电力系统第5章

1、5电力系统有功功率及频率调整电能质量指标：电压、频率、波形L调压一调频经济性能指标：网损、比耗量、厂用电最优运行（机组组合、负荷最优分配）主要内容i备用容量的分类2、机组的最有组合方法3、有功功率的最有分配方法4、电力系统频率调整过程及调频计算5.1电力系统中有功功率的平衡1负荷变化的构成1）、负荷变化幅值很小，周期很短没有规律性，计划外负荷波动2）、负荷变化幅度较大，周期较长（2 5 规律性较小，冲击性较强，如轧钢厂3）、负荷变化幅度很大，周期很长规律性强，由生产、生活、气象条件引起2、有功负荷的预报（有规律变化的负荷）日负荷曲线（第三种）方法：回归分析、曲线拟合、时间序列分析人工智能：专家

2、系统、人工神经网络、灰色系统、模糊系统 3、有功及频率的调整发电厂调速器（自动调速系统）发电厂调频器（直接开动汽门或水门） 机组组合、最优分配+网损+厂用电（6%10%）1）一次调整针对第一种负荷波动2）二次调整针对第二种负荷波动3）三次调整针对第三种负荷波动*负荷控制4、有功电源及备用容量 发电机负荷=系统综合负荷（系统最小电源容量）网络损耗（包括不变和可变损耗）火电厂5% 8%厂用电 原子能电厂4%5%小电厂0.1%1%为满足可靠性，电源容量 发电容量 备用=电源容量一发电容量.f 热备用（spinning reserve）备用人-F冷备用（cold reserve）备用按负荷变化分为：（

3、1 ）负荷备用（热备用）承担计划外负荷变化 25%（2 ）事故备用（热备用、冷备用）承担发电线路设备故障的容量5%8%单机容量（3 ）检修备用（冷备用）根据具体情况来定（4）国民经济发展备用（冷备用）5.2有功功率的最优分配机组组合（冷备用）负荷最优分配（热备用）1、 各类发电厂的特点及合理组合p2002、负荷最优分配目标：在满足一定约束条件的情况下，尽可能节约一次能源 依据：单位时间内输入与输出关系（耗量特性）1）基本概念a）耗量特性火电厂：FAPg2BPg C水电厂：WaPnbPh cb）比耗量、耗量微增率F P W PdF . dP dW dP2）有功功率的最优分配（不计网损）目标：nF

4、 i minFi (PGi )i 1-Pl （已知）约束条件：a）等约束条件a、全网功率平衡PgPl（不计损耗）b、电网各节点功率平衡nU i U j Gij cosj iijBij sinijb）不等约束Pgi minPPgigi maxQgi minQgiQgi maxUi minU iU i maxPgiPLi（1 ）、火电厂之间的有功最优分配新的目标函数:PgiPgiPl求极值:PgiPgiPl0PgiFiPgiPgii=1,2,n0FiPgiPgidF,dF2 dPgi dPg2dFidPgidFndPgn等耗量微增率原则12 / 11（火电厂之间有功功率的最优分配原则）Pgi ma

5、x 时，取 PgiRji max当 PgPgi min 时，取 PgiPgi min例：同一电厂有两台机组并列运行，耗量特性分别为：F12.50.25Pg10.0014P： J/h20MWPg1100MWF25.00.18Pg20.0018Pg： J/h20MWPg2100MW求负荷为100MW时的最优分配方案。0.0028Pgi 0.250.0036Pg2 0.18解：按等耗量微增率原则ggP g1 Pg2 100Pg145.3MWg经不等约束来校验，Pg1，Pg2为最优方案。Pg2 54.7mwg若条件改为20MWPg2 50MW则此题变为：经不等约束校验Pg1 50MW Pg2 50MW

