差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調節(jié)功率（或稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整1.頻率的一次調整要確定電力系統(tǒng)的負荷變化引起的頻率波動，需要同時考慮負荷及發(fā)電機組兩者的調節(jié)效應，先只考慮一臺機組和一個負荷的情況。負荷和發(fā)電機組的靜態(tài)頻率特性如圖5-7所示。圖5-7電力系統(tǒng)等效機組的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整1.頻率的一次調整圖5-7電由圖5-7可見，有式中，Kr為備用系數(shù)，表示發(fā)電機組額定容量與系統(tǒng)額定頻率的總有功負荷之比。若負載在有備用容量的情況下（Kr＞1）將相應增大系統(tǒng)的單位調節(jié)功率。在公式（5-16）中Ks稱為系統(tǒng)的功率-頻率靜特性系數(shù)，或系統(tǒng)的單位調節(jié)功率

(5-16)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由圖5-7可見，有式中，Kr為備用系數(shù)，表示發(fā)電機組額定容量如果發(fā)電機組已經(jīng)滿載運行，即運行在圖5-3中發(fā)電機組的靜態(tài)特性與縱軸平行的直線，在這一段KG=0。當系統(tǒng)的負荷增加時，發(fā)電機已沒有可調節(jié)的容量，不能在增加輸出了，只要靠頻率下降后負荷本身的調節(jié)效應的作用來取的新的平衡。這時，KS*=KL*;由于KL*的數(shù)值很小，負荷增加所引起的頻率下降就相當嚴重了。由此可見，系統(tǒng)有功功率電源的出力不僅應滿足在額定頻率下系統(tǒng)對有功功率的需求，并且為了適應負荷增長，還應該有一定的備用容量。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社如果發(fā)電機組已經(jīng)滿載運行，即運行在圖5-3中發(fā)電機組的靜態(tài)特2.互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調整頻率的一次調整時由發(fā)電機組的調速器完成的對頻率變化所進行的調整。需要同時考慮負荷及發(fā)電機組兩者的調節(jié)效應。在n臺裝有調速器的機組并聯(lián)運行時，可根據(jù)各機組的調差系數(shù)和單位調節(jié)功率算出其等效調差系數(shù)，或算出等效單位調節(jié)功率KG。當系統(tǒng)頻率變動△f時，第i臺機組的輸出功率增量為n臺機組輸出功率總增量為故n臺機組的等值單位調節(jié)功率為（5-20）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2.互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調整n臺機組輸出功率總增量為故n臺機組的等若把臺機組用一臺等值機來代表，利用關系式（5-15），并計及式（5-20），即求得等值單位調節(jié)功率的標幺值為其倒數(shù)為等值調差系數(shù)式中PGNi，為第i臺機組的額定功率；PGN為全系統(tǒng)n臺機組額定功率之和。（5-22）由此可見，n臺機組的等值單位調節(jié)功率遠大于一臺機組的單位調節(jié)功率。在輸出功率變動值相同的條件下，多臺機組并列運行時的頻率變化比一臺機組運行時的要小得多。（5-21）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社若把臺機組用一臺等值機來代表，利用關系式（5-15），并計及必須注意，在計算KG或時，如第臺機組已滿載運行，當負荷增加時應取KG=0或。求出了n臺機組的等值調差系數(shù)和等值單位調節(jié)功率后，就可像一臺機組時一樣來分析頻率的一次調整。利用式（5-19）可算出負荷功率初始變化量引起的頻率偏差。而各臺機組所承擔的功率增量則為

由公式（5-24）可見，調差系數(shù)越小的機組增加的有功出力（相對本身額定功率值）就越多。（5-23）（5-24）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社必須注意，在計算KG或時，如第臺機組已滿載運行，當2.頻率的二次調整頻率的二次調整是由調頻電廠利用調頻器完成的對系統(tǒng)頻率變化而進行的進一步調整，其作用是將調頻電廠的功率頻率特性曲線左右平移。假定系統(tǒng)中只有一臺等效發(fā)電機組向負荷供電，原始運行點為兩條特性曲線PG(f)和PL(f)的交點A，系統(tǒng)的頻率為fA，如圖5-8所示。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2.頻率的二次調整頻率的二次調整是由調頻電廠利用調頻器完成的圖5-8頻率二次調整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-8頻率二次調整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工系統(tǒng)的負荷增加△PL0后，系統(tǒng)負荷的靜態(tài)特性曲線由PL(f)變?yōu)?。系統(tǒng)等效機組必須立刻多發(fā)出有功功率△PL0。機組功率從PGA突然增加到PGD，而等效機組的原動機輸入機械功率仍然為PTA=PGA,因此機組轉速（頻率）要下降，隨著機組頻率下降，機組轉子儲存的動能釋放轉換為電功率送往負荷，一方面機組調速系統(tǒng)按照等效機組的靜態(tài)特性增加輸入原動機的動力元素，使原動機輸出功率增加；另一方面根據(jù)負荷的靜態(tài)特性，負荷從系統(tǒng)取用的有功功率也要減少。上述過程一直進行到B點。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社系統(tǒng)的負荷增加△PL0后，系統(tǒng)負荷的靜態(tài)特性曲線由PL(f)在B點，f=fB，機組穩(wěn)定運行。當負荷增加時，如果機組調速器不進行調節(jié)，既系統(tǒng)等效機組的輸入功率不變仍為PTA，負荷增加的功率全部由負荷頻率調節(jié)效應來調節(jié)。則系統(tǒng)將運行在點，f=fB,。圖中就是一次調頻的結果。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在B點，f=fB，機組穩(wěn)定運行。當負荷增加時，如果機組調速器在一次調整的基礎上進行二次調整就是在負荷變動引起頻率下降超出允許范圍時，操作調頻器，增加發(fā)電機組發(fā)出的有功功率，使頻率靜態(tài)特性向右移動，增發(fā)功率△PG0,則運行點從B點轉移到C點，其對應功率為PGC,頻率為fC，即進行二次頻率調整后，頻率偏移從減小到。發(fā)電機供給負荷的有功功率從PGB增加到PGC。顯然，由于進行了二次調頻，電力系統(tǒng)的頻率質量得到提高。系統(tǒng)負荷的初始增量由三部分調節(jié)功率組成:電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在一次調整的基礎上進行二次調整就是在負荷變動引起頻率下降公式（5-25）中，△PG0是由二次頻率調整（調頻器作用）而得到的發(fā)電機組的功率增量（圖中5-8中）；是由一次頻率調整而得到的發(fā)電機組的功率增量（圖5-8中）；是由負荷本身的調節(jié)效應所得到的功率增量（圖中5-8中）。公式（5-25）就是有二次調整時的功率平衡方程。該式也可以寫成由公式（5-27）可見，進行頻率的二次調整并不能改變系統(tǒng)的單位調節(jié)功率Ks的數(shù)值。但是由于二次調整增加了發(fā)電機的出力，在同樣的頻率偏移下，系統(tǒng)能承受的負荷變化量增加了，或者說，在相同的負荷變化量下，系統(tǒng)頻率的偏移減小了。（5-27）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社公式（5-25）中，△PG0是由二次頻率調整（調頻器作用）而由圖中的虛線可見，當二次調整所得到的發(fā)電機組功率增量能完全抵償負荷的初始增量，即△PL0-△PG0=0時，頻率將維持不變（即△f），這樣就實現(xiàn)了無差調節(jié)。但二次調整所得到的發(fā)電機組功率增量不能滿足負荷變化的需要時，不足的部分須由系統(tǒng)的負荷調節(jié)效應所產(chǎn)生的功率增量來抵償，因此系統(tǒng)的頻率就不能恢復到原來的數(shù)值。在有許多臺機組并聯(lián)運行的電力系統(tǒng)中，當負荷變化時，配置了調速器的機組，只要還有可調的容量，都毫無例外地按靜態(tài)特性參加頻率的一次調整。而頻率的二次調整一般只是由一臺或少數(shù)幾臺發(fā)電機組（一個或幾個廠）承擔，這些機組（廠）稱為主調頻機組（廠）。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由圖中的虛線可見，當二次調整所得到的發(fā)電機組功率增量能完全抵假定系統(tǒng)中有三臺機組，其中1號機組為主調頻機組。頻率二次調整的原理如圖5-9所示。

