電力系統(tǒng)分析第5章有功功率平衡和頻率調(diào)整課件

第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)分析教材配套課件電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(diào)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(diào)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(duì)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(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)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(xué)軍主編）機(jī)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(diào)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(duì)用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響頻率是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要的指標(biāo)，保證電力系統(tǒng)的頻率合乎標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的一項(xiàng)基本內(nèi)容。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許的波動(dòng)為±（0.2-0.5）Hz。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。具體如下：（1）工業(yè)中普通應(yīng)用的異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)。頻率變化時(shí)將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。（2）現(xiàn)代工業(yè)、國防和科學(xué)研究部門廣泛用電子技術(shù)設(shè)備，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定會(huì)影響這些電子設(shè)備的工作特性，降低精度，造成誤差。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(duì)（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)低頻率運(yùn)行將使葉片將由于震動(dòng)大而產(chǎn)生裂紋，輕則縮短葉片壽命，重則會(huì)使葉片發(fā)生斷裂，影響汽輪機(jī)的正常使用。（4）頻率變化對(duì)發(fā)電廠本身的影響。發(fā)電廠本身有許多由異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的重要設(shè)備，如:給水泵，循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)等。如果系統(tǒng)頻率降低，將使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，造成鍋爐停爐。若系統(tǒng)頻率進(jìn)一步下降，將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。由上述可見，要保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須使頻率控制在所規(guī)定的允許范圍內(nèi)。這就要求對(duì)頻率不斷進(jìn)行調(diào)整。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)低頻率運(yùn)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(fù)荷的波動(dòng)，而頻率取決于有功功率的平衡，與負(fù)荷和有功電源的特性相關(guān)。（1）有功負(fù)荷根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，負(fù)荷時(shí)刻都在變化，如圖5-1給出了負(fù)荷變化的示意圖。P1-第一類負(fù)荷變化曲線；P2-第二類負(fù)荷變化曲線；P3-第三類負(fù)荷變化曲線；P∑-綜合負(fù)荷變化曲線圖5-1有功負(fù)荷變化示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(duì)于不同類型的負(fù)荷變化，采取的頻率調(diào)節(jié)方式是不同的，第一類負(fù)荷引起的頻率偏差小，可以通過各個(gè)發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自行完成調(diào)頻，稱為一次調(diào)頻；第二類負(fù)荷引起的頻率偏差較大，可能會(huì)超過允許的偏差范圍，這是只靠一次調(diào)頻不能滿足要求，必須由承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)的電廠依靠調(diào)頻器來進(jìn)行調(diào)整，稱為二次調(diào)頻；第三類負(fù)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配，稱為三次調(diào)頻。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社對(duì)于不同類型的負(fù)荷變化，采取的頻率調(diào)節(jié)方式是不同的，第一類負(fù)(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(jī)。而有功電源與頻率的關(guān)系直接體現(xiàn)在調(diào)速器的動(dòng)作，即一次調(diào)頻。這種調(diào)節(jié)是自動(dòng)完成的，只要發(fā)電機(jī)有調(diào)節(jié)能力，就會(huì)隨著頻率的變化而變化，但其是一種有差調(diào)節(jié)，只能小部分的調(diào)節(jié)頻率，保證其在規(guī)定的偏差范圍之內(nèi)工作。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(2)有功電源電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(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)刻都等于該系統(tǒng)的總負(fù)荷，包括所有用戶的有功功率、網(wǎng)絡(luò)的有功損耗以及廠用電有功負(fù)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(xué)軍主編）機(jī)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(fù)荷備用系統(tǒng)的負(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。其大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總負(fù)荷的大小、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并考慮各類用電的比重確定。一般為最大負(fù)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(dāng)發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)，為保證向用戶正常供電所設(shè)置的備用。其大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總?cè)萘康拇笮?、發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的多少，單機(jī)容量的大小，機(jī)組的事故概率及系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)等確定，一般取最大負(fù)荷的5%~10%。但不能少于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(fù)荷的季節(jié)性低落期間；小檢修一般安排在節(jié)假日進(jìn)行。在這期間內(nèi)，如不能完全安排所有機(jī)組的大小檢修時(shí)，才設(shè)置所需要的檢修備用容量。因而一般可以不單獨(dú)設(shè)置檢修備用。（4）國民經(jīng)濟(jì)備用電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（3）檢修備用電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(yùn)行特點(diǎn)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(diǎn)，具體如下所示。（1）火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)

1）火電廠運(yùn)行時(shí)要消耗大量的燃料，需要支付燃料的費(fèi)用，并且運(yùn)行費(fèi)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(jī)都受最小技術(shù)負(fù)荷的限制。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(yùn)行特點(diǎn)電力系3）帶有熱負(fù)荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟(jì)性能上看，其總效率高于一般的凝氣式火電廠。從技術(shù)性能上看，其有功出力的調(diào)節(jié)范圍較小。但與熱負(fù)荷相適應(yīng)的那部分功率是不可調(diào)節(jié)的強(qiáng)拍功率。4）火電廠機(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷時(shí)，即額外耗費(fèi)能量，又花費(fèi)時(shí)間，且易損壞設(shè)備。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社3）帶有熱負(fù)荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟(jì)性能(2)水力發(fā)電廠的特點(diǎn)：

