電力系統(tǒng)分析 5 有功平衡

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整 5.1 電力系統(tǒng)的有功平衡與頻率調(diào)整5.2 電力系統(tǒng)的頻率特性 5.2.1 5.2.2 5.3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 5.3.1 5.3.2 第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整5.1 電力系統(tǒng)中的有功平衡與頻率調(diào)整電力系統(tǒng)中的有功平衡與頻率調(diào)整 5.1.1 頻率調(diào)整的必要性 1 頻率變化對用戶的影響 2 頻率變化對發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響 (1)系統(tǒng)頻率的變化將引起工業(yè)用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，這將影

2、響產(chǎn)品的質(zhì)量。如紡織工業(yè)、造紙工業(yè)將因頻率變化出現(xiàn)殘次品。(2) 當(dāng)頻率降低，使電動(dòng)機(jī)有功功率降低，將影響所傳動(dòng)機(jī)械的出力。(1)發(fā)電廠的廠用機(jī)械多使用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，系統(tǒng)頻率降低使電動(dòng)機(jī)出力降低，若頻率降低過多，將使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，會引起嚴(yán)重后果。如給水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將迫使鍋爐停爐。 (3) 頻率不穩(wěn)定，將會影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性。雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等重要設(shè)施將因頻率過低而無法運(yùn)行。 第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(2)電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行時(shí)容易引起汽輪器低壓葉片的共振，縮短汽輪器葉片的壽命，嚴(yán)重時(shí)使葉片斷裂，造成重大事故。 (3)系統(tǒng)頻率降低時(shí)，異步電

3、動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流大大增加，引起系統(tǒng)無功損耗增加，若系統(tǒng)備用無功電源不足，將導(dǎo)致電壓降低?？傊娏ο到y(tǒng)的頻率降低時(shí)將影響各行各業(yè)，頻率過低時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)瓦解，造成大面積停電，必須設(shè)法使系統(tǒng)頻率保持在規(guī)定范圍內(nèi)5.1.2 電力系統(tǒng)的頻率與有功功率平衡的關(guān)系系統(tǒng)頻率同發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系60npf 而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速由作用在機(jī)組轉(zhuǎn)軸上的功率平衡確定dtdnpppm)(原動(dòng)機(jī)輸入功率各種損耗發(fā)電機(jī)輸出電磁功率Pm由系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)決定，任何時(shí)刻都和系統(tǒng)總的有功負(fù)荷功率相等可見，負(fù)荷功率的任何變化都會引起發(fā)電機(jī)輸出功率的變化。而原動(dòng)機(jī)的輸入功率則因調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相對遲緩無法瞬間變化，因此發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的絕對平衡

4、不存在，即嚴(yán)格維持f不變是不可能的。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整 1、有功功率負(fù)荷的變動(dòng)及其調(diào)整 對系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷變化曲線的分析表明，系統(tǒng)負(fù)荷可以看作是由三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷所組成：第一種是變化幅度小，變化周期較短（10s內(nèi)）的負(fù)荷分量；第二種是變化幅度較大，變化周期較長(一般為10s至3min)的負(fù)荷分量，如工業(yè)中大電機(jī)、電爐、電氣機(jī)車等第三種是變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。周期最長、變化幅度最大，可預(yù)測。主要是工廠作息制度、人們的生活習(xí)慣及氣象條件的變化引起的。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整

5、 據(jù)此頻率調(diào)整頻率調(diào)整一次調(diào)整一次調(diào)整:由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的 對第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻對第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整率偏移的調(diào)整 二次調(diào)整二次調(diào)整:由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、 對第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的對第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整頻率偏移的調(diào)整 三次調(diào)整三次調(diào)整:按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有 規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷，即責(zé)成各發(fā)電廠規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷，即責(zé)成各發(fā)電廠 按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電。按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整2、有功功率平衡和備用容量

6、LCSDGPPPPP 為保證可靠供電和良好的電能質(zhì)量，系統(tǒng)還應(yīng)具有一定的備用容量為保證頻率在允許范圍內(nèi)變動(dòng)，電力系統(tǒng)運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率必須和負(fù)荷消耗的有功功率平衡。備用容量按用途分負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。（1）負(fù)荷備用：為了適應(yīng)實(shí)際負(fù)荷的經(jīng)常波動(dòng)或一天內(nèi)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用，設(shè)計(jì)時(shí)一般按系統(tǒng)最大有功負(fù)荷的2一5估算。（2）事故備用：事故備用容量的大小一般約為最大負(fù)荷的5一10 （3）檢修備用：為保證發(fā)電設(shè)備進(jìn)行定期檢修時(shí)，不致影響供電而留的備用容量。（4）國民經(jīng)濟(jì)備用：計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長而設(shè)置的備用容量，一般約為系統(tǒng)最大負(fù)荷的3%5%備用容量按備用形式