在1號機組的同步器動作后，功頻靜態(tài)特性上為，這時1號機組由此而增加的功率增量為△PG1，根據(jù)式（5-26）應有，如主調頻機組的調整容量足夠使△PG1等于△PG0，則系統(tǒng)的頻率將恢復到額定值fN。當負荷突然增加時，系統(tǒng)頻率下降到，首先是三臺機組都參加一次調整，這時的功率平衡關系為：圖5-9三臺機組進行頻率二次調整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社假定系統(tǒng)中有三臺機組，其中1號機組為主調頻機組。頻率二次調整上述分析說明，二次調整時系統(tǒng)的負荷增量基本上是由主調頻機組（廠）承擔，如果一臺主調頻機組（或一個主調頻廠）不足以承擔系統(tǒng)負荷的變化時，必須增選一些機組（或電廠）參加二次調整。這時二次調整的增發(fā)功率為各調頻機組（或調頻廠）增發(fā)功率之和。如果系統(tǒng)中參與二次調整的所有機組（或電廠）仍不足以承擔系統(tǒng)的負荷變化，則頻率將不能保持不變，所出現(xiàn)的功率缺額將根據(jù)一次調整的原理，部分由所有配置了調速器的機組按靜態(tài)特性承擔，部分由負荷的調節(jié)效應所產(chǎn)生的功率增量來補償。在有多臺機組參加調頻的情況下，為了提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，還要求按“等微增率準則”在各主調頻機組之間分配負荷增量，把頻率調整和負荷的經(jīng)濟分配一并加以考慮。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社上述分析說明，二次調整時系統(tǒng)的負荷增量基本上是由主調頻機組（選擇主調頻廠時，主要考慮下面三條因素：應具有足夠的調整容量及調整范圍：調頻機組應具有與負荷變化速度相適應的調整速度：調整出力時符合安全及經(jīng)濟的原則。此外，還應考慮由于調頻所引起的聯(lián)絡線上交換功率的波動以及網(wǎng)絡中某些中樞點電壓的波動是否會超出允許值。從出力調整范圍和調整速度來看，水電廠最適宜承擔調頻任務，但是在安排各類電廠的負荷時，還應考慮整個電力系統(tǒng)的運行的經(jīng)濟性。在枯水季節(jié)，宜選水電廠作為主調頻廠，火電廠中效率較低的機組則承擔輔助調頻任務。在豐水季節(jié)為了充分利用水力資源，避免棄水，水電廠宜帶穩(wěn)定的負荷，而由效率不高的中溫中壓凝氣式火電廠承擔調頻任務。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社選擇主調頻廠時，主要考慮下面三條因素：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主例5-1某電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的臺數(shù)、容量和調差率分別為：水輪機組：100MW、5臺，σ%=2.5

：75MW、5臺，σ%=2.75；汽輪機組：100MW、6臺，σ%=3.5：50MW、20臺，σ%=4.0。較小單機容量的汽輪發(fā)電機組合計1000MW、，系統(tǒng)頻率50Hz，總負荷為3000MW，負荷的單位調節(jié)功率KL*=1.5,試計算在以下三種情況下，系統(tǒng)總負荷增大3300MW時，系統(tǒng)新的穩(wěn)定頻率是多少？（1）全部機組參加一次調整：（2）全部機組不參加一次調整：（3）僅有水輪機組參加一次調整。解：(1)計算各發(fā)電機組和負荷的單位調節(jié)功率電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社例5-1某電力系統(tǒng)中發(fā)電機組的臺數(shù)、容量和調差率分別為：（1解：(1)計算各發(fā)電機組和負荷的單位調節(jié)功率水輪機組1：水輪機組2

汽輪機組1

較小容量機組

汽輪機組2

系統(tǒng)負荷

(2)全部機組都參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社解：(1)計算各發(fā)電機組和負荷的單位調節(jié)功率水輪機組2汽經(jīng)過一調頻

