電力系統(tǒng)的有功功率平衡、最優(yōu)分配和頻率調(diào)節(jié)

1 第5章有功功率和頻率調(diào)整 2 基本內(nèi)容 有功平衡與頻率變化的關(guān)系 補(bǔ)充 本章主要內(nèi)容及其關(guān)系5 1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡5 2電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配5 3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 3 發(fā)電機(jī)組的有功平衡 發(fā)電機(jī)的電磁功率PGi與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率PTi之間的平衡 原動(dòng)機(jī)慣性大 有功調(diào)節(jié)慢 無法時(shí)刻保持與瞬變負(fù)荷及發(fā)電機(jī)功率的平衡 而只能保證動(dòng)態(tài)平衡 相應(yīng)頻率也只能保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī) 電力系統(tǒng)的有功平衡 發(fā)電機(jī)與負(fù)荷之間的電磁功率平衡 時(shí)刻平衡 推力 阻力 發(fā)電機(jī)組的有功平衡與頻率的關(guān)系 頻率變化反映機(jī)組的有功平衡關(guān)系 是機(jī)組有功調(diào)節(jié)的依據(jù) 有功平衡與頻率變化的關(guān)系 4 本章主要內(nèi)容及其關(guān)系 目標(biāo) 保證頻率的質(zhì)量與穩(wěn)定 滿足有功調(diào)度的經(jīng)濟(jì)與可靠性要求 負(fù)荷的變動(dòng)類型 頻率的調(diào)整方法 發(fā)電機(jī)的電磁有功變化類型 原動(dòng)機(jī)的有功調(diào)整方法 各類機(jī)組的有功調(diào)節(jié)特性 有功備用容量的概念 一次調(diào)頻二次調(diào)頻三次調(diào)頻 頻率變化與功率調(diào)整量的定量關(guān)系 偶然性沖擊性周期性 5 5 1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡 基本概念 負(fù)荷變動(dòng)的類型及其特點(diǎn) 頻率調(diào)整的方法及其特點(diǎn) 負(fù)荷變動(dòng)與頻率調(diào)整的關(guān)系 什么是可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量 備用容量 熱備用和冷備用 負(fù)荷備用 事故備用 檢修備用 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用 兩類備用容量的關(guān)系 6 5 1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡 5 1 1有功功率負(fù)荷的變動(dòng)和調(diào)整控制 1 有功功率負(fù)荷的變動(dòng) 變動(dòng)類型及其特點(diǎn) 綜合負(fù)荷的分解 2 有功功率和頻率的調(diào)整 調(diào)整方法及其特點(diǎn) 任務(wù)的分配5 1 2有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)計(jì)5 1 3有功功率電源和備用容量 7 負(fù)荷變動(dòng)的類型及其特點(diǎn) 第一種 變動(dòng)幅度很小 周期很短 有很大的偶然性 偶然性的負(fù)荷變動(dòng)第二種 變動(dòng)幅度較大 周期較長(zhǎng) 沖擊性負(fù)荷 電爐 壓延機(jī)械 電氣機(jī)車 沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)第三種 變動(dòng)幅度最大 周期最長(zhǎng) 由生產(chǎn) 生活 氣象變化引起 可以預(yù)計(jì) 可預(yù)見的負(fù)荷變動(dòng) 圖5 1有功功率負(fù)荷的變動(dòng)曲線 綜合負(fù)荷曲線 偶然性負(fù)荷變動(dòng) 沖擊性負(fù)荷變動(dòng) 可預(yù)見性負(fù)荷變動(dòng) 9 頻率調(diào)整方法及其特點(diǎn) 頻率的一次調(diào)整 用發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器 第一種負(fù)荷變動(dòng) 頻率的二次調(diào)整 用發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器 第二種負(fù)荷的變動(dòng) 調(diào)頻廠 對(duì)應(yīng)潮流計(jì)算中的平衡節(jié)點(diǎn)頻率的三次調(diào)整 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)電廠按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電 負(fù)荷側(cè)管理 個(gè)別負(fù)荷大量或長(zhǎng)時(shí)間超計(jì)劃用電以致影響系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量時(shí) 由系統(tǒng)管理部門在遠(yuǎn)方將其部分或全部切除的控制方式 不同于前三種 電力系統(tǒng)中負(fù)荷變動(dòng)的幅度愈大 周期就愈長(zhǎng) 圖5 2調(diào)頻任務(wù)的分配 P 11 5 1 2有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)測(cè) 作用 有功功率和頻率三次調(diào)整的依據(jù)方法 1 傳統(tǒng)方法 2 統(tǒng)計(jì)分析方法 回歸分析法 時(shí)間序列分析法等 