電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整

1、第七章電能系統(tǒng)的運(yùn)行與管理信電學(xué)院5/27/20222 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整本節(jié)要求：本節(jié)要求： 1、掌握頻率不正常產(chǎn)生的危害2、掌握頻率的一次調(diào)整理論和計(jì)算。3、掌握頻率的二次調(diào)整理論。4、了解互聯(lián)系統(tǒng)頻率調(diào)整的原理；掌握由互聯(lián)系統(tǒng)頻率調(diào)整原理說(shuō)明聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)。2022年5月27日星期五電力系統(tǒng)的頻率偏移頻率變化的原因?頻率變化對(duì)負(fù)荷的影響(1)異步機(jī) (2)電子設(shè)備 (3)電鐘頻率變化對(duì)電力系統(tǒng)的影響(1) 水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)(2) 汽輪機(jī)的葉片(3) 變壓器的勵(lì)磁頻率允許偏移的范圍：50Hz(0.20.5)Hz 7.2.1 電力系統(tǒng)有功功率的平衡 運(yùn)行中： 規(guī)劃、設(shè)計(jì)：u備用容量:

2、 1.按作用形式分LDGPPPRGNPPP負(fù)荷備用(2-5%Plmax)檢修備用(可能不安排)事故備用(5-10% Plmax或系統(tǒng)中最 大一臺(tái)單機(jī)容量）國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展備用(3-5%Plmax ）2022年5月27日星期五2、按存在形式分為兩者差一個(gè)網(wǎng)損兩者差一個(gè)廠用電 熱備用:運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大 功率與發(fā)電負(fù)荷之差(旋轉(zhuǎn)備用)冷備用:未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā) 發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的最大功率 (不含檢修中的設(shè)備)n 負(fù)荷的分類(lèi): 1.用電負(fù)荷 2.供電負(fù)荷 3.發(fā)電負(fù)荷7.2.1 電力系統(tǒng)有功功率的平衡2022年5月27日星期五有功功率負(fù)荷變動(dòng)曲線有功功率負(fù)荷變動(dòng)曲線據(jù)此圖,負(fù)荷可以分為三種

3、 : 第一種變動(dòng)幅度很小，周期又很短。 變動(dòng)有很大的偶然性 屬于這一種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車(chē)等帶有沖擊性的負(fù)荷 這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng) 2022年5月27日星期五n據(jù)此,頻率調(diào)整一次調(diào)整:由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的 對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整 二次調(diào)整:由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、 對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整 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)電荷曲線發(fā)電。7.2.1 電力系統(tǒng)有功功率的平衡 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配l有功功率電源的最優(yōu)組合 即指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合,也就是所謂的機(jī)

4、組合理開(kāi)停。l有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配 即指系統(tǒng)的有功功率負(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。最常用的是按等耗量微增率準(zhǔn)則分配。各類(lèi)發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合(1)火電廠特點(diǎn)：l 需燃料及運(yùn)輸費(fèi)用，但不受自然條件影響l效率與蒸汽參數(shù)有關(guān) l受鍋爐、汽輪機(jī)最小技術(shù)負(fù)荷限制，有功出力調(diào)整范圍較窄，增減速度慢，參數(shù)越高范圍越窄(高溫高壓30%，中溫中壓75%) l機(jī)組投入退出，承擔(dān)急劇負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，多耗能量，易損壞設(shè)備l熱電廠抽汽供熱，效率高，但技術(shù)最小負(fù)荷取決于熱負(fù)荷，為強(qiáng)迫功率(2)水電廠特點(diǎn)：l不要燃料費(fèi)，水力可梯級(jí)開(kāi)發(fā)，連續(xù)使用，但受自然條件影響。l出力調(diào)節(jié)范圍大，50%以上

5、, 增減負(fù)荷速度快，操作容易，可承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷l決定發(fā)電量的除水量外還有水位差 保證出力l抽水蓄能機(jī)組l維持航運(yùn)、灌溉、需一定水量，對(duì)應(yīng)強(qiáng)迫功率2022年5月27日星期五(3) 核電廠特點(diǎn)：l可調(diào)容量大，退、投、增、減負(fù)荷消耗能量、時(shí)間，易損壞設(shè)備l一次投資大，運(yùn)行費(fèi)低，盡量利用承擔(dān)基本負(fù)荷。n應(yīng)指出: 枯水季節(jié)往往由系統(tǒng)中的大型水電廠承擔(dān)調(diào)頻任務(wù);洪水季節(jié)這任務(wù)就轉(zhuǎn)移給中溫中壓火電廠。抽水蓄能電廠在其發(fā)電期間也可參加調(diào)頻。但低溫低壓火電廠則因容量不足,設(shè)備陳舊,不能擔(dān)負(fù)調(diào)頻任務(wù)。2022年5月27日星期五枯水季節(jié):各類(lèi)發(fā)電廠組合順序示意圖洪水季節(jié):各類(lèi)發(fā)電廠組合順序示意圖2022年5月2