1）水電廠部不需要支付燃料費(fèi)用，且水能是可以再生資源。但運(yùn)行依水庫調(diào)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(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，所需要時(shí)間短，操作簡單，無需額外的耗費(fèi)。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)整范圍較寬（3）水利樞紐往往兼有防洪、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(fù)荷的需求相一致，因此，只有在火電廠的適當(dāng)配合下，才能充分發(fā)揮水力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)利益。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(2)水力發(fā)電廠的特點(diǎn)：電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出(3)核能發(fā)電廠的特點(diǎn)核電廠一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用低。1）核電廠反應(yīng)堆的負(fù)荷基本上沒有限制，因此，其最小技術(shù)負(fù)荷主要取決于汽輪機(jī)，約為額定負(fù)荷的10%~15%。2）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)，需要耗費(fèi)能量，花費(fèi)時(shí)間，且設(shè)備易損壞。圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負(fù)荷電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(3)核能發(fā)電廠的特點(diǎn)圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負(fù)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(jí)水庫，在日符號(hào)曲線的低谷期間，作為負(fù)荷向系統(tǒng)吸收有功功率，將下級(jí)水庫的水抽到上級(jí)水庫。在高峰負(fù)荷期間，由上級(jí)水庫向下級(jí)水庫放水，作為發(fā)電廠運(yùn)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(diào)節(jié)電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的峰谷差。其調(diào)峰作用如圖5-2所示。圖5-2電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(jí)圖5-3各類電廠在日負(fù)荷曲線上的負(fù)荷分配示意圖a)豐水期b）枯水期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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社圖5-3各類電廠在日負(fù)荷曲線上的負(fù)荷分配示意圖電力系統(tǒng)分析（5.2電力系統(tǒng)頻率調(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性當(dāng)頻率變化時(shí)，系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。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。根據(jù)所需的有功功率與頻率的關(guān)系可將負(fù)荷分成以下幾種：（1）與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電弧爐、電阻爐和整流負(fù)荷等。（2）與頻率的一次方成正比負(fù)荷，負(fù)荷的阻力矩等于常數(shù)的屬于此類，如球磨機(jī)、切削機(jī)床、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)等。（3）與頻率的二次方成正比的負(fù)荷，如變壓器中的渦流損耗。（4）與頻率的三次方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2電力系統(tǒng)頻率調(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性電（5）與頻率的更高方次成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵。電力系統(tǒng)的綜合負(fù)荷的有功功率與頻率的關(guān)系用數(shù)學(xué)式可表示為

式中，PL為頻率等于f時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；PLN為頻率等于額定值時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；為與頻率的i次方成正比的負(fù)荷占的百分值。公式（5-1）就是電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。若以PLN和fN分別作為功率和頻率的基準(zhǔn)值，以PLN去除公式（5-1）的各項(xiàng)，便得到用標(biāo)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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（5）與頻率的更高方次成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵顯然當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)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(fù)荷與頻率呈線形關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)頻率略有下降時(shí)，負(fù)荷成比例自動(dòng)減小。圖5-4負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線圖中直線的斜率為或用標(biāo)幺值表示為KL、KL*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)解效應(yīng)系數(shù)。KL*=1～3電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社顯然當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性1）頻率的一次調(diào)整當(dāng)系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時(shí)，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)將自動(dòng)改變原動(dòng)機(jī)的進(jìn)汽（水）量，相應(yīng)增加或減少發(fā)電機(jī)的出力。當(dāng)調(diào)速器的調(diào)節(jié)過程結(jié)束，建立新的穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的有功出力同頻率之間的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組調(diào)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(duì)調(diào)速系統(tǒng)的作用做簡單介紹。調(diào)速有很多種類型，為簡單起見，這里只介紹離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性1）頻率的一次調(diào)整電力系統(tǒng)分析

圖5-5離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)原理示意圖飛擺；2-彈簧；3-套筒；4-錯(cuò)油門；5-油動(dòng)機(jī)6-調(diào)頻器；7-進(jìn)汽（水）閥門電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社圖5-5離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部分組成，即轉(zhuǎn)速測量元件（由離心飛擺、彈簧和套筒組成）、放大元件（錯(cuò)油門）、執(zhí)行元件（油動(dòng)機(jī)）和轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)（變頻器）。其作用原理如下：調(diào)速器的飛擺1由套筒帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，套筒則由原動(dòng)機(jī)的主軸帶動(dòng)。單機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組因負(fù)荷增大轉(zhuǎn)速下降時(shí)，由于離心力減小，在彈簧2的作用下飛擺1向轉(zhuǎn)軸靠攏，使A點(diǎn)向下移動(dòng)到A'。但油動(dòng)機(jī)4的活塞兩邊油壓相等，B點(diǎn)不動(dòng)，使杠桿AB繞B點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到。在調(diào)頻器未動(dòng)的情況下，D點(diǎn)不動(dòng)。因而在A點(diǎn)下降到時(shí)，杠桿DE繞D點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到。即E點(diǎn)向下移動(dòng)到。這樣錯(cuò)油門的活塞向下移動(dòng)，使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)過油管b進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下部，而活塞上部的油則由油管a經(jīng)錯(cuò)油門上部小孔溢出。在油壓作用下，油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)，使汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)氣門或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片開度增大，增加進(jìn)氣量（或進(jìn)水量）。