新的系統(tǒng)頻率為（2）全部機組都不參加一次調頻經(jīng)過調整系統(tǒng)頻率為（3）僅由水輪機組參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社經(jīng)過一調頻新的系統(tǒng)頻率為（2）全部機組都不參加一次調頻經(jīng)過經(jīng)過一次調頻后新的系統(tǒng)頻率為負荷自身調節(jié)效應減少的功率為

系統(tǒng)實際負荷為電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社經(jīng)過一次調頻后新的系統(tǒng)頻率為負荷自身調節(jié)效應減少的功率為系當實現(xiàn)無差調節(jié)時，例5-2系統(tǒng)條件與例5-1（3）相同，試求：（1）要求頻率無差調節(jié)時，發(fā)電機組的二次調頻功率為多少？（2）要求系統(tǒng)頻率不低于49.8Hz時，發(fā)電機組二次調頻功率為多少？解：（1）經(jīng)過二次頻率調整時系統(tǒng)頻率偏移由下式計算(2)經(jīng)過二次調頻，系統(tǒng)頻率偏移允許值為根據(jù)例5-1（3）的結果，已知得

上式說明為使系統(tǒng)頻率不低于49.8Hz，二次調頻功率不得小于147.7（MW）。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社當實現(xiàn)無差調節(jié)時，例5-2系統(tǒng)條件與例5-1（3）相同，試

若設A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負荷變化量分別為△PLA,

△PLB，引起互聯(lián)系統(tǒng)的頻率變化（降低）△f

，及聯(lián)絡線交換功率的變化△PAB，如圖5-10：（2）互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調整如果把整個電力系統(tǒng)看作是由若干個分系統(tǒng)通過聯(lián)絡線連接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，那么在調整頻率時，還必須注意聯(lián)絡線交換功率的控制問題。下面討論將一個聯(lián)合系統(tǒng)分成兩個互聯(lián)系統(tǒng)的聯(lián)合。圖5-10表示系統(tǒng)A和B通過聯(lián)絡線組成互聯(lián)系統(tǒng)。圖5-11系統(tǒng)聯(lián)絡圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社若設A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負荷變化量分別為△PLA,在負荷增加△PLA，△PLB的影響下，兩系統(tǒng)的頻率和交換功率的變化量為：系統(tǒng)A：系統(tǒng)B：(5-28)公式（5-28）說明，若互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)電功率的二次調整增量△PG能同全系統(tǒng)負荷增量△PL相平衡，則可實現(xiàn)無差調節(jié)，即△f=0；否則，將出現(xiàn)頻率偏移?，F(xiàn)在討論聯(lián)絡線交換功率增量。當A、B兩系統(tǒng)都進行二次調整，而且兩系統(tǒng)的功率缺額又恰同其單位調節(jié)功率成比例，即滿足條件電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在負荷增加△PLA，△PLB的影響下，兩系統(tǒng)的頻率和交換功率聯(lián)絡線上的交換功率增量△PAB便等于零。如果沒有功率缺額，則△f=0。如果對其中的一個系統(tǒng)（例如系統(tǒng)B）不進行二次調整，則將由系統(tǒng)A的二次調整來承擔，這時聯(lián)絡線的功率增量為