7、分為熱備用和冷備用第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(1)熱備用備用容量儲存于運(yùn)行機(jī)組中，能及時(shí)抵償系統(tǒng)的功率缺額。負(fù)荷備用和部分事故備用容量通常采用熱備用形式分布在各電廠或運(yùn)行機(jī)組之間。(2)冷備用備用容量儲存于停運(yùn)機(jī)組中，檢修備用和部分事故備用采用冷備用。在系統(tǒng)中有一定備用容量的前提下，就可以考慮有功功率在各發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題。電力系統(tǒng)中有功功率最優(yōu)分配有兩個(gè)主要內(nèi)容：有功電源的最優(yōu)組合和有功負(fù)荷的最優(yōu)分配。目前發(fā)電廠主要有以下三類：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠（一）各類發(fā)電廠的特點(diǎn)1 1、火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)、火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)第五章

8、第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整火電廠外景第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整（1）運(yùn)行需要支付燃料費(fèi)用，占用運(yùn)輸能力，運(yùn)行不受運(yùn)行需要支付燃料費(fèi)用，占用運(yùn)輸能力，運(yùn)行不受自然條件的影響。自然條件的影響。（2 2）有功出力受鍋爐和汽輪機(jī)最小技術(shù)負(fù)荷的限制，啟）有功出力受鍋爐和汽輪機(jī)最小技術(shù)負(fù)荷的限制，啟停時(shí)間長且啟停費(fèi)用高。停時(shí)間長且啟停費(fèi)用高。（3 3）效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)，高溫高壓設(shè)備效率最高，低）效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)，高溫高壓設(shè)備效率最高，低溫低壓設(shè)備效率最低。溫低壓設(shè)備效率最低。 （4 4）熱電廠采用抽汽供熱

9、，總效率較高。）熱電廠采用抽汽供熱，總效率較高。2 2、水力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)、水力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)(1)不需燃料費(fèi)，而且水是可再生資源。但一次投資大，運(yùn)行在不同程度上受自然條件的影響。(2)出力調(diào)節(jié)范圍比火電機(jī)組大，機(jī)組投入和退出用時(shí)少。(3)水利樞紐往往兼有發(fā)電、航運(yùn)、防洪等多方面的效益，因而發(fā)電用水量通常要按水庫的綜合效益考慮，不一定同電力負(fù)荷的需要一致。水電廠只有與火電廠配合，才能充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整豐滿水電廠外景豐滿水電廠外景第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整秦山核

10、電站主控制室秦山核電站主控制室秦山核電站汽輪機(jī)房秦山核電站汽輪機(jī)房第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整3 3、核電廠核電廠的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1 1）反應(yīng)堆和汽輪機(jī)組退出運(yùn)行和再度投入花費(fèi)時(shí)間長，）反應(yīng)堆和汽輪機(jī)組退出運(yùn)行和再度投入花費(fèi)時(shí)間長，且增加能量損耗。且增加能量損耗。（2 2）運(yùn)行中不宜承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷。）運(yùn)行中不宜承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷。（3 3）一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。）一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。原則（1）充分利用水源。 （2）降低火電機(jī)組的單位煤耗，發(fā)揮高效機(jī)組的作用。 （3）盡量降低火力發(fā)電成本。 根據(jù)上述原則，在夏季豐水期和冬季枯水期各類電廠在

11、日負(fù)荷曲線中的安排示意圖，見圖5-2。（二）各類發(fā)電廠的合理組合應(yīng)指出應(yīng)指出: : 枯水季節(jié)往往由系統(tǒng)中的枯水季節(jié)往往由系統(tǒng)中的大型水電廠大型水電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù)承擔(dān)調(diào)頻任務(wù); ;洪水季節(jié)這任務(wù)就轉(zhuǎn)移給洪水季節(jié)這任務(wù)就轉(zhuǎn)移給中中溫中壓火電廠溫中壓火電廠. .抽水蓄能電抽水蓄能電廠在其發(fā)電期間也可參加調(diào)廠在其發(fā)電期間也可參加調(diào)頻頻. .但但低溫低壓火電廠低溫低壓火電廠則因則因容量不足容量不足, ,設(shè)備陳舊設(shè)備陳舊, ,不能擔(dān)不能擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)負(fù)調(diào)頻任務(wù). .第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整有功功率電源的最優(yōu)組合l 各類發(fā)電廠組合順序示意圖枯水季節(jié)枯水季節(jié)

