电力系统的频率调整

1、一次调频
　　正常运行点：A点 (f₁ , P₁)。
　　当用电设备容量突然增加ΔP_L0，即P_L => P_L’时，由于调速器动作，工作点由A => B，频率偏移：Δf = f₂ - f₁ <0。
　　
　　如果调速器不动作，或机组满载，则f₁ => f₃ 。
　　
　　当工作点由A => B，由于负荷的频率调节效应导致的功率变化量为：
　　ΔP_L= K_LΔf (Δf<0 => ΔP_L<0)
　　所以负荷功率实际增加量仅为：
　　ΔP_L0 ΔP_L =ΔP_L0 K_LΔf
　　发电机功率实际增加量为：ΔP_G =P₂ – P₁= - K_G Δf
　　
　　功率平衡 => ΔP_G =ΔP_L0 ΔP_L ,ΔP_L0= ΔP_G - ΔP_L = - (K_G K_L)Δf , - ΔP_L0 / Δf = K_G K_L= K_S => 系统的单位调节功率，MW/Hz
　　标幺值：
　　ΔP_L0 /Δf = K_G* P_GN/f_N K_L* P_LN/f_N
　　P_GN与P_LN之差为备用容量（热备用）。
　　如果机组满载，即备用容量为0，则P_L增加时，K_G =0。
　　[例1]某系统总负荷为50MW，运行在50Hz，K_L*=2.5，系统发电机总容量为100MW，调差系数σ%=2.5。当用电设备容量增加5MW时，系统的频率变为多少？实际负荷增量是多少？
　　解：K_G* =100/σ% =100/2.5=40,
　　　　K_G = K_G* P_GN/f_N =40 × 100 /50=80 MW/Hz,
　　　　K_L = K_L* P_LN/f_N =2.5 × 50 /50=2.5 MW/Hz,
　　　　代入 - ΔP_L0 / Δf = K_G K_L, 得：
　　　　Λf = - 5 / (80 2.5) = - 0.0606 Hz，系统的频率变为：50 - 0.0606 =49.9394Hz
　　　　实际负荷增量是：ΔP_G = - K_G Δf = -80 × (- 0.0606)=4.8MW
　　(如果系统发电机总容量为50MW?)
　　n台机组并列运行时，如果系统频率变化，则各机组功率增量：
　　ΛP_Gi = - K_GiΛf , i=1,2,…,n。
　　n台机组输出功率的总增量为：
　　
　　n台机组的等值单位调节功率为：
　　
　　这时，仍有：
　　- ΛP_L0 /Λf = K_GΣ K_L
　　
　　可见：
　　·K_GΣ>>K_Gi , 有利于调频；
　　·如果第j台机组满载，则P_L增加时， K_Gj =0。
　　[例2]某系统中有四台发电机组并列运行，向负荷P_L供电。已知各机组容量均为100MW，调差系数σ%=4；负荷K_L*=1.5。当P_L=320MW时，运行在50Hz。当负荷容量增加50MW时，在下列情况下，系统的频率变为多少？机组出力各是多少？
　　（1）机组平均分配负荷；
　　（2）两台机组满载，另两台机组平均分配余下负荷；
　　（3）一台机组满载，另三台机组平均分配余下负荷，但这三台机组因故最多只能各自承担80MW负荷。
　　解：（1）机组平均分配负荷，均为80MW，未满载。
　　　　K_G* =100/σ% =100/4=25,
　　　　K_G = K_G* P_GN/f_N =25 × 100 /50=50 MW/Hz,
　　　　K_L = K_L* P_LN/f_N =1.5 × 320 /50=9.6 MW/Hz,
　　　　代入 - ΔP_L0 /Δf = 4K_G KL, 得：
　　　　Δf = - 50 / (4 ×50 9.6) = - 0.239 Hz，
　　　　系统的频率变为：
　　　　50 - 0.239 =49.761Hz
　　　　　各机组实际功率增量是：
　　　　ΔP_G = - K_GΔf = -50 × (- 0.239)=11.95MW
　　　　　各机组出力为：
　　　　P_G = 80 11.95=91.95MW
　　　　（2）两台机组满载，不再参加一次调频；另两台机组平均分配余下负荷，出力均为60MW，未满载。因此，
　　　　- ΔP_L0 /Δf = 2K_G K_L, 得：
　　　　Δf = - 50 / (2 ×50 9.6) = - 0.456 Hz，
　　　　　 系统的频率变为：
　　　　50 - 0.456 =49.544Hz
　　　　　 未满载的两台机组实际功率增量是：
　　　　ΔP_G = - K_GΔf = -50 × (- 0.456)=22.8MW
　　　　　 这两台机组各自的出力为：
　　　　P_G = 60 22.8=82.8MW
　　　　（3）一台机组满载，不再参加一次调频；另三台机组平均分配余下负荷，各自承担（320-100）/ 3 = 73.333MW，未满载，但这三台机组因故最多只能各自承担80MW负荷，所以三台机组的可调容量为：
　　　　ΔP_GΣ =3 ×（80 - 73.333）=20MW 而负荷增加50MW，于是有
　　　　ΔP_L1=50 -20 =30MW的功率完全由负荷的频率调节效应承担，如图所示。
　　　　
　　　因此，由 - ΔP_L1 / Δf = K_L, 得：
　　　Δf = - 30 / 9.6 = - 3.125 Hz，系统的频率变为：50 – 3.125 =46.845Hz
　　　最后，一台机组满载，其它机组均承担80MW的负荷。
　　　
　　本例总结

