第10章-电力系统的有功功率与频率调整.ppt

第十章 电力系统的有功功率和频率调整10－1 负荷频率机制原动机电网电网 :发电机转速 的体现与 平衡时: 和 不变随机变化 随机变化， 无法突 变， 随机变化频率偏移频率偏移的影响1.对用户的影响：异步电动机 转速与系统频率有关 ，影响产品质量；电子技术设备 频率的不稳定 影响电子技术设备的准确性2.对发电厂及系统本身的影响：发电厂的厂用机械（泵和风机）是用异步电动机带动的系统低频率运行时，汽轮机叶片共振，缩短其寿命，严重时会使叶片断裂频率降低 异步电动机和变压器的励磁电流增加 系统无功增加 电压降低欧美各国：+0.1HZ ；我国：+0.2HZ ； 日本：+0.1HZ频率偏移的允许范围有功功率负荷的变动及其分类控制调整1.变化周期在10s以内，幅度很小2.变化周期在10～180s，幅度较大3.变化周期最长，幅度最大，可预测一次调频 发电机调速器二次调频 调频器三次调频 有功负荷最优分配1.电力系统负荷的频率特性10－2 电力系统的频率特性负荷频率调节效应系数：例：某一系统总有功负荷为PLN =3200MW（包括网损），系统的频率为50HZ，若kL* =1.5，求kL =？解：即系统 变化 1HZ，可使PL 变化 96MW。

若PLN =3650MW，则因此kL 与系统负荷的大小有关1.调速器的工作 原理2.发电机组的频率特性发电机组的频率特性工频静特性系数（单位调节功率）：静态调差系数：(MW/Hz)发电机原动机随机组转速变化不 断改变进气量或进水量，而频率 将随发电机功率的增大而线性的 降低的特性Hz/MW)使有一次调整的静态频率特性平行移动调频器的工作原理3.电力系统的频率特性10－3 电力系统的频率调整1 系统频率的一次调整或式中KS：系统的单位调节功率单位：兆瓦/赫，兆瓦/0.1赫PL0: 原始运行点的负荷 f0: 原始运行点系统的频率 系统的单位调节功率取决于：只有通过控制、调节发电机组的单位调节功率来实现例：两台容量为60MW的发电机共同承担负荷，它们的调差系数为4%，3%，若空载时并联运行，其频率f0为50HZ，试求：（1）总负荷为100MW时，这两台机各自承担的功率2）为使总负荷为100MW时，两台机组能平均分担负荷，它们的转速分别应增减多少？解：(1) 两台发电机组的KG则两台发电机总的单位调节功率为设带100MW负荷时频率为fL ，不计负荷调节效应。

两台发电机组发出的功率分别为：（2）平均承担负荷各为50MW时即： （1） 同理：（2）（3）(1)—(3) 得 ：即 f01 比 f0 上升： , 转速上升0.477% (2)--(3) 得：f02 比 f0 下降： , 转速下降0.357%2系统频率的二次调整一次调整时，负荷的原始增量 可以分解成两部分： ,既有一次调整又有二次调整，则次负荷增量可分解成三部分 ： ， ，当进行二次调整时，系统中负荷的功率主要由调频机组或调频电厂承担因此系统中调频电厂功率的变化远大于其它电厂若调频厂远离负荷中心，则有可能使调频厂与系统其它部分的联络线上流通功率超出允许值因此就产生了这样一个问题，系统调频的同时还必须控制联络线上流通的功率为了讨论方便，将一个系统分为两部分或看成两个系统联合如图所示为使讨论更具普遍意义，设两系统A、B均有二次调整的电厂，其中：KA、KB——联合前A、B系统的单位调节功率——A、B调频厂的功率变量——A、B系统的负荷变量 3 互联系统的频率调整——联络线的交换功率，A B为正。

联合前：A系统有：B系统有：联合后：联络线上有功率 从A到B， 对A系统可当作一个负荷增加，即：（a）对B系统可看作一个电源功率，即（b）联合后，两系统的频率应相等，即 ，于是将（a）和式（b）相加可得：即：将上式代入以上任意一式，可得：为了使以上各式更简洁，令B系统功率缺额A系统功率缺额则以上各式可改写成：（10－26a）（10-26b）（10-26c）联合系统频率的变化取决于系统总的功率缺额和系统总的单 位调节功率Ⅰ：A系统没有功率缺额，即，则 增大Ⅱ： ，则 减少Ⅲ：若B系统功率的缺额 完全由A系统增发的功率所 补偿，即 ，则 ，这时，虽然系统频率保持不变，但B系统的功率缺额 完全要从A系统经联络线送到B系统如果此功率 很大，有可能超过联络线允许功率）这也就是调频厂设在远 离负荷中心（大水电厂）而且要实现无差调节的情况例题：A、B两系统并列运行，A系统负荷增大500MW时，B系统向 A系统输送的交换功率为300MW，如果这时将联络线切除， 则切除后，A系统的频率为49HZ，B系统的频率为50HZ，试 求： （1）A、B两系统单位调节功率KA、KB ；（2）A系统负荷增大750MW，联合系统的频率变化量。