不講 12 5 1 2有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)計(jì) 傳統(tǒng)方法 收集未來若干天的預(yù)計(jì)負(fù)荷 大用電量用戶 參照長(zhǎng)期積累的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 匯總調(diào)整用電負(fù)荷 計(jì)入網(wǎng)絡(luò)損耗 一般約為系統(tǒng)總負(fù)荷的6 10 不變損耗 與負(fù)荷大小無關(guān) 變壓器空載損耗 可變損耗 與負(fù)荷的平方成正比考慮廠用電 水電廠 0 1 1 火電廠 5 8 原子能電廠 4 5 相應(yīng)必須考慮可投入的發(fā)電設(shè)備和發(fā)電容量 特別注意氣象條件變化對(duì)負(fù)荷曲線的影響 實(shí)測(cè)負(fù)荷曲線形成以后 還需要負(fù)荷曲線的加工 13 圖5 3負(fù)荷曲線加工 加工原則 實(shí)測(cè)曲線加工前后 最大和最小負(fù)荷特征及曲線下的面積應(yīng)一致 5 1 2有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)計(jì) 負(fù)荷曲線的加工 實(shí)測(cè)曲線 加工后的曲線 14 5 1 3有功功率電源和備用容量 有功功率電源有功功率備用容量備用容量 熱備用與冷備用負(fù)荷備用 事故備用 檢修備用 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用各種備用容量的關(guān)系 15 5 1 3有功功率電源和備用容量 有功功率電源 系統(tǒng)中可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量可能小于總裝機(jī)容量定期停機(jī)檢修水電廠的發(fā)電機(jī)因水頭極度降低不能按額定容量發(fā)電各發(fā)電廠預(yù)計(jì)可投入運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組的可發(fā)功率之和為可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量 16 5 1 3有功功率電源和備用容量 有功功率備用容量 為了保證可靠供電和良好的電能質(zhì)量 系統(tǒng)電源容量必須大于發(fā)電負(fù)荷 備用容量 可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分 熱備用 旋轉(zhuǎn)備用 運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差 冷備用 未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率 檢修中的發(fā)電設(shè)備不屬冷備用 發(fā)電設(shè)備從 冷狀態(tài) 至投入系統(tǒng)發(fā)出額定功率所需時(shí)間幾分鐘 水電常 或十余小時(shí) 火電廠 熱備用越多 越有利于保證電能質(zhì)量和供電可靠性 但經(jīng)濟(jì)性不好 17 5 1 3有功功率電源和備用容量 有功功率備用容量 負(fù)荷備用 調(diào)整系統(tǒng)中的短時(shí)負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用 負(fù)荷備用設(shè)置在調(diào)頻廠內(nèi) 取最大負(fù)荷的2 5 大系統(tǒng)取小值 小系統(tǒng)取大值 事故備用 使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受嚴(yán)重影響 維持系統(tǒng)正常供電需要的備用 取最大負(fù)荷的5 10 但不得小于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量 檢修備用 使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用 系統(tǒng)負(fù)荷季節(jié)性低落期間和節(jié)假日安排不下所有設(shè)備的大小檢修時(shí)才設(shè)置專門的檢修備用 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用 計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用 18 5 1 3有功功率電源和備用容量 各種備用容量的關(guān)系 負(fù)荷備用 熱備用事故備用 至少包括一部份熱備用 可含冷備用 檢修備用 通過檢查年最大負(fù)荷曲線來確定 國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用具備了備用容量 才可能談及備用用量在各發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配以及系統(tǒng)的頻率調(diào)整問題 19 5 2電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 基本概念 有功功率最優(yōu)分配的主要內(nèi)容 各類電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 各類電廠的投切費(fèi)用特點(diǎn) 各類電廠的運(yùn)行費(fèi)用 水 原子能 火什么是水電廠與熱電廠的強(qiáng)迫功率 20 5 2電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 5 2 0概述 有功電源的最優(yōu)組合與有功負(fù)荷的最優(yōu)分配5 2 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合5 2 2最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件 