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)的運行與管理信電學(xué)院9/20/20222 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整本節(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)整原理說明聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點。20 九月 2022電力系統(tǒng)的頻率偏移頻率變化的原因?頻率變化對負(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 運行中： 規(guī)劃、設(shè)計：備用容量: 1.按作用形式分

2、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 大一臺單機(jī)容量）國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展備用(3-5%Plmax ）20 九月 20222、按存在形式分為兩者差一個網(wǎng)損兩者差一個廠用電 熱備用:運轉(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:未運轉(zhuǎn)的、但能隨時啟動的發(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)負(fù)荷的分類: 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20 九月 2022有功功率負(fù)荷變動曲線有功功率負(fù)荷變動曲線據(jù)此圖,負(fù)荷可以分為三種 : 第一種變動幅度很小，周期又很短。 變動有很大的偶然性

3、 屬于這一種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(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 第二種變動幅度較大，周期也較長. 第三種變動幅度最大，周期也最長. 該種負(fù)荷基本可以預(yù)計。20 九月 2022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 對第一種負(fù)荷變動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、 對第二種負(fù)荷變動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

4、理組合,也就是所謂的機(jī)組合理開停。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)荷在各個正在運行的發(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。各類發(fā)電廠的運行特點和合理組合(1)火電廠特點： 需燃料及運輸費用，但不受自然條件影響效率與蒸汽參數(shù)有關(guān) 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%) 機(jī)組投入退出，承擔(dān)急劇負(fù)荷響應(yīng)時間長，多耗能量，易損壞設(shè)備熱電廠抽汽供熱，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：不要燃料費，水力可梯級開發(fā)，連續(xù)使用，但受自然條件影響。出力調(diào)節(jié)范圍大，50

5、%以上, 增減負(fù)荷速度快，操作容易，可承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷決定發(fā)電量的除水量外還有水位差 保證出力抽水蓄能機(jī)組維持航運、灌溉、需一定水量，對應(yīng)強(qiáng)迫功率20 九月 2022(3) 核電廠特點：可調(diào)容量大，退、投、增、減負(fù)荷消耗能量、時間，易損壞設(shè)備一次投資大，運行費低，盡量利用承擔(dān)基本負(fù)荷。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)。20 九月 2022枯水季節(jié):各類發(fā)電廠組合順序示意圖洪水季節(jié):各類發(fā)電廠組合順序示意圖20 九月 20227.2.2電力

6、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)計的，電力系統(tǒng)的頻率變動對用戶、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會產(chǎn)生不利影響；頻率過低時，甚至?xí)拐麄€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，且偏移不超過一定范圍。20 九月 2022二、電源有功功率靜態(tài)頻率特性原動機(jī)未配置自動調(diào)速系統(tǒng)時，其機(jī)械功率與頻率的關(guān)系：原動機(jī)配置自動 調(diào)速系統(tǒng)后：原動機(jī)的機(jī)械功率靜態(tài)頻率特性20 九月 2022 簡化之：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 20 九月 2022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)：

7、 單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)么值為:調(diào)差系數(shù) 或與之對應(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)整問題主要就與調(diào)差系數(shù)或與之對應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率有關(guān)。20 九月 2022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: 其標(biāo)么值為：負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率(單位 )不能整定四、負(fù)荷的頻率特性電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻（調(diào)速器作用）初始運行點O，當(dāng)負(fù)荷增加，則: 系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系數(shù) 一次調(diào)頻為有差調(diào)頻。 n臺發(fā)電機(jī)：n臺都參加一次調(diào)整： 只有m臺參加一次調(diào)整： 當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載時，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， ，所以仍可以參加調(diào)頻。電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻（

8、調(diào)速器作用）初始運行點O ，當(dāng)負(fù)荷增加二次調(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：手動或自動調(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。20 九月 2022 n臺機(jī)組：第n臺參加二次調(diào)頻 ， n臺全部參加一次調(diào)頻：無差調(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 ,亦即實現(xiàn)了所謂的無差調(diào)節(jié)。如上圖虛線所示。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)整多機(jī)系統(tǒng)在負(fù)荷變化時，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。二次調(diào)整由少數(shù)機(jī)組(廠)承擔(dān)主調(diào)頻機(jī)組(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)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)點互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)互聯(lián)的益處？潛在威脅？聯(lián)合前: A,B系統(tǒng)均為獨立電力系統(tǒng)互聯(lián)后: 20 九月 2022其中 , 分別為A,B系統(tǒng)的功率缺額.聯(lián)合后: 兩系統(tǒng)的頻率應(yīng)相