电力系统有功功率平衡(电力系统稳态分析陈珩).doc

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1、+ 电力系统的频率调整电力系统的频率调整 电能相对于其他一、二次能源具有易于输送的特点，尤其电能在远距离输 送时，无论在经济性、安全性及损耗等方面都具有显著优势，这使其成为现代 社会最重要的能源类型之一。保证以及提高电能质量是世界所有电力企业的共 同目标。电能质量的好坏一般由一系列电网运行状态参数来衡量，衡量电能质 量的指标有频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波 形畸变率表示。可见，电网频率质量是电能质量中最重要的指标之一。电网中 绝大多数发电及用电设备均按照电网额定频率生产制造，一般只能够在较小的 频率偏差下正常使用。当频率偏差较大时，电气设备可能会出现低效乃至损坏 等

2、问题，从而造成经济损失甚至人身安全事故。 电网频率与电网整体有功功率的平衡直接相关。若电网中的总发电功率大 于总负荷吸收功率，则电网频率上升；反之则电网频率下降。因此，保证电网 频率质量的问题，可转化为保证电网整体有功功率平衡控制质量的问题。由于 在目前的技术条件下，电能尚无法实现大规模直接存储，因此有功功率平衡质 量的保证只能依赖于电能在发、输、配、用各环节中实现实时功率平衡。在有 功功率平衡控制问题的研宄中，一般将输配电过程中的功率损耗看作等效负荷， 因此，电网有功功率平衡控制问题主要是发电与用电的平衡控制。 表面上看，电网的有功功率平衡控制问题似乎是十分简单及清晰的，即电 网中的发电功率

3、与用电功率需要实时平衡。然而，在实际操作层面，即电网如 何具体且高质量地实现实时的有功功率平衡却较为复杂。有功功率平衡控制及 其性能评价作为互联电网有功功率平衡控制问题中的一个环节，与其他环节间 相互影响、相互制约，因此，必须首先对所究问题的背景及相关概念加以分析 和梳理。 1 1 有功功率平衡和平率调节相关基本概念有功功率平衡和平率调节相关基本概念 1.11.1 频率频率 频率是电力系统中同步发电机产生的交流正弦电压的频率。在稳态运行条 件下，所有发电机同步运行，整个电力系统的频率是相等的。并联运行的每一 + 台发电机组的转速与系统频率的关系为 (1.1) = 60 式中 为发电机频率，Hz

4、； 为发电机转子的极对数； 为机组转速，r/min。 系统频率的变化是由于负荷功率与原动机输入功率之间失去平衡所致。由 于 机械惯性的作用，原动机输入功率变化较缓慢，负荷的变化使系统频率产生波 动。 假如分离的区域没有参与速度调节的旋转备用，则有三种因素会导致分离区域 的 系统频率下降： (1)过负荷的量(即发电出力的缺额)； (2)作用于区域负荷的负荷阻尼系数； (3)代表区域内所有发电机总转动惯量的惯性常数。 由上式可知，要控制发电机频率就得控制机组转速。 1.21.2 频率质量频率质量 电网运行中使用“频率”这一物理量来衡量电网中发电机、电动机同步转 速的快慢。凡是连接到同一电网上的发电

5、设备及用电设备均是按照相同的同步 转速所设计和制造，即只有在电网额定频率下，电气设备才能达到最高的使用 效率和最长的设计寿命。当电网频率高于或低于额定频率超过一定限度时，电 气设备的效率会开始下降；若频率进一步偏移，还有可能直接损害电气设备。 + 因此，电网的频率质量是电能质量中最重要的指标之一。 频率偏差有一定的允许范围，我国国标规定的频率偏差范围在土 0.2HZ， 而在现代大型互联电网的实际运行中，频率偏差的控制目标一般在土以内。以 我国的额定频率为基准值进行计算，土的控制偏差仅相当于的百分比偏差。 可见，频率偏差的允许波动范围非常狭窄，因此，对电网频率控制的要求相对 较高。 电力系统运行