6、为最优方案。水厂、火厂）PTkt（2）、水、火电厂之间有功最优分配（两个厂: 目标函数：火电厂 T时间的耗量最小TtFPgi dt F0 gik 1约束条件：（1）、对电网任何瞬间PHtPTtPLt0(2)、满足水库调度的约束（水厂消耗的水量）T0WPHi dtHitW PHkk 1t k （常数）（3）、新的目标函数：不等约束（同上）变量个数:F (Prk)(FykPHk1PLk)tW(PHk) t kk 1PTk、PHk一共（3t+1）个变量求极值:Fi PTkPTkP HkLPTkW PHkPHk(k 1,2, t)dFdPTkPTkPHkP HkdW PHkdPHkPLk水煤换算系数（

7、单位：t（煤）.m3（水）dF PTkdW PHk按发出相同数量的电功率进行比较;1立方米水相当于吨煤 5.3电力系统的频率调整频率调整的必要性（对用户、对电力系统）1、离心式调速系统的工作原理一次调整一有差调整，改变改变f （2 f）自动调整二次调整一无差调整（能够）（负荷变化较大时）手动调整2、负荷与同步发电机组的功频特性A :负荷的P-f特性P2表达式：P l aPN aPNa2 PNf Nf N其中a,a1,a2百分系数，且aoa1a2an 1.0以Pn , fN为基准，Pla。a1 f2a2 f（标幺值表达式）负荷的单位调节功率KlPL定义：Kl-MW. Hz几何意义：Kl tg物理

8、意义：标志随频率的升降负荷消耗功率增加的多寡。说明：（1 ）、,Pl有下降的效应。Kl1.5左右 KlKl（2）、Kl不可控（取决于负荷的成分）B :发电机组的P-f特性发电机组的单位调节功率 Kg :几何意义：Kg tgPg定义：KgPg物理意义：Kg标志了随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。说明：1、f , Pl有上升的效应;2、Kg可以整定。KgPg f nf NKgPGN fPGNKg1100%调差系数%3、频率的一次调整（负荷微小波动）fofoPLO OA OB BA BO BABoPgKg fBAPlKl f ABPlo(Kg Kl) f Ks f (一次调节方程)其中K

9、s KgKl 系统单位调节功率物理意义：标志了系统负荷增加或减少时，在原动机调速器和负荷本身的调节效 应共同作用下频率下降或上升的多寡说明：（1）、发电机经一次调整Kg f 负荷的降低效应Kl f（2）、有差调整f 04、频率的二次调整如果f不满足要求，要进行二次调整fo f0f0Plo oa oc cb baOCF(goCBKg f BCBAKlfABPloPGO（Kg Kl） f 频率二次调整方程说明：（1）、Pl的组成一次调整Kg f -调速器作用而增大的发电机组功率二次调整Pgo -二次调整发电机增发功率负荷效应Kl f -负荷本身的调节效应而减少的负荷功率（2）、PloFGo 0时，

10、f 0 无差调节；（3）、二次调整时在一次调整基础上完成的。5、互联系统的频率调整分析：联合前:对 A :PLAPabPGAK GA K la f A对 B :PLBPabPGBKGB K LB f B联合：fAKa Pb kIKb PaPaPbKa Kb其中：Ka Kga Kla Kb Kgb KlbPaPgaPbP lbPgb例：A、B互联系统正常运行时，系统间无交换功率,A系统容量 1000MW，B系统容量500MW两系的 P-f特性的系数分别以各自容量为基准Kga25, Kgb2,Kla15, Klb1.4.当A系统负荷增加100MW时，试求下列情况下联络线的交换功率及系统的频率差。f

11、 50 Hz(1) A、B两系统均参加一次调频；(2) A、B两系统不参加一次调频；(3) A系统不参加一次调频；(4) 两系统都参加一、二次调频，且各增发50MW ；(5) 两系统都参加一次调频，且A部分机组参加二次调频增发 70MW 。1000 MW500MW解:Pla 100 MWKgaK GAPgn25100050500MW HzKlaKlaPln1.510005030 MW HzKgbKgbPgn2050050200 MW HzK lbK lb1.45005014 MW Hz(1)Ka 530 MW Hz Kb214MW.HZ Pa 100MW Pb 0Ka Pb心 PaKaKb28