電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部油動(dòng)機(jī)活塞上升同時(shí)，由于進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）的增加，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，飛擺的離心力增大，隨之上升，當(dāng)杠桿AB的上升使C點(diǎn)回到原來位置時(shí)，連動(dòng)錯(cuò)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(shí)油動(dòng)機(jī)活塞又處于上下油壓相等的狀態(tài)下，停止移動(dòng)。調(diào)節(jié)過程結(jié)束。這時(shí)杠桿AB的位置變?yōu)椤４藭r(shí)，杠桿上的位置比點(diǎn)高，C點(diǎn)位置保持原來位置，的位置較A略低。這說明調(diào)整后的進(jìn)汽（或進(jìn)水）量較原來多，發(fā)電機(jī)出力增大了，但機(jī)組轉(zhuǎn)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(fù)原來數(shù)值，這就是頻率的一次調(diào)整。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社油動(dòng)機(jī)活塞上升同時(shí)，由于進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）的增加，機(jī)組轉(zhuǎn)速上2）頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻由調(diào)頻器完成，調(diào)頻器由伺服電動(dòng)機(jī)、蝸輪、蝸桿等裝置組成。在人工手動(dòng)操作或自動(dòng)裝置的控制下，調(diào)頻器轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪、蝸桿，將D點(diǎn)抬高，杠桿DE繞F點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使錯(cuò)油門再次向下移動(dòng)，從而進(jìn)一步增加進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）。機(jī)組轉(zhuǎn)速便可以上升，這樣離心飛擺使A點(diǎn)由向上升。而在油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)時(shí)，杠桿AB又繞逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)C、F、E點(diǎn)向上移動(dòng)，再次堵住錯(cuò)油門小孔，結(jié)束調(diào)節(jié)過程。由圖5-5可見，由于調(diào)頻器動(dòng)作使D點(diǎn)升高，E點(diǎn)不動(dòng)，則F點(diǎn)和C點(diǎn)都較原來要高，只要D點(diǎn)位置合適，A點(diǎn)就可以恢復(fù)到原來位置，即機(jī)組轉(zhuǎn)速可以恢復(fù)原來的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)頻率也恢復(fù)到原來的數(shù)值。這就是二次調(diào)頻。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社2）頻率的二次調(diào)整電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社由上述頻率調(diào)整過程可見，對(duì)應(yīng)增大系統(tǒng)有功功率負(fù)荷，頻率下降，經(jīng)調(diào)速器調(diào)整，使發(fā)電機(jī)組輸出有功功率增加。反之，如果系統(tǒng)有功功率負(fù)荷減少，系統(tǒng)頻率上升，則調(diào)速器調(diào)整結(jié)果使機(jī)組輸出用功功率減少。如果以系統(tǒng)頻率為橫坐標(biāo)，以機(jī)組輸出的有功功率為縱坐標(biāo)繪制出發(fā)電機(jī)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(jī)組的功率-頻率靜態(tài)特性曲線電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社由上述頻率調(diào)整過程可見，對(duì)應(yīng)增大系統(tǒng)有功功率負(fù)荷，頻率下降，

發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率。即其標(biāo)幺值為KG的數(shù)值表示當(dāng)頻率下降或上升1Hz，發(fā)電機(jī)組增發(fā)或減發(fā)的有功功率。式（5-6）中的負(fù)號(hào)表示頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。(5-6)(5-7)定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)還可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)是機(jī)組空載運(yùn)行頻率與額定頻率之差的百分值。即電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機(jī)用百分?jǐn)?shù)表示

調(diào)差系數(shù)也叫調(diào)差率，可定量表明某臺(tái)機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速（頻率）偏移。例如，當(dāng)，如負(fù)荷改變1%，頻率將偏移0.05%；負(fù)荷改變20%，則頻率將偏移1%(0.5Hz)電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社用百分?jǐn)?shù)表示調(diào)差系數(shù)也叫調(diào)差率，可定量表明某臺(tái)機(jī)組負(fù)荷改變調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（或稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性系數(shù)），即

（5-13）(5-14)兩者的關(guān)系為

與負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)KG﹡不同，發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或相應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率KG﹡是可以整定的。從公式（5-8）和（5-14）可見，調(diào)差系數(shù)的大小對(duì)頻率偏移的影響很大，調(diào)差系數(shù)愈小（即單位調(diào)節(jié)功率愈大），頻率偏移亦愈小。但是因受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，調(diào)差系數(shù)的調(diào)整范圍是有限的。通常取汽輪發(fā)電機(jī)組：水輪發(fā)電機(jī)組：(5-15)電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（或稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.頻率的一次調(diào)整要確定電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化引起的頻率波動(dòng)，需要同時(shí)考慮負(fù)荷及發(fā)電機(jī)組兩者的調(diào)節(jié)效應(yīng)，先只考慮一臺(tái)機(jī)組和一個(gè)負(fù)荷的情況。負(fù)荷和發(fā)電機(jī)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(jī)組的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.頻率的一次調(diào)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(jī)組額定容量與系統(tǒng)額定頻率的總有功負(fù)荷之比。若負(fù)載在有備用容量的情況下（Kr＞1）將相應(yīng)增大系統(tǒng)的單位調(diào)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(diào)節(jié)功率