6、的特殊性在于，电能的生产、输送、分配和使用等环节瞬间 完成，即，发电设备在任意时刻所生产的电能总和，与该时刻用电设备在系统 中取用的电能和输配过程中旳电能损耗之和相等。另外，在目前的技术条件下， 发电机输出功率的调整还不能做到随调随到，而高效率的大规模能量存储还无 法实现，因此，运行中的频率偏差控制问题复杂而难解。根据能量守恒定律， 当发电功率大于负荷吸收功率时，所多余的功率将转变为他形式的能量，除小 部分转化为热能等，最大的部分是转化为与电网同步旋转设备的旋转动能。此 处的旋转设备不仅包括发电机、电动机的转子部分，还包括了与转子物理连接 的所有惯性元件。根据理论力学中旋转动能的相关理论，旋转

7、动能的数量与旋 转角速度的平方成正比，而电网运行中，同步旋转角速度与电网运行频率呈线 性比例。因此，保证电网频率质量就是保证电网内发电功率与负荷吸收功率互 相平衡的控制质量。 应该明确的是，电网频率与有功功率平衡的关系是整个互联电网层面上的 关系，因此，单独某一地区的有功功率的不平衡并不意味着电网频率一定会变 差。实际上，只要保证整个互联电网整体的发电与负荷功率平衡，电网的频率 质量就可以保证。这一特性也是可以形成互联电网电力市场的理论基础之一： 电能多的地区可以多发电向其他地区售卖；电源性能好的地区可以向其他地区 提供有偿的辅助调节服务，从而形成资源互补，提高电力系统运行品质。 1.31.3

8、 有功功率平衡及其控制有功功率平衡及其控制 如上节所述，电网频率与电网整体有功功率平衡相关，因此，严格意义来 说，电网频率质量与电网运行中所有涉及有功功率的环节有关。按照时间尺度， + 可大致划分为以下三个主要环节： （1）电网规划。主要指电厂规划、选址以及建设等，电气上对应电源的电 气位置和发电容量，其时间尺度以年为单位。 （2）发电计划。包括电量计划、功率计划、检修计划等，电气上对应于电源 的接入或退出，及其输出功率的数量，依照时间尺度，从日前计划到年度计划。 （3）实时频率调节。包括频率的一次、二次以及三次调节，电气上对应于电 源输出功率数量上的调整，时间尺度是在有功功率不平衡事件发生后

9、数秒至数 十分钟。 有功功率平衡控制这一概念，通常不包含事前的计划部分，而仅指实时频 率调节，在独立电网与互联电网中，这一概念的含义又略有不同。在独立电网 中有功功率平衡控制包含了所有的频率调节手段，主要是频率的一次、二次以 及三次调节；在互联电网中，有功功率平衡控制的主体为控制区域，区域的一 次、二次以及三次调节在功能上与独立电网相比均有所变化，此时，互联电网 中的有功功率平衡控制更多地是专指控制区域二次调节中的自动发电控制 (Automatic Generation Control 简称 AGC)。 现代电力网络控制的一个重要方法是自动发电控制，它是一种在允许的调 节偏差阈值下对频率进行实

10、时追踪，从而及时调整发电机组的转速和输出功率。 随着电力系统远动技术的成熟和广泛应用，自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)已成为现代电网控制的一项重要手段，是在电网调 度自动化能量管理系统与发电机组协调控制系统间闭环控制的一种先进的技术 手段。英国、挪威和美国已对电力库模式和双边合同模式下频率控制服务，尤 其是 AGC 的供应以及其市场运作有了一定的实践经验，但大多数国家仍处在理 论探讨与局部试点之中。目前我国电力市场对这个课题的研究还未深入进行， 还需要在该领域作进一步的探索研究，以满足我国电力工业市场化改革对频率 控制市场化的要求。 2.2.频率

11、调节的必要性频率调节的必要性 + 衡量电能质量的指标是频率和电压的偏移，频率偏移以赫兹表示，我国规 定电力系统额定频率为 50Hz，允许的波动范围为0.20.5Hz。允许频率偏移 的大小反映了一个国家工业发展水平，这与电力系统管理与运行水平有关。电 压偏移以百分数表示，允许的波动范围为5%。电力系统的频率变动对用户、 发电厂和电力系统本身都会产生不利影响，所以必须保持频率在额定值 50Hz 上 下，且偏移不超过一定范围。 电力系统频率变动时，对用户的影响有： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。频率变化将引起电动机转速的 变化，从而影响产品质量。例如，纺织工业、造纸工业等都将因频率变化而出