12、.76MWPaPbKa Kb0.1344 Hz(2) KA 30 MW Hz KB 14MW Hz PA 100MW PB 0Ka Pb Kb PaPab- - -31.82MWKA KBP-PBKA KB2.27 Hz(3) KA 30 MW Hz KB 214 MW Hz PA 100MW PB 0Pab87.70 MW f 0.41Hz(4) KA 530 MW HzKB 214 MW Hz PA 50MW PB50 MWPab50 MW f 0 Hz(5)KA530 MW Hz KB 214MW Hz PA30MWPBPab8.63 MWf 0.04 Hz例：A、B两系统并联运行,A系

13、统负荷增大50MW 时,B系统向-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-系统的频率为49Hz，-系统的频率为50Hz，求：(1) A、B两系统的单位调节功率 KA,KB ；(2) A系统负荷增大750MW，联合系统的频率变化量。解：(11300 K-;A k-pa2K- 3K-(2)KA 50 MW. 1Hz 500MW Hz KB 750 MW Hz0.6Hz考核要求1、掌握备用容量的分类2、理解机组的最有组合方法3、掌握有功功率的最有分配方法等微增率原则有功平衡方程注：不等约束校验4、掌握电力系统频率调整过程及调频计算a、一、二次调整方程b、互联系统的调频例题：例

14、题：一、简答题1备用容量按用途分，可分为哪几种？负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用2.频率二次调整过程中，系统负荷的初始增量由哪三部分组成？二次调整发电机增发的功率；调速器的调整发电机的增发功率；负荷的调节效应而减少的负荷功率。二、计算题1两系统由联络线相连。已知 A系统Kga 800MW/Hz, Kla 50MW / Hz, Ra 100MW ； B系统Kgb 700MW/Hz,Klb 40MW/HZ, Rb 50MW。求在下列情况下系统频率的变 化量 f和联络线功率的变化量厶 Pab。两系统所有机组都参加一次调频；A系统机组参加一次调频，而B系统机组不参加一次调频；两系统所有机组都

15、不参加一次调频。两系统都参加一次调频时 f=0.09434 HzA系统参加一次调频, f=0.16854 Hz Pab=-19.8 MWB系统不参加一次调频时 Pab=43.26 MW两系统都不参加一次调频时f 00.25Hz f2001N50Hz仁 1.6667 Hz Pab=-16.6667 MW2.已知一发电机额定功率FGn 5CMW，Kg 200MW Hz.问发电机由额定状态到空载状态频率变化为多少?发电机由额定状态到空载状态频率升高，3. 仍按题1中已知条件，试计算下列情况下的频率变化量f和联络线上流过的功率厶 Pab。A、B两系统所有机组都参加一次、二次调频，A、B两系统机组都增发

16、50MW ；A、B两系统所有机组都参加一次调频，A系统所有机组参加二次调频，增发60MW ；A、B两系统所有机组都参加一次调频，B系统所有机组参加二次调频，增发60MW。 f=0.03145 Hz Rab=-23.27 MW两系统都参加一次调频，A系统参加二次调频并增发60MW时 f=0.0566 Hz Rab=8.1132 MW两系统都参加一次调频，B系统参加二次调频并增发60MW时 f=0.0566 Hz Rab=-51.887 MW两系统都参加一次、二次调频，两系统都增发50MW 时4三台发电机组共同承担负荷，它们的耗量微增率分别为:dF1dR0.15R10元 /MW h100R200M

17、WdF22dR0.10R,10元 / MW h100巳200MWdFs3 dR30.05R10元 /MW h100R3200MW当系统负荷为550MW时，试求每台发电机组所承担的负荷。由123 及 P1 P2 P3550 解得：p1100MW，p2150MW , p3300MW由不等约束校验，应取 p3 200MW，剩下的350MW负荷在另外两台机组将间按照同样方法进行分配，得 p1150MW， p2200MW所以负荷最优分配方案为：p1 150MW， p2 200MW， p3 300MW7某电厂有两台机组，其耗量特性分别为：2F10.02R 2P1 10(t/h), 20MW R 60MWF2 0.03R； 3R2 16(t/h), 20MWF2 60MW求当负荷分别为 80M