電力系統(tǒng)中的發(fā)電與用電設(shè)備，都是按照額定頻率設(shè)計(jì)和制造的，只有在額定頻率附近運(yùn)行時(shí)，才能發(fā)揮最好的效能。系統(tǒng)頻率過(guò)大的變動(dòng)，對(duì)用戶和發(fā)電廠的運(yùn)行都將產(chǎn)生不利的影響。
一、電力系統(tǒng)的頻率
電力系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格的關(guān)系，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由作用在機(jī)組轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩（或功率）平衡所確定的。
1.電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率—頻率靜態(tài)特性
當(dāng)頻率變化時(shí)，電力系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷（包括用戶取用的有功功率和網(wǎng)絡(luò)中的有功損耗）也將發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率變化的特性稱為負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性。見(jiàn)圖1。
圖1 有功負(fù)荷隨頻率變化的特性
在額定頻率附近，負(fù)荷的有功功率與頻率呈直線關(guān)系。
用標(biāo)么值表示為：
2.發(fā)電機(jī)組的有功功率—頻率靜態(tài)特性
當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，汽輪機(jī)（或水輪機(jī)）調(diào)速系統(tǒng)將自動(dòng)改變進(jìn)汽量（或進(jìn)水量），以相應(yīng)增減發(fā)電機(jī)輸出的功率，調(diào)整結(jié)束后達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。這種反映由頻率變化而引起汽輪機(jī)（或水輪機(jī)）輸出功率變化的關(guān)系，稱為發(fā)電機(jī)組有功功率一頻率靜態(tài)特性。見(jiàn)圖2。
圖2 頻率靜態(tài)特征
這種代表功頻靜特性的直線的斜率為負(fù)數(shù)：
標(biāo)幺值：
發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)稱為發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)：
二、頻率的一次調(diào)整
如果負(fù)荷的有功功率突然增加，由于發(fā)電機(jī)輸出的有功功率不能隨負(fù)荷的突然增加而及時(shí)變動(dòng)，發(fā)電機(jī)組將減速，電力系統(tǒng)頻率將下降。在系統(tǒng)頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出增加，同時(shí)負(fù)荷所需的有功功率減少，最后在新的平衡點(diǎn)穩(wěn)定下來(lái)。這一調(diào)節(jié)過(guò)程是由發(fā)電機(jī)和負(fù)荷共同完成的。
三、頻率的二次調(diào)整
當(dāng)電力系統(tǒng)由于負(fù)荷變化引起的頻率偏移較大，采取一次調(diào)頻尚不能使其保持在允許的范圍以內(nèi)時(shí)，通過(guò)頻率的二次調(diào)整才能解決。
頻率的二次調(diào)整就是以手動(dòng)或自動(dòng)方式調(diào)節(jié)調(diào)頻器平行移動(dòng)發(fā)電機(jī)組有功功率—頻率靜態(tài)特性，來(lái)改變發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率，使頻率的偏差在允許的范圍之內(nèi)。
在頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整同時(shí)進(jìn)行時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷的增量是由三部分調(diào)節(jié)功率與之平衡的：
1.由頻率的一次調(diào)整（調(diào)速器作用）增發(fā)的功率。
2.由頻率的二次調(diào)整（調(diào)頻器作用）增發(fā)的功率。
3.由負(fù)荷自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少取用的功率。