电力系统分析实验(2)

图2-1 负荷调整实验原理图

记录此时发电机组的P和Q于表2-1中，同时记录1、3、5、10#智能电力监测仪有功功率和无功功率于表2-1中。

表2-1 发电厂 负荷类型 电量参数 有功功率 P（kW） 无功功率 Q（kVar）

表2-2 智能测量仪表 电量参数 负荷类型 1# 平均相电压 Uph（V） 有功功率 P（kW） 无功功率 Q（kVar）

依次按下QF12、QF13“合闸”按钮，投入负荷LD4，网络结构如图3-6。记录此时发电

LD1 LD1+ LD2 LD1 LD1+ LD2 LD1 LD1+ LD2 3# 5# 10# LD1 LD1+LD2

图2-2

机组的P和Q，记录此时发电机组的P和Q于表2-1中，同时记录1、3、5、10#智能电力监测仪有功功率和无功功率于表2-2中。 （4）各发电机组的解列和停机

手动调节1#发电厂发出的有功功率和无功功率为0，按下监控实验台的QFG1“分闸”按钮，完成1#发电厂的解列操作，然后进行1#发电机组的停机操作。

四、实验报告

1、根据实验数据，分析负荷变化时，线路上功率的方向和数值变化，以及对发电机组的输出功率的影响。

实验3 电力系统有功功率—频率特性实验

一、实验目的

1、掌握同步发电机组的有功功率－频率特性 2、掌握电力系统负荷的有功功率－频率特性 3、掌握电力系统的有功功率－频率特性 4、掌握机组间有功功率分配的原理和操作方法 二、原理说明

1、同步发电机组的有功功率特性－频率

同步发电机组是电力系统中的有功功率源，因此，研究同步发电机组的频率－有功功率特性具有重要意义。同步发电机转子的转速n、转子极对数p与定子电压的频率f之间有如下关系：

f?pn 此式说明，调频就是调速，调速就能调频。 60同步发电机的频率-有功功率特性，表述同步发电机输出的有功功率与其频率之间的关系。它是同步发电机的一个重要特征，在调速器投入运行的条件下，该特性就是调速器的调差特性。

同步发电机组输出的有功与其频率的关系，称为同步发电机组的频率—有功功率特性（如图3-1所示），在调速器投入运行的条件下该特性就等于调速器的调差特性。

图3-1 同步发电机组的频率—有功功率特性

有功调差系数R是用来描述同步发电机组的频率—有功功率特性曲线特征的重要参数，它定义为：

R???f?PfpNN

有功功率调差系数R在数值上等于机组的有功负荷从零值增加到机组的额定有功功率时（有功功率增量为一个标幺值），其频率增量的标幺值的绝对值。公式中的负号表示：下倾的曲线为正调差特性，上升的曲线为负调差特性，水平线是零调差特性。分析可知，零调差和负调差特性的机组不能并联运行，只有具有正调差特性的机组并联运行时，才可以稳定分配有功功率。

2、电力系统负荷的有功功率－频率特性

负荷波动是影响频率稳定的重要原因。电力系统有功功率负荷具有多种形式，将它们按与频率的关系划分为不同的类型。在电力系统中，高于三次方的负荷比例很小，故通常在计算中只能取到三次方即可。

研究负荷的工频特性，主要关心额定频率附近的一段曲线，在小范围研究问题时，数学上可以近似将曲线用直线来代替，在标幺值坐标里，这根直线的斜率反映了，负荷消耗的有功功率与电源频率之间的定量关系，即：

kL*??PLPLN

?ffN负荷的功频特性（如图3-2所示）具有单调上升的特点，当电力系统发生有功功率缺额时，频率将下降，由于频率的下降，负荷将自动减小其消耗的有功功率，系数kL*越大，减小得越多，由于负荷消耗有功功率的自动减小，使得系统有功功率在较低频率下重新得以平衡。

图3-2 电力系统负荷的有功功率－频率特性

可见，负荷参与了有功功率平衡调节，它对系统频率的稳定起了有利的调节作用，而系数 kL*正反映了负荷的这种调节能力的大小，称为负荷的频率调节效应系数，也称为负荷的单位调节功率。

电力系统负荷频率-有功功率特性是指负荷取用有功功率与系统频率之间的关系，它取决于负荷的类型。电力系统综合负荷的功频特性是由各种类型负荷的功频特性按比例组合而成。

本实验系统用电阻器作为有功功率负荷，电阻器取用频率正比于其他电源电压的平方。当发电机励磁控制系统工作于恒压方式下，电阻器取用功率与频率无关；当励磁控制系统工作于恒励磁电流方式时，由于机端电压正比于转速（即频率），所以电阻器取用功率与频率成平方关系。

3、电力系统的有功功率－频率特性

当电力系统发生频率波动时，同步发电机的调速器控制作用和负荷的频率调节效应是同时进行的。由于发电机调速器是按照偏差负反馈原理构成的，所以具有正调差，具有下倾的特性。也就是说，当电力系统频率下降时，同步发电机输出功率增加，发电机调差系数KG越小，发电机组分担的变动功率△P越大，反之则越小。另外，负荷的频率调节也相应减少，这一特点有助于在电力系统频率变动时功率重新获得平衡。因为当系统负荷突然增大时，发电机组输出功率因调节系统的延时而不能及时跟上，电力系统频率必然下降，而负荷吸收功率的减少，显然有助于功率的平衡。

电力系统中有许多台发电机组和不同类型的负荷，为了分析电力系统频率的方便，必须将所有发电机组和负荷（输电网络的损耗看成是负荷的一部分），分别并为一个等效发电机组和等效负荷。

调速器的调节作用：一次调节。频率的一次调整曲线如图3-3。

移动发电机的功频特性：二次调节（无差调节）：手动或自动地操作调频器，使发电机组的频率特性平行地移动，从而使负荷变动引起的频率偏移可保持在允许范围内。频率的二次调整曲线如图3-4。

图3-3 频率的一次调整

图3-4 频率的二次调整

备注：PG″为无差调节。 4、机组间有功功率分配

系统负荷总量应在各并列运行机组间稳定而合理地得到分配，合理的含义是：各并联运行的机组所分配到的有功功率，按各机组自身容量为基准折算成标幺值时均相等，当电力负荷有功功率波动时，并列运行的机组中，调差系数较大的机组，将承担较小的有功功率增量；调差系数较小的机组，将承担较大的有功功率增量。

为此，要使有功功率负荷增量在各并联运行机组间得到合理稳定分配，就要求各机组具有相同的调差系数。同步发电机组典型的频率—有功功率特性曲线的调差系数一般在3%～5%之间。

三、实验内容与步骤

在本实验1～3步骤中，采用的电力网络结构如图3-5所示；实验4步骤中采用的电力网络结构如图3-25所示。在实验中，负荷LD2选择为“阻抗性”负载

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