A B A A B B 49HZ50HZ联络线切除前：即：2KB =3KA 1联络线切除后：解法一：设f为负荷增大后联络线切除前系统频率，fA ，fB 分别为联络线切除后A、B系统功率则对A系统切除后有即：2对B系统有：即：3由 2 、 3 得：将fA= 49HZ，fB = 50HZ 代入上式得：4解 1 、 4 得：KA =500MW/HZ ， KB=750MW/HZ解法二：因负荷变化前联合系统的频率等于联络线切除后B 系统的频率，即50HZ所以：代入 1 得： KB = 750MW/HZ2）即A系统负荷增加750MW，联合系统频率下降0.6HZ凡是承担系统二次频率调整的电厂称为调频厂主调频厂（1~2个）：负责全系统频率的调整辅助调频厂（少数几个）：当频率偏移超过某规定的范围才参与频率调整调频厂 4 调频厂的选择（主）调频厂必须满足一定的要求：(1) 应拥有足够的调整容量及调整范围；(2) 调频机组调整速度应足够快具有与负荷变化相适应的速度）3) 调整出力时符合安全经济原则调整范围内的经济性能应较好。

(4) 系统间联络线工作不应困难从调整容量和调整速度这两个标准来衡量，系统中有水电厂 时，首先应选水电厂作调频电厂；没有水电厂或水电厂不宜 担负调频任务时，如洪水季节，则选中温中压火电厂另外如果一个调频电厂调整容量不够大时，可选择几个调频厂，其中又可分为主调频厂和辅助调频厂如频率偏移 在 内时，仅由主调频厂进行调频，超出此范围时，辅助调频厂也参加调频 在实际系统中，仅靠一台机组进行二次调频时，速度就跟不上，因此需要几台机组同时进行二次调频这样靠手动 就有困难，因此现代电力系统无例外的采用自动调频方式 同时控制若干台机组的调频器进行调频，自动调频不仅解决 了速度问题，在经济上也是有利的它可使负荷的变动由若 干台机组承担，而不是手动时仅由极少数的机组承担这对 联络线的传输容量也有利负荷预测有功功率最优分配 发电机组的最优组合有功功率负荷在已运行机组间的最优分配（重点）10－4 有功功率最优分配1. 有功功率负荷曲线的预测进行有功功率或频率的三次调整，即有功功率最优分配必须根据日负荷的变化情况，即常说的日负荷变化曲线有 功功率的预测方法很多，具体有：“回归分析”，如线性回归“ 时间序列分析”，如指数平滑法等。

这些方法在此不作讨论但不管运用那一种方法，都要运用累积的运行记录一般实 测的负荷曲线如图所示为便于计算，往往要对负荷曲线进 行加工（如图所示）1.最大负荷特征点不变加工原则： 2.最小负荷特征点不变 3.加工前后曲线下的面积不变即总电量不 变多年来，实际电力系统中编制系统有功功率日负荷曲线的方法是：根据各大量用户未来若干天申报的预测负荷 ，并参照长期实测的数据，综合调整用户的用电；综合用 电负荷加上网损就是系统承担的负荷容量因此编制负荷还必须知道厂用电和网络损耗各发电厂可投入的发电容量＝负荷用电＋厂用电＋系统网损不变损耗（与负荷无关）——主要是系统网络损耗 变压器的空载损耗 6-10%） 可变损耗（与负荷的平方有关）——主要是系统变压器和线路电阻中的损耗水电厂：0.1~1%厂用电 火电厂：5~8%原子能厂： 4~5%上述编制日负荷曲线时，还必须注意天气的变化如：下雨，农灌负荷下降；阴天，照明负荷上升一般只要有足够的资料和经验，运用上述方法其误差不 超过2~3% 1. 2 有功功率电源和备用容量2.有功电源系统中的有功电源是各种类型发电厂的发电机。

但并不是所有发电机都以额定功率运行，这是因为发电设备 不可能全部不间断投入运行；同时，投入运行的发电机 也并不都以额定功率运行如：发电机要定期检修；水 电厂发电机与水头有关，如果水头过分偏低，则其就不 可能以额定功率运行一般，系统调度所都能及时掌握各电厂预计可投入的发电机及其可发功率设各发电厂（或发电机）可投入的发电功率为 ，则所有发电厂的发电机可发功率 ，才是真正可供调度的系统电源容量从系统可靠性和电能质量方面来讲，系统备用容量越大越好，从经济性方面来讲，系统备用容量不宜过大系统备用容量= - 总的系统发电负荷（负荷+网损+厂用电）2、备用容量两种分法：v第一种：1、负荷备用：为满足系统中短时的负荷波动和一日 中计划外的负荷增加而在系统中留有的备用容量负荷备用容量的大小，要根据系统总负荷的大小和运行经验，并考虑系统中各类用户的比重来确定一般取最大负荷的 （2~5）%，大系统取较小数值，小系统取大值2、事故备用：为防止系统中某些发电设备发生偶然性事故影响供电而在系统中留有的备用容量其大小要根据 系统容量、发电机台数、单机容量、机组的事故概率、系统 的可靠性指标等确定。

5~10% 且 系统中一台最大机组的容量3、检修备用：为保证系统发电设备进行定期检修时不至影响供电而在系统中留有的备用容量它与系统负荷大 小关系不大，只与负荷性质、发电机台数、设备的新旧程度 、 检修时间的长短有关若安排得下，则不需设检修备用检修： 大修：安排在一年最小负荷季节进行小修：利用节假日4、国民经济备用：考虑到负荷的超计划增长而设置的备用这要根据国民经济情况来确定v 第二种1、热备用：指运转中的发电机可能发的最大出力与系统发电负荷的差也称旋转备用2、冷备用：处在停机状态下的发电设备可能发的最大功率检修中的发电设备不属于冷备用从供电可靠性来讲，热备用越多越好，因为发电设备从停运到发额定功率需要花较长的时间而从经济性方面 来讲，热备用又不宜过多各种备用容量的相互关系大概如下所示：发电负荷 运转中发电设备可能发的最大功率负荷备用（2~5%）——热备用（要求快）事故备用（5~10%） 热备用 一般发生事故时，不太可冷备用 。