電力系統(tǒng)分析13章2015年5月修訂

第十三章電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整

13-1頻率調(diào)整的必要性頻率也是衡量電能質(zhì)量的另一個(gè)重要指標(biāo)，保證系統(tǒng)的頻率合乎標(biāo)準(zhǔn)也是系統(tǒng)調(diào)整的一項(xiàng)基本任務(wù)。電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許的頻率偏差范圍：±0.2~0.5Hz，百分?jǐn)?shù)表示：±0.4％~±1％。電力系統(tǒng)的負(fù)荷時(shí)刻都在變化。有功負(fù)荷的變化是引起系統(tǒng)頻率變化的原因。圖13一1作業(yè)13-2,13-3,13-4系統(tǒng)負(fù)荷以下面三種不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷所組成：一、

變化幅度很小，周期較短（一般為10s以內(nèi)）的負(fù)荷分量；其引起的頻率偏移由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整：稱為頻率的一次調(diào)整。二、變化幅度較大，變化周期較長(zhǎng)（一般為10s到3min）的負(fù)荷分量（屬于這類負(fù)荷的主要有電爐，延壓機(jī)械，電氣機(jī)車等），其引起的頻率變動(dòng)僅靠調(diào)速器的作用往往不能將頻率偏移限制在容許的范圍之內(nèi)，這時(shí)必須有調(diào)頻器參與頻率調(diào)整：稱為頻率的二次調(diào)整。三、變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷（由工廠的作息制度，人民的生活規(guī)律，氣象條件的變化等原因確定）。電力調(diào)度部門預(yù)先編制的日負(fù)荷曲線大體上反映了第三種負(fù)荷的變化規(guī)律。該部分負(fù)荷將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠間進(jìn)行分配。13－2電力系統(tǒng)的頻率特性一、系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性當(dāng)系統(tǒng)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。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)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性。負(fù)荷有功與頻率的關(guān)系可以用以下泰勒級(jí)數(shù)描述式中，PD：頻率為f時(shí)系統(tǒng)的有功負(fù)荷(f的函數(shù))；PDN：頻率為fN時(shí)系統(tǒng)的有功負(fù)荷（常數(shù)）；ai(i=0,1,2，…）為常系數(shù)，表示與f的第i次方成正比的負(fù)荷在PDN中所占的份額。若以PDN和fN作為功率和頻率的基準(zhǔn)值，以PDN去除式(13-1)的兩邊各項(xiàng)，便得到用標(biāo)么值表示的功率一頻率特性當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，(P-f)靜特性常用一條直線表示（見圖13一2）。圖中直線的斜率：KD稱作負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)（簡(jiǎn)稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)）（13－3）（13－4）KD、KD*稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。KD*的數(shù)值取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時(shí)刻負(fù)荷的

KD*值都可能不同。實(shí)際系統(tǒng)中KD*=1~3，它表示頻率變化1％時(shí)，負(fù)荷有功功率相應(yīng)變化(l~3)％。KD*的具體數(shù)值通常由試驗(yàn)或計(jì)算求得。KD*的數(shù)值是調(diào)度部門必須掌握的一個(gè)數(shù)據(jù)是考慮按頻率增減負(fù)荷方案和低頻率事故時(shí)用切除負(fù)荷來(lái)恢復(fù)頻率的控制依據(jù)。（13－3）（13－4）23PD*＝PD/PDN系統(tǒng)頻率降到45HZ時(shí)從系統(tǒng)取用的（有功）負(fù)荷比50HZ時(shí)減少11.3%系統(tǒng)頻率降到48HZ時(shí)從系統(tǒng)取用的（有功）負(fù)荷比50HZ時(shí)減少了4.7%二、發(fā)電機(jī)組的有功功率~頻率靜態(tài)特性

轉(zhuǎn)速測(cè)量元件由離心飛擺、彈簧和套筒組成，它與原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，能直接反映原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。當(dāng)原動(dòng)機(jī)有某一恒定轉(zhuǎn)速時(shí)，作用到飛擺上的離心力、重力及彈簧力在飛擺處于某一定位置時(shí)達(dá)到平衡，套筒位于B點(diǎn)，杠桿AOB和DEF處在某種平衡位置，錯(cuò)油門的活塞將兩個(gè)油孔堵塞，使高壓油不能進(jìn)入油動(dòng)機(jī)（接力器）,油動(dòng)機(jī)活塞上、下兩側(cè)的油壓相等，所以活塞不移動(dòng)，從而使進(jìn)汽（水）閥門的開度也固定不變。