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

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

在1號(hào)機(jī)組的同步器動(dòng)作后，功頻靜態(tài)特性上為，這時(shí)1號(hào)機(jī)組由此而增加的功率增量為△PG1，根據(jù)式（5-26）應(yīng)有，如主調(diào)頻機(jī)組的調(diào)整容量足夠使△PG1等于△PG0，則系統(tǒng)的頻率將恢復(fù)到額定值fN。當(dāng)負(fù)荷突然增加時(shí)，系統(tǒng)頻率下降到，首先是三臺(tái)機(jī)組都參加一次調(diào)整，這時(shí)的功率平衡關(guān)系為：圖5-9三臺(tái)機(jī)組進(jìn)行頻率二次調(diào)整過程曲線電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社假定系統(tǒng)中有三臺(tái)機(jī)組，其中1號(hào)機(jī)組為主調(diào)頻機(jī)組。頻率二次調(diào)整上述分析說明，二次調(diào)整時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷增量基本上是由主調(diào)頻機(jī)組（廠）承擔(dān)，如果一臺(tái)主調(diào)頻機(jī)組（或一個(gè)主調(diào)頻廠）不足以承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷的變化時(shí)，必須增選一些機(jī)組（或電廠）參加二次調(diào)整。這時(shí)二次調(diào)整的增發(fā)功率為各調(diào)頻機(jī)組（或調(diào)頻廠）增發(fā)功率之和。如果系統(tǒng)中參與二次調(diào)整的所有機(jī)組（或電廠）仍不足以承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)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(diào)整的原理，部分由所有配置了調(diào)速器的機(jī)組按靜態(tài)特性承擔(dān)，部分由負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)所產(chǎn)生的功率增量來補(bǔ)償。在有多臺(tái)機(jī)組參加調(diào)頻的情況下，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還要求按“等微增率準(zhǔn)則”在各主調(diào)頻機(jī)組之間分配負(fù)荷增量，把頻率調(diào)整和負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配一并加以考慮。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社上述分析說明，二次調(diào)整時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷增量基本上是由主調(diào)頻機(jī)組（選擇主調(diào)頻廠時(shí)，主要考慮下面三條因素：應(yīng)具有足夠的調(diào)整容量及調(diào)整范圍：調(diào)頻機(jī)組應(yīng)具有與負(fù)荷變化速度相適應(yīng)的調(diào)整速度：調(diào)整出力時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)的原則。此外，還應(yīng)考慮由于調(diào)頻所引起的聯(lián)絡(luò)線上交換功率的波動(dòng)以及網(wǎng)絡(luò)中某些中樞點(diǎn)電壓的波動(dòng)是否會(huì)超出允許值。從出力調(diào)整范圍和調(diào)整速度來看，水電廠最適宜承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)，但是在安排各類電廠的負(fù)荷時(shí)，還應(yīng)考慮整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在枯水季節(jié)，宜選水電廠作為主調(diào)頻廠，火電廠中效率較低的機(jī)組則承擔(dān)輔助調(diào)頻任務(wù)。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(fù)荷，而由效率不高的中溫中壓凝氣式火電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社選擇主調(diào)頻廠時(shí)，主要考慮下面三條因素：電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主例5-1某電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)、容量和調(diào)差率分別為：水輪機(jī)組：100MW、5臺(tái)，σ%=2.5

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

汽輪機(jī)組1

較小容量機(jī)組

汽輪機(jī)組2

系統(tǒng)負(fù)荷

(2)全部機(jī)組都參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社解：(1)計(jì)算各發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率水輪機(jī)組2汽經(jīng)過一調(diào)頻

新的系統(tǒng)頻率為（2）全部機(jī)組都不參加一次調(diào)頻經(jīng)過調(diào)整系統(tǒng)頻率為（3）僅由水輪機(jī)組參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社經(jīng)過一調(diào)頻新的系統(tǒng)頻率為（2）全部機(jī)組都不參加一次調(diào)頻經(jīng)過經(jīng)過一次調(diào)頻后新的系統(tǒng)頻率為負(fù)荷自身調(diào)節(jié)效應(yīng)減少的功率為

系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷為電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社經(jīng)過一次調(diào)頻后新的系統(tǒng)頻率為負(fù)荷自身調(diào)節(jié)效應(yīng)減少的功率為系當(dāng)實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)時(shí)，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(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)電機(jī)組的二次調(diào)頻功率為多少？（2）要求系統(tǒng)頻率不低于49.8Hz時(shí)，發(fā)電機(jī)組二次調(diào)頻功率為多少？解：（1）經(jīng)過二次頻率調(diào)整時(shí)系統(tǒng)頻率偏移由下式計(jì)算(2)經(jīng)過二次調(diào)頻，系統(tǒng)頻率偏移允許值為根據(jù)例5-1（3）的結(jié)果，已知得

上式說明為使系統(tǒng)頻率不低于49.8Hz，二次調(diào)頻功率不得小于147.7（MW）。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社當(dāng)實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)時(shí)，例5-2系統(tǒng)條件與例5-1（3）相同，試

若設(shè)A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負(fù)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(luò)線交換功率的變化△PAB，如圖5-10：（2）互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整如果把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是由若干個(gè)分系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)線連接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，那么在調(diào)整頻率時(shí)，還必須注意聯(lián)絡(luò)線交換功率的控制問題。下面討論將一個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)分成兩個(gè)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(luò)線組成互聯(lián)系統(tǒng)。圖5-11系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社若設(shè)A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負(fù)荷變化量分別為△PLA,在負(fù)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(diào)整增量△PG能同全系統(tǒng)負(fù)荷增量△PL相平衡，則可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即△f=0；否則，將出現(xiàn)頻率偏移。現(xiàn)在討論聯(lián)絡(luò)線交換功率增量。當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，而且兩系統(tǒng)的功率缺額又恰同其單位調(diào)節(jié)功率成比例，即滿足條件電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社在負(fù)荷增加△PLA，△PLB的影響下，兩系統(tǒng)的頻率和交換功率聯(lián)絡(luò)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(duì)其中的一個(gè)系統(tǒng)（例如系統(tǒng)B）不進(jìn)行二次調(diào)整，則將由系統(tǒng)A的二次調(diào)整來承擔(dān)，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量為

當(dāng)互聯(lián)系統(tǒng)的功率能夠平衡△PL-△PGA=0時(shí)