12、现残次品。近代工业、国防和科学技术都已广泛使用电子设备，系统频率的不 稳定将会影响电子设备的工作。雷达、电子计算机等重要设施将因频率过低而 无法运行。 频率变动对发电厂和系统本身也有影响： 火力发电厂的主要厂用机械风帆和泵，在频率降低时，所能供应的风量 和水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。 低频率运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片 的寿命，甚至使叶片断裂。 低频率运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增 加励磁电流，以致使发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超越温升限额， 不得不降低发电机所发功率。 低频率运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损

13、耗和励磁电流都将 增大。也为了不超越温升限额，不得不降低变压器的负荷。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增加，而无功功率负荷的增大又将 促使系统电压水平的下降。 总之。由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将 影响各行各业。而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 + 由于负荷变化将导致系统频率的偏移，频率变化超出允许范围时，对用电 设备的正常工作和电力系统的稳定运行，都会产生影响，甚至造成事故。因此 应对发电功率做相应的调整，以使系统在要求的频率水平达到新的平衡，电力 系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种，如图 1 所示。对第一种负荷

14、变动引起的频率偏移，由发电机组调速器进行调整，称 为频率的一次调整；第二种负荷变动引起的频率偏移，由发电机组的调频器进 行调整，称为频率的二次调整；对第三种负荷变化，必须根据预测的负荷曲线， 按优化原则在各厂（机组）间进行经济负荷分配，也称为三次调整。近年来， 由于普遍缺电，在我国出现了与上述 一次、二次、三次调整迥然不同的另 一种调整手段，称负荷控制。所谓负 荷控制是指个别负荷大量或长时间超 计划用电以致影响系统运行质量时， 由系统运行管理部门在远方将其部分 或全部切除的控制方式。这显然是一 种不得已而采用的控制方式，鉴于这 种控制方式目前在技术上还不够成熟。 3.3.自动调速系统及其调节特

15、性自动调速系统及其调节特性 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称 自动调速系统，特别是其中的调速器和调频器(又称同步器)。以下，就从自动 调速系统的作用开始，讨论频率调整。自动调速系统的种类很多，以下介绍的 是一种相当原始的机械调速系统离心飞摆式。这种调速系统比较直观，但它 的调节机理又和新型调速系统(如电液式调速系统)没有很大差别。 图 2-1 调频任务的分配 + 图 2-2 离心飞摆式调速系统 调速器的飞摆由套筒带动转动，套简则为原动机的主铀所带动。单机运行 时，因机组负荷的增大，转速下降，飞摆由于离心力的减小，在弹簧的作用下 向转轴靠拢，使 A 点向下移动到

16、A。但因油动机活塞两边油压相等，B 点不动， 结果使杠杆 AB 绕 B 点逆时针转动到 AB。在调频器不动作的情况下，D 点也不 动，因而在 A 点下降到 A时，杠杆 DE 绕 D 点顺时针转动到 DE，E 点向下移 动到 E。错油门活塞向下移动，使油管 a、b 的小孔开启，压力油经油管 b 进 入油动机活塞下部，而活塞上部的油则经油管 a 经错油门上部小孔溢出。在油 压作用下，油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节汽门或水轮机的导向叶片开 度增大，增加进汽量或进水量。 与油动机活塞上升的同时，杠杆 AB 绕 A 点逆时针转动，将连结点 C 从而错 油门活塞提升，使油管 a、b 的小孔重新堵住。油

17、动机活塞又处于上下相等的油 压下，停止移动。由于进汽或进水量的增加，机组转速上升，A 点从 A回升到 A。调节过程结束。这时杠杆 AB 的位置为 ACB。分析杠析 AB 的位置可见， 杠杆上 C 点的位置和原来相同，因机组转速稳定后错油门活塞的位置应恢复原 状；B位置较 B 高，A的位置较 A 略低；相应的进汽或进水量较原来多，机组 转速较原来略低。这就是频率的“一次调整”作用。对应负荷的增大，发电机 输出功率增加，频率略低于原来值；如果负荷降低，调速器调整作用将使输出 功率减小，频率略高于原来值。这就是频率的一次调整，频率的一次调整由调 速器自动完成的。调整的结果，频率不能回到原来值，因此一