略 5 2 3最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的等耗量微增率準(zhǔn)則 火電 略 5 2 4等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用 水火電 略 5 2 5網(wǎng)絡(luò)損耗的修正 略 5 2 6電力市場(chǎng)及其對(duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響 略 21 5 2 0概述 有功功率的最優(yōu)分配主要包括兩個(gè)內(nèi)容 1 有功功率電源的最優(yōu)組合 系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合 即機(jī)組的最優(yōu)啟停調(diào)度 日調(diào)度問題 主要涉及冷熱備用容量的合理分布問題 2 有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配 有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配 即負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)調(diào)度或者最優(yōu)潮流問題 主要涉及熱備用容量的合理分布問題 目標(biāo)有耗煤量最少 污染排放量最少 啟停損失最少 發(fā)電成本最少 耗水量最少 水電發(fā)電量最多等 約束條件有機(jī)組的運(yùn)行特性約束 網(wǎng)絡(luò)安全約束 水庫(kù)流量約束等 22 5 2 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合 5 2 1 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 1 火力發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 2 原子能發(fā)電廠的特點(diǎn) 3 水力發(fā)電廠的特點(diǎn) 4 無調(diào)節(jié)和有調(diào)節(jié)水電廠的特點(diǎn) 5 抽水蓄能水電廠的特點(diǎn)5 2 1 2各類發(fā)電廠的合理組合 23 5 2 1 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 火力發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 鍋爐和汽輪機(jī)都有技術(shù)最小負(fù)荷 前者為額定負(fù)荷的25 70 后者為額定負(fù)荷的10 15 總35 85 鍋爐和汽輪機(jī)的投切或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)都會(huì)耗能 費(fèi)時(shí) 且易于損壞設(shè)備 火電廠鍋爐和汽輪機(jī)的分類 1 高溫高壓設(shè)備 效率高 靈活調(diào)節(jié)的范圍窄 2 中溫中壓設(shè)備 效率較高溫高壓設(shè)備低 靈活調(diào)節(jié)的范圍較高溫高壓設(shè)備寬 3 低溫低壓設(shè)備 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最差 應(yīng)淘汰熱電廠 供熱式火力發(fā)電廠 效率高 技術(shù)最小負(fù)荷取決于熱負(fù)荷 稱為強(qiáng)迫功率 24 5 2 1 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 原子能發(fā)電廠的特點(diǎn) 反應(yīng)堆的負(fù)荷沒有限制 其技術(shù)最小負(fù)荷取決于汽輪機(jī) 為其額定負(fù)荷的10 15 反應(yīng)堆和汽輪機(jī)的投切或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)會(huì)耗能 費(fèi)時(shí) 易于損壞設(shè)備原子能發(fā)電廠的一次投資大 運(yùn)行費(fèi)用小 25 5 2 1 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 水力發(fā)電廠的特點(diǎn) 水電廠的強(qiáng)迫功率 為保證河流下游的灌溉 通航 向下游釋放一定水量時(shí)發(fā)出的功率 水輪機(jī)也有技術(shù)最小負(fù)荷 其值因水電廠的具體條件而異 水輪機(jī)的投切或承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷時(shí)操作簡(jiǎn)單 不會(huì)耗費(fèi)很多能量和花費(fèi)很多時(shí)間 水電廠水頭過分低落時(shí) 水輪發(fā)電機(jī)組可發(fā)的功率要降低 水電廠按其有無調(diào)節(jié)水庫(kù) 調(diào)節(jié)水庫(kù)的大小或其功能分為無調(diào)節(jié) 日調(diào)節(jié) 季調(diào)節(jié) 年調(diào)節(jié) 多年調(diào)節(jié)和抽水蓄能等幾類 26 5 2 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 無調(diào)節(jié)和有調(diào)節(jié)水電廠的分類特點(diǎn) 無調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電廠 徑流式水電廠發(fā)出的功率取決于河流的天然流量 一晝夜間水量和機(jī)組發(fā)出功率基本不變 有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電廠 運(yùn)行方式取決于水庫(kù)調(diào)度所給定的水電廠耗水量 洪水季節(jié) 滿負(fù)荷運(yùn)行 來水多 