，于是有△PAB=△PLB

，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，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量最大。在其他情況下聯(lián)絡(luò)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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社聯(lián)絡(luò)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(luò)線連接為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)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(diào)節(jié)功率（分別以兩系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）示于圖5-11。設(shè)A系統(tǒng)負(fù)荷增加100MW，試計(jì)算下列情況的頻率變化增量和聯(lián)絡(luò)線上流過的交換功率。(1)A，B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻。(2)A，B兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻。(3)B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻。(4)A系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻。圖5-11系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社例5-3兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線連接為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上沒解：以標(biāo)幺值表示的單位調(diào)節(jié)功率折算為有名值1、兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社解：以標(biāo)幺值表示的單位調(diào)節(jié)功率折算為有名值1、兩系統(tǒng)機(jī)組都參這種情況正常，頻率下降的不多，通過聯(lián)絡(luò)線由B向A輸送的功率也不大。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(luò)線由B向A輸送的功率也2、兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻這種情況最嚴(yán)重，發(fā)生在A、B兩系統(tǒng)的機(jī)組都已滿載，調(diào)速器已無法調(diào)整，只能依靠負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)。這時(shí)，系統(tǒng)頻率質(zhì)量不能保證。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社2、兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻這種情況最嚴(yán)重，發(fā)生在A、B兩3、B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社3、B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工這種情況說明，由于B系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)頻，A系統(tǒng)的功率缺額主要由該系統(tǒng)本身機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)頻加以補(bǔ)充。B系統(tǒng)所能供應(yīng)的，實(shí)際上只是由于互聯(lián)系統(tǒng)頻率下降時(shí)負(fù)荷略有減少，而使該系統(tǒng)略有富余的3.16(MW)。其實(shí)，A系統(tǒng)增加的100(MW)負(fù)荷，是被三方面分擔(dān)了。其中，A系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻增發(fā)91.35MW；A系統(tǒng)負(fù)荷因頻率下降減少5.481MW；B系統(tǒng)負(fù)荷因頻率下降減少3.167MW。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社這種情況說明，由于B系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)頻，A系統(tǒng)的功率缺額主要4.A系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社4.A系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工這種情況說明，由于A系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)頻，該系統(tǒng)的功率缺額主要由B系統(tǒng)供應(yīng)，以致聯(lián)絡(luò)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(huì)提出，在一個(gè)龐大的電力系統(tǒng)中可采用分區(qū)調(diào)整，即局部的功率盈虧就地調(diào)整平衡的方案。因這樣做既可保證頻率質(zhì)量，又不至過分加重聯(lián)絡(luò)線的負(fù)擔(dān)。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社這種情況說明，由于A系統(tǒng)機(jī)組不參加調(diào)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(biāo)是在滿足一定負(fù)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(jī)組的經(jīng)濟(jì)特性并不相同，所以就存在著有功功率在各個(gè)電廠間的經(jīng)濟(jì)分配問題。1．發(fā)電機(jī)的耗量特性發(fā)電機(jī)的耗量特性是反映發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有功功率的關(guān)系。如圖5-12所示。圖中縱坐標(biāo)表示單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料F(標(biāo)準(zhǔn)煤，單位為t/h，或表示單位時(shí)間內(nèi)消耗的水量W，(單位為m3/s)；橫坐標(biāo)表示發(fā)電功率P，(單位為kW或MW)。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(diǎn)切線的斜率我們稱之為耗量微增率，，即縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的增量比。耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的比值稱為比耗量，，其倒數(shù)則為效率。2．目標(biāo)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(jī)組輸出的有功功率P有關(guān)，而與輸出的無功功率Q及電壓U關(guān)系較小，有功負(fù)荷最優(yōu)分配的目的是在滿足對(duì)一定量負(fù)荷持續(xù)供電的前提下，使發(fā)電設(shè)備在生產(chǎn)電能的過程中單位時(shí)間內(nèi)所消耗的能源最少。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社耗量特性曲線上某一點(diǎn)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(biāo)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(dòng)變量。（1）目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料（火電機(jī)組）為該目標(biāo)函數(shù)是各發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率的函數(shù)，描述的是單位時(shí)間內(nèi)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(tái)機(jī)，m個(gè)負(fù)荷）忽略有功網(wǎng)損電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率之和；個(gè)負(fù)荷消耗的有功功率之和。3．等耗量微增率準(zhǔn)則等耗量微增率準(zhǔn)則是讓所有機(jī)組按微增率相等的原則來分配負(fù)荷，這樣就能使系統(tǒng)總的燃料消耗費(fèi)用最小，最經(jīng)濟(jì)。以并聯(lián)運(yùn)行的兩臺(tái)火電機(jī)組間的負(fù)荷分配為例，具體情況如圖5-13所示。說明等微增率準(zhǔn)則的基本概念。已知兩臺(tái)機(jī)組的耗量特性、和總的負(fù)荷功率。忽略有功網(wǎng)損；假定各臺(tái)機(jī)組的燃料消耗量和輸出功率不受限制，要求確定負(fù)荷功率在兩臺(tái)機(jī)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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社不等式約束：臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率之和；個(gè)負(fù)荷消耗的有功功率之等式約束條件為：則目標(biāo)函數(shù)為：