18、次调整为有差调 + 节。 为使负荷增加后机组转速仍能维持原始转速，要求有“二次调整” 。 “二次 调整”是借调频器完成的。调频器转动蜗轮、蜗杆，将 D 点抬高。D 点上升时， 杠杆 DE 绕 F 点顺时针转动，错油门再次向下移动，开启小孔。在油压作用下， 油动机活塞再次向上移动，进一步增加进汽或进水量。机组转速上升，离心飞 摆使 A 点由 A向上升。而在油动机活塞向上移动时，杠杆 AB 又绕 A 逆时针转 动，带动 C、F、E 点向上移动，再次堵塞错油门小孔，再次结束调节过程。如 D 点的位移选择得恰当，A 点就有可能回到原来位置。这就是频率的“二次调整” 作用。由于调整的结果，频率能回到原来

19、值，因此二次调整为无差调节。 4.4.电源有功功率的静态频率特性电源有功功率的静态频率特性 电源有功功率静态频率特性通常可以理解为就是发电机中原动机机械功率 的静态频率特性。原动机未配置自动调速时，其机械功率与角速度或频率的关 系： = 1 22= 1 22 式中各变量都是标幺值；、为常数，而且通常。 121= 22 可作如下理解：机组转速很小时，即使蒸汽或水在它叶轮上施加很大转矩，它 的功率输出仍很小，因功率为转矩和转速的乘积；机组转速很大时，由于进汽 或进水速度很难跟上叶轮速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率输出仍然 很小；只有在额定条件下，转速和转矩都适中，它们的乘积最大，功率输出最

20、大。 调速系统中调频器的二次调整作用在于：原动机的负荷改变时，手动或自 动地操作调频器，使有一次调整的静态频率特性曲线平行移动，有调频器的二 次调整后，原动机的运行点就从一根仅有一次调整的静态频率特性曲线过渡到 另一根曲线。 5.频率的一次调整频率的一次调整 + 负荷及发电机组的有功功率一频率静态特性已知时 , 分析频率的一次调整 并不困难 。为此，可先设系统中仅有一台发电机组和一个综合负荷，他们的静 态频率特性分别如图 2-3（a） （b） 。这些特性曲线都已近似以直线替代。 （a）发电机组原动机 （b）综合负荷 图 2-3 静态频率特性 这些代表频率特性的直线有各自的斜率。发电机组原动机或

21、电源频率特性 的斜率为 = / 称为发电机的单位调节功率，以 MW/Hz 或 MW/（0.1Hz）为单位。它的标幺值 则是 * / GN GGNGN GN P f KK fP Pf 发电机的单位调节功率标志了随频率的升降发电机组发出功率较少或增加 的多少。这个单位调节功率和机组的调差系数互为倒数。因机组的调差系数 为 = = 0 0 = 0 以百分数表示则为 + % = 100 = 0 100 从而有 1 100 % GN G N P K f 或 * 1 100 % G K 调差系数或与之对应的发电机的单位调节功率是可以整定的，一般整定为：% 汽轮机组 * %3533.320 G K:或 水轮

22、机组 * %245025 G K:或 而电力系统频率的一次调整问题主要与这个调差系数或与之对应的发电机的单 位调节功率有关。 综合负荷的静态频率特性 / LL KPf 称为负荷的单位调节功率，也以 MW/Hz 或 MW/（0.1Hz）为单位。它的标幺值则 是 * / LN LLNLN LN P f KK fP Pf 负荷的单位调节功率标志了随频率的升降负荷消耗功率增加或较少的多少。 它的标幺值在数值上就等于额定条件下负荷的频率调节效应。所谓负荷的频率 调节效应系数系指一定频率下负荷随频率变化的变化率 + * * * / L LL dP PfK df 显然，负荷的单位调节功率不能整定。电力系统综

23、合负荷的单位调节功率 大致为 1.5。 *L K 发电机组原动机的频率特性和负荷频率特性的交点就是系统的原始运行点。 设负荷突然增加，则由于负荷突增时发电机功率不能即使随之变动，机组 LO P 将减速，系统频率将下降。而在系统频率下降的同时，发电机组的功率将因它 的调速器的一次调整作用而增大，负荷的功率将因本身的调节效应而减少。前 者沿原动机的频率特性向上增加，后者沿负荷的频率特性向下减少，经过一个 衰减的振荡过程抵达一个新的平衡点。 () LOGL PKKf 或 / LOGLS PfKKK 称为系统的单位调节功率，也以 MW/Hz 或 MW/(0.1Hz)为单位。系统的单位 S K 调节功率