原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有很多種，根據(jù)測(cè)量環(huán)節(jié)的工作原理，可分為以下兩大類。1、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理（離心式機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)由四個(gè)部分組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖13-3所示）1、機(jī)械液壓調(diào)速系統(tǒng)2、電氣液壓調(diào)速系統(tǒng)二、發(fā)電機(jī)組的有功功率~頻率靜態(tài)特性

1、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理負(fù)荷增加，發(fā)電機(jī)的有功功率輸出增加，機(jī)組的轉(zhuǎn)速（系統(tǒng)頻率）降低，飛擺的離心力減小。在彈簧力和重力的作用下，飛擺要到較低位置才能達(dá)到新的平衡。于是套筒從B點(diǎn)下移到B’點(diǎn)。此時(shí)油動(dòng)機(jī)還未動(dòng)作，所以杠桿AOB中的A點(diǎn)仍在原處不動(dòng)，整個(gè)杠桿便以A點(diǎn)為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使O點(diǎn)下降到O’點(diǎn)。杠桿DEF的D點(diǎn)是固定的，于是F點(diǎn)下移，錯(cuò)油門2的活塞隨之向下移動(dòng)，打開了通向油動(dòng)機(jī)3的油孔，壓力油便進(jìn)人油動(dòng)機(jī)活塞的下部，將活塞向上推，增大調(diào)節(jié)汽門（或?qū)恚┑拈_度，增加進(jìn)汽（水）量，使原動(dòng)機(jī)的輸人功率增加，結(jié)果機(jī)組的轉(zhuǎn)速（頻率）便開始回升。二、發(fā)電機(jī)組的有功功率~頻率靜態(tài)特性

1、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理隨著轉(zhuǎn)速的上升，套筒從B’點(diǎn)開始回升，與此同時(shí)油動(dòng)機(jī)活塞上移，使杠桿AOB的A端也跟著上升，于是整個(gè)杠桿AOB便向上移動(dòng)，并帶動(dòng)杠桿DEF以D點(diǎn)為支點(diǎn)向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)點(diǎn)O以及DEF恢復(fù)到原來(lái)位置時(shí)，錯(cuò)油門活塞重新堵住兩個(gè)油孔，油動(dòng)機(jī)活塞的上、下兩側(cè)油壓又互相平衡，它就在一個(gè)新的位置穩(wěn)定下來(lái)，調(diào)整過程便告結(jié)束。二、發(fā)電機(jī)組的有功功率~頻率靜態(tài)特性

