第七章电力系统有功功率和频率调整课件.ppt

一、频率调整的必要性：一、频率调整的必要性：1.1.电力系统频率变化的影响电力系统频率变化的影响n对用户的影响对用户的影响（1 1）异步电机转速变化，影响产品质量；）异步电机转速变化，影响产品质量；（2 2）异步电机功率下降）异步电机功率下降; ;（3 3）电子设备的准确度）电子设备的准确度. .第二节第二节 电力系统的频率质量控制电力系统的频率质量控制频率调整频率调整 Frequency Regulation 1第二节第二节 电力系统的频率质量控制电力系统的频率质量控制频率调整频率调整 Frequency Regulation n对发电厂和电力系统的影响对发电厂和电力系统的影响（1 1）对发电厂厂用机械设备运行的影响；对发电厂厂用机械设备运行的影响；（2 2）对汽轮机叶片的影响；）对汽轮机叶片的影响；（3 3）对异步电机及变压器励磁的影响，增）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无功消耗加无功消耗22.频率调整的目标：频率调整的目标： 就是将系统的频率保持在允许的偏差范围内就是将系统的频率保持在允许的偏差范围内 我国电力系统额定频率为我国电力系统额定频率为50Hz，现行的，现行的电力工业技术管电力工业技术管理法规理法规中规定，频率偏差的允许范围，大系统为中规定，频率偏差的允许范围，大系统为0.2Hz，小，小系统可放宽至系统可放宽至0.5Hz。

3电力系统的频率为什么会偏离额定值？电力系统的频率为什么会偏离额定值？n转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡n转矩不平衡时转矩不平衡时, ,转子转转子转 速变化速变化, ,引起频率变化引起频率变化n保持频率恒定不变是十分困难的保持频率恒定不变是十分困难的 ! ! 4第二节电力系统的频率质量控制第二节电力系统的频率质量控制频率调整频率调整Frequency Regulation 二、电力系统的有功频率二、电力系统的有功频率特性和有功平衡：特性和有功平衡：（一）有功负荷（一）有功负荷1、负荷波动性质的分析：负荷波动性质的分析：5 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：负荷组成：（1 1）变动周期小于）变动周期小于10s10s，变化幅度小，变化幅度小: :小操作、线路摇摆等小操作、线路摇摆等（3 3）变动周期最大，变化幅度最大：如因气象、作息时间、人）变动周期最大，变化幅度最大：如因气象、作息时间、人 们生活习惯等引起的负荷变化们生活习惯等引起的负荷变化 （2）变动周期在（变动周期在（10s10s180s180s），变化幅度较大：大电机、电），变化幅度较大：大电机、电 炉启停炉启停调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整根据预测负根据预测负荷，在各机荷，在各机组间进行最组间进行最优负荷分配优负荷分配电力系统的经济运行调度（发电计划）电力系统的经济运行调度（发电计划）62.2.负荷的有功频率特性：负荷的有功频率特性：第二节电力系统的频率质量控制第二节电力系统的频率质量控制频率调整频率调整Frequency Regulation 7电力系统中有功负荷与频率的关系，归纳为以下几类电力系统中有功负荷与频率的关系，归纳为以下几类：1、与频率变化无关的负荷，如照明、电阻炉、整流负荷等；、与频率变化无关的负荷，如照明、电阻炉、整流负荷等；2、与频率成正比的负荷，如压缩机、卷扬机等；、与频率成正比的负荷，如压缩机、卷扬机等；3、与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗等；、与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗等；4、与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不大、与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等；的循环水泵等；5、与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给水、与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻力很大的给水泵等。

泵等8负荷的有功频率特性负荷的有功频率特性简化表达简化表达当频率偏离额定值不大时当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率特性用一条近似，负荷有功频率特性用一条近似直线来表示直线来表示负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系数数或称为负荷的或称为负荷的频率调频率调节效应节效应，表示负荷随频，表示负荷随频率的变化程度率的变化程度9（二）（二）. . 有功电源及其有功频率特性：有功电源及其有功频率特性： 即发电机组的有功频率特性反映了发电机输即发电机组的有功频率特性反映了发电机输出的有功功率和频率之间的关系出的有功功率和频率之间的关系 发电机输出的有功功率发电机输出的有功功率PG增增加时频率有所下降，加时频率有所下降， PG减小减小时频率有所上升时频率有所上升依靠调速器的动作实现频率的一次调整依靠调速器的动作实现频率的一次调整10单位调节功率单位调节功率: :表示频率变化时发电机组输出功率表示频率变化时发电机组输出功率的变化量的变化量物理意义：物理意义：当系统频率变化当系统频率变化1Hz时发动机组输出有功功率的时发动机组输出有功功率的变化量注意：定义中的负号及注意：定义中的负号及角的位置，使得角的位置，使得K KG G恒恒为正正值。

11单位调节功率用标幺值表示：单位调节功率用标幺值表示：式中，式中， 称为发电机组的调差系数，通常由称为发电机组的调差系数，通常由额定运行点和空载运行点定出额定运行点和空载运行点定出在额定运行点，在额定运行点，12单位调节功率与调差系数的关系：单位调节功率与调差系数的关系：发电机组的调差系数可以整定整定后在运行过程中不发电机组的调差系数可以整定整定后在运行过程中不再变动即发电机组有功频率特性曲线的斜率固定即发电机组有功频率特性曲线的斜率固定13（三）有功平衡（三）有功平衡(active power balance) 有功平衡与频率的关系：有功平衡与频率的关系：PfP1fNACP2f2f1DB14四、频率调整的分析和计算四、频率调整的分析和计算（analysis and computation of frequency regulation)（一）、频率的一次调整（一）、频率的一次调整(the first regulation of frequency)负荷功率的实际增量：负荷功率的实际增量：它同发电机功率增量平衡：它同发电机功率增量平衡：PfP1fNACBP2f2Df315系统的单位调节功率系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效：计及发电机和负荷的调节效应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。