當互聯(lián)系統(tǒng)的功率能夠平衡△PL-△PGA=0時

，于是有△PAB=△PLB

，系統(tǒng)B的負荷增量全由聯(lián)絡線的功率增量來平衡，這時聯(lián)絡線的功率增量最大。在其他情況下聯(lián)絡線的功率變化量將介于上述兩種情況之間。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社聯(lián)絡線上的交換功率增量△PAB便等于零。如果沒有功率缺額，則例5-3兩系統(tǒng)由聯(lián)絡線連接為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運行時，聯(lián)絡線上沒有交換功率流通。兩系統(tǒng)的容量分別為1500MW和1000MW，各自的單位調節(jié)功率（分別以兩系統(tǒng)容量為基準的標幺值）示于圖5-11。設A系統(tǒng)負荷增加100MW，試計算下列情況的頻率變化增量和聯(lián)絡線上流過的交換功率。(1)A，B兩系統(tǒng)機組都參加一次調頻。(2)A，B兩系統(tǒng)機組都不參加一次調頻。(3)B系統(tǒng)機組不參加一次調頻。(4)A系統(tǒng)機組不參加一次調頻。圖5-11系統(tǒng)聯(lián)絡圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社例5-3兩系統(tǒng)由聯(lián)絡線連接為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運行時，聯(lián)絡線上沒解：以標幺值表示的單位調節(jié)功率折算為有名值1、兩系統(tǒng)機組都參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社解：以標幺值表示的單位調節(jié)功率折算為有名值1、兩系統(tǒng)機組都參這種情況正常，頻率下降的不多，通過聯(lián)絡線由B向A輸送的功率也不大。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社這種情況正常，頻率下降的不多，通過聯(lián)絡線由B向A輸送的功率也2、兩系統(tǒng)機組都不參加一次調頻這種情況最嚴重，發(fā)生在A、B兩系統(tǒng)的機組都已滿載，調速器已無法調整，只能依靠負荷本身的調節(jié)效應。這時，系統(tǒng)頻率質量不能保證。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2、兩系統(tǒng)機組都不參加一次調頻這種情況最嚴重，發(fā)生在A、B兩3、B系統(tǒng)機組不參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社3、B系統(tǒng)機組不參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工這種情況說明，由于B系統(tǒng)機組不參加調頻，A系統(tǒng)的功率缺額主要由該系統(tǒng)本身機組的調速器進行一次調頻加以補充。B系統(tǒng)所能供應的，實際上只是由于互聯(lián)系統(tǒng)頻率下降時負荷略有減少，而使該系統(tǒng)略有富余的3.16(MW)。其實，A系統(tǒng)增加的100(MW)負荷，是被三方面分擔了。其中，A系統(tǒng)發(fā)電機組一次調頻增發(fā)91.35MW；A系統(tǒng)負荷因頻率下降減少5.481MW；B系統(tǒng)負荷因頻率下降減少3.167MW。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社這種情況說明，由于B系統(tǒng)機組不參加調頻，A系統(tǒng)的功率缺額主要4.A系統(tǒng)機組不參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社4.A系統(tǒng)機組不參加一次調頻電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工這種情況說明，由于A系統(tǒng)機組不參加調頻，該系統(tǒng)的功率缺額主要由B系統(tǒng)供應，以致聯(lián)絡線上流過大量交換功率，甚至超過其極限。比較以上幾種情況，自然會提出，在一個龐大的電力系統(tǒng)中可采用分區(qū)調整，即局部的功率盈虧就地調整平衡的方案。因這樣做既可保證頻率質量，又不至過分加重聯(lián)絡線的負擔。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社這種情況說明，由于A系統(tǒng)機組不參加調頻，該系統(tǒng)的功率缺額主要5.2.5電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分布電力系統(tǒng)中有功功率合理分配的目標是在滿足一定負荷持續(xù)供電的前提下，使電能在生產(chǎn)的過程中消耗的能源最少，而系統(tǒng)中各類發(fā)電機組的經(jīng)濟特性并不相同，所以就存在著有功功率在各個電廠間的經(jīng)濟分配問題。1．發(fā)電機的耗量特性發(fā)電機的耗量特性是反映發(fā)電設備單位時間內消耗的能源與發(fā)出有功功率的關系。如圖5-12所示。圖中縱坐標表示單位時間內消耗的燃料F(標準煤，單位為t/h，或表示單位時間內消耗的水量W，(單位為m3/s)；橫坐標表示發(fā)電功率P，(單位為kW或MW)。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2.5電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分布電力系統(tǒng)中有功功率合理分耗量特性曲線上某一點切線的斜率我們稱之為耗量微增率，，即縱坐標與橫坐標的增量比。耗量特性曲線上某一點縱坐標與橫坐標的比值稱為比耗量，，其倒數(shù)則為效率。2．目標函數(shù)和約束條件火力發(fā)電廠的能量消耗主要與發(fā)電機組輸出的有功功率P有關，而與輸出的無功功率Q及電壓U關系較小，有功負荷最優(yōu)分配的目的是在滿足對一定量負荷持續(xù)供電的前提下，使發(fā)電設備在生產(chǎn)電能的過程中單位時間內所消耗的能源最少。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社耗量特性曲線上某一點切線的斜率我們稱之為耗量微增率，在滿足等式約束條件）f（x,u,d）=0和不等約束條件g（x,u,d）=0的前提下使目標函數(shù)C=C（x,u,d）為最優(yōu)。三式中x為狀態(tài)變量，u為控制變量，d擾動變量。（1）目標函數(shù)系統(tǒng)單位時間內消耗的燃料（火電機組）為該目標函數(shù)是各發(fā)電設備發(fā)出有功功率的函數(shù)，描述的是單位時間內能源的消耗量。（2）約束條件（有功功率保持平衡的條件，有n臺機，m個負荷）忽略有功網(wǎng)損電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在滿足等式約束條件）f（x,u,d）=0和不等約束條件g（x不等式約束：臺發(fā)電機發(fā)出有功功率之和；個負荷消耗的有功功率之和。3．等耗量微增率準則等耗量微增率準則是讓所有機組按微增率相等的原則來分配負荷，這樣就能使系統(tǒng)總的燃料消耗費用最小，最經(jīng)濟。以并聯(lián)運行的兩臺火電機組間的負荷分配為例，具體情況如圖5-13所示。說明等微增率準則的基本概念。已知兩臺機組的耗量特性、和總的負荷功率。忽略有功網(wǎng)損；假定各臺機組的燃料消耗量和輸出功率不受限制，要求確定負荷功率在兩臺機組間的分配，使總的燃料消耗量最小。這就是說要滿足等式約束條件。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社不等式約束：臺發(fā)電機發(fā)出有功功率之和；個負荷消耗的有功功率之等式約束條件為：則目標函數(shù)為：

用作圖法求解，兩臺機組的微增率曲線如圖5-14所示。設圖中線段的長度等于負荷功率。在線段上下方分別以和為原點做出機組1和2的燃料消耗特性曲線1和2，前者的橫坐標自左向右，后者的橫坐標自右向左計算。圖5-14機組A、B的微增率曲線圖5-13兩臺火電機組共同工作系統(tǒng)圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社等式約束條件為：則目標函數(shù)為：用作圖法求解，兩臺機組切線平行時，斜率相等，也就是耗量微增率相等。這就是等微增率準則。物理意義：假如兩臺機組微增率不等，則，并且總輸出功率不變，調整負荷分配，機組1減少，機組2增加，節(jié)約的燃料消耗為：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社切線平行時，斜率相等，也就是耗量微增率相等。這就是等微增率準4.多個發(fā)電廠間的負荷經(jīng)濟分配在滿足上式條件下，使目標函數(shù)為最小。這是多元函數(shù)求條件極值問題，可以用拉格朗日乘數(shù)法求解。構造拉格朗日函數(shù)如下假定有n個火電廠，其燃料消耗特性分別為F1（PG1）,F2（PG2）,…，F(xiàn)n（PGn），系統(tǒng)的總負荷為PLD，暫不考慮網(wǎng)絡中功率損耗，假定各個發(fā)電廠的輸出功率不受限制，則系統(tǒng)負荷在個發(fā)電廠間的經(jīng)濟分配問題可以表示為電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社4.多個發(fā)電廠間的負荷經(jīng)濟分配在滿足上式條件下，使目標函數(shù)為

成為拉格朗日乘數(shù)。拉格朗日函數(shù)的無條件極值

多元函數(shù)求條件極值問題，可以用拉格朗日乘數(shù)法求解。構造拉格朗日函數(shù)如下上式中的必備條件為:或表示為

由于每個發(fā)電廠的燃料消耗量只是該廠輸出功率的函數(shù)，上式又可以寫成

電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社成為拉格朗日乘數(shù)。拉格朗日函數(shù)的無條件極值上式既為多個火電廠間經(jīng)濟分配的等微增率準則，按這個條件確定的負荷分配是最經(jīng)濟的。上述討論都沒有考慮到不等式約束條件，考慮到任一發(fā)電廠有功功率和無功功率都不應超出它的上、下限，應加上下述約束條件：各個節(jié)點電壓必須在允許的變化范圍之內：在計算發(fā)電廠間有功功率負荷經(jīng)濟分配時，可以先不考慮不等式的約束條件，待計算出結果后，再用約束條件進行校驗。對于有功功率越限的發(fā)電廠，可以按約束條件留在有功負荷分配已基本確定以后的潮流計算中再進行處理。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社上式既為多個火電廠間經(jīng)濟分配的等微增率準則，按這個條件確定的第5章作業(yè)思考題與習題教材134頁5-1,5-3,5-4，5-105-14,5-17,5-20電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社第5章作業(yè)思考題與習題電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調整電力系統(tǒng)分析教材配套課件電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調整電力系統(tǒng)分析教材配套課第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率