1、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理這時(shí)杠桿AOB的A端由于汽門已開大而略有上升，到達(dá)A‘點(diǎn)的位置，而O點(diǎn)仍保持調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)前的位置，相應(yīng)地B端將略有下降，到達(dá)B“的位置，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，將略低于原來(lái)的數(shù)值?？梢?，對(duì)應(yīng)著增大了的負(fù)荷，發(fā)電機(jī)組輸出功率增加，頻率略低于初始值。如果負(fù)荷減小，則調(diào)速器調(diào)整的結(jié)果使機(jī)組輸出功率減小，頻率略高于初始值。這種調(diào)整就是頻率的一次調(diào)整，由調(diào)速系統(tǒng)中的1（轉(zhuǎn)速測(cè)量）、2（錯(cuò)油門）、3（油動(dòng)機(jī)）元件按有差特性自動(dòng)執(zhí)行。2．發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)當(dāng)有功功率平衡破壞，引起頻率變化時(shí)，原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)改變發(fā)電機(jī)的出力。調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，建立新的穩(wěn)態(tài)，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)速器的功率一頻率靜態(tài)特性（簡(jiǎn)稱為功頻靜態(tài)特性），可以近似地表示為一條直線，如圖13一4所示。在發(fā)電機(jī)組的功頻靜態(tài)特性上任取兩點(diǎn)1和2。我們定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)以額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)么值表示的式中的負(fù)號(hào)是因?yàn)檎{(diào)差系數(shù)習(xí)慣上常取正值，而頻率變化量又恰與功率變化量的符號(hào)相反。如果取點(diǎn)2為額定運(yùn)行點(diǎn)，即P2=PGN和f2=fN；點(diǎn)1為空載運(yùn)行點(diǎn)，即P1=0和f1=f0，便得靜態(tài)調(diào)差系數(shù)標(biāo)么值靜態(tài)調(diào)差系數(shù)2．發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)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)δ*=0.05，如負(fù)荷改變1%，頻率將偏移0.05%；如負(fù)荷改變20%，則頻率將偏移1%(0.5Hz）。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)稱作機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（功頻靜特性系數(shù)），即機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率（功頻靜特性系數(shù)）KG的數(shù)值表示f發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量，式中的負(fù)號(hào)表示f下降時(shí)，發(fā)電機(jī)組的有功出力是增加的。與負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)KD*不同，發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KG*是可整定的。顯然，機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KG愈小，對(duì)應(yīng)單位f變化,機(jī)組有功輸出變化愈小。受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，調(diào)差系數(shù)δ的調(diào)整范圍是有限的。通常調(diào)整范圍是汽輪發(fā)電機(jī)組：δ*=0.04~0.06,KG*=25~16.7水輪發(fā)電機(jī)組：δ*=0.02~0.05,KG*=50~25機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率三、電力系統(tǒng)的有功功率一頻率靜態(tài)特性確定系統(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)特性如圖所示。在原始運(yùn)行狀態(tài)下，負(fù)荷的功頻特性為PD(f)，它與發(fā)電機(jī)組功頻靜特性PG(f)的交點(diǎn)A確定了系統(tǒng)的頻率為f1，發(fā)電機(jī)組的功率（也就是負(fù)荷功率）為P1，在A點(diǎn)達(dá)到了機(jī)組有功輸出與系統(tǒng)有功需求間的平衡。圖13-5電力系統(tǒng)功率一頻率靜態(tài)特性圖13-5電力系統(tǒng)功率一頻率靜態(tài)特性假定系統(tǒng)負(fù)荷增加了ΔPD0，負(fù)荷增加后功頻特性為P’D(f)。發(fā)電機(jī)組仍是原來(lái)的特性。那么新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)將由P’D(f)和發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)特性PG(f)的交點(diǎn)B決定，與此相應(yīng)的系統(tǒng)頻率為f2，發(fā)電機(jī)組的功率為P2頻率的變化量為機(jī)組的功率輸出的增量

負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)荷功率變化

負(fù)荷功率的實(shí)際增量為

ΔPD是負(fù)的圖13-5電力系統(tǒng)功率一頻率靜態(tài)特性上式說明，系統(tǒng)負(fù)荷增加，頻率下降，發(fā)電機(jī)按有差調(diào)節(jié)特性增加輸出；負(fù)荷實(shí)際取用的功率也因頻率的下降而有所減小。最后在發(fā)電機(jī)組功頻特性和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下（在B點(diǎn)）又達(dá)到了新的功率平衡。

K稱作整個(gè)系統(tǒng)的功率-頻率靜特性系數(shù)（單位調(diào)節(jié)功率），同時(shí)考慮了發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的功率-頻率靜特性。表示引起系統(tǒng)頻率單位變化的負(fù)荷變化量。根據(jù)K值的大小，可以確定在允許的頻率偏移范圍內(nèi)，系統(tǒng)所能承受的負(fù)荷變化量。K的數(shù)值越大，負(fù)荷增減引起的頻率變化就越小，頻率也就越穩(wěn)定。圖13-5電力系統(tǒng)功率一頻率靜態(tài)特性kr：稱作備用系數(shù)，其數(shù)值為發(fā)電機(jī)組額定容量PGN與PDN（PD(fN)）之比。在kr>1情況下，有備用容量。Kr增大將增大系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K*。

