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)用戶的電動機轉(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) 當頻率降低，使電動機有功功率降低，將影響所傳動機械的出力。(1)發(fā)電廠的廠用機械多使用異步電動機拖動，系統(tǒng)頻率降低使電動機出力降低，若頻率降低過多，將使電動機停止運轉(zhuǎn)，會引起嚴重后果。如給水泵停止運轉(zhuǎn)，將迫使鍋爐停爐。 (3) 頻率不穩(wěn)定，將會影響電子設(shè)備的準確性。雷達、電子計算機等重要設(shè)施將因頻率過低而無法運行。 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)低頻運行時容易引起汽輪器低壓葉片的共振，縮短汽輪器葉片的壽命，嚴重時使葉片斷裂，造成重大事故。 (3)系統(tǒng)頻率降低時，異步電

3、動機和變壓器的勵磁電流大大增加，引起系統(tǒng)無功損耗增加，若系統(tǒng)備用無功電源不足，將導致電壓降低?？傊?，電力系統(tǒng)的頻率降低時將影響各行各業(yè)，頻率過低時甚至會使系統(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)電機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系60npf 而發(fā)電機轉(zhuǎn)速由作用在機組轉(zhuǎn)軸上的功率平衡確定dtdnpppm)(原動機輸入功率各種損耗發(fā)電機輸出電磁功率Pm由系統(tǒng)運行狀態(tài)決定，任何時刻都和系統(tǒng)總的有功負荷功率相等可見，負荷功率的任何變化都會引起發(fā)電機輸出功率的變化。而原動機的輸入功率則因調(diào)節(jié)系統(tǒng)的相對遲緩無法瞬間變化，因此發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上的絕對平衡

4、不存在，即嚴格維持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、有功功率負荷的變動及其調(diào)整 對系統(tǒng)實際負荷變化曲線的分析表明，系統(tǒng)負荷可以看作是由三種具有不同變化規(guī)律的變動負荷所組成：第一種是變化幅度小，變化周期較短（10s內(nèi)）的負荷分量；第二種是變化幅度較大，變化周期較長(一般為10s至3min)的負荷分量，如工業(yè)中大電機、電爐、電氣機車等第三種是變化緩慢的持續(xù)變動負荷。周期最長、變化幅度最大，可預測。主要是工廠作息制度、人們的生活習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)電機組的調(diào)速器進行的由發(fā)電機組的調(diào)速器進行的 對第一種負荷變動引起的頻對第一種負荷變動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)電機的調(diào)頻器進行的、由發(fā)電機的調(diào)頻器進行的、 對第二種負荷變動引起的對第二種負荷變動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)化準則分配第三種有按最優(yōu)化準則分配第三種有 規(guī)律變動的負荷，即責成各發(fā)電廠規(guī)律變動的負荷，即責成各發(fā)電廠 按事先給定的發(fā)電負荷曲線發(fā)電。按事先給定的發(fā)電負荷曲線發(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)還應具有一定的備用容量為保證頻率在允許范圍內(nèi)變動，電力系統(tǒng)運行中的發(fā)電機組發(fā)出的有功功率必須和負荷消耗的有功功率平衡。備用容量按用途分負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟備用。（1）負荷備用：為了適應實際負荷的經(jīng)常波動或一天內(nèi)計劃外的負荷增加而設(shè)置的備用，設(shè)計時一般按系統(tǒng)最大有功負荷的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荷的5一10 （3）檢修備用：為保證發(fā)電設(shè)備進行定期檢修時，不致影響供電而留的備用容量。（4）國民經(jīng)濟備用：計及負荷的超計劃增長而設(shè)置的備用容量，一般約為系統(tǒng)最大負荷的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行機組中，能及時抵償系統(tǒng)的功率缺額。負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行機組之間。(2)冷備用備用容量儲存于停運機組中，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)分配有兩個主要內(nèi)容：有功電源的最優(yōu)組合和有功負荷的最優(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1 1、火力發(fā)電廠的主要特點、火力發(fā)電廠的主要特點第五章

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）運行需要支付燃料費用，占用運輸能力，運行不受運行需要支付燃料費用，占用運輸能力，運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最小技術(shù)負荷的限制，啟）有功出力受鍋爐和汽輪機最小技術(shù)負荷的限制，啟停時間長且啟停費用高。停時間長且啟停費用高。（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、水力發(fā)電廠的主要特點(1)不需燃料費，而且水是可再生資源。但一次投資大，運行在不同程度上受自然條件的影響。(2)出力調(diào)節(jié)范圍比火電機組大，機組投入和退出用時少。(3)水利樞紐往往兼有發(fā)電、航運、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房秦山核電站汽輪機房第五章第五章 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的特點（1 1）反應堆和汽輪機組退出運行和再度投入花費時間長，）反應堆和汽輪機組退出運行和再度投入花費時間長，且增加能量損耗。且增加能量損耗。（2 2）運行中不宜承擔急劇變化的負荷。）運行中不宜承擔急劇變化的負荷。（3 3）一次投資大，運行費用小。）一次投資大，運行費用小。原則（1）充分利用水源。 （2）降低火電機組的單位煤耗，發(fā)揮高效機組的作用。 （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)電廠的合理組合應指出應指出: : 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調(diào)頻任務承擔調(diào)頻任務; ;洪水季節(jié)這任務就轉(zhuǎn)移給洪水季節(jié)這任務就轉(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, ,不能擔不能擔負調(diào)頻任務負調(diào)頻任務. .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基本負荷，水電廠則承擔尖峰負荷。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，水電廠應帶基本負荷以避免棄水、節(jié)約燃煤。在此期間，可抓緊時間進行火電廠設(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)中有功功率負荷合理分配的目標是，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)備單位時間內(nèi)消耗的能源發(fā)電設(shè)備單位時間內(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：特性曲線上某點的縱坐標特性曲線上某點