12、:冬季枯水期，由凝汽式火電廠承擔(dān)基本負(fù)荷，水電廠則承擔(dān)尖峰負(fù)荷。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整洪水季節(jié)洪水季節(jié):夏季豐水期，水量充足，水電廠應(yīng)帶基本負(fù)荷以避免棄水、節(jié)約燃煤。在此期間，可抓緊時(shí)間進(jìn)行火電廠設(shè)備的檢修。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是，在滿足一定約束條件的前提下，盡可能節(jié)約消耗的能源。1、耗量特性 發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出的有功功率的關(guān)系。與發(fā)出的有功功率的關(guān)系。(2)比耗量：特性曲線上某點(diǎn)的縱坐標(biāo)特性曲線上某點(diǎn)

13、的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)和橫坐標(biāo)( (即輸入與輸出即輸入與輸出) )之比之比 耗量特性 / PF(1)耗量微增率: 耗量特性曲線上某點(diǎn)耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率，切線的斜率， /dPdF(3)發(fā)電設(shè)備的效率 ：比耗量的倒數(shù)比耗量的倒數(shù)FP 表示在該點(diǎn)運(yùn)行時(shí)輸表示在該點(diǎn)運(yùn)行時(shí)輸入增量對輸出增量之比入增量對輸出增量之比 效率曲線和微增率曲線 第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整2、有功負(fù)荷最優(yōu)分配的目標(biāo)函數(shù)和約束條件(1)(1)目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù): :總能源消耗量?？偰茉聪牧?。niGiiGnnGGPFPFPFPFF12211)()(.)()(第第i臺設(shè)備發(fā)出有功

14、臺設(shè)備發(fā)出有功功率功率PGi時(shí)，單位時(shí)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源間內(nèi)消耗的能源(2)(2)約束條件約束條件: :等式約束等式約束: :有功功率必須保持平衡PPPniLiniGi11若忽略網(wǎng)損，則011niLiniGiPP不等式約束不等式約束: :系統(tǒng)的運(yùn)行限制maxminmaxminmaxminiiiGiGiGiGiGiGiUUUQQQPPP第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整3、等耗量微增率準(zhǔn)則電力系統(tǒng)中的各發(fā)電機(jī)組按相等的耗量微增率運(yùn)行，可使總的能量損耗最小以兩套并聯(lián)機(jī)組間的負(fù)荷分配為例研究多元函數(shù)求極值，構(gòu)造一個(gè)不受約束的拉氏函數(shù)多元函數(shù)求極值，構(gòu)

15、造一個(gè)不受約束的拉氏函數(shù)min)()(2211GGPFPFF約束條件021LDGGPPPmin)()()(212211LDGGGGPPPPFPFL為使為使L最小，最小，有有01GPL02GPL0L可得可得第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整 求解得： 2100021222111LDGGGGGGPPPdPPdFdPPdF等耗量微增率準(zhǔn)則等耗量微增率準(zhǔn)則表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。該結(jié)論可推廣用于多個(gè)發(fā)電廠之或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。該結(jié)論可推廣用于多個(gè)發(fā)電廠之間的負(fù)

16、荷分配。間的負(fù)荷分配。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整【例5.1】三個(gè)火電廠并列運(yùn)行，各電廠的燃料消耗特性(t/h)及功率約 束條件如下： MWPMWPPFGGG2001000007. 03 . 0412111MWPMWPPFGGG2501200004. 032. 0322222MWPMWPPFGGG30015000045. 03 . 05 . 332333當(dāng)總負(fù)荷為400MW時(shí)，試分別確定發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟(jì)分配（不計(jì)網(wǎng)損） 解：按等耗量微增準(zhǔn)則解：按等耗量微增準(zhǔn)則 11110014. 03 . 0GGPdPdF22220008. 032. 0GG

