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2023-06-27
如何进行电力系统频率的调整？
【摘要】：要确定电力系统的负荷变化引起的频率波动，需要同时考虑负荷及发电机组两者的调节效应，为简单起见先只考虑一台机组和一个负荷的情况。这就是说在频率为f1时达到了发电机组有功输出与系统的有功需求之间的平衡。正因为这样，依靠调速器进行的一次调整只能限制周期较短、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地落到了二次调整方面。
要确定电力系统的负荷变化引起的频率波动，需要同时考虑负荷及发电机组两者的调节效应，为简单起见先只考虑一台机组和一个负荷的情况。负荷和发电机组的静态特性如图6-4所示。在原始运行状态下，负荷的功频特性为PD（f），它同发电机组静态特性的交点A确定了系统的频率为f1，发电机组的功率（也就是负荷功率）为P1。这就是说在频率为f1时达到了发电机组有功输出与系统的有功需求之间的平衡。
假定系统的负荷增加了ΔPD0，其特性曲线变为P′D（f）。发电机组仍是原来的特性。那么新的稳态运行点将由P′D（f）和发电机组的静态特性的交点B决定，与此相应的系统频率为f2。由图6-5可见，由于频率变化了Δf，且
图6-5 电力系统功率—频率静态特性
发电机组的功率输出的增量
由于负荷的频率调节效应所产生的负荷功率变化为
当频率下降时，ΔPD是负的。故负荷功率的实际增量为
它应同发电机组的功率增量相平衡，即
或
式（6-10）说明系统负荷增加时，在发电机组功频特性和负荷本身的调节效应共同作用下又达到了新的功率平衡。
在式（6-10）中
K称为系统的功率－频率静特性系数，或系统的单位调节功率。它表示在计及发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量。根据K值的大小，可以确定在允许的频率偏移范围内，系统所能承受的负荷变化量。显然，K的数值越大，负荷增减引起的频率变化就越小，频率也就越稳定。
系统中不只一台发电机组时，有些机组可能因已满载，以致调速器受负荷限制器的限制不能再参加调整。这就使系统中总的发电机单位调节功率下降。例如系统中有n台发电机组，n台机组都参加调整时
n台机组中仅有m台参加调整，即第m＋1，m＋2，…，n台机组不参加调整时
显然
如果将KGN和KGM换算为以n台发电机组的总容量为基准的标么值，则这些标么值的倒数就是全系统发电机组的等值调差系统，即
显然
由于上述两方面的原因，使系统中总的发电机单位调节功率从而系统的单位调节功率KS都不可能很大。正因为这样，依靠调速器进行的一次调整只能限制周期较短、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地落到了二次调整方面。
【例6-2】设系统中发电机组的容量和它们的调差系数分别为：
水轮机组 100MW/台×5台＝500台MW σ%＝2.5
75MW/台×5台＝375MW σ%＝2.75
汽轮机组 100MW/台×6台＝600MW σ%＝3.5
50MW/台×20台＝1000MW σ%＝4.0
较小容量汽轮机组 合计1000MW σ%＝4.0
系统总负荷为3300MW，负荷的单位调节功率KD＊＝1.5，试计算：（1）全部机组都参加调频；（2）全部机组都不参加调频；（3）仅水轮机组参加调频；（4）仅水轮机组和20台50MW汽轮机组参加调频等四种情况下系统的单位调节功率Ks。计算结果分别以MW/Hz和标么值表示。
解 按
当取KG的基准值KB＝PDN/fN时，KG的标么值为KG*＝
按此二式先计算各类发电机组的KG和KG＊。
5×100MW水轮机组
5×75MW水轮机组
6×100MW汽轮机组
20×50MW汽轮机组
1000MW小容量汽轮机组
系统负荷
而其标么值已知为KD＊＝1.5。
以下求各种不同情况下的KS和KS＊。
（1）所有机组全部参加调频时
（2）所有机组都不参加调频时
（3）仅水轮机组参加调频时
（4）仅水轮机组和20台50MW汽轮机参加调频时
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