用作圖法求解，兩臺(tái)機(jī)組的微增率曲線如圖5-14所示。設(shè)圖中線段的長度等于負(fù)荷功率。在線段上下方分別以和為原點(diǎn)做出機(jī)組1和2的燃料消耗特性曲線1和2，前者的橫坐標(biāo)自左向右，后者的橫坐標(biāo)自右向左計(jì)算。圖5-14機(jī)組A、B的微增率曲線圖5-13兩臺(tái)火電機(jī)組共同工作系統(tǒng)圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社等式約束條件為：則目標(biāo)函數(shù)為：用作圖法求解，兩臺(tái)機(jī)組切線平行時(shí)，斜率相等，也就是耗量微增率相等。這就是等微增率準(zhǔn)則。物理意義：假如兩臺(tái)機(jī)組微增率不等，則，并且總輸出功率不變，調(diào)整負(fù)荷分配，機(jī)組1減少，機(jī)組2增加，節(jié)約的燃料消耗為：電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社切線平行時(shí)，斜率相等，也就是耗量微增率相等。這就是等微增率準(zhǔn)4.多個(gè)發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配在滿足上式條件下，使目標(biāo)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(gòu)造拉格朗日函數(shù)如下假定有n個(gè)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(fù)荷為PLD，暫不考慮網(wǎng)絡(luò)中功率損耗，假定各個(gè)發(fā)電廠的輸出功率不受限制，則系統(tǒng)負(fù)荷在個(gè)發(fā)電廠間的經(jīng)濟(jì)分配問題可以表示為電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社4.多個(gè)發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配在滿足上式條件下，使目標(biāo)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(gòu)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(gè)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(xué)軍主編）機(jī)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(gè)火電廠間經(jīng)濟(jì)分配的等微增率準(zhǔn)則，按這個(gè)條件確定的負(fù)荷分配是最經(jīng)濟(jì)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(yīng)超出它的上、下限，應(yīng)加上下述約束條件：各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓必須在允許的變化范圍之內(nèi)：在計(jì)算發(fā)電廠間有功功率負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配時(shí)，可以先不考慮不等式的約束條件，待計(jì)算出結(jié)果后，再用約束條件進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)于有功功率越限的發(fā)電廠，可以按約束條件留在有功負(fù)荷分配已基本確定以后的潮流計(jì)算中再進(jìn)行處理。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社上式既為多個(gè)火電廠間經(jīng)濟(jì)分配的等微增率準(zhǔn)則，按這個(gè)條件確定的第5章作業(yè)思考題與習(xí)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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社第5章作業(yè)思考題與習(xí)題電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版第5章電力系統(tǒng)有功功率平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)分析教材配套課件電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(diào)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(diào)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(duì)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(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)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(xué)軍主編）機(jī)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(diào)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(duì)用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響頻率是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要的指標(biāo)，保證電力系統(tǒng)的頻率合乎標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的一項(xiàng)基本內(nèi)容。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許的波動(dòng)為±（0.2-0.5）Hz。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。具體如下：（1）工業(yè)中普通應(yīng)用的異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)。頻率變化時(shí)將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。（2）現(xiàn)代工業(yè)、國防和科學(xué)研究部門廣泛用電子技術(shù)設(shè)備，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定會(huì)影響這些電子設(shè)備的工作特性，降低精度，造成誤差。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(duì)（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)低頻率運(yùn)行將使葉片將由于震動(dòng)大而產(chǎn)生裂紋，輕則縮短葉片壽命，重則會(huì)使葉片發(fā)生斷裂，影響汽輪機(jī)的正常使用。（4）頻率變化對(duì)發(fā)電廠本身的影響。發(fā)電廠本身有許多由異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的重要設(shè)備，如:給水泵，循環(huán)水泵、風(fēng)機(jī)等。如果系統(tǒng)頻率降低，將使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，造成鍋爐停爐。若系統(tǒng)頻率進(jìn)一步下降，將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。由上述可見，要保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須使頻率控制在所規(guī)定的允許范圍內(nèi)。這就要求對(duì)頻率不斷進(jìn)行調(diào)整。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（3）電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)低頻率運(yùn)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(fù)荷的波動(dòng)，而頻率取決于有功功率的平衡，與負(fù)荷和有功電源的特性相關(guān)。（1）有功負(fù)荷根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，負(fù)荷時(shí)刻都在變化，如圖5-1給出了負(fù)荷變化的示意圖。P1-第一類負(fù)荷變化曲線；P2-第二類負(fù)荷變化曲線；P3-第三類負(fù)荷變化曲線；P∑-綜合負(fù)荷變化曲線圖5-1有功負(fù)荷變化示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(duì)于不同類型的負(fù)荷變化，采取的頻率調(diào)節(jié)方式是不同的，第一類負(fù)荷引起的頻率偏差小，可以通過各個(gè)發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器自行完成調(diào)頻，稱為一次調(diào)頻；第二類負(fù)荷引起的頻率偏差較大，可能會(huì)超過允許的偏差范圍，這是只靠一次調(diào)頻不能滿足要求，必須由承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)的電廠依靠調(diào)頻器來進(jìn)行調(diào)整，稱為二次調(diào)頻；第三類負(fù)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配，稱為三次調(diào)頻。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社對(duì)于不同類型的負(fù)荷變化，采取的頻率調(diào)節(jié)方式是不同的，第一類負(fù)(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(jī)。而有功電源與頻率的關(guān)系直接體現(xiàn)在調(diào)速器的動(dòng)作，即一次調(diào)頻。這種調(diào)節(jié)是自動(dòng)完成的，只要發(fā)電機(jī)有調(diào)節(jié)能力，就會(huì)隨著頻率的變化而變化，但其是一種有差調(diào)節(jié)，只能小部分的調(diào)節(jié)頻率，保證其在規(guī)定的偏差范圍之內(nèi)工作。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(2)有功電源電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(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)刻都等于該系統(tǒng)的總負(fù)荷，包括所有用戶的有功功率、網(wǎng)絡(luò)的有功損耗以及廠用電有功負(fù)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(xué)軍主編）機(jī)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(fù)荷備用系統(tǒng)的負(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。其大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總負(fù)荷的大小、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并考慮各類用電的比重確定。一般為最大負(fù)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(dāng)發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)，為保證向用戶正常供電所設(shè)置的備用。其大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)總?cè)萘康拇笮?、發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的多少，單機(jī)容量的大小，機(jī)組的事故概率及系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)等確定，一般取最大負(fù)荷的5%~10%。但不能少于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(fù)荷的季節(jié)性低落期間；小檢修一般安排在節(jié)假日進(jìn)行。在這期間內(nèi)，如不能完全安排所有機(jī)組的大小檢修時(shí)，才設(shè)置所需要的檢修備用容量。因而一般可以不單獨(dú)設(shè)置檢修備用。（4）國民經(jīng)濟(jì)備用電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（3）檢修備用電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(yùn)行特點(diǎn)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(diǎn)，具體如下所示。（1）火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)