系統(tǒng)額定頻率時(shí)的總有功負(fù)荷圖13-6發(fā)電機(jī)組滿載時(shí)的功頻靜態(tài)特性

假定，發(fā)電機(jī)組已經(jīng)滿載運(yùn)行，運(yùn)行在圖中的A點(diǎn)。在A點(diǎn)后，再曾負(fù)荷，發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)特性將是一條與橫軸平行的直線，即：KG=0，負(fù)荷增加時(shí)，發(fā)電機(jī)沒有可調(diào)節(jié)的容量，不能增加輸出了，只有靠頻率下降后負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)的作用來(lái)取得新的平衡。這時(shí)K*=KD*，由于KD*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。所以，系統(tǒng)中發(fā)電出力：1）應(yīng)滿足在額定頻率下系統(tǒng)對(duì)有功功率的需求；2）為了適應(yīng)負(fù)荷的增長(zhǎng)，應(yīng)有一定的備用容量。

13-3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、頻率的一次調(diào)整當(dāng)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)或單位調(diào)節(jié)功率算出其等值調(diào)差系數(shù)δ（δ*），或等值單位調(diào)節(jié)功率KG(KG*)。頻率變動(dòng)△f時(shí)，第i臺(tái)機(jī)組的輸出功率增量n臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率KG

n臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率KG遠(yuǎn)大于一臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率KGi。△PG相同條件下，多臺(tái)機(jī)組同時(shí)參與頻率的一次調(diào)整，對(duì)于相同的負(fù)荷增量，其頻率增量△f（負(fù)值）比僅有一臺(tái)機(jī)組參與頻率的一次調(diào)整時(shí)要小得多。頻率變動(dòng)△f時(shí)，第i臺(tái)機(jī)組的輸出功率增量n臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率

把n臺(tái)機(jī)組用一臺(tái)等值機(jī)來(lái)代表，可求得等值單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)么值為倒數(shù)為等值調(diào)差系數(shù)

在計(jì)算KG時(shí)，如第j臺(tái)機(jī)組已滿載運(yùn)行，負(fù)荷增加時(shí)應(yīng)取KGj=0

有了KG后，就可像一臺(tái)機(jī)組時(shí)一樣來(lái)分析n臺(tái)機(jī)組的頻率一次調(diào)整。算出負(fù)荷功率初始變化量△PD0引起的頻率偏差△f各臺(tái)機(jī)組所承擔(dān)的功率增量則為解（一）計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率令系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的總額定容量等于1，全部發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率

系統(tǒng)負(fù)荷功率：

系統(tǒng)備用系數(shù)：

（二）系統(tǒng)負(fù)荷增加5％時(shí)的頻率偏移為

一次調(diào)整后的穩(wěn)態(tài)頻率為

機(jī)組等值單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)備用系數(shù)：

系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率

0.975系統(tǒng)負(fù)荷功率從0.925增加為0.975上述例題表明：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率越大，頻率就越穩(wěn)定。一般，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K*的值不可能很大。備用容量較小時(shí)，K*亦較小。增加備用容量雖可增大kr值以提高K*，但備用容量過大時(shí)發(fā)電設(shè)備得不到充分的利用。系統(tǒng)一次調(diào)頻的作用是有限的，它只能適應(yīng)變化幅度小、變化周期較短的變化負(fù)荷。對(duì)于變化幅度較大，變化周期較長(zhǎng)的變化負(fù)荷，一次調(diào)頻不一定能保證頻率偏移在允許范圍內(nèi)。（允許的頻率偏差范圍：±0.2~0.5Hz，百分?jǐn)?shù)表示：±0.4％~±1％）二、頻率的二次調(diào)整1．同步器的工作原理二次調(diào)頻是由機(jī)組同步器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在人工手動(dòng)操作或自動(dòng)裝置控制下，伺服電動(dòng)機(jī)既可正轉(zhuǎn)也可反轉(zhuǎn)，因而使杠桿DEF的D點(diǎn)上升或下降。D點(diǎn)固定，當(dāng)負(fù)荷增加引起頻率下降時(shí)，由機(jī)組調(diào)速器自動(dòng)進(jìn)行的“一次調(diào)整”并不能使系統(tǒng)頻率完全恢復(fù)。為恢復(fù)初始的頻率，可通過伺服電動(dòng)機(jī)令D點(diǎn)上移。E點(diǎn)不動(dòng)，杠桿DEF便以E點(diǎn)為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使F點(diǎn)下降，錯(cuò)油門2的油門被打開。于是壓力油進(jìn)人油動(dòng)機(jī)3，使它的活塞向上移動(dòng)，開大進(jìn)汽（水）閥門，增加進(jìn)汽（水）量，因而使原動(dòng)機(jī)輸出功率增加，機(jī)組轉(zhuǎn)速隨之上升。同步器DF汽（水）門增大轉(zhuǎn)速DF汽（水）門減小轉(zhuǎn)速二、頻率的二次調(diào)整1．同步器的工作原理負(fù)荷增加，使頻率升高，控制

