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负荷有频率特性和电压特性。
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频率特性是指,一个设备接到电网中,它消耗的功率跟频率的关系,因为我们电力系统中的负荷大部分是电动负荷。电动负荷有这个特点:频率越高,消耗的功率越大。当然,这要求频率在很小的范围里波动是这样的,超过一定范围,比如频率过低,就会低频减载,系统会自动切除一些负荷;一部分发电机也会自动在低频情况下切除。
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电压特性类推,一般而言,对大部分设备,电压越高,功率越大,比如我们照明的灯泡。
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任何瞬间,出力和负荷都是严格匹配的。# C, g" E6 p+ m! k$ r7 @
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电力系统维持平衡就是这么个过程:
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假设一个系统中,有1000万千瓦负荷,发电机和负荷正保持平衡。某个瞬间,城市市政照明用电同时投入运行,我们看到,灯在一瞬间都亮了,假设这个负荷是6万,在这组假设条件下,系统是怎么运行的呢?假设投入瞬间,频率是50Hz8 w6 A3 b! J) W8 ?; \$ P
8 [$ s0 D; n+ d. Z" A3 V1、投入瞬间,系统频率会下降,这是因为对发电机而言,原动机的输入扭矩不变,但是发电机的电磁扭矩增加。类比一下,我们开着一个拖拉机在路上跑,一瞬间有个人爬上来,阻力大于动力,速度就会下降。发电机速度下降,对应着发电机输出的频率下降。6 v: E3 F& e& i! i4 ^- {
. |! f; o( A- W* R9 x* z5 f- q9 `2、投入瞬间,系统中负荷消耗的总功率仍然是1000万,如上所述的频率特性,因为频率下降,原来的1000万负荷的设备,在频率下降后,消耗的功率下降到9994.1万千瓦,让出来了5.9万千瓦给照明的市政用电;假设系统频率下降到49.8。出力严格等于负载。
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3、所有发电机的一次调频检测到频率下降了,就会自动加加油门、气门,这是一次调频。就像开拖拉机的师傅,稍微踩踩油门。频率恢复到49.95,这时原来的负荷恢复到999万千瓦,市政用电恢复到5.98万千瓦,发电机们因为踩了踩油门,出力增加到1004.98
0 {' ]! |' b: {& ^8 v6 I G之所以举这个数字,因为一次调频是有差的,不能使频率完全恢复到50hz。! J9 |* M' k* z/ D! k* J5 A* a* k
7 J" i' e/ o/ ]' [; b# G从1-3的过程,大约是在4s以内即可完成。
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4 h7 n2 Z& i @7 Z4、大约每隔8s左右,EMS系统中的AGC(自动发电控制)会根据频率偏差情况,再精准调节一次,比如把频率恢复到50hz,这时原来的负荷恢复到1000万,市政照明恢复到6万,完成了这个负荷的彻底投入运行。
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; Y/ A& y: p1 L* N从以上过程可以看到,一个系统只要不发生10%以上负荷的瞬间波动,整个调节可以自动完成,而对现在大电网而言,发生10%的瞬间波动是不可想象的。这也是大电网互联的好处之一。) Q" Y2 j8 w# Y" |/ N
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再强调:任何时候出力等于负荷,只是某些瞬间,频率变化,使出力和负荷在不同的水平位上平衡,所以大家在调度室看到频率不断闪动,那是有负荷在不断投入/退出的缘故。 |
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