避免棄水 枯水季節(jié) 承擔(dān)急劇變動(dòng)負(fù)荷 來水少 可儲(chǔ)存根據(jù)水庫(kù)容量分為 日 年 多年等調(diào)節(jié)方式 庫(kù)容越大 調(diào)節(jié)能力越強(qiáng) 所謂多年調(diào)節(jié) 指庫(kù)容足夠大 可存儲(chǔ)多年的多余水量 說明其庫(kù)容調(diào)節(jié)能力強(qiáng) 27 5 2 1各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn) 抽水蓄能水電廠的特點(diǎn) 抽水蓄能水電廠 上下方各有一水庫(kù) 系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)低谷時(shí) 抽水至上水庫(kù)儲(chǔ)蓄水能系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí) 放水至下水庫(kù)同時(shí)發(fā)電抽水蓄能 放水發(fā)電循環(huán)的總效率只有70 但由于其具有很強(qiáng)的消峰填谷的作用 可以使火電廠的負(fù)荷比較平穩(wěn) 因此 當(dāng)系統(tǒng)的有功調(diào)節(jié)能力不足 或者存在核電廠時(shí) 應(yīng)該考慮建設(shè)抽水蓄能水電廠 28 5 2 1 2各類發(fā)電廠的合理組合 考慮調(diào)節(jié)性能與能力的組合順序考慮網(wǎng)絡(luò)與調(diào)頻要求的組合組合順序示意圖各類發(fā)電廠的日負(fù)荷曲線 29 5 2 1 2各類發(fā)電廠的合理組合 考慮調(diào)節(jié)性能與能力的組合順序 1 各類發(fā)電廠的組合順序 考慮調(diào)節(jié)效率 能力火電廠以承擔(dān)基本不變的負(fù)荷為宜 避免頻繁調(diào)節(jié) 高溫高壓電廠優(yōu)先投入 其次是中溫中壓電廠 原子能電廠原則上應(yīng)持續(xù)承擔(dān)額定容量負(fù)荷 運(yùn)行費(fèi)用小無調(diào)節(jié)水庫(kù)水電廠的全部功率和有調(diào)節(jié)水庫(kù)水電廠的強(qiáng)迫功率應(yīng)首先投入 有調(diào)節(jié)水庫(kù)水電廠的可調(diào)功率洪水季節(jié)先投入 枯水季節(jié)后投入 抽水蓄能水電廠低谷負(fù)荷時(shí)當(dāng)負(fù)荷 高峰負(fù)荷時(shí)當(dāng)電源 30 5 2 1各類發(fā)電廠的合理組合 考慮網(wǎng)絡(luò)與調(diào)頻要求的組合 2 不能忽視保證可靠供電 降低網(wǎng)損 維持良好的電能質(zhì)量和足夠的系統(tǒng)穩(wěn)定性等要求 3 負(fù)荷曲線的最高處是肩負(fù)調(diào)整系統(tǒng)頻率任務(wù)的發(fā)電廠的工作位置 負(fù)荷備用設(shè)置在調(diào)頻廠內(nèi) 枯水季節(jié)由大水電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù) 豐水期則為中溫中壓火電廠 抽水蓄能電廠在其發(fā)電期間也可以參與調(diào)頻 枯水期 豐水期 組合順序示意圖 各類發(fā)電廠的日負(fù)荷曲線 33 5 3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 基本概念與基本計(jì)算方法 發(fā)電機(jī) 負(fù)荷與系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率定義及物理意義發(fā)電機(jī) 負(fù)荷與系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率的計(jì)算公式一次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整量計(jì)算方法二次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整量計(jì)算方法一次或二次調(diào)頻時(shí)互聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線功率調(diào)整量的計(jì)算方法調(diào)頻廠應(yīng)滿足的要求 34 5 3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 5 3 1頻率調(diào)整的必要性5 3 2自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性5 3 3頻率的一次調(diào)整5 3 4頻率的二次調(diào)整5 3 5頻率調(diào)整電廠的選擇 35 5 3 1頻率調(diào)整的必要性 1 電力系統(tǒng)頻率變動(dòng)對(duì)用戶的影響頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化 從而影響用戶的產(chǎn)品質(zhì)量 頻率的不穩(wěn)定將會(huì)影響電子設(shè)備的工作 2 頻率降低對(duì)系統(tǒng)本身和發(fā)電廠的影響系統(tǒng)的無功負(fù)荷將增大 使系統(tǒng)電壓水平下降影響鍋爐的正常運(yùn)行增加汽輪機(jī)葉片損壞的機(jī)會(huì)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫升都將增加變壓器的鐵芯損耗和勵(lì)磁電流都將增大可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)瓦解 造成大面積停電 3 調(diào)整頻率的手段 發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)調(diào)速器 進(jìn)行頻率的 一次調(diào)整 調(diào)頻器 進(jìn)行頻率的 二次調(diào)整 