調整5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量5.1.3各類電廠的合理組合5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性5.2.2發(fā)電機組的頻率特性5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整5.2.4電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分布電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率

調整5.1電力系統(tǒng)有功功5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響頻率是衡量電能質量的一個重要的指標，保證電力系統(tǒng)的頻率合乎標準是系統(tǒng)運行調整的一項基本內容。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許的波動為±（0.2-0.5）Hz。頻率變化超出允許范圍時，對用電設備的正常工作和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行都會產(chǎn)生影響，甚至造成事故。具體如下：（1）工業(yè)中普通應用的異步電動機，其轉速與系統(tǒng)頻率有關。頻率變化時將引起電動機轉速的變化，從而影響產(chǎn)品質量。（2）現(xiàn)代工業(yè)、國防和科學研究部門廣泛用電子技術設備，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定會影響這些電子設備的工作特性，降低精度，造成誤差。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率變化5.1.1頻率變化對（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運行時，汽輪機低頻率運行將使葉片將由于震動大而產(chǎn)生裂紋，輕則縮短葉片壽命，重則會使葉片發(fā)生斷裂，影響汽輪機的正常使用。（4）頻率變化對發(fā)電廠本身的影響。發(fā)電廠本身有許多由異步電動機拖動的重要設備，如:給水泵，循環(huán)水泵、風機等。如果系統(tǒng)頻率降低，將使電動機出力降低，若頻率降低過多，將使電動機停轉，造成鍋爐停爐。若系統(tǒng)頻率進一步下降，將導致系統(tǒng)崩潰。由上述可見，要保證電力系統(tǒng)的正常運行，必須使頻率控制在所規(guī)定的允許范圍內。這就要求對頻率不斷進行調整。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運行時，汽輪機低頻率運行將使葉片將由5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量1．電力系統(tǒng)有功功率平衡頻率產(chǎn)生偏差的根本原因在于負荷的波動，而頻率取決于有功功率的平衡，與負荷和有功電源的特性相關。（1）有功負荷根據(jù)電力系統(tǒng)的特點，負荷時刻都在變化，如圖5-1給出了負荷變化的示意圖。P1-第一類負荷變化曲線；P2-第二類負荷變化曲線；P3-第三類負荷變化曲線；P∑-綜合負荷變化曲線圖5-1有功負荷變化示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.2電力系統(tǒng)有功功率平衡和備用容量1．電力系統(tǒng)有功功對于不同類型的負荷變化，采取的頻率調節(jié)方式是不同的，第一類負荷引起的頻率偏差小，可以通過各個發(fā)電機組的調速器自行完成調頻，稱為一次調頻；第二類負荷引起的頻率偏差較大，可能會超過允許的偏差范圍，這是只靠一次調頻不能滿足要求，必須由承擔調頻任務的電廠依靠調頻器來進行調整，稱為二次調頻；第三類負荷的變化較大，則必須由各類發(fā)電廠合理組合按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進行經(jīng)濟分配，稱為三次調頻。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社對于不同類型的負荷變化，采取的頻率調節(jié)方式是不同的，第一類負(2)有功電源電力系統(tǒng)的有功功率電源就是各類發(fā)電廠的發(fā)電機。而有功電源與頻率的關系直接體現(xiàn)在調速器的動作，即一次調頻。這種調節(jié)是自動完成的，只要發(fā)電機有調節(jié)能力，就會隨著頻率的變化而變化，但其是一種有差調節(jié)，只能小部分的調節(jié)頻率，保證其在規(guī)定的偏差范圍之內工作。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(2)有功電源電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）有功功率平衡電力系統(tǒng)有功功率平衡是指運行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和,在任何時刻都等于該系統(tǒng)的總負荷，包括所有用戶的有功功率、網(wǎng)絡的有功損耗以及廠用電有功負荷，即++=++=

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7%~8%；火電廠廠用電約占電廠出力的5%~10%，水電廠一般只占1%左右。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）有功功率平衡++=++=在一般情況下，電力網(wǎng)中2．電力系統(tǒng)備用容量系統(tǒng)的備用容量按其作用可分為：（1）負荷備用系統(tǒng)的負荷備用。是指調整系統(tǒng)中短時的負荷波動并擔負計劃外的負荷增加而設置的備用。其大小應根據(jù)系統(tǒng)總負荷的大小、運行經(jīng)驗并考慮各類用電的比重確定。一般為最大負荷的3%~5%，大系統(tǒng)采用較小數(shù)值，小系統(tǒng)采用較大數(shù)值。（2）事故備用系統(tǒng)的事故備用。是指在電力系統(tǒng)中當發(fā)電設備發(fā)生偶然事故時，為保證向用戶正常供電所設置的備用。其大小應根據(jù)系統(tǒng)總容量的大小、發(fā)電機組臺數(shù)的多少，單機容量的大小，機組的事故概率及系統(tǒng)的可靠性指標等確定，一般取最大負荷的5%~10%。但不能少于系統(tǒng)中最大機組的容量。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2．電力系統(tǒng)備用容量系統(tǒng)的備用容量按其作用可分為：電力系統(tǒng)分（3）檢修備用檢修分為大檢修和小檢修，大檢修安排在系統(tǒng)負荷的季節(jié)性低落期間；小檢修一般安排在節(jié)假日進行。在這期間內，如不能完全安排所有機組的大小檢修時，才設置所需要的檢修備用容量。因而一般可以不單獨設置檢修備用。（4）國民經(jīng)濟備用電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）檢修備用電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.3各類電廠的合理組合1．各類發(fā)電廠的運行特點電力系統(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。其各自有自身的特點，具體如下所示。（1）火力發(fā)電廠的主要特點