6、7日星期五7.2.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一、頻率調(diào)整的必要性所有用電設(shè)備都是按系統(tǒng)額定頻率設(shè)計(jì)的，電力系統(tǒng)的頻率變動(dòng)對(duì)用戶(hù)、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會(huì)產(chǎn)生不利影響；頻率過(guò)低時(shí)，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電；因此必須保持頻率在額定值上下，且偏移不超過(guò)一定范圍。2022年5月27日星期五二、電源有功功率靜態(tài)頻率特性原動(dòng)機(jī)未配置自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，其機(jī)械功率與頻率的關(guān)系：原動(dòng)機(jī)配置自動(dòng) 調(diào)速系統(tǒng)后：原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率靜態(tài)頻率特性221fcfcpm2022年5月27日星期五 簡(jiǎn)化之：三、發(fā)電機(jī)的頻率特性 如上圖，發(fā)電機(jī)頻率特性的斜率為 00ffPfPKNGNGG2022年5月27日星期五00GGNGNP

7、PfKff 發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率（單位MW/HZ）該單位調(diào)節(jié)功率和機(jī)組的調(diào)差系數(shù)有互為倒數(shù)的關(guān)系。機(jī)組的調(diào)差系數(shù)： GNNGNNGGPffPffPfK0001單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)么值為:100%10NNGNNGNGNGGfffPfKffPPKn 調(diào)差系數(shù) 或與之對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定.所以電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整問(wèn)題主要就與調(diào)差系數(shù)或與之對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率有關(guān)。2022年5月27日星期五負(fù)荷從電網(wǎng)中取用有功功率 與電網(wǎng)頻率的關(guān)系如圖:LLKPf 其標(biāo)么值為：5.1NLNLLffPPK負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率MW/Hz(單位 )不能整定四、負(fù)荷的頻率特性電力系統(tǒng)的一

8、次調(diào)頻（調(diào)速器作用）初始運(yùn)行點(diǎn)O，當(dāng)負(fù)荷增加，則: LOPOA0LLPPOA OB BA BOBA GGBOPKf fKPABLLfKKPLGLO)(/LOGLSPfKKK SK系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系數(shù)n 一次調(diào)頻為有差調(diào)頻。n n臺(tái)發(fā)電機(jī)：n臺(tái)都參加一次調(diào)整： 只有m臺(tái)參加一次調(diào)整：GnGGGGKKKKK.321GK0GKGmGGGmGKKKKK.321n 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, 但當(dāng)負(fù)荷功率減小時(shí)， ，所以仍可以參加調(diào)頻。電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻（調(diào)速器作用）初始運(yùn)行點(diǎn)O ，當(dāng)負(fù)荷增加LOPOA0LLPPBACBOCOA)(0 0ffKfKBCGG)(0 0ffKfKABL

9、LGOPOC()GOGLLOPfKPK二次調(diào)整增發(fā)的功率 系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率頻率的二次調(diào)整電力系統(tǒng)的二次調(diào)頻：手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)頻器使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的上下移動(dòng)。2022年5月27日星期五n n臺(tái)機(jī)組：第n臺(tái)參加二次調(diào)頻 ， n臺(tái)全部參加一次調(diào)頻：fKKPPLnGGnLO)(0GOLOPPLOPn 無(wú)差調(diào)頻: 若 , 即發(fā)電機(jī)如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量 ,亦即實(shí)現(xiàn)了所謂的無(wú)差調(diào)節(jié)。如上圖虛線所示。n 注意:以上公式中以功率增大和頻率上升為正。電力系統(tǒng)的二次調(diào)頻多機(jī)系統(tǒng)的頻率調(diào)整l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。l二次調(diào)整由少數(shù)機(jī)組(廠)承擔(dān)主調(diào)頻機(jī)組

10、(廠)，負(fù)荷 增 量 主 要 由 它 們 承 擔(dān) ， 可 依 次 分 為 第 一 、 第二、調(diào)頻機(jī)(廠)l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)互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整ABabPAAAGALAfKPPBBBGBLBfKPPAAGAabLAfKPPPBBGBabLBfKPPPn 電力系統(tǒng)互聯(lián)的益處？潛在威脅？聯(lián)合前: A,B系統(tǒng)均為獨(dú)立電力系統(tǒng)互聯(lián)后: 2022年5月27日星期五fffABA() ()LAG AALBBBGPfPKPKP BPAPAPBP其中 , 分別為A,B系統(tǒng)的功率缺額.n聯(lián)合后: 兩系統(tǒng)的頻率應(yīng)相等，即有互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整2022年5月27日