36 5 3 2自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性 5 3 2 1離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 1 原理圖 2 頻率的 一次調(diào)整 作用原理 3 頻率的 二次調(diào)整 作用原理5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 發(fā)電機(jī)組中原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率的靜態(tài)頻率特性 1 未配置自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性 2 配置自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)速器作用的靜態(tài)頻率特性 調(diào)頻器作用的靜態(tài)頻率特性 D1 E1 C1 F1 B1 離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速偏差對(duì)進(jìn)汽 水門開度的負(fù)反饋?zhàn)饔?負(fù)荷 轉(zhuǎn)速 38 5 3 2 1離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 頻率的 一次調(diào)整 作用原理 原動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)套筒 套筒帶動(dòng)飛擺轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)組負(fù)荷增大 轉(zhuǎn)速下降 飛擺向轉(zhuǎn)軸靠攏 A點(diǎn)下移到A 點(diǎn) 油動(dòng)機(jī)活塞兩邊油壓相等 B點(diǎn)不動(dòng) 杠桿AB繞B點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到A B 使C點(diǎn)下降至C 調(diào)頻器不動(dòng)時(shí) D點(diǎn)不動(dòng) 杠桿DE繞D點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到DE 使F點(diǎn)下降至F 和E點(diǎn)下降使E 39 5 3 2 1離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 頻率的 一次調(diào)整 作用原理 續(xù) 錯(cuò)油門活塞下移使油管a b的小孔開啟 壓力油經(jīng)b進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下部 活塞上部的油經(jīng)a流入錯(cuò)油門上部 油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng) 使汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片開度增大 增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量 相應(yīng)使機(jī)組轉(zhuǎn)速上升 A 點(diǎn)回升 提升C 點(diǎn) 同時(shí) 活塞上移 使杠桿A B繞A 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 也提升C 點(diǎn) 當(dāng)A 點(diǎn)回升到A 點(diǎn) C 點(diǎn)回升C點(diǎn) E 點(diǎn)回升E時(shí) 使油管a b的小孔重新堵住 油動(dòng)機(jī)活塞停止移動(dòng) 40 5 3 2 1離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 頻率的 一次調(diào)整 作用原理 續(xù) 調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí) 杠桿AB的位置為A CB C點(diǎn)為原位置 B 的位置較B高 A 的位置較A略低 相應(yīng)的進(jìn)汽量或進(jìn)水量較原來多 機(jī)組轉(zhuǎn)速較原來略低 特點(diǎn) 調(diào)速器的一次頻率調(diào)整 一定是有差調(diào)節(jié) 調(diào)整后原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率有所變動(dòng) 轉(zhuǎn)速或頻率偏差不為0 41 5 3 2 1離心飛擺式自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 頻率的 二次調(diào)整 作用原理 調(diào)頻器轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪 蝸桿 抬高D點(diǎn) 杠桿DE繞F點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 錯(cuò)油門活塞再次下移開啟小孔 在油壓作用下 油動(dòng)機(jī)活塞再次向上移動(dòng) 進(jìn)一步增加進(jìn)汽或進(jìn)水量 機(jī)組轉(zhuǎn)速上升 飛擺使A點(diǎn)由點(diǎn)A 上升 油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)時(shí) 杠桿AB繞A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 帶動(dòng)C F E點(diǎn)上移 再次堵塞錯(cuò)油門小孔 結(jié)束調(diào)節(jié)過程 D點(diǎn)位移選擇恰當(dāng) A點(diǎn)可能回到原來位置特點(diǎn) 