电力系统的有功功率和频率调整

1、第七章电能系统的运行与管理信电学院5/27/20222 电力系统的有功功率和频率调整本节要求：本节要求： 1、掌握频率不正常产生的危害2、掌握频率的一次调整理论和计算。3、掌握频率的二次调整理论。4、了解互联系统频率调整的原理；掌握由互联系统频率调整原理说明联网的优点。2022年5月27日星期五电力系统的频率偏移频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机 (2)电子设备 (3)电钟频率变化对电力系统的影响(1) 水泵、风机、磨煤机(2) 汽轮机的叶片(3) 变压器的励磁频率允许偏移的范围：50Hz(0.20.5)Hz 7.2.1 电力系统有功功率的平衡 运行中： 规划、设计：u备用容量:

2、 1.按作用形式分LDGPPPRGNPPP负荷备用(2-5%Plmax)检修备用(可能不安排)事故备用(5-10% Plmax或系统中最 大一台单机容量）国民经济发展备用(3-5%Plmax ）2022年5月27日星期五2、按存在形式分为两者差一个网损两者差一个厂用电 热备用:运转中发电设备可能发的最大 功率与发电负荷之差(旋转备用)冷备用:未运转的、但能随时启动的发 发电设备可以发的最大功率 (不含检修中的设备)n 负荷的分类: 1.用电负荷 2.供电负荷 3.发电负荷7.2.1 电力系统有功功率的平衡2022年5月27日星期五有功功率负荷变动曲线有功功率负荷变动曲线据此图,负荷可以分为三种

3、 : 第一种变动幅度很小，周期又很短。 变动有很大的偶然性 属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷 这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动 2022年5月27日星期五n据此,频率调整一次调整:由发电机组的调速器进行的 对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整 二次调整:由发电机的调频器进行的、 对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整 三次调整:按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，即责成各发电厂 按事先给定的发电荷曲线发电。7.2.1 电力系统有功功率的平衡 电力系统中有功功率的最优分配l有功功率电源的最优组合 即指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是所谓的机

4、组合理开停。l有功功率负荷的最优分配 即指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。最常用的是按等耗量微增率准则分配。各类发电厂的运行特点和合理组合(1)火电厂特点：l 需燃料及运输费用，但不受自然条件影响l效率与蒸汽参数有关 l受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制，有功出力调整范围较窄，增减速度慢，参数越高范围越窄(高温高压30%，中温中压75%) l机组投入退出，承担急剧负荷响应时间长，多耗能量，易损坏设备l热电厂抽汽供热，效率高，但技术最小负荷取决于热负荷，为强迫功率(2)水电厂特点：l不要燃料费，水力可梯级开发，连续使用，但受自然条件影响。l出力调节范围大，50%以上

5、, 增减负荷速度快，操作容易，可承担急剧变化的负荷l决定发电量的除水量外还有水位差 保证出力l抽水蓄能机组l维持航运、灌溉、需一定水量，对应强迫功率2022年5月27日星期五(3) 核电厂特点：l可调容量大，退、投、增、减负荷消耗能量、时间，易损坏设备l一次投资大，运行费低，尽量利用承担基本负荷。n应指出: 枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂。抽水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频。但低温低压火电厂则因容量不足,设备陈旧,不能担负调频任务。2022年5月27日星期五枯水季节:各类发电厂组合顺序示意图洪水季节:各类发电厂组合顺序示意图2022年5月2

6、7日星期五7.2.2电力系统的频率调整一、频率调整的必要性所有用电设备都是按系统额定频率设计的，电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不利影响；频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电；因此必须保持频率在额定值上下，且偏移不超过一定范围。2022年5月27日星期五二、电源有功功率静态频率特性原动机未配置自动调速系统时，其机械功率与频率的关系：原动机配置自动 调速系统后：原动机的机械功率静态频率特性221fcfcpm2022年5月27日星期五 简化之：三、发电机的频率特性 如上图，发电机频率特性的斜率为 00ffPfPKNGNGG2022年5月27日星期五00GGNGNP

7、PfKff 发电机的单位调节功率（单位MW/HZ）该单位调节功率和机组的调差系数有互为倒数的关系。机组的调差系数： GNNGNNGGPffPffPfK0001单位调节功率的标么值为:100%10NNGNNGNGNGGfffPfKffPPKn 调差系数 或与之对应的发电机的单位调节功率是可以整定.所以电力系统频率的一次调整问题主要就与调差系数或与之对应的发电机的单位调节功率有关。2022年5月27日星期五负荷从电网中取用有功功率 与电网频率的关系如图:LLKPf 其标么值为：5.1NLNLLffPPK负荷的静态频率特性 负荷的单位调节功率MW/Hz(单位 )不能整定四、负荷的频率特性电力系统的一

8、次调频（调速器作用）初始运行点O，当负荷增加，则: LOPOA0LLPPOA OB BA BOBA GGBOPKf fKPABLLfKKPLGLO)(/LOGLSPfKKK SK系统的单位调节功率系数n 一次调频为有差调频。n n台发电机：n台都参加一次调整： 只有m台参加一次调整：GnGGGGKKKKK.321GK0GKGmGGGmGKKKKK.321n 当发电机满载时，负荷功率增大，则 相当于为0, 但当负荷功率减小时， ，所以仍可以参加调频。电力系统的一次调频（调速器作用）初始运行点O ，当负荷增加LOPOA0LLPPBACBOCOA)(0 0ffKfKBCGG)(0 0ffKfKABL

9、LGOPOC()GOGLLOPfKPK二次调整增发的功率 系统的单位调节功率频率的二次调整电力系统的二次调频：手动或自动调节调频器使发电机组的频率特性平行的上下移动。2022年5月27日星期五n n台机组：第n台参加二次调频 ， n台全部参加一次调频：fKKPPLnGGnLO)(0GOLOPPLOPn 无差调频: 若 , 即发电机如数增发了负荷功率的原始增量 ,亦即实现了所谓的无差调节。如上图虚线所示。n 注意:以上公式中以功率增大和频率上升为正。电力系统的二次调频多机系统的频率调整l多机系统在负荷变化时，带调速器的机组，只要有可调容量，都参加一次调整。l二次调整由少数机组(厂)承担主调频机组

10、(厂)，负荷 增 量 主 要 由 它 们 承 担 ， 可 依 次 分 为 第 一 、 第二、调频机(厂)l主调频厂一般在负荷中心，要求： (1)有足够可调容量；(2)有一定调整速度；(3)调整时能符合安全、经济的要求；(4)一般选水电厂、中温中压火电厂。(5)主调频厂起全系统功率平衡的作用，可作平衡节点互联电力系统的频率调整ABabPAAAGALAfKPPBBBGBLBfKPPAAGAabLAfKPPPBBGBabLBfKPPPn 电力系统互联的益处？潜在威胁？联合前: A,B系统均为独立电力系统互联后: 2022年5月27日星期五fffABA() ()LAG AALBBBGPfPKPKP BPAPAPBP其中 , 分别为A,B系统的功率缺额.n联合后: 两系统的频率应相等，即有互联电力系统的频率调整2022年5月27日