1）火電廠運行時要消耗大量的燃料，需要支付燃料的費用，并且運行費用大，但其不受自然氣候條件的影響。

2）火電廠的鍋爐和汽輪機都受最小技術負荷的限制。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.1.3各類電廠的合理組合1．各類發(fā)電廠的運行特點電力系3）帶有熱負荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟性能上看，其總效率高于一般的凝氣式火電廠。從技術性能上看，其有功出力的調節(jié)范圍較小。但與熱負荷相適應的那部分功率是不可調節(jié)的強拍功率。4）火電廠機組的投入、退出或承擔急劇變化的負荷時，即額外耗費能量，又花費時間，且易損壞設備。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社3）帶有熱負荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟性能(2)水力發(fā)電廠的特點：

1）水電廠部不需要支付燃料費用，且水能是可以再生資源。但運行依水庫調節(jié)性能的不同在不通程度上受自然環(huán)境條件的影響。2）水電廠機組的投入、退出或承擔急劇變動的負荷時，所需要時間短，操作簡單，無需額外的耗費。水電廠的水輪機沒有嚴格的最小技術負荷要求，發(fā)電機出力的調整范圍較寬（3）水利樞紐往往兼有防洪、發(fā)電、航運、灌溉、養(yǎng)殖、供水和旅游等多方面的效益。水庫的發(fā)電用水量通常按水庫的綜合效益來考慮安排，不一定能同電力負荷的需求相一致，因此，只有在火電廠的適當配合下，才能充分發(fā)揮水力發(fā)電的經(jīng)濟利益。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(2)水力發(fā)電廠的特點：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出(3)核能發(fā)電廠的特點核電廠一次性投資大，運行費用低。1）核電廠反應堆的負荷基本上沒有限制，因此，其最小技術負荷主要取決于汽輪機，約為額定負荷的10%~15%。2）核電廠的反應堆和汽輪機投入、退出或承擔急劇變動負荷時，需要耗費能量，花費時間，且設備易損壞。圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負荷電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社(3)核能發(fā)電廠的特點圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負荷電力系統(tǒng)分（3）抽水蓄能發(fā)電廠。是一種特殊的水力發(fā)電廠，它有上、下兩級水庫，在日符號曲線的低谷期間，作為負荷向系統(tǒng)吸收有功功率，將下級水庫的水抽到上級水庫。在高峰負荷期間，由上級水庫向下級水庫放水，作為發(fā)電廠運行向系統(tǒng)發(fā)出有功功率。抽水蓄能發(fā)電廠的主要作用是調節(jié)電力系統(tǒng)有功負荷的峰谷差。其調峰作用如圖5-2所示。圖5-2電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（3）抽水蓄能發(fā)電廠。是一種特殊的水力發(fā)電廠，它有上、下兩級圖5-3各類電廠在日負荷曲線上的負荷分配示意圖a)豐水期b）枯水期A—水電廠的不可調功率；B—水電廠的可調功率；C—熱電廠；D—核電廠；E—高溫高壓凝汽式火電廠；F—中溫中壓凝汽式火電廠電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-3各類電廠在日負荷曲線上的負荷分配示意圖電力系統(tǒng)分析（5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性當頻率變化時，系統(tǒng)中的有功功率負荷也將發(fā)生變化。系統(tǒng)處于運行穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)中有功負荷隨頻率的變化特性稱為負荷的靜態(tài)頻率特性。根據(jù)所需的有功功率與頻率的關系可將負荷分成以下幾種：（1）與頻率變化無關的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐和整流負荷等。（2）與頻率的一次方成正比負荷，負荷的阻力矩等于常數(shù)的屬于此類，如球磨機、切削機床、往復式水泵、壓縮機和卷揚機等。（3）與頻率的二次方成正比的負荷，如變壓器中的渦流損耗。（4）與頻率的三次方成正比的負荷，如通風機、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2電力系統(tǒng)頻率調整5.2.1電力系統(tǒng)負荷的頻率特性電（5）與頻率的更高方次成正比的負荷，如靜水頭阻力很大的給水泵。電力系統(tǒng)的綜合負荷的有功功率與頻率的關系用數(shù)學式可表示為

式中，PL為頻率等于f時整個系統(tǒng)的有功負荷；PLN為頻率等于額定值時整個系統(tǒng)的有功負荷；為與頻率的i次方成正比的負荷占的百分值。公式（5-1）就是電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性的數(shù)學表達式。若以PLN和fN分別作為功率和頻率的基準值，以PLN去除公式（5-1）的各項，便得到用標幺值表示的有功功率-頻率特性如下式：電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社（5）與頻率的更高方次成正比的負荷，如靜水頭阻力很大的給水泵顯然當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近似表示如圖5-4所示，這就是說，在額定頻率附近，系統(tǒng)負荷與頻率呈線形關系。當系統(tǒng)頻率略有下降時，負荷成比例自動減小。圖5-4負荷的靜態(tài)頻率特性曲線圖中直線的斜率為或用標幺值表示為KL、KL*稱為負荷的頻率調解效應系數(shù)。KL*=1～3電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社顯然當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近5.2.2發(fā)電機組的頻率特性1）頻率的一次調整當系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時，原動機的調速系統(tǒng)將自動改變原動機的進汽（水）量，相應增加或減少發(fā)電機的出力。當調速器的調節(jié)過程結束，建立新的穩(wěn)態(tài)時，發(fā)電機的有功出力同頻率之間的關系稱為發(fā)電機組調速器的功率-頻率靜態(tài)特性（簡稱為功頻靜態(tài)特性）。為說明這種靜態(tài)特性，下面對調速系統(tǒng)的作用做簡單介紹。調速有很多種類型，為簡單起見，這里只介紹離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2.2發(fā)電機組的頻率特性1）頻率的一次調整電力系統(tǒng)分析