17、PdPdF330009. 03 . 0GP321643. 0572. 029.14GGGPPP321400321GGGPPP第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整解得解得 MWPMWPGG77.987 .14712PG1低于下限，故應(yīng)取低于下限，故應(yīng)取PG1=100MW 。其余的。其余的300MW負(fù)荷負(fù)荷在電廠在電廠2和和3之間重新分配之間重新分配30032GGPP32MWPMWPGG95.15205.14732都在限值以內(nèi)。都在限值以內(nèi)。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整5.2 5.2 電力系統(tǒng)的頻率特性電力

18、系統(tǒng)的頻率特性332210NLNNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaPpfMP2 描述系統(tǒng)有功負(fù)荷隨頻率變化的關(guān)系曲線稱為負(fù)荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性。簡稱負(fù)荷頻率特性。 電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備與頻率的關(guān)系大致如下1)與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明，電阻爐等電阻性負(fù)荷2)與頻率變化成正比的負(fù)荷，如拖動(dòng)金屬切削機(jī)床的異步電動(dòng)機(jī)3)與頻率高次方成比例的負(fù)荷，如拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、離心水泵的電動(dòng)機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系為 系統(tǒng)頻率為 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 系統(tǒng)頻率為 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 上述各有功負(fù)荷占 的百分?jǐn)?shù)。fLPiaLNPLNPNf第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整

19、電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整LP3*32*2*10*fafafaaPL以標(biāo)幺值表示為當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，負(fù)荷從電網(wǎng)中取用有功功率與電網(wǎng)頻率的關(guān)負(fù)荷從電網(wǎng)中取用有功功率與電網(wǎng)頻率的關(guān)系系近似表示為一條直線：LLKPfLPff當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，負(fù)荷成比例自動(dòng)減少負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。其值決定于系統(tǒng)中各類有功負(fù)荷的比重，不能控制。不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的不同時(shí)刻其值都可能不同。)/(HzMW 1、調(diào)速系統(tǒng)的工作原理調(diào)速系統(tǒng)的工作原理*/fPffPPKLNLNLL【例5.2】第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：1為轉(zhuǎn)速測量元件（飛擺）

20、；2為放大元件（錯(cuò)油門）；3為執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動(dòng)機(jī)）；4為轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)（調(diào)頻器）。1、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)ACB處于ACB，不能回復(fù)到A點(diǎn)。此為發(fā)電機(jī)組的調(diào)速過程，稱一次調(diào)頻。 從上述調(diào)整過程看，對應(yīng)負(fù)荷的增大，發(fā)電機(jī)輸出功率增加，頻率略低于原來值；若負(fù)荷降低，調(diào)速器調(diào)整作用使輸出功率減少，頻率略高于原來值。由于調(diào)整后頻率不能回到原來值，一次調(diào)整為有差調(diào)節(jié)。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整2、調(diào)頻器的工作原理調(diào)頻器的工作原理 依靠發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器只能實(shí)現(xiàn)有差調(diào)頻，若頻率超出允許范圍，就必須繼續(xù)進(jìn)行頻率調(diào)整，這一任務(wù)通常由機(jī)組同步器（調(diào)頻器）來完成。

21、例：頻率偏低時(shí)例：頻率偏低時(shí)手動(dòng)或電動(dòng)同步手動(dòng)或電動(dòng)同步器使器使D D點(diǎn)上移點(diǎn)上移(F(F不動(dòng)，不動(dòng)，E E點(diǎn)下移點(diǎn)下移) )迫使錯(cuò)油門活塞迫使錯(cuò)油門活塞下移，使下移，使abab油孔油孔重新開啟。重新開啟。增加進(jìn)汽量適當(dāng)控制適當(dāng)控制D D點(diǎn)的移動(dòng)，點(diǎn)的移動(dòng)，可以使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到頻可以使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到頻率偏差允許范圍或初率偏差允許范圍或初始值，始值，二次調(diào)頻可以二次調(diào)頻可以實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整3、發(fā)電機(jī)組的有功功率發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜態(tài)特性頻率靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)組的功頻靜態(tài)特性如圖所示GPfGPf圖中直線的斜率

22、有差調(diào)節(jié)特性fPKGG發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率表示頻率發(fā)生單位變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率的變化量。負(fù)號表示二者變化方向相反GNNGNGNGGGPfKffPPfPK/*發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)機(jī)組由空載到滿載時(shí)，轉(zhuǎn)速（頻率）變化與發(fā)電機(jī)輸出功率變化之比第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整1212PPffGPf取點(diǎn)2為額定運(yùn)行點(diǎn)，點(diǎn)1為空載運(yùn)行點(diǎn)GNNGNNPffPff000100%0NNfffNNGNGNNfffPPff0*/用百分?jǐn)?shù)表示100%1*GK調(diào)差系數(shù)與單位調(diào)節(jié)功率的關(guān)系：發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率可以整定，由式 調(diào)差率可定量表明某機(jī)組負(fù)荷改變時(shí)相應(yīng)的頻率偏移