24、也可以用标幺值来表示。以标幺值表示时的基准功率通常就取系统原 始运行状态下的总负荷。系统的单位调节功率标志了系统负荷增加或减少时， 在原动机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下降或上升的多少。 因此，从这个系统的单位调节功率可求取在允许的频率偏移范围内系统能承 S K 受多少负荷增减。 可见，系统的单位调节功率取决于两个方面，即发电机的单位调节功率和 负荷的单位调节功率。因为负荷的单位调节功率不可调，要控制、调节系统的 单位调节功率只能从控制、调节发电机的单位调节功率或调速器的调差系统入 手。 看来主要将调差系数整定得小些或发电机的单位调节功率整定得大些就可 + 以保证频率质量。但从

25、实际上，系统中不止一台发电机组，调差系统不能整定 得过小。如某台机组已经满载，可认为该机组已不能参加调整，它的调差系数 无穷大。 系统的单位调节功率不可能很大，所以依靠调速器进行的一次调整只能 S K 限制周期较短、幅度较小的负荷变动引起的频率偏移。负荷变动周期更长、幅 度更大的调频任务自然落到了二次调整上。 6.频率的二次调整频率的二次调整 频率的二次调整就是手动或自动地操作调频器使发电机的频率特性平行地 上下移动，从而使负荷变动引起的频率偏移可保持在允许范围内。在一次调整 的基础上进行二次调整就是在负荷变动引起的频率下降越出允许范围时，操作 调频器，增加发电机组发出的功率，使频率特性向上移

26、动。 只进行一次调整时，负荷的增量可分解为两部分：一部分是因调速器 LO P 的调整作用而增大的发电机组功率，另一部分是因负荷本身的调节效应 G Kf 而减少的负荷功率。 L Kf 不仅进行一次调整而且进行二次调整时，这个负荷增量可分解为三个 LO P 部分：一部分是由于进行了二次调整，发电机组增发的功率；另一部分仍 GO P 是由于调速器的调整而增发的发电机功率；第三部分仍是由于负荷本身 G Kf 的调节效应而减少的负荷功率。则： L Kf () LOGOGL PPKKf LOGO GLS PP KKK f 如，即发电机组如数增发了负荷功率的原始增量，则 LOGO PP LO P + ，亦即

27、实现了所谓的无差调节。0f 进行二次调整时，系统中负荷的增减基本上要靠调频机组或调频厂承担。 虽可适当增加其他机组或电厂的单位调节功率以减少调频机组或调频厂的负担， 但数值毕竟有限。这就使调频厂的功率变动幅度远大于其他电厂。如调频厂不 位于负荷中心，则这种情况可能使调频厂与系统其他部分联系的联络线上流通 的功率超出允许值。这样，就出现了在调整频率的同时控制联络线上流通功率 的问题。 图中分别为联合前 A、B 两系统的单位调节功率。设 A、B 两系统中, AB KK 都设有二次调整的电厂，它们的功率变量分别为；A、B 两系统的负, GAGB PP 荷变量则分别为。设联合线上的交换功率，由 A 流

28、向 B 为正值。, LALB PP AB P 联合前，对 A 系统 LAGAAA PPKf 对 B 系统 LBGBBB PPKf 联合后，通过联络线 A 流向 B 的交流功率，对 A 来说，可以看做一个负荷 LAABGAAA PPPKf 对 B 来说，这交换功率看做一个电源 LBABGBBB PPPKf 联合后，系统频率一致， 可得， AB fff + ()()() LAGALBGBAB PPPPKKf 或 ()() () LAGALBGB AB PPPP f KK 代入上式， ()() ALBGBBLAGA AB AB KPPKPP P KK 令： , LAGAALBGBB PPPPPP 分

29、别为两系统的功率缺额，则：, AB PP () AB AB PP f KK ABBA AB AB KPKP P KK 可见，联合系统频率的变化取决于这系统总的功率缺额和总的系统单位调 节功率。这理应如此，因两系统联合后，应看做一个系统。且如 A 系统没有功 率缺额，即，则联络线由 A 流向 B 的功率要增大；而如果 B 系统的功率0 A P 缺额完全由 A 系统增发的功率所抵偿，即，则， BA PP 0f 。这种情况下，虽可保持系统频率不变，B 系统的功率缺额 ABBA PPP 或 A 系统增发的功率却要如数通过联络线由 A 流向 B 传输。这就是调 B P A P 频厂设在远离负荷中心而且要