圖5-5離心飛擺式調速系統(tǒng)原理示意圖飛擺；2-彈簧；3-套筒；4-錯油門；5-油動機6-調頻器；7-進汽（水）閥門電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-5離心飛擺式調速系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學軍主離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部分組成，即轉速測量元件（由離心飛擺、彈簧和套筒組成）、放大元件（錯油門）、執(zhí)行元件（油動機）和轉速控制機構（變頻器）。其作用原理如下：調速器的飛擺1由套筒帶動旋轉，套筒則由原動機的主軸帶動。單機運行時，機組因負荷增大轉速下降時，由于離心力減小，在彈簧2的作用下飛擺1向轉軸靠攏，使A點向下移動到A'。但油動機4的活塞兩邊油壓相等，B點不動，使杠桿AB繞B點逆時針轉動到。在調頻器未動的情況下，D點不動。因而在A點下降到時，杠桿DE繞D點順時針轉到。即E點向下移動到。這樣錯油門的活塞向下移動，使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)過油管b進入油動機活塞下部，而活塞上部的油則由油管a經(jīng)錯油門上部小孔溢出。在油壓作用下，油動機活塞向上移動，使汽輪機的調節(jié)氣門或水輪機的導向葉片開度增大，增加進氣量（或進水量）。

電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社離心飛擺式機械液壓調速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部油動機活塞上升同時，由于進汽量（或進水量）的增加，機組轉速上升，飛擺的離心力增大，隨之上升，當杠桿AB的上升使C點回到原來位置時，連動錯油門的活塞也回到原來位置，使油管a、b的小孔重新被堵住。這時油動機活塞又處于上下油壓相等的狀態(tài)下，停止移動。調節(jié)過程結束。這時杠桿AB的位置變?yōu)?。此時，杠桿上的位置比點高，C點位置保持原來位置，的位置較A略低。這說明調整后的進汽（或進水）量較原來多，發(fā)電機出力增大了，但機組轉速較原來略低。也就是說系統(tǒng)的頻率較原來略低。并沒有恢復原來數(shù)值，這就是頻率的一次調整。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社油動機活塞上升同時，由于進汽量（或進水量）的增加，機組轉速上2）頻率的二次調整二次調頻由調頻器完成，調頻器由伺服電動機、蝸輪、蝸桿等裝置組成。在人工手動操作或自動裝置的控制下，調頻器轉動蝸輪、蝸桿，將D點抬高，杠桿DE繞F點順時針轉動，使錯油門再次向下移動，從而進一步增加進汽量（或進水量）。機組轉速便可以上升，這樣離心飛擺使A點由向上升。而在油動機活塞向上移動時，杠桿AB又繞逆時針轉動，帶動C、F、E點向上移動，再次堵住錯油門小孔，結束調節(jié)過程。由圖5-5可見，由于調頻器動作使D點升高，E點不動，則F點和C點都較原來要高，只要D點位置合適，A點就可以恢復到原來位置，即機組轉速可以恢復原來的轉速，系統(tǒng)頻率也恢復到原來的數(shù)值。這就是二次調頻。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2）頻率的二次調整電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由上述頻率調整過程可見，對應增大系統(tǒng)有功功率負荷，頻率下降，經(jīng)調速器調整，使發(fā)電機組輸出有功功率增加。反之，如果系統(tǒng)有功功率負荷減少，系統(tǒng)頻率上升，則調速器調整結果使機組輸出用功功率減少。如果以系統(tǒng)頻率為橫坐標，以機組輸出的有功功率為縱坐標繪制出發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線。將得到一條傾斜的直線，如圖5-6所示。5-6發(fā)電機組的功率-頻率靜態(tài)特性曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由上述頻率調整過程可見，對應增大系統(tǒng)有功功率負荷，頻率下降，

發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機組的單位調節(jié)功率。即其標幺值為KG的數(shù)值表示當頻率下降或上升1Hz，發(fā)電機組增發(fā)或減發(fā)的有功功率。式（5-6）中的負號表示頻率下降時，發(fā)電機組的有功出力是增加的。(5-6)(5-7)定義機組的靜態(tài)調差系數(shù)還可以認為發(fā)電機組的調差系數(shù)是機組空載運行頻率與額定頻率之差的百分值。即電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社發(fā)電機組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機用百分數(shù)表示

調差系數(shù)也叫調差率，可定量表明某臺機組負荷改變時相應的轉速（頻率）偏移。例如，當，如負荷改變1%，頻率將偏移0.05%；負荷改變20%，則頻率將偏移1%(0.5Hz)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社用百分數(shù)表示調差系數(shù)也叫調差率，可定量表明某臺機組負荷改變調差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調節(jié)功率（或稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調節(jié)特性系數(shù)），即

（5-13）(5-14)兩者的關系為

與負荷的頻率調節(jié)效應KG﹡不同，發(fā)電機組的調差系數(shù)或相應的單位調節(jié)功率KG﹡是可以整定的。從公式（5-8）和（5-14）可見，調差系數(shù)的大小對頻率偏移的影響很大，調差系數(shù)愈小（即單位調節(jié)功率愈大），頻率偏移亦愈小。但是因受機組調速機構的限制，調差系數(shù)的調整范圍是有限的。通常取汽輪發(fā)電機組：水輪發(fā)電機組：(5-15)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社調差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調節(jié)功率（或稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整1.頻率的一次調整要確定電力系統(tǒng)的負荷變化引起的頻率波動，需要同時考慮負荷及發(fā)電機組兩者的調節(jié)效應，先只考慮一臺機組和一個負荷的情況。負荷和發(fā)電機組的靜態(tài)頻率特性如圖5-7所示。圖5-7電力系統(tǒng)等效機組的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調整1.頻率的一次調整圖5-7電由圖5-7可見，有式中，Kr為備用系數(shù)，表示發(fā)電機組額定容量與系統(tǒng)額定頻率的總有功負荷之比。若負載在有備用容量的情況下（Kr＞1）將相應增大系統(tǒng)的單位調節(jié)功率。在公式（5-16）中Ks稱為系統(tǒng)的功率-頻率靜特性系數(shù)，或系統(tǒng)的單位調節(jié)功率