13、的縱坐標和橫坐標和橫坐標( (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耗量特性曲線上某點切線的斜率，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 表示在該點運行時輸表示在該點運行時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、有功負荷最優(yōu)分配的目標函數(shù)和約束條件(1)(1)目標函數(shù)目標函數(shù): :總能源消耗量。總能源消耗量。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，單位時時，單位時間內(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、等耗量微增率準則電力系統(tǒng)中的各發(fā)電機組按相等的耗量微增率運行，可使總的能量損耗最小以兩套并聯(lián)機組間的負荷分配為例研究多元函數(shù)求極值，構(gòu)造一個不受約束的拉氏函數(shù)多元函數(shù)求極值，構(gòu)

15、造一個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等耗量微增率準則等耗量微增率準則表示為使總耗量最小，應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)電廠之間分配負荷。該結(jié)論可推廣用于多個發(fā)電廠之或發(fā)電廠之間分配負荷。該結(jié)論可推廣用于多個發(fā)電廠之間的負

16、荷分配。間的負荷分配。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】三個火電廠并列運行，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當總負荷為400MW時，試分別確定發(fā)電廠間功率的經(jīng)濟分配（不計網(wǎng)損） 解：按等耗量微增準則解：按等耗量微增準則 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，故應取低于下限，故應取PG1=100MW 。其余的。其余的300MW負荷負荷在電廠在電廠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)有功負荷隨頻率變化的關(guān)系曲線稱為負荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性。簡稱負荷頻率特性。 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)的負荷，如照明，電阻爐等電阻性負荷2)與頻率變化成正比的負荷，如拖動金屬切削機床的異步電動機3)與頻率高次方成比例的負荷，如拖動鼓風機、離心水泵的電動機整個系統(tǒng)的負荷功率與頻率的關(guān)系為 系統(tǒng)頻率為 時，整個系統(tǒng)的有功負荷 系統(tǒng)頻率為 時，整個系統(tǒng)的有功負荷 上述各有功負荷占 的百分數(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以標幺值表示為當頻率偏離額定值不大時，負荷從電網(wǎng)中取用有功功率與電網(wǎng)頻率的關(guān)負荷從電網(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當系統(tǒng)頻率下降時，負荷成比例自動減少負荷的頻率調(diào)節(jié)效應。其值決定于系統(tǒng)中各類有功負荷的比重，不能控制。不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)的不同時刻其值都可能不同。)/(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)由四個部分組成：1為轉(zhuǎn)速測量元件（飛擺）

20、；2為放大元件（錯油門）；3為執(zhí)行機構(gòu)（油動機）；4為轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)（調(diào)頻器）。1、自動調(diào)速系統(tǒng)自動調(diào)速系統(tǒng)ACB處于ACB，不能回復到A點。此為發(fā)電機組的調(diào)速過程，稱一次調(diào)頻。 從上述調(diào)整過程看，對應負荷的增大，發(fā)電機輸出功率增加，頻率略低于原來值；若負荷降低，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)電機組的調(diào)速器只能實現(xiàn)有差調(diào)頻，若頻率超出允許范圍，就必須繼續(xù)進行頻率調(diào)整，這一任務通常由機組同步器（調(diào)頻器）來完成。

21、例：頻率偏低時例：頻率偏低時手動或電動同步手動或電動同步器使器使D D點上移點上移(F(F不動，不動，E E點下移點下移) )迫使錯油門活塞迫使錯油門活塞下移，使下移，使abab油孔油孔重新開啟。重新開啟。增加進汽量適當控制適當控制D D點的移動，點的移動，可以使轉(zhuǎn)速恢復到頻可以使轉(zhuǎn)速恢復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)頻可以實現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)實現(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)電機組的有功功率發(fā)電機組的有功功率頻率靜態(tài)特性頻率靜態(tài)特性發(fā)電機組的功頻靜態(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)電機組的單位調(diào)節(jié)功率表示頻率發(fā)生單位變化時，發(fā)電機輸出功率的變化量。負號表示二者變化方向相反GNNGNGNGGGPfKffPPfPK/*發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)機組由空載到滿載時，轉(zhuǎn)速（頻率）變化與發(fā)電機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2為額定運行點，點1為空載運行點GNNGNNPffPff000100%0NNfffNNGNGNNfffPPff0*/用百分數(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組負荷改變時相應的頻率偏移