D點(diǎn)的上移，可使頻率恢復(fù)到初始值,使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)處于新的平衡狀態(tài)。調(diào)整的結(jié)果,使原來(lái)的機(jī)組功頻靜特性2平行右移為特性1（見圖13-7）。同步器系統(tǒng)負(fù)荷降低使頻率升高，可控制D點(diǎn)下移來(lái)降低機(jī)組轉(zhuǎn)速。調(diào)整的結(jié)果使原來(lái)機(jī)組的功頻靜特性2平行左移為特性3。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)引起頻率變化時(shí)，利用同步器平行移動(dòng)機(jī)組功頻靜特性來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率和分配機(jī)組間的有功功率，這就是頻率的“二次調(diào)整”。2．頻率的二次調(diào)整過程假定，系統(tǒng)中只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)組向負(fù)荷供電，原始運(yùn)行點(diǎn)特性曲線PG(f)和PD(f)的交點(diǎn)A，系統(tǒng)的頻率為f1。系統(tǒng)的負(fù)荷增加△PD0后，在未進(jìn)行二次調(diào)頻時(shí)，運(yùn)行點(diǎn)將移到B點(diǎn)，系統(tǒng)的頻率便下降到f2。在同步器的作用下，機(jī)組的靜態(tài)特性右移為曲線P‘G(f)，運(yùn)行點(diǎn)也隨之轉(zhuǎn)移到點(diǎn)B’。此時(shí)系統(tǒng)的頻率為f‘2，偏移值△f=f’2-f1。（13-17）二次調(diào)頻產(chǎn)生的有功增量頻率的二次調(diào)整并不能改變系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K的數(shù)值。但是由于二次調(diào)整增加了發(fā)電機(jī)的出力(△PG=AE)，在相同的負(fù)荷變化量下，系統(tǒng)頻率的偏移減小了。當(dāng)二次調(diào)整使△PD0-△PG(AC)=0時(shí)，頻率將維持不變，△f=0，實(shí)現(xiàn)了無(wú)差調(diào)節(jié)。當(dāng)二次調(diào)整使△PD0-△PG>0時(shí)，系統(tǒng)的頻率就不能恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值。多機(jī)組系統(tǒng)中，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(wú)例外地按其靜態(tài)特性參加頻率的一次調(diào)整。頻率的二次調(diào)整由主調(diào)頻機(jī)組（廠）承擔(dān)。為提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，還要在各主調(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)分配統(tǒng)一考慮。三、互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整大型互聯(lián)電網(wǎng)頻率調(diào)整會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)中潮流的重新分布。對(duì)大型系統(tǒng)，在調(diào)整頻率時(shí)，須注意聯(lián)絡(luò)線交換功率的控制問題。圖13-9表示系統(tǒng)A和B通過聯(lián)絡(luò)線組成互聯(lián)系統(tǒng)。假定系統(tǒng)A和B的負(fù)荷變化量分別為△PDA和△PDB；由二次頻率調(diào)整得到的發(fā)電功率增量分別為△PGA和△PGB；A和B單位調(diào)節(jié)功率分別為KA和KB。聯(lián)絡(luò)線交換功率增量為△PAB，這樣，△PAB對(duì)系統(tǒng)A相當(dāng)于負(fù)荷增量；△PAB對(duì)系統(tǒng)B相當(dāng)于發(fā)電功率增量。于是有以由A至B為正方向。A子系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率B子系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率三、互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)有相同的頻率，故△fA=△fB=△f。于是，由以上兩式可解出式（13-20）說明，若△PG能同全系統(tǒng)負(fù)荷增量△PD相平衡，可實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，即△f=0。△PG小于△PD，將出現(xiàn)頻率偏移。上式說明，當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，而且滿足條件聯(lián)絡(luò)線上的交換功率增量△PAB便等于零。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△PGB=0，其負(fù)荷變化量△PDB將由系統(tǒng)A的二次調(diào)整來(lái)承擔(dān)，這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的功率增量。當(dāng)互聯(lián)系統(tǒng)的功率能夠滿足△PD-△PGA=0，便有△PAB-△PDB=0。