23、。例：%=5%(*=0.05)，表示當(dāng)有功負(fù)荷改變1%時(shí)，頻率偏移0.05%GPf可見調(diào)差系數(shù)越小(單位調(diào)節(jié)功率越大)，頻率偏移越小%100%0NGNNGNGfPffPK第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的頻率波動(dòng)取決于發(fā)電機(jī)組和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)P0f初始運(yùn)行于點(diǎn)O，PGPLofNP1當(dāng)負(fù)荷增加 0LLPPLP則2P2fo系統(tǒng)在O點(diǎn)達(dá)到新的平衡fkPGGfkPLLABBAABOBBAOBOA為發(fā)電機(jī)組增發(fā)功率OB 為負(fù)荷減少功率AB fKKPLGLO)(SLGLKKKfP/0系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系數(shù)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系數(shù)5.3 5.3

24、 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整0)(2Nfff第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載時(shí)，負(fù)荷功率增大，則 相當(dāng)于為0，當(dāng)負(fù)荷功率減小時(shí)， ，仍可以參加調(diào)頻 n臺發(fā)電機(jī)：n臺都參加一次調(diào)整： 只有m臺參加一次調(diào)整：GnGGGGKKKKK.321GK0GKGmGGGmGKKKKK.321課本P99 例5-1由于KL不能人為改變，頻率變化主要取決于KG的大小，增加發(fā)電機(jī)臺數(shù)，可增大KS例【5-3】參與調(diào)頻的機(jī)組愈多，KG越大，KS就愈大。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)頻器使發(fā)電

25、機(jī)組的頻率特性平行的上下移動(dòng)。P0f初始運(yùn)行于點(diǎn)O，PGPLof0P0當(dāng)負(fù)荷增加 0LLPPLP則0P0fo系統(tǒng)在O點(diǎn)達(dá)到新的平衡0LPGP0P 0f o 二次調(diào)頻，提高發(fā)電機(jī)輸出功率BACOCBCABOA:AB由于負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)自動(dòng)減少的功率fKL:BC機(jī)組一次調(diào)頻增發(fā)的功率fKG:OC機(jī)組二次調(diào)頻增發(fā)的功率0GPfKKPPLGGL00第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整) 1 (0000SGLLGGLKPPKKPPf如果二次調(diào)頻增發(fā)的功率 與負(fù)荷增量 相等，則 ，即所謂的無差調(diào)節(jié)。0LP0GP0fn臺機(jī)組時(shí)，niGiGKK1 由式(1)可見，在同樣的

26、功率缺額下，多臺機(jī)組并列運(yùn)行的頻率變化要比一臺機(jī)組運(yùn)行時(shí)小得多 多機(jī)系統(tǒng)在負(fù)荷變化時(shí)，帶調(diào)速器的機(jī)組，只要有可調(diào)容量，都參加一次調(diào)整。 二次調(diào)整由少數(shù)機(jī)組(廠)承擔(dān)主調(diào)頻機(jī)組(廠)，可依次分為主調(diào)頻廠、輔助調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠。主調(diào)頻廠負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整，一般12個(gè)電廠輔助調(diào)頻廠是在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定偏移范圍時(shí)才參與調(diào)頻(300MW大系統(tǒng)，超過0.2Hz時(shí))第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整主調(diào)頻廠一般在負(fù)荷中心，要求：主調(diào)頻廠一般在負(fù)荷中心，要求： (1)有足夠可調(diào)容量； (2)有一定調(diào)整速度； (3)調(diào)整時(shí)能符合安全、經(jīng)濟(jì)的要求； (4)一般選水