1）火電廠運(yùn)行時(shí)要消耗大量的燃料，需要支付燃料的費(fèi)用，并且運(yùn)行費(fèi)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(jī)都受最小技術(shù)負(fù)荷的限制。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(yùn)行特點(diǎn)電力系3）帶有熱負(fù)荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟(jì)性能上看，其總效率高于一般的凝氣式火電廠。從技術(shù)性能上看，其有功出力的調(diào)節(jié)范圍較小。但與熱負(fù)荷相適應(yīng)的那部分功率是不可調(diào)節(jié)的強(qiáng)拍功率。4）火電廠機(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷時(shí)，即額外耗費(fèi)能量，又花費(fèi)時(shí)間，且易損壞設(shè)備。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社3）帶有熱負(fù)荷的火電廠稱為熱電廠，它采用抽氣供熱，從經(jīng)濟(jì)性能(2)水力發(fā)電廠的特點(diǎn)：

1）水電廠部不需要支付燃料費(fèi)用，且水能是可以再生資源。但運(yùn)行依水庫調(diào)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(jī)組的投入、退出或承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，所需要時(shí)間短，操作簡單，無需額外的耗費(fèi)。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)整范圍較寬（3）水利樞紐往往兼有防洪、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(fù)荷的需求相一致，因此，只有在火電廠的適當(dāng)配合下，才能充分發(fā)揮水力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)利益。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(2)水力發(fā)電廠的特點(diǎn)：電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出(3)核能發(fā)電廠的特點(diǎn)核電廠一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用低。1）核電廠反應(yīng)堆的負(fù)荷基本上沒有限制，因此，其最小技術(shù)負(fù)荷主要取決于汽輪機(jī)，約為額定負(fù)荷的10%~15%。2）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)，需要耗費(fèi)能量，花費(fèi)時(shí)間，且設(shè)備易損壞。圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負(fù)荷電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社(3)核能發(fā)電廠的特點(diǎn)圖5-2電力系統(tǒng)的典型日負(fù)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(jí)水庫，在日符號(hào)曲線的低谷期間，作為負(fù)荷向系統(tǒng)吸收有功功率，將下級(jí)水庫的水抽到上級(jí)水庫。在高峰負(fù)荷期間，由上級(jí)水庫向下級(jí)水庫放水，作為發(fā)電廠運(yùn)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(diào)節(jié)電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的峰谷差。其調(diào)峰作用如圖5-2所示。圖5-2電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)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(jí)圖5-3各類電廠在日負(fù)荷曲線上的負(fù)荷分配示意圖a)豐水期b）枯水期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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社圖5-3各類電廠在日負(fù)荷曲線上的負(fù)荷分配示意圖電力系統(tǒng)分析（5.2電力系統(tǒng)頻率調(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性當(dāng)頻率變化時(shí)，系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。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。根據(jù)所需的有功功率與頻率的關(guān)系可將負(fù)荷分成以下幾種：（1）與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電弧爐、電阻爐和整流負(fù)荷等。（2）與頻率的一次方成正比負(fù)荷，負(fù)荷的阻力矩等于常數(shù)的屬于此類，如球磨機(jī)、切削機(jī)床、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)和卷揚(yáng)機(jī)等。（3）與頻率的二次方成正比的負(fù)荷，如變壓器中的渦流損耗。（4）與頻率的三次方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2電力系統(tǒng)頻率調(diào)整5.2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率特性電（5）與頻率的更高方次成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵。電力系統(tǒng)的綜合負(fù)荷的有功功率與頻率的關(guān)系用數(shù)學(xué)式可表示為

式中，PL為頻率等于f時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；PLN為頻率等于額定值時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；為與頻率的i次方成正比的負(fù)荷占的百分值。公式（5-1）就是電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式。若以PLN和fN分別作為功率和頻率的基準(zhǔn)值，以PLN去除公式（5-1）的各項(xiàng)，便得到用標(biāo)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(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社（5）與頻率的更高方次成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵顯然當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)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(fù)荷與頻率呈線形關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)頻率略有下降時(shí)，負(fù)荷成比例自動(dòng)減小。圖5-4負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線圖中直線的斜率為或用標(biāo)幺值表示為KL、KL*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)解效應(yīng)系數(shù)。KL*=1～3電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社顯然當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性1）頻率的一次調(diào)整當(dāng)系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化時(shí)，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)將自動(dòng)改變原動(dòng)機(jī)的進(jìn)汽（水）量，相應(yīng)增加或減少發(fā)電機(jī)的出力。當(dāng)調(diào)速器的調(diào)節(jié)過程結(jié)束，建立新的穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的有功出力同頻率之間的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組調(diào)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(duì)調(diào)速系統(tǒng)的作用做簡單介紹。調(diào)速有很多種類型，為簡單起見，這里只介紹離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2.2發(fā)電機(jī)組的頻率特性1）頻率的一次調(diào)整電力系統(tǒng)分析

圖5-5離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)原理示意圖飛擺；2-彈簧；3-套筒；4-錯(cuò)油門；5-油動(dòng)機(jī)6-調(diào)頻器；7-進(jìn)汽（水）閥門電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社圖5-5離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)原理示意圖電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部分組成，即轉(zhuǎn)速測量元件（由離心飛擺、彈簧和套筒組成）、放大元件（錯(cuò)油門）、執(zhí)行元件（油動(dòng)機(jī)）和轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)（變頻器）。其作用原理如下：調(diào)速器的飛擺1由套筒帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，套筒則由原動(dòng)機(jī)的主軸帶動(dòng)。單機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)組因負(fù)荷增大轉(zhuǎn)速下降時(shí)，由于離心力減小，在彈簧2的作用下飛擺1向轉(zhuǎn)軸靠攏，使A點(diǎn)向下移動(dòng)到A'。但油動(dòng)機(jī)4的活塞兩邊油壓相等，B點(diǎn)不動(dòng)，使杠桿AB繞B點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到。在調(diào)頻器未動(dòng)的情況下，D點(diǎn)不動(dòng)。因而在A點(diǎn)下降到時(shí)，杠桿DE繞D點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到。即E點(diǎn)向下移動(dòng)到。這樣錯(cuò)油門的活塞向下移動(dòng)，使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)過油管b進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下部，而活塞上部的油則由油管a經(jīng)錯(cuò)油門上部小孔溢出。在油壓作用下，油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)，使汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)氣門或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片開度增大，增加進(jìn)氣量（或進(jìn)水量）。