(5-16)電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社由圖5-7可見，有式中，Kr為備用系數(shù)，表示發(fā)電機組額定容量如果發(fā)電機組已經(jīng)滿載運行，即運行在圖5-3中發(fā)電機組的靜態(tài)特性與縱軸平行的直線，在這一段KG=0。當系統(tǒng)的負荷增加時，發(fā)電機已沒有可調節(jié)的容量，不能在增加輸出了，只要靠頻率下降后負荷本身的調節(jié)效應的作用來取的新的平衡。這時，KS*=KL*;由于KL*的數(shù)值很小，負荷增加所引起的頻率下降就相當嚴重了。由此可見，系統(tǒng)有功功率電源的出力不僅應滿足在額定頻率下系統(tǒng)對有功功率的需求，并且為了適應負荷增長，還應該有一定的備用容量。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社如果發(fā)電機組已經(jīng)滿載運行，即運行在圖5-3中發(fā)電機組的靜態(tài)特2.互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調整頻率的一次調整時由發(fā)電機組的調速器完成的對頻率變化所進行的調整。需要同時考慮負荷及發(fā)電機組兩者的調節(jié)效應。在n臺裝有調速器的機組并聯(lián)運行時，可根據(jù)各機組的調差系數(shù)和單位調節(jié)功率算出其等效調差系數(shù)，或算出等效單位調節(jié)功率KG。當系統(tǒng)頻率變動△f時，第i臺機組的輸出功率增量為n臺機組輸出功率總增量為故n臺機組的等值單位調節(jié)功率為（5-20）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2.互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調整n臺機組輸出功率總增量為故n臺機組的等若把臺機組用一臺等值機來代表，利用關系式（5-15），并計及式（5-20），即求得等值單位調節(jié)功率的標幺值為其倒數(shù)為等值調差系數(shù)式中PGNi，為第i臺機組的額定功率；PGN為全系統(tǒng)n臺機組額定功率之和。（5-22）由此可見，n臺機組的等值單位調節(jié)功率遠大于一臺機組的單位調節(jié)功率。在輸出功率變動值相同的條件下，多臺機組并列運行時的頻率變化比一臺機組運行時的要小得多。（5-21）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社若把臺機組用一臺等值機來代表，利用關系式（5-15），并計及必須注意，在計算KG或時，如第臺機組已滿載運行，當負荷增加時應取KG=0或。求出了n臺機組的等值調差系數(shù)和等值單位調節(jié)功率后，就可像一臺機組時一樣來分析頻率的一次調整。利用式（5-19）可算出負荷功率初始變化量引起的頻率偏差。而各臺機組所承擔的功率增量則為

由公式（5-24）可見，調差系數(shù)越小的機組增加的有功出力（相對本身額定功率值）就越多。（5-23）（5-24）電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社必須注意，在計算KG或時，如第臺機組已滿載運行，當2.頻率的二次調整頻率的二次調整是由調頻電廠利用調頻器完成的對系統(tǒng)頻率變化而進行的進一步調整，其作用是將調頻電廠的功率頻率特性曲線左右平移。假定系統(tǒng)中只有一臺等效發(fā)電機組向負荷供電，原始運行點為兩條特性曲線PG(f)和PL(f)的交點A，系統(tǒng)的頻率為fA，如圖5-8所示。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社2.頻率的二次調整頻率的二次調整是由調頻電廠利用調頻器完成的圖5-8頻率二次調整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社圖5-8頻率二次調整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工系統(tǒng)的負荷增加△PL0后，系統(tǒng)負荷的靜態(tài)特性曲線由PL(f)變?yōu)?。系統(tǒng)等效機組必須立刻多發(fā)出有功功率△PL0。機組功率從PGA突然增加到PGD，而等效機組的原動機輸入機械功率仍然為PTA=PGA,因此機組轉速（頻率）要下降，隨著機組頻率下降，機組轉子儲存的動能釋放轉換為電功率送往負荷，一方面機組調速系統(tǒng)按照等效機組的靜態(tài)特性增加輸入原動機的動力元素，使原動機輸出功率增加；另一方面根據(jù)負荷的靜態(tài)特性，負荷從系統(tǒng)取用的有功功率也要減少。上述過程一直進行到B點。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社系統(tǒng)的負荷增加△PL0后，系統(tǒng)負荷的靜態(tài)特性曲線由PL(f)在B點，f=fB，機組穩(wěn)定運行。當負荷增加時，如果機組調速器不進行調節(jié)，既系統(tǒng)等效機組的輸入功率不變仍為PTA，負荷增加的功率全部由負荷頻率調節(jié)效應來調節(jié)。則系統(tǒng)將運行在點，f=fB,。圖中就是一次調頻的結果。電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在B點，f=fB，機組穩(wěn)定運行。當負荷增加時，如果機組調速器在一次調整的基礎上進行二次調整就是在負荷變動引起頻率下降超出允許范圍時，操作調頻器，增加發(fā)電機組發(fā)出的有功功率，使頻率靜態(tài)特性向右移動，增發(fā)功率△PG0,則運行點從B點轉移到C點，其對應功率為PGC,頻率為fC，即進行二次頻率調整后，頻率偏移從減小到。發(fā)電機供給負荷的有功功率從PGB增加到PGC。顯然，由于進行了二次調頻，電力系統(tǒng)的頻率質量得到提高。系統(tǒng)負荷的初始增量由三部分調節(jié)功率組成:電力系統(tǒng)分析（劉學軍主編）機械工業(yè)出版社在一次調整的基礎上進行二次調整就是在負荷變動引起頻率下降公式（5-25）中，△PG0是由二次頻率調整（調頻器作用）而得到的發(fā)電機組的功率增量（圖中5-8中）；是由一次頻率調整而得到的發(fā)電機組的功率增量（圖5-8中）；是由負荷本身的調節(jié)效應所得到的功率增量（圖中5-8中）。公式（5-25）就是有二次調整時的功率平衡方程。該式也可以寫成由公式（5-27）可見，進行頻率的二次調整并不能改變系統(tǒng)的單位調節(jié)功率Ks的數(shù)值。但是由于二次調整增加了發(fā)電機的出力，在同樣的頻率偏移下，系統(tǒng)能