27、電廠、中溫中壓火電廠。 (5)主調(diào)頻廠起全系統(tǒng)功率平衡的作用，可作平衡節(jié)點(diǎn)第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整ABabPAAAGALAfKPPBBBGBLBfKPPAAGAabLAfKPPPBBGBabLBfKPPPl聯(lián)合前聯(lián)合前: A,B系統(tǒng)均為獨(dú)立電力系統(tǒng)系統(tǒng)均為獨(dú)立電力系統(tǒng)l互聯(lián)后互聯(lián)后: 互聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)有相同的頻率，故fffBA()()LAGAALBBBGPfPKPKP BPAPA、B系統(tǒng)的功率缺額KPPGL若互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功率的二次若互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)功率的二次調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負(fù)荷增量調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負(fù)荷增量平衡，則可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)平衡，則可實(shí)現(xiàn)無

28、差調(diào)節(jié)。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整 由上得由上得:l 頻率變化取決于兩系統(tǒng)的頻率變化取決于兩系統(tǒng)的功率缺額功率缺額和和單位調(diào)節(jié)功率單位調(diào)節(jié)功率。()ABBAPKfKP BAABBAabKKPKPKPl分析分析:GALAAPPP(1)當(dāng)兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，且兩系統(tǒng)的功率缺額與其單位調(diào)節(jié)功率成比例時(shí)，即BBAAKPKP)(BGBLBAGALAKPPKPP此時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上交換功率0abP(2)若B系統(tǒng)沒有調(diào)頻廠，即 ，其負(fù)荷變化量 將由A系統(tǒng)的二次調(diào)頻來承擔(dān)。0GBPLBP第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)

29、整若要保持 ，應(yīng)有0fBabPPBAABBAabKKPKPKPB系統(tǒng)的功率缺額全部由A通過聯(lián)絡(luò)線輸送到B。這時(shí)聯(lián)絡(luò)線的交換功率最大BAGALABGBLBAKKPPKPPK)()(BAGALABLBAKKPPKPK)(BAGALLABLBKKPPPKP)(B此時(shí)聯(lián)絡(luò)線上的功率變化GALLAPPPB若要實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，必須滿足 不超過允許范圍。否則即使系統(tǒng)功率能夠平衡，受聯(lián)絡(luò)線功率的限制，電力系統(tǒng)頻率不能保持不變。abP第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整【例5.4】兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線連結(jié)為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)線上沒有交換功率。兩系統(tǒng)的容量分別為1500M

30、W和1000MW，各自的調(diào)節(jié)功率（分別以兩系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）如圖所示。設(shè)A系統(tǒng)負(fù)荷增加100MW，試計(jì)算下列情況下的頻率變化量和聯(lián)絡(luò)線上流過的交換功率： 25*GAK5 . 1*LAKMW150020*GBK3 . 1*LBKMW1000abP解：先將標(biāo)幺值還原為有名值NGAGAGAfPKK*HzMW /75050150025NGBGBGBfPKK*HzMW /40050100020第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(1) A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一次調(diào)頻NLALALAfPKK*HzMW /455015005 . 1NLBLBLBfPKK*HzM

31、W /265010003 . 125*GAK5 . 1*LAKMW150020*GBK3 . 1*LBKMW1000abPBABAKKPPfBAABBAabKKPKPKPGALAAPPPMW1000100GBLBBPPP000LAGAAKKKHzMW/79545750HzMWKKKLBGBB/42626400Hz082. 0426795100MW9 .34通過聯(lián)絡(luò)線由B向A輸送功率第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(2) A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一、二次調(diào)頻MWPPPGALAA1000100000GBLBBPPPHzMWKKKLAGAA/45450H

32、zMWKKKLBGBB/26260BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKPHz41. 12645100MW62.3626452600系統(tǒng)機(jī)組都已經(jīng)滿載，調(diào)速器無法調(diào)整，只能依靠負(fù)荷自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)，頻率質(zhì)量不能保證，最嚴(yán)重。第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(3) A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都參加一、二次調(diào)頻，且都增發(fā)50MWMWPPPGALAA5050100MWPPPGBLBB50500HzMWKKKLAGAA/795HzMWKKKLBGBB/426BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKP04267955050MW5042679550426)50(795由于進(jìn)行了二次調(diào)頻，發(fā)電機(jī)增發(fā)功率與負(fù)荷增量平衡，系統(tǒng)頻率無偏移。B增發(fā)的功率全部通過聯(lián)絡(luò)線送往A系統(tǒng)第五章第五章 電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的平衡和頻率調(diào)整(4) 兩系統(tǒng)都參加一次調(diào)頻，A系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MWMWPPPGALAA40601000GBLBBPPPHzMWKKKLAGAA/795HzMWKKKLBGBB/426BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKPHz038. 042679540MW96.1342679540426第五章第五章 電