系統(tǒng)B的負(fù)荷增量全由聯(lián)絡(luò)線的功率增量來(lái)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。情況1情況2(13-21)四、主調(diào)頻廠的選擇系統(tǒng)有調(diào)整能力的發(fā)電機(jī)組都參與頻率的一次調(diào)整；只有少數(shù)廠（機(jī)組）承擔(dān)頻率的二次調(diào)整。分為主調(diào)頻廠、輔助調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠三類，主調(diào)頻廠（一般是1~2個(gè)電廠）負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整（即二次調(diào)整）；輔助調(diào)頻廠（也只有少數(shù)幾個(gè)）只在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定的偏移范圍時(shí)才參與頻率調(diào)整；非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下則按預(yù)定發(fā)電計(jì)劃發(fā)電。選擇主調(diào)頻廠，主要考慮：(1)應(yīng)擁有足夠的調(diào)整容量及范圍；(2)調(diào)頻機(jī)組具有與負(fù)荷變化速度相適應(yīng)的調(diào)整速度；(3)調(diào)整出力時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)的原則，進(jìn)行頻率二次調(diào)整時(shí)要考慮（1）聯(lián)絡(luò)線上交換功率的波動(dòng)，（2）中樞點(diǎn)的電壓波動(dòng)是否超出允許范圍。四、主調(diào)頻廠的選擇水輪機(jī)組具有較寬的出力調(diào)整范圍，一般可達(dá)額定容量的50％以上，負(fù)荷的增長(zhǎng)速度也較快，一般在一分鐘以內(nèi)即可從空載過渡到滿載狀態(tài)，而且操作方便、安全?；鹆Πl(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)都有最小技術(shù)負(fù)荷的限制，出力調(diào)整范圍不大（汽輪機(jī)為（10~15)％的額定容量）；且負(fù)荷增減速度也受汽輪機(jī)熱膨脹的限制，不能過快，每分鐘僅能上升（2~5)％。所以，水電廠最適宜承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)。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)頻的任務(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汽式火電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)。五、頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的關(guān)系電力系統(tǒng)的有功功率和無(wú)功功率負(fù)荷需求既同電壓有關(guān)，也同頻率有關(guān)。當(dāng)頻率下降時(shí)，系統(tǒng)的無(wú)功需求略有增加(系統(tǒng)的電壓將要下降)。通常頻率下降1%，電壓將下降(0.8~2)％。如果系統(tǒng)的無(wú)功電源充足，則在頻率下降時(shí)，為滿足正常電壓下的無(wú)功平衡，發(fā)電機(jī)將輸出更多的無(wú)功功率。所以若系統(tǒng)的無(wú)功電源不足，則在頻率下降時(shí)，將很難維持電壓的正常水平。當(dāng)系統(tǒng)頻率增高時(shí)，系統(tǒng)的無(wú)功需求略有減少，因此系統(tǒng)的電壓將要上升。為維持電壓的正常水平，發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力可以略為減少。FQVFQV五、頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的關(guān)系從負(fù)荷的角度考慮，當(dāng)電力網(wǎng)中電壓水平提高時(shí)，系統(tǒng)總的有功需求有所增加。如果有功電源不很充裕，將引起頻率的下降。當(dāng)電壓水平降低時(shí)，系統(tǒng)總的有功需求將要減少，從而導(dǎo)致頻率的升高。當(dāng)系統(tǒng)由于有功不足和無(wú)功不足因而頻率和電壓都偏低時(shí)，應(yīng)該首先解決有功功率平衡的問題，因?yàn)轭l率的提高能減少無(wú)功功率的缺額，這對(duì)于調(diào)整電壓是有利的。如果首先去提高電壓，就會(huì)擴(kuò)大有功的缺額，導(dǎo)致頻率更加下降，因而無(wú)助于改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件。VPfVPfFQV13-4有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷在各類發(fā)電廠間的合理分配一、有功功率平衡和備用容量電力系統(tǒng)運(yùn)行中，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和PG，在任何時(shí)刻都是同系統(tǒng)的總負(fù)荷PD相平衡的，即電力系統(tǒng)的有功功率平衡必須在額定運(yùn)行參數(shù)下確立，還應(yīng)具有一定的備用容量。按其作用可分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用，按其存在形式可分為旋轉(zhuǎn)備用（亦稱熱備用）和冷備用。