可以實(shí)現(xiàn)有差調(diào)節(jié) 無差調(diào)節(jié) 42 5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 未配置自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性 機(jī)組轉(zhuǎn)速很小 蒸汽或水在葉輪上加的轉(zhuǎn)矩很大 功率輸出小 機(jī)組轉(zhuǎn)速很大 蒸汽或水在葉輪上加的轉(zhuǎn)矩很小 功率輸出小額定條件時(shí)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩適中 功率輸出最大 線性直線 二次曲線 43 5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配置有自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 一次調(diào)頻 1 頻率一次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性調(diào)速器隨機(jī)組轉(zhuǎn)速的變動(dòng)不斷改變進(jìn)汽 水 量 相應(yīng)機(jī)組的靜態(tài)頻率特性平行移動(dòng) 使原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)不斷從一根靜態(tài)頻率特性曲線向另一根靜態(tài)頻率特性曲線過渡 連接不同曲線上運(yùn)行點(diǎn) 得到有頻率一次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性 44 5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配置有自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 一次調(diào)頻曲線 為簡(jiǎn)化分析 直線1 2代替曲線1 2 直線2 3 代替曲線2 3 圖5 24一次調(diào)整時(shí)原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻率特性 進(jìn)汽 水 斜線 功率增大 頻率減小 有差調(diào)節(jié) 最大開度 Pm不變 45 5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配置有自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 二次調(diào)頻 2 頻率二次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性手動(dòng)或自動(dòng)操作調(diào)頻器 改變機(jī)組進(jìn)汽 水 量時(shí) 進(jìn)一步使有一次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性平行移動(dòng) 相應(yīng)原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)也不斷從僅有一次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性曲線過渡另一根曲線 連接不同曲線上的運(yùn)行點(diǎn) 得到有頻率二次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性 可實(shí)現(xiàn)有差或無差調(diào)節(jié) 46 5 3 2 2電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配置有自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 二次調(diào)頻曲線 圖5 25有二次調(diào)整時(shí)原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻率特性 無差調(diào)節(jié) 有差調(diào)節(jié) 進(jìn)汽 水 近似直線 曲線 47 5 3 3頻率的一次調(diào)整 5 3 3 1原動(dòng)機(jī)和綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性5 3 3 2發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率5 3 3 3發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與機(jī)組調(diào)差系數(shù)的關(guān)系5 3 3 4負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率和頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率5 3 3 6算例分析 48 5 3 3 1原動(dòng)機(jī)和綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 圖5 26靜態(tài)頻率特性 發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī) 綜合負(fù)荷 49 5 3 3 2發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率 即發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率意義 表示隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的量 發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率單位 MW Hz MW 0 1Hz 標(biāo)幺值 50 5 3 