序号	参加一次调频的机组		频率偏移(Hz)
	台数	可调整的容量(MW)
（1）	4	80	-0.239
（2）	2	80	-0.456
（3）	0	0	-3.125

　　可见，参加一次调频的机组越多、机组可调整的容量越大，系统调频的效果越好。
2、二次调频
　　当用电设备容量突然增加ΔP_L0，即P_L ＝> P_L’时，调频器动作，使得机组功-频特性由P_G ＝> P_G’，工作点由A ＝> D，频率偏移：Δf ’ = f₂’ - f₁ <0 显然，|Δf ’| < |f₂ - f₁|= |Δf|。
　　
　　负荷功率实际增加量为：
　　ΔP_L0 ΔP_L’ =ΔP_L0 K_LΔf ’。
　　发电机功率实际增加量ΔP_G’为一、二次调频作用增发的功率之和，令ΔP_G0为二次调频作用增发的功率（AE），则
　　ΔP_G’ = ΔP_G0 (- K_GΔf ’)
　　于是，ΔP_L0 K_LΔf ’=ΔP_G0 - K_GΔf ’或：-(ΔP_L0 - ΔP_G0)/Δf ’ = K_G K_L = K_S
　　
　　频率器动作合适，可以实现无差调节；而一次调频只能实现有差调节。
　　
　　n台机组并列运行，且只有一台（如：第j台＜主调频机组＞）或若干台机组担负调频任务：
　　- ( ΔP_L0 - ΔP_Gj0)/ Δf ’ = K_GΣ K_L
　　—— n台机组的等值单位调节功率
　　ΔP_Gj0——为二次调频作用增发的功率
　　[例3]在例2（1）中（即：机组平均分配负荷），如果机组二次调频增发20MW功率，系统的频率变为多少？
　　解：由　-(ΔP_L0 -ΔP_Gj0)/Δf ’ =K_GΣ K_L，得：
　　　　Δf ’ = -(50 – 20)/(4 × 50 9.6) =-0.143(Hz)
　　　　系统的频率变为：50 -0.143 =49.857 (Hz)
3、 互联系统的频率调节
　　主调频厂最好设置在负荷中心，以减少网络功率损耗。但互联系统会有几个负荷中心、几个分系统，在调频时还应注意联络线上交换功率的控制问题，即交换功率应小于允许值。
　　
　　设系统A、B的负荷变化量分别为ΔP_LA和ΔP_LB；由二次调频得到的发电机功率增量分别为ΔP_GA和ΔP_GB；系统单位调节功率分别为K_A和K_B；联络线交换功率增量为ΔP_ab，且由A至B为正方向。
　　
　　
　　联络线交换功率增量为ΔP_ab：
　　
　　如果A、B都进行二次调频，且满足条件：
　　
　　则ΔP_ab =0。
　　如果一个系统（如B）不进行二次调频，即ΔP_GB=0，则
　　
　　当功率在互联系统中能够平衡时，即
　　ΔP_LA ΔP_LB=ΔP_GA 则有：ΔP_ab=ΔP_LB，这时ΔP_ab最大。