30、实现无差调节的情况。 例 2-1 两系统由联络线联结为一联合系统。正常运行时，联络线上没有交换功率 流通。两系统的容量分别为 1500MW 和 1000MW；各自的单位调节功率（分别以 两系统容量为基准的标么值）示于下图，设 A 系统负荷增加 100MW，试计算下 + 列情况下的频率变量和联络线上流过的交换功率：（1）A、B 两系统机组都参 与一次调频；（2）A、B 两系统机组都不参与一次调频；（3）B 系统机组不参 与一次调频；（4）A 系统机组不参与一次调频；（5）A、B 两系统机组都参与 一、二次调频，A、B 两系统都增发 50MW；（6）A、B 两系统机组都参与一次调 频，A 系统机组

31、都参与二次调频并增发 60MW；（7）A、B 两系统机组都参与一 次调频，B 系统机组都参与二次调频并增发 60MW；（8）A 系统所有机组都参与 一次调频，并有部分机组参与二次调频，增发 60MW，B 系统一半机组参与一次 调频，另一半机组为负荷限制器所限制，不参与调频。 解：将以标么值表示的单位调节功率折算为有名值 = = 25 1500 50 = 750（/） = = 20 1000 50 = 400（/） = = 1.5 1500 50 = 45（/） = = 1.3 1000 50 = 26（/） (1) 两系统都参加一次调频时 = 25 = 1.5 = 20 = 1.3 1500

32、1000 图 2-4 两个系统的联合 + ; = = = 0 = 100 = + = 795/ ;。 = + = 426/ = 100 = 0 = + + = 100 795 + 426 = 0.082() = + = 426 100 795 + 426 = 34.9() 这种情况正常，频率下降不多，通过联络线由 B 向 A 输送的功率也不大。 (2) A、B 两系统机组都不参与一次调频时 ; ； = = = 0 = 100 = = 0 ;。 = = 45/ = = 26/ = 100 = 0 = + + = 100 45 + 26 = 1.41() = + = 26 100 45 + 26

33、= 36.6() 这种情况最严重，发生在 A、B 两系统的机组都已满载，调速器受负荷限 制器的限制已无法调整，只能依靠负荷本身的调节效应。这时，系统频率质量 已无法保证。 (3) B 系统机组不参与一次调频时 ; ； = = = 0 = 100= 750/ ; = 0;= + = 795/ = = 26/ ;。 = 100 = 0 = + + = 100 795 + 26 = 0.122() + = + = 26 100 45 + 26 = 3.17() 这种情况说明，由于 B 系统机组不参加调频，A 系统的功率缺额主要由该 系统本身机组的调速器进行一次调频加以补充。B 系统所能供应的，实际上

34、只 是由于联合系统频率略有下降，它的负荷略有减少，使该系统略有富裕的 3.17MW。 (4) A 系统机组不参与一次调频时 ; ； = = = 0 = 100 = 0= 400/; ; ; = = 45/ = + = 426/ = 100 。 = 0 = + + = 100 45 + 26 = 0.212() = + = 426 100 45 + 426 = 90.5() 这种情况说明，由于 A 系统机组不参加调频，A 系统的功率缺额主要由 B 系统供应，以致联络线上要流过可能会超过限额的大量交换功率。 (5) A、B 两系统机组都参与一、二次调频，A、B 两系统都增发 50MW 时 ; ;

35、= = 50 = 100 = 0 ; = + = 795/ = + = 426/ ; 。 = 100 50 = 50 = 50 = + + = 50 50 795 + 426 = 0() = + = 795 ( 50) 426 50 795 + 426 = 50() 这种情况说明，由于进行了二次调频，发电机增发的总和与负荷增量平衡， + 系统频率无偏移，B 系统增发的功率全部通过联络线输往 A 系统。 (6) A、B 两系统机组都参与一次调频，A 系统机组都参与二次调频并增发 60MW 时 ; ; = 60，= 0 = 100 = 0 ; = + = 795/ = + = 426/ ; 。 =

36、 100 60 = 40 = 0 = + + = 40 795 + 426 = 0.0328() = + = 426 40 795 + 426 = 14() 这种情况说较理想，频率偏移很小，通过联络线由 B 系统输往 A 系统的交 换功率也较小。 (7) A、B 两系统机组都参与一次调频，B 系统机组都参与二次调频并增发 60MW 时 ; ; = 0，= 60 = 100 = 0 ; = + = 795/ = + = 426/ ; 。 = 100 = 60 = + + = 100 60 795 + 426 = 0.0328() = + = 795 ( 60) 426 100 795 + 426

