第5章电力系统功率平衡与控制AAAA

1、电力出版社于永源第三章 简单电力网络潮流的分析与计算 电力系统接线图与等值网络如图所示GG1324T1T2L4Sl(a)G132ZT1ZT2Z1YT1Y1/2Y1/2YT244S3S2S1S2S3S1SZT2SZT1SZ1SYT2SYT2SYl3SYl(b) 电力系统的接线图与等值网络 （a)接线图 （b）等值网络运算负荷和运算功率 电力系统运行的基本任务是将电能在电力系统运行的基本任务是将电能在电压、频率合格的前提下安全、可靠、电压、频率合格的前提下安全、可靠、经济地分配给各用电设备。经济地分配给各用电设备。 本章讨论稳态运行的电力系统中有功本章讨论稳态运行的电力系统中有功功率的最优分配频率

2、调整问题。功率的最优分配频率调整问题。 第5章 电力系统有功功率的平衡和频率调整 5.1 电力系统中有功功率平电力系统中有功功率平衡与频率变化衡与频率变化 5.2 有功功率的电源与负荷有功功率的电源与负荷 5.3 电力系统的有功功率平电力系统的有功功率平衡衡 重点：电力系统的频率调整。重点：电力系统的频率调整。 难点：互联系统的频率难点：互联系统的频率调整。调整。 第5章 电力系统有功功率的平衡和频率调整 电力系统理论上应时刻保持有功功率的平衡，即每一时刻发电机发的有功功率之和应等于电力系统消耗的有功功率之和。 电力系统PPGLGPPPP电力网厂用电或5.1 电力系统中有功功率平衡电力系统中有

3、功功率平衡与频率变化与频率变化 实际上电力系统负荷消耗的有功功率在不断变化，当电力系统发出的有功功率之和大于电力系统消耗的有功功率之和时，电力系统的频率会上升，反之，电力系统的频率会下降。 电力系统频率不稳定的影响电力系统频率不稳定的影响 电力系统的频率变化对用电设备、发电机组以及电力系统的运行状况都有很大的影响 ： 1）对用户的影响 2）对发电厂的影响 3）对电力系统的影响 我国规定允许的频率范围为 500.2Hz 5.2有功功率的电源与负荷有功功率的电源与负荷 5.2.1.有功功率负荷及其变化实际负荷第三种负荷第二种负荷第一种负荷 频率的一次调整（或称为一次调频）指由发电机组的调速器进行的

4、，是对一次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。 频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。 负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功功率和频率调整大体上分一次、二次、三次调整三种。5.2.2.有功功率电源的备用 电力系统中的产生有功功率的唯一电源是发电厂（未来其他清洁电源并网后也可以看成是发出有功功率的电源）。 电力系统的总发电容量必须大于其最大负荷时需消耗的容量，这多出来的部分就是备用容量。 5.2.

5、2.有功功率电源的备用系统的备用容量一般可分为1. 负荷备用，2. 事故备用，3. 检修备用，4. 国民经济备用。 5.3 电力系统的有功功率平衡电力系统的有功功率平衡 1. 负荷有功功率负荷有功功率-频率静态特性频率静态特性 实验测得当电力系统频率略有下降时，同一负荷实际吸收的有功功率下降 ：fKPLLKL-负荷的单位调节功率 LnnLnLnL*LPfKf/f/PPK 2. 发电机的有功功率发电机的有功功率-频率静态特性频率静态特性 发电机组有功功率-频率静态特性曲线 f-KPGG斜率KG称为发电机组的单位调节功率，又称发电机组的有功功率-频率静态系数， GnnGnGnG*GPfKf/f/P

6、P-K发电机的调差系数是单位调节功率的倒数。发电机的单位调节功率与调差系数的关系：一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的： 汽轮发电机组 =35或 =33.320 水轮发电机组 =24或 =5025000 0%100100NNGGNGNGNNNGNfffffPPPfPfffPf 100%1*GK%*GK%*GK 其中KS=KG+KL，称为系统的单位调节功率或系统的有功功率-频率静态特性系数。式中负号表示频率减小时系统发出的有功功率增加。 对一个具体系统，负荷的KL并不可调，因此KS主要由KG决定。 KS主要由KG决定。 f-KfK-f-KP-PPSLGLGS 1.电力系统频率的一次调整电力系

