电力系统频率的二次调整优化方案

电力系统由于负荷变化引起频率的变化，当依靠一次调频作用不能将系统频率保持在允许范围内时，就需要由发电机组的调频器动作，使发电机组的功频静特性平行移动来改变发电机的有功功率，以保持系统的频率不变或将其保持在允许范围之内。这就是电力系统频率的二次调整。如图4-6所示，系统原来运行在O点，负荷突然增加ΔPL0后，如不进行二次调整，则会运行在O′点，系统频率为f′0。这时进行二次调整，操作调频器增发功率，相当于发电机组的功频静特性由PG直线平移至P′G直线，则运行点又从O′点转移到O″点。O″点对应频率为f″0。显然，由于进行了二次调整，系统频率的下降减少了，发电机的功率增加了，系统的运行质量有了改善。

图4-6　系统频率的二次调整

由图4-6可知，二次调整后，负荷的突变量由3部分组成，(1)由于进行了二次调整，发电机组增发的功率ΔPG0(图中O″C″＝OC)；(2)调速器动作，发电机增发的功率满足－KGΔf″＝－KG(f″0－f0)(图中的BC)；(3)负荷因本身调节效应而减少的负荷KLΔf″＝KL(f″0－f0)(图中的AB)。于是得到

如果ΔPL0＝ΔPG0，即发电机二次调频增发的功率等于负荷的突变量，则Δf＝0，即实现了无差调节，系统频率不发生变化。

在电力系统中，一般将这种调频任务分配给一个或几个调频厂的发电机。如果调频厂不位于负荷中心，二次调整增发的功率就要通过连接在调频厂与系统间的联络线传送。当ΔPG0较大时，可能使联络线上功率超出允许值，这就出现了在调整系统频率的同时控制联络线上功率的问题。

如图4-7所示，系统A和系统B经联络线组成互联系统。两系统联合前各自的单位调节功率为KA、KB，两个系统的负荷增量分别为ΔPLA、ΔPLB，两个系统都有各自的调频厂，它们二次调频增发的功率分别为ΔPGA、ΔPGB，联络线上的功率由A流向B，PAB为正。

图4-7　互联系统

联合后，将A、B系统看成一个整体，有

对A系统单独分析，联络线功率变化量ΔPAB相当于增加了一个负荷，即

对B系统单独分析，联络线功率变化量ΔPAB相当于增加了一个电源，即

两式联立求解得

令

ΔPA、ΔPB分别称为A、B系统的功率缺额，则式(4-17)、式(4-18)可写为

互联系统有以下3种常用的调整方式。

1)按频率的调整方式

采用按频率的调整方式是为了保持系统率不变，即Δf＝0。仍以A、B两系统为例来说明，当Δf＝0时，其关系式为

联络线上功率仍存在，其变化量的大小取决于两系统的功率缺额。如果两系统均有二次调频且都能平衡各自负荷的变化量，即ΔPA＝ΔPB＝0，则ΔPAB＝0。当只有一个系统出现大的负荷的变化量，而且又不能由本系统的二次调整补偿，需另一系统支援时，会产生联络线功率增量很大，从而超过允许值的情况。

采用按频率调整方式，只需要监视系统频率的变化。发电机组的调频装置按频率的偏移Δf来调节，当Δf＝0时停止调频。

2)按联络线交换功率调整方式

采用按联络线交换功率调整方式是为了保持联络线功率不变，即ΔPAB＝0，而不控制系统频率。

上式表示不论哪一系统的功率出现不平衡，都会使互联系统的频率发生变化。(www.xing528.com)

例如，A系统有二次调频装置，而B系统没有，当A、B系统分别有负荷ΔPLA、ΔPLB的变化时，因为ΔPGB＝0，所以

使两系统的频率都下降，这时A系统二次调频增发的功率为

说明A系统二次调频增发的ΔPGA无须平衡ΔPLA，这一部分由一次调整来完成。

采用这种调频方式，只需监视联络线功率，一旦ΔPAB＝0，调频则停止。

3)按频率及交换功率偏移的调整方式

按频率及交换功率偏移的调整方式要求各系统内部功率就地平衡，即ΔPA＝0、ΔPB＝0，不管其他系统功率是否能平衡。如果A、B系统都有二次调频，实现了ΔPA＝0、ΔPB＝0，则Δf＝0、ΔPAB＝0。如果A系统有二次调频，而B系统没有，这时有

即频率和联络线功率都出现偏移。

这种调整方式，既要监视系统频率的偏移，又要监视联络线功率的偏移。且因其既保证整个系统的频率质量，又不致引起联络线功率有较大的变化量，使用较广。

例4-2 如图4-8所示互联系统，各系统以自身容量为基准的单位调节功率值也表示在图中。A系统负荷变化为100 MW，试计算下列情况下的频率偏差和联络线功率的变化量：(1)A、B系统都参加一次调频；(2)A、B系统参加一次调频，A系统二次调增发功率50 MW；(3)A、B系统都参加一次调频，A系统二次调频增发功率100 MW。

图4-8　例4-2图

解：

(1)A、B两系统都参加一次调频：

这种情况频率下降不大，B系统通过联络线向A系统增发功率－66.27 MW。

(2)A、B系统参加一次调频：

A系统二次调频增发功率50 MW：

这种情况由于A系统参加了二次调频，频率偏移减小。

(3)A、B系统参加一次调频：

B系统二次调频增发功率100 MW：

这种情况由于系统参加二次调频并实现了无差调节，但联络线功率变化过大，达到100 MW。