3 3發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與機(jī)組調(diào)差系數(shù)的關(guān)系 單位調(diào)節(jié)功率是機(jī)組調(diào)差系數(shù)的倒數(shù) 調(diào)差系數(shù)可整定 汽輪發(fā)電機(jī)組 3 5或KG 33 2 20水輪發(fā)電機(jī)組 2 4或KG 50 25 51 5 3 3 4負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率和頻率調(diào)節(jié)效應(yīng) 負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率為負(fù)荷靜態(tài)頻率特性的斜率意義 隨頻率的升降負(fù)荷消耗功率增加或減少的量KL 不能整定 大致為1 5 負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率單位 MW Hz MW 0 1Hz 標(biāo)幺值 額定條件下負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng) 一定頻率下負(fù)荷隨頻率變化的變化率 52 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 一次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整原理圖一次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)與負(fù)荷功率變化量一次調(diào)頻的功率方程與系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率定義系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率的補(bǔ)充說明N臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率計(jì)算公式 53 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 一次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整原理圖 圖5 28頻率的一次調(diào)整 54 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 一次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)與負(fù)荷功率變化量 原始點(diǎn)O點(diǎn) 負(fù)荷突然增加 PLO PL到P L機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng) 減速 系統(tǒng)頻率下降 調(diào)速器動(dòng)作 機(jī)組功率增大頻率下降 負(fù)荷減少新運(yùn)行點(diǎn)為O 點(diǎn) 55 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 一次調(diào)頻的功率方程與系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率定義 定義 系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí) 頻率的下降或上升的量負(fù)荷功率突然增大量 機(jī)組功率增大量 負(fù)荷減少量功率增大和頻率上升為正 功率增大 功率減小 頻率下降 56 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率的補(bǔ)充說明 KS 的基準(zhǔn)功率取為系統(tǒng)原始運(yùn)行狀態(tài)的總負(fù)荷 用調(diào)速器進(jìn)行頻率的一次調(diào)整只能限制周期較短 幅度較小的負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移 為保證發(fā)電機(jī)組調(diào)速器運(yùn)行的穩(wěn)定性 不能采用過小的調(diào)差系數(shù)或過大的單位調(diào)節(jié)功率 原因 無法根據(jù)頻率變化確定機(jī)組功率增量 系統(tǒng)中有些機(jī)組滿載不能調(diào)整使其增加輸出功率 從而使全系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的等值調(diào)差系數(shù)增大 57 5 3 3 5系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 N臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率計(jì)算公式 系統(tǒng)中n臺(tái)機(jī)組參加調(diào)頻時(shí) 58 5 3 3 6算例分析 例5 5 Page 208 單位調(diào)節(jié)功率的計(jì)算負(fù)荷突變時(shí)功率頻率調(diào)整量的計(jì)算 補(bǔ)充 負(fù)荷突變時(shí)功率頻率調(diào)整量的物理意義一次調(diào)頻的二次功率分配原理 補(bǔ)充 一次調(diào)頻的二次功率分配軌跡一次調(diào)頻的二次功率分配計(jì)算過程 59 5 3 3 6算例分析 例5 5 Page 208 單位調(diào)節(jié)功率的計(jì)算 已知 求解 解 充分理解機(jī)組不能參加調(diào)頻的含義 機(jī)組滿載 空載 不能增加 減少 功率 因此 當(dāng)負(fù)荷增加 減少 滿載 空載 機(jī)組時(shí)不能參加調(diào)頻 相應(yīng)其單位調(diào)節(jié)功率為0 60 5 3 3 6算例分析 負(fù)荷突變時(shí)功率頻率調(diào)整量的計(jì)算 