应时，引起频率单位变化时的负荷变化量16(一一)、频率的一次调整、频率的一次调整n台装有调速器的机组并列运行时，系统频率变化台装有调速器的机组并列运行时，系统频率变化 f 时时n台机组的等值台机组的等值单位调节功率单位调节功率结论：结论：n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的 单位调节功率单位调节功率17同除以同除以则则18表明系统带负荷的程度：表明系统带负荷的程度： 越小，带负荷越沉重，越小，带负荷越沉重， 时满载综上所述：综上所述：结论一：结论一：频率偏差的大小与负荷的变化量频率偏差的大小与负荷的变化量 的大小成的大小成正比，与系统的单位调节功率正比，与系统的单位调节功率 成反比结论二：结论二：负荷的增量由两部分供给：一部分是发电机多负荷的增量由两部分供给：一部分是发电机多发的有功功率，另外一部分是负荷自身具有的正调节效发的有功功率，另外一部分是负荷自身具有的正调节效应随频率下降而少取用的功率应随频率下降而少取用的功率19结论三：结论三：就一次调频而言，希望系统的单位调节功率就一次调频而言，希望系统的单位调节功率KS越越大越好，实际不可能。

大越好，实际不可能其中其中 KD是不可控的，而是不可控的，而KG也不可能为无穷大，必为一个限也不可能为无穷大，必为一个限值所以是有差调节所以是有差调节结论四：结论四： 机组的调差系数越小，承担的功率增量就越大；机组的机组的调差系数越小，承担的功率增量就越大；机组的额定容量越大，承担的功率增量也越大额定容量越大，承担的功率增量也越大20例题：例题：某电力系统的发电机组总容量为某电力系统的发电机组总容量为3600MW,各类发电机各类发电机组的容量和调差系数如下：组的容量和调差系数如下：水轮机组水轮机组 100MW 5台台 汽轮机组汽轮机组 200MW 6台台系统总负荷为系统总负荷为3000MW,负荷的频率调节效应系数为负荷的频率调节效应系数为KD*=1.5设原来运行时设原来运行时f=50Hz，现负荷突然增加，现负荷突然增加300MW试完成：（1）设所有机组均具有调节能力，求频率偏差和各类发电机）设所有机组均具有调节能力，求频率偏差和各类发电机组承担的功率增量；组承担的功率增量；（2）如仅水轮机组具有调节能力，频率偏差为多少？）如仅水轮机组具有调节能力，频率偏差为多少？21解：解：求各类发电机组的求各类发电机组的水轮机组：水轮机组： 100MW汽轮机组：汽轮机组： 200MW（1）22各类发电机组承担的功率增量为：各类发电机组承担的功率增量为：水轮机组：水轮机组：汽轮机组：汽轮机组：(2)只有水轮机组参与调节：只有水轮机组参与调节：23小小 结：结：1、负荷的有功频率特性：、负荷的有功频率特性：2、有功电源的有功频率特性：、有功电源的有功频率特性：3、有功平衡：一次调频、有功平衡：一次调频 调速器调速器 二次调频二次调频 调频电厂调频电厂本次课的重点：一次调频的原理和计算。

本次课的重点：一次调频的原理和计算24频率的二次调整频率的二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特性：通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内1.主调频厂的选择主调频厂的选择调频厂：调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助 调频厂调频厂应满足的条件：调频厂应满足的条件：1 1）足够的调整容量）足够的调整容量2 2）较快的调整速度）较快的调整速度3 3）调整范围内的经济性较好）调整范围内的经济性较好(二二)、频率的二次调整、频率的二次调整(the second regulation of frequency)25调整容量调整容量: : 水电厂水电厂 火电厂火电厂中温中压电厂（中温中压电厂（7575） 高温高压电厂（高温高压电厂（3030） 调整速度：调整速度： 水电厂水电厂 火电厂火电厂调频厂选择：调频厂选择： 首选：水电厂首选：水电厂 其次：中温中压电厂其次：中温中压电厂262.2.频率二次调整的过程频率二次调整的过程pf0f1ABf2CEF27频率的二次调整频率的二次调整结论：结论：（1）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率 偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了。

偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了2）可以做到）可以做到无差调节无差调节28( (三）三） 互联系统的频率调整互联系统的频率调整29联络线功率联络线功率B系统不参系统不参加二次调整加二次调整30互联系统的频率调整常采用如下三种方式互联系统的频率调整常采用如下三种方式 ：1、频率保持不变，、频率保持不变，f=02、联络线功率保持不变，、联络线功率保持不变，PAB=03、PDA-PGA= PDB-PGB=031四、各类发电厂的合理组合四、各类发电厂的合理组合n系统中有备用容量时，可考虑有功功率的最优分配问系统中有备用容量时，可考虑有功功率的最优分配问题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配n有功电源的最优组合：有功电源的最优组合：系统中发电设备和发电厂的合系统中发电。