電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社離心飛擺式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)。其原理圖如圖5-5所示。它由四部油動(dòng)機(jī)活塞上升同時(shí)，由于進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）的增加，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，飛擺的離心力增大，隨之上升，當(dāng)杠桿AB的上升使C點(diǎn)回到原來位置時(shí)，連動(dòng)錯(cuò)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(shí)油動(dòng)機(jī)活塞又處于上下油壓相等的狀態(tài)下，停止移動(dòng)。調(diào)節(jié)過程結(jié)束。這時(shí)杠桿AB的位置變?yōu)?。此時(shí)，杠桿上的位置比點(diǎn)高，C點(diǎn)位置保持原來位置，的位置較A略低。這說明調(diào)整后的進(jìn)汽（或進(jìn)水）量較原來多，發(fā)電機(jī)出力增大了，但機(jī)組轉(zhuǎn)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(fù)原來數(shù)值，這就是頻率的一次調(diào)整。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社油動(dòng)機(jī)活塞上升同時(shí)，由于進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）的增加，機(jī)組轉(zhuǎn)速上2）頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻由調(diào)頻器完成，調(diào)頻器由伺服電動(dòng)機(jī)、蝸輪、蝸桿等裝置組成。在人工手動(dòng)操作或自動(dòng)裝置的控制下，調(diào)頻器轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪、蝸桿，將D點(diǎn)抬高，杠桿DE繞F點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使錯(cuò)油門再次向下移動(dòng)，從而進(jìn)一步增加進(jìn)汽量（或進(jìn)水量）。機(jī)組轉(zhuǎn)速便可以上升，這樣離心飛擺使A點(diǎn)由向上升。而在油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)時(shí)，杠桿AB又繞逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)C、F、E點(diǎn)向上移動(dòng)，再次堵住錯(cuò)油門小孔，結(jié)束調(diào)節(jié)過程。由圖5-5可見，由于調(diào)頻器動(dòng)作使D點(diǎn)升高，E點(diǎn)不動(dòng)，則F點(diǎn)和C點(diǎn)都較原來要高，只要D點(diǎn)位置合適，A點(diǎn)就可以恢復(fù)到原來位置，即機(jī)組轉(zhuǎn)速可以恢復(fù)原來的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)頻率也恢復(fù)到原來的數(shù)值。這就是二次調(diào)頻。電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社2）頻率的二次調(diào)整電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社由上述頻率調(diào)整過程可見，對(duì)應(yīng)增大系統(tǒng)有功功率負(fù)荷，頻率下降，經(jīng)調(diào)速器調(diào)整，使發(fā)電機(jī)組輸出有功功率增加。反之，如果系統(tǒng)有功功率負(fù)荷減少，系統(tǒng)頻率上升，則調(diào)速器調(diào)整結(jié)果使機(jī)組輸出用功功率減少。如果以系統(tǒng)頻率為橫坐標(biāo)，以機(jī)組輸出的有功功率為縱坐標(biāo)繪制出發(fā)電機(jī)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(jī)組的功率-頻率靜態(tài)特性曲線電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社由上述頻率調(diào)整過程可見，對(duì)應(yīng)增大系統(tǒng)有功功率負(fù)荷，頻率下降，

發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率。即其標(biāo)幺值為KG的數(shù)值表示當(dāng)頻率下降或上升1Hz，發(fā)電機(jī)組增發(fā)或減發(fā)的有功功率。式（5-6）中的負(fù)號(hào)表示頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。(5-6)(5-7)定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)還可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)是機(jī)組空載運(yùn)行頻率與額定頻率之差的百分值。即電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機(jī)用百分?jǐn)?shù)表示

調(diào)差系數(shù)也叫調(diào)差率，可定量表明某臺(tái)機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速（頻率）偏移。例如，當(dāng)，如負(fù)荷改變1%，頻率將偏移0.05%；負(fù)荷改變20%，則頻率將偏移1%(0.5Hz)電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社用百分?jǐn)?shù)表示調(diào)差系數(shù)也叫調(diào)差率，可定量表明某臺(tái)機(jī)組負(fù)荷改變調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（或稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性系數(shù)），即

（5-13）(5-14)兩者的關(guān)系為

與負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)KG﹡不同，發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或相應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率KG﹡是可以整定的。從公式（5-8）和（5-14）可見，調(diào)差系數(shù)的大小對(duì)頻率偏移的影響很大，調(diào)差系數(shù)愈小（即單位調(diào)節(jié)功率愈大），頻率偏移亦愈小。但是因受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，調(diào)差系數(shù)的調(diào)整范圍是有限的。通常取汽輪發(fā)電機(jī)組：水輪發(fā)電機(jī)組：(5-15)電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（或稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.頻率的一次調(diào)整要確定電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化引起的頻率波動(dòng)，需要同時(shí)考慮負(fù)荷及發(fā)電機(jī)組兩者的調(diào)節(jié)效應(yīng)，先只考慮一臺(tái)機(jī)組和一個(gè)負(fù)荷的情況。負(fù)荷和發(fā)電機(jī)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(jī)組的靜態(tài)頻率特性電力系統(tǒng)分析（劉學(xué)軍主編）機(jī)械工業(yè)出版社5.2.3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.頻率的一次調(diào)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(jī)組額定容量與系統(tǒng)額定頻率的總有功負(fù)荷之比。若負(fù)載在有備用容量的情況下（Kr＞1）將相應(yīng)增大系統(tǒng)的單位調(diào)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(diào)節(jié)功率

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

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