23、。例：%=5%(*=0.05)，表示當有功負荷改變1%時，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)負荷變化引起的頻率波動取決于發(fā)電機組和負荷的調(diào)節(jié)效應P0f初始運行于點O，PGPLofNP1當負荷增加 0LLPPLP則2P2fo系統(tǒng)在O點達到新的平衡fkPGGfkPLLABBAABOBBAOBOA為發(fā)電機組增發(fā)功率OB 為負荷減少功率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)整當發(fā)電機滿載時，負荷功率增大，則 相當于為0，當負荷功率減小時， ，仍可以參加調(diào)頻 n臺發(fā)電機：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)電機臺數(shù)，可增大KS例【5-3】參與調(diào)頻的機組愈多，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)整手動或自動調(diào)節(jié)調(diào)頻器使發(fā)電

25、機組的頻率特性平行的上下移動。P0f初始運行于點O，PGPLof0P0當負荷增加 0LLPPLP則0P0fo系統(tǒng)在O點達到新的平衡0LPGP0P 0f o 二次調(diào)頻，提高發(fā)電機輸出功率BACOCBCABOA:AB由于負荷調(diào)節(jié)效應自動減少的功率fKL:BC機組一次調(diào)頻增發(fā)的功率fKG:OC機組二次調(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 與負荷增量 相等，則 ，即所謂的無差調(diào)節(jié)。0LP0GP0fn臺機組時，niGiGKK1 由式(1)可見，在同樣的

26、功率缺額下，多臺機組并列運行的頻率變化要比一臺機組運行時小得多 多機系統(tǒng)在負荷變化時，帶調(diào)速器的機組，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)機組(廠)承擔主調(diào)頻機組(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)頻廠負責全系統(tǒng)的頻率調(diào)整，一般12個電廠輔助調(diào)頻廠是在系統(tǒng)頻率超過某一規(guī)定偏移范圍時才參與調(diào)頻(300MW大系統(tǒng)，超過0.2Hz時)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)頻廠一般在負荷中心，要求：主調(diào)頻廠一般在負荷中心，要求： (1)有足夠可調(diào)容量； (2)有一定調(diào)整速度； (3)調(diào)整時能符合安全、經(jīng)濟的要求； (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)均為獨立電力系統(tǒng)系統(tǒng)均為獨立電力系統(tǒng)l互聯(lián)后互聯(lián)后: 互聯(lián)系統(tǒng)應有相同的頻率，故fffBA()()LAGAALBBBGPfPKPKP BPAPA、B系統(tǒng)的功率缺額KPPGL若互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)電機功率的二次若互聯(lián)系統(tǒng)發(fā)電機功率的二次調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負荷增量調(diào)整增量能與全系統(tǒng)負荷增量平衡，則可實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)平衡，則可實現(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)當兩系統(tǒng)都進行二次調(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，即BBAAKPKP)(BGBLBAGALAKPPKPP此時，聯(lián)絡線上交換功率0abP(2)若B系統(tǒng)沒有調(diào)頻廠，即 ，其負荷變化量 將由A系統(tǒng)的二次調(diào)頻來承擔。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 ，應有0fBabPPBAABBAabKKPKPKPB系統(tǒng)的功率缺額全部由A通過聯(lián)絡線輸送到B。這時聯(lián)絡線的交換功率最大BAGALABGBLBAKKPPKPPK)()(BAGALABLBAKKPPKPK)(BAGALLABLBKKPPPKP)(B此時聯(lián)絡線上的功率變化GALLAPPPB若要實現(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)絡線連結(jié)為互聯(lián)系統(tǒng)。正常運行時，聯(lián)絡線上沒有交換功率。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)容量為基準的標幺值）如圖所示。設(shè)A系統(tǒng)負荷增加100MW，試計算下列情況下的頻率變化量和聯(lián)絡線上流過的交換功率： 25*GAK5 . 1*LAKMW150020*GBK3 . 1*LBKMW1000abP解：先將標幺值還原為有名值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)機組都不參加一、二次調(diào)頻MWPPPGALAA1000100000GBLBBPPPHzMWKKKLAGAA/45450H

32、zMWKKKLBGBB/26260BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKPHz41. 12645100MW62.3626452600系統(tǒng)機組都已經(jīng)滿載，調(diào)速器無法調(diào)整，只能依靠負荷自身的調(diào)節(jié)效應，頻率質(zhì)量不能保證，最嚴重。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)機組都參加一、二次調(diào)頻，且都增發(fā)50MWMWPPPGALAA5050100MWPPPGBLBB50500HzMWKKKLAGAA/795HzMWKKKLBGBB/426BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKP04267955050MW5042679550426)50(795由于進行了二次調(diào)頻，發(fā)電機增發(fā)功率與負荷增量平衡，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)有機組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MWMWPPPGALAA40601000GBLBBPPPHzMWKKKLAGAA/795HzMWKKKLBGBB/426BABAKKPPfBAABBAabKKPKPKPHz038. 042679540MW96.1342679540426第五章第五章 電