廠用電損耗13-4有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷在各類發(fā)電廠間的合理分配按其作用可分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用，按其存在形式可分為旋轉(zhuǎn)備用（亦稱熱備用）和冷備用。負(fù)荷備用：適應(yīng)系統(tǒng)中的短時(shí)負(fù)荷波動(dòng)的備用。一般為最大負(fù)荷的2％~5％。事故備用：當(dāng)發(fā)電機(jī)組由于偶然性事故退出運(yùn)行時(shí)，為保證連續(xù)供電所需要的備用。事故備用容量一般為最大負(fù)荷的5％~10%，但不應(yīng)小于運(yùn)轉(zhuǎn)中最大一臺(tái)機(jī)組的容量。檢修備用：發(fā)電設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修時(shí)為保證對(duì)用戶供電而留有的備用。發(fā)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后必須進(jìn)行檢修。檢修分為大修和小修。大修一般安排在系統(tǒng)負(fù)荷的季節(jié)性低落期間。小修一般在節(jié)假日進(jìn)行，以盡量減少檢修備用容量。國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：用為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的超計(jì)劃增長(zhǎng)對(duì)電力的需求而設(shè)置的備用。

旋轉(zhuǎn)備用（或熱備用）：所有開啟的發(fā)電機(jī)組的最大可能出力之與總負(fù)荷容量的差值。旋轉(zhuǎn)備用容量的作用在于即時(shí)抵償由于隨機(jī)事件引起的功率缺額。這些隨機(jī)事件包括短時(shí)間的負(fù)荷波動(dòng)、日負(fù)荷曲線的預(yù)測(cè)誤差和發(fā)電機(jī)組因偶然性事故而退出運(yùn)行等。因此，旋轉(zhuǎn)備用中包含了負(fù)荷備用和事故備用。一般情況下，這兩種備用容量可以通用。全部的旋轉(zhuǎn)備用容量都承擔(dān)頻率的一次調(diào)整任務(wù)。如果在高峰負(fù)荷期間，某臺(tái)發(fā)電機(jī)組因事故退出運(yùn)行，同時(shí)又遇負(fù)荷突然增加，為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，還可采取按頻率自動(dòng)減負(fù)荷或水輪發(fā)電機(jī)組低頻自動(dòng)啟動(dòng)等措施，以防止系統(tǒng)頻率過分降低。冷備用容量：系統(tǒng)中處于停機(jī)狀態(tài)，但可隨時(shí)待命啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大功率。它作為檢修備用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用及一部分事故備用。電力系統(tǒng)擁有適當(dāng)?shù)膫溆萌萘繛楸ＷC其安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行準(zhǔn)備了必要的條件

二、各類發(fā)電廠負(fù)荷的合理分配電力系統(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?；鹆Πl(fā)電廠的主要特點(diǎn)：（1）需要支付燃料費(fèi)用，但它的運(yùn)行不受自然條件的影響。（2）發(fā)電效率同蒸汽參數(shù)有關(guān)（高溫高壓設(shè)備效率高，中溫中壓設(shè)備效率較低，低溫低壓設(shè)備效率更低）。（3）火電廠有功出力的調(diào)整范圍比較小，其中高溫高壓設(shè)備可以靈活調(diào)節(jié)的范圍最窄，中溫中壓設(shè)備的略寬。負(fù)荷的增減速度也慢。機(jī)組的投入和退出運(yùn)行費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，消耗能量多，易損壞設(shè)備。（4