補(bǔ)充 已知 求解 解 一次調(diào)頻后頻率和功率的變化量 61 5 3 3 6算例分析 負(fù)荷突變時(shí)功率頻率調(diào)整量的物理意義 功率頻率的變化量正負(fù)符號(hào)規(guī)定 功率增大為正 頻率上升為正 負(fù)荷突然增大 PL0 經(jīng)機(jī)組及負(fù)荷的一次調(diào)頻后 運(yùn)行點(diǎn)從0到0 相應(yīng)頻率 發(fā)電機(jī)與負(fù)荷功率的變化量為 f PG和 PL 即頻率下降了 f 發(fā)電機(jī)輸出功率增加了 PG 負(fù)荷功率下降了 PL 一次調(diào)頻后實(shí)際的頻率和功率 62 5 3 3 6算例分析 一次調(diào)頻的二次功率分配原理 補(bǔ)充 配置有調(diào)速器的機(jī)組首先不考慮功率調(diào)整量是否足夠 而按照負(fù)荷突變量確定系統(tǒng)頻率的變化量及各機(jī)組功率的調(diào)整量 若機(jī)組功率調(diào)整量大于其最大可調(diào)量 則設(shè)過調(diào)機(jī)組出力增量為最大可調(diào)量 以此計(jì)算一次功率分配對(duì)應(yīng)的頻率調(diào)整量和系統(tǒng)功率調(diào)整量 然后計(jì)算二次功率分配的不平衡功率 并設(shè)過調(diào)機(jī)組不參予調(diào)頻 修正系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率 重新根據(jù)不平衡功率計(jì)算二次功率分配的頻率調(diào)整量 機(jī)組與負(fù)荷的功率調(diào)整量 63 5 3 3 6算例分析 一次調(diào)頻的二次功率分配軌跡 0 01 011 012 64 5 3 3 6算例分析 一次調(diào)頻的二次功率分配計(jì)算過程 假設(shè)已知初始功率和頻率 不考慮發(fā)電機(jī)調(diào)整量是否足夠 則一次調(diào)頻結(jié)束后的實(shí)際功率和頻率為 65 5 3 3 6算例分析 一次調(diào)頻功率的功率分配計(jì)算過程 續(xù) 假設(shè)存在過調(diào)機(jī)組 調(diào)整功率大于其額定值 則一次調(diào)頻的二次功率分配過程如下 1 設(shè)一次頻率過程中的一次功率分配對(duì)應(yīng)過調(diào)機(jī)組的最大功率調(diào)整量為 一次功率分配對(duì)應(yīng)的頻率調(diào)整量為 66 5 3 3 6算例分析 一次調(diào)頻功率的功率分配計(jì)算過程 續(xù) 2 二次功率分配時(shí)系統(tǒng)的單位調(diào)整功率修正 一次功率分配結(jié)束后系統(tǒng)的功率調(diào)整量 一次功率分配結(jié)束后系統(tǒng)的不平衡功率 二次功率分配時(shí)過調(diào)機(jī)組單位調(diào)節(jié)功率為0 二次功率分配時(shí)的頻率變化量 67 5 3 4頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整原理圖二次調(diào)頻的頻率調(diào)整量計(jì)算公式二次調(diào)頻的頻率調(diào)整量計(jì)算公式推廣互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整與聯(lián)絡(luò)線的功率問題互聯(lián)系統(tǒng)的功率缺額互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整與聯(lián)絡(luò)線的功率方程互聯(lián)系統(tǒng)的頻率與聯(lián)絡(luò)線功率計(jì)算公式互聯(lián)系統(tǒng)的功率缺額與聯(lián)絡(luò)線功率的關(guān)系 68 5 3 4頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)頻的功率頻率調(diào)整原理圖 一次曲線平移 69 5 3 4頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)頻的頻率調(diào)整量計(jì)算公式 負(fù)荷突然增大量 發(fā)電機(jī)組二次調(diào)整增加功率 一次調(diào)整增加功率 負(fù)荷自身減少的功率 70 5 3 4頻率的二次調(diào)整 二次調(diào)頻的頻率調(diào)整量計(jì)算公式推廣 n臺(tái)機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)整 第n臺(tái)機(jī)組進(jìn)行二次調(diào)整 功率缺額 雷同一次調(diào)頻 71 5 3 4頻率的二次調(diào)整 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整與聯(lián)絡(luò)線的功率問題 圖5 29兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合 72 5 3 4頻率的二次調(diào)整 互聯(lián)系統(tǒng)的功率缺額 定義 KA KB 聯(lián)合前A B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 PLA PLB為A B兩系統(tǒng)負(fù)荷功率突變量 PGA PGB為A B兩系統(tǒng)二次調(diào)整功率變量 Pab為聯(lián)絡(luò)線上交換功率變量 PA PB為A B兩系統(tǒng)功率缺額變量 PA PLA PGA PB PLB PGB 73 5 3 4頻率的二次調(diào)整 互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整與聯(lián)絡(luò)線的功率方程 聯(lián)絡(luò)線的功率從A到B 對(duì)A系統(tǒng) 相當(dāng)于負(fù)荷 對(duì)B系統(tǒng)