37、 = 74() 这种情况与上一种情况相比，频率偏移相同，因联合系统的功率缺额都是 40MW。联络线上流过的交换功率中增加了 B 系统由于有部分机组进行二次调 频而增发的 60MW。联络线上传输大量交换功率是不希望发生的。 (8) A 系统所有机组都参与一次调频，并有部分机组参与二次调频，增发 + 60MW，B 系统一半机组参与一次调频时 ; ；; = 60 = 100 ，= 0= 0 ; = + = 795/ = 1 2 + = 226/ ; 。 = 100 60 = 40 = 0 = + + = 40 795 + 226 = 0.0391() = + = 226 40 795 + 226 =

38、 8.85() 这种情况说明，由于系统中有一半机组不能参加调频，频率的偏移将增大， 单也正由于有一半机组不能参加调频，通过联络线又 B 系统相 A 系统传输的交 换功率将有所减少。 7 7 电力系统调频厂的选择电力系统调频厂的选择 现代电力系统中，绝大部分发电机组都在有热备用的条件下参加频率的一次 调整，少数的发电机组或发电厂承担二次调频任务，这种发电厂可称为调频厂。 调频厂必须满足一定的条件，如：具有足够的调整容量和调频范围，能比较迅 速地调整出力，调整出力时符合安全及经济运行原则，不会引起系统内部或联 络线工作困难等。根据这些条件，在水火电厂并存的电力系统中，一般应选择 大容量的有调节库容

39、的水电厂作为主调频电厂，因为水电厂调整出力时，速度 快，操作简便，调整范围大，且调整出力时不影响电厂的安全生产。大型火电 厂中效率较低的机组可作为辅助调频之用，电厂的其余机组宜带基本负荷。即 非调频厂在系统正常运行情况下只按调度中心预先安排的日发电计划运行，并 进行频率的一次调整，而不参加频率的二次调整。下面介绍调整容量、调整速 度这两个重要问题。 7.17.1 调频厂的调整容量调频厂的调整容量 根据调频厂可用于二次调整的容量为 。 0= 0+ + 式中：系统的单位调节功率是可以计算的；可认为是允许的频率偏差，通 常是已知的；而负荷变动的幅度具有随机性质，较难确定，可用统计方法 0 作近似估算

40、，例如可近似按 估算，这样可确定。是可用于二次 000 调整的容量，并不是调频厂的容量。火电厂受锅炉最小负荷限制，可调容量仅 为其额定容量的 30%（高温高压）75%（中温中压），这样选择中温中压的火 电厂作调频厂时，其装机容量比高温高压火电厂要小。水电厂的可调容量一般 大于火电厂，至少有其额定容量的50%或以上。 7.2 调调频频厂厂的的调调整整速速度度 调频厂的调整速度 电力系统中负荷上升的速度是很快的，如容量为 5000MW 的 系统其负荷上升的速度就可达 1520MW/min。但火电厂的调整速度受汽轮 机的限制 50%100%额定负荷范围内，每分钟仅能增加出力 2%5%。水电厂水轮机出

41、力变 化速度非常快，每分钟可达 50%400%，即 1 分钟内可达到额定出力。核能电厂 的运行费用很低，通常是满负荷运行，不考虑作调频厂。 从以上两方面分析可见，一般可选水电厂作调频厂；系统中没有水电厂或水电厂 不宜担任调频任务时，如丰水季节，可选中温中压火电厂作调频厂。抽水蓄能电厂放水发 电时也可考虑参与调频。当仅由一个发电厂担任调频任务时，其调整容量可能不够大， 应确定几个调频厂，并 分别规定其调整范围和顺序，如第一、第二、第三调频厂等 等。一台发电机组进行二次调整时的调整速度也可能不够快，需要几台机组同时调整。 但手动操作调频器时，为防止混乱，一般不允许同时调几台机组。这就需要采用自动调 频方式。广义的自动调频又称为自动负荷 -频率控制（ALFC）或自动发电控制 （AGC），有时也包含经济调度控（EDC）的内容，即自动负荷-频率控制应有 如下三方面的功能：保持系统频率等于或十分接近额定值；保持各子系统间的 交换功率为给定值；保持各发电设备以最经济的方式运行。