7、统频率的一次调整 前面讨论的由发电机组调速系统随电力系统频率变化而自动控制发电机进行输出有功功率的调整，通常称为电力系统频率的一次调整。 对多发电机组和多负荷组成的电力系统， KS=KL+KG1+ KG2+KG3+ 2.电力系统频率的二次调整电力系统频率的二次调整 二次调频是人为设定，根据电网频率高低来调整机组负荷，是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时，一次调频不能使频率恢复到规定范围时采用的调频方式。 二次调频由发电机组的调频控制器（同步器）来实现， 2.电力系统频率的二次调整电力系统频率的二次调整 在发电机组的有功功率-频率静态特性曲线上频率的二次调整体现为曲线的平移。 二次调频只是

8、增加了发电机组的出力 3. 互联电力系统频率的调整互联电力系统频率的调整 把整个电力系统看作是由若干个子系统通过联络输电线路连接而成的互联系统，在频率调整时，为了减少线路传输损耗，提高电力系统运行的经济性，还要注意联络线路交换功率的控制问题。 3. 互联电力系统频率的调整互联电力系统频率的调整 对B系统PAB是一个电源，功率平衡方程： f-KP-PPAGAABLA 对A系统PAB是一个负荷，功率平衡方程： f-KP-P-PBGBABLBBAGBGALBLAKKP-P-PP-ffK-P-PPALAGAAB例例5-1 设电力系统中各发电机组的容量和它们的单位调节功率标幺值为： 水轮机组：100MW

9、/台5台， KG*=25 汽轮机组：300MW/台2台，KG*=16 负荷的单位调节功率KL*=1.5，系统总负荷为1000MW，试计算：1）全部机组都参加调频时2)汽轮机组已满载，仅水轮机组参加调频时的电力系统的单位调节功率和频率下降0.2Hz系统能够承担的负荷增量。例例5-1 解：1) 全部机组都参加调频时 水轮机组: 汽轮机组: 负荷： 电力系统: 250(MW/Hz)50100255fPK5KnGn*GGMW/Hz)19250300162fPK2KnGn*GG（MW/Hz)305010001.5fPKKnLn*LL（21.52300510050472Pf30192250PfKKSnnS

10、nnS*S MW)94.4(-0.2)-(472)f-KPSS（ （MW）例例5-1 解：2）仅水轮机组参加调频时 电力系统: 频率的一次调整的作用是有限的，它只能适应变化幅度小，变化周期较短的变化负荷，且一般情况下，一次调整不能维持频率不变。 （MW）12.72300510050280Pf30250KSnn*S56(MW)(-0.2)-(280)f-KPSS例例5-2 如图5-7所示的两个子电力系统通过联络线互联，正常运行时PAB=0，各子系统的额定容量和以额定容量为基准的一次调频单位调节功率标幺值如下： A系统：额定容量1500MW，KGA*=20，KLA*=1.5 B系统：额定容量200

11、0MW，KGB*=16，KLB*=1.5例例5-2 设A子系统的负荷增加了100MW，试计算下列情况下频率变化量和联络线上传输的有功功率。 1）A、B两子系统都只有一次调频。 2）A子系统都增发60MW（二次调频），且A、B都有一次调频。 3）B子系统增发100MW（二次调频），且A、B都有一次调频。例例5-2解解 1）A、B两子系统都只有一次调频。PGA=0，PGB=0，PLB=0，PLA=100MW。 -0.074(Hz)700645100-KKP-P-PP-fBAGBGALBLA-52(MW)700645100700-KKP-PK-P-PKPBAGALABGBLBAAB 负号表示有功功率的实际传输方向与假设方向相反，是从B流向A。 MW)-20.8270064560-100700-KKP-PK-P-PKPBAGALABGBLBAAB（例例5-2解解 2）A子系统增发（二次调频）60MW，且A、B都有一次调频。 PGA=60MW，PGB=0，PLB=0，PLA=100MW。 这种情况比较理想，频率偏移较小且线路传输功率较小从而损耗也较小。 Hz)0.0370064560-100KKP-P-PP-fBAGBGALBLA（MW)1007