电力系统稳态7_有功平衡

1、东南大学电气工程学院 系统频率偏移过大的危害：系统频率偏移过大的危害：n对用户的影响对用户的影响: :生产效率下降生产效率下降, ,产生次品和废品。产生次品和废品。n对发电厂的影响：汽轮机叶片谐振，发电机温度对发电厂的影响：汽轮机叶片谐振，发电机温度升高，电压下降，辅机功能下降。升高，电压下降，辅机功能下降。n对系统运行的影响：互联电力系统的解列，发电对系统运行的影响：互联电力系统的解列，发电机解列。机解列。电能系统的有功平衡与频率调整(1)电能系统的有功平衡电能系统的有功平衡功率平衡关系：功率平衡关系：P PG G电网中所有发电机发出功率的总和。电网中所有发电机发出功率的总和。P PL L电

2、网用户负荷总和。电网用户负荷总和。P Pl网络中线路和变压器上的有功功率损耗。网络中线路和变压器上的有功功率损耗。P Pg g网络内发电厂本身厂用电总和。网络内发电厂本身厂用电总和。glLGPPPPn为了保证可靠供电和良好的电能质量，系统中的发电设备容量应大于系统的负荷。n备用容量：系统中的发电容量大于负荷的部分，分为热备用和冷备用。n热备用：指运行着的发电设备可能发的最大功率与系统实际的负荷之差，也称旋转备用 ；n冷备用：指系统中那些未运行的发电设备可能发的最大功率。 发电机与负荷的功率频率特性 1. 1. 电力网负荷的功率电力网负荷的功率频率特性频率特性负荷的功率负荷的功率频率静特性频率静

3、特性：系统的其他因素：系统的其他因素保持不变，负荷吸取的有功功率的大小随系统保持不变，负荷吸取的有功功率的大小随系统频率变化的静态关系。频率变化的静态关系。fPKLL负荷功频静特性的斜率：负荷功频静特性的斜率：负荷的单位调节功率负荷的单位调节功率电力网负荷的功率频率特性LNNLNLNLLLPfKffPPfPK负荷的单位调节功率负荷的单位调节功率KL* P PL L负荷变化量；负荷变化量；PLN额定频率下的系统负荷；额定频率下的系统负荷； f f系统频率变化量；系统频率变化量； fN系统额定运行频率；系统额定运行频率； 负荷的单位调节功率标志了随频率的升降，负荷的单位调节功率标志了随频率的升降，

4、负荷消耗功率增加或减小的程度。其大小与额定负荷消耗功率增加或减小的程度。其大小与额定条件下负荷的频率调节效应相等。条件下负荷的频率调节效应相等。发电机的功率频率特性2. 2. 发电机的功率频率发电机的功率频率特性特性 1） 原动机未配置自动调速系统时：原动机未配置自动调速系统时： 221221fCfCCCPm发电机的功率频率特性 2) 原动机配置自动调速系统后：原动机配置自动调速系统后： 发电机组的一次调频 发电机的功发电机的功频静特性：发电机原动机随频静特性：发电机原动机随机组转速变化不断改变进气量或进水量，而频机组转速变化不断改变进气量或进水量，而频率将随发电机功率的增大而线性的降低的特性

5、。率将随发电机功率的增大而线性的降低的特性。fPKGG发电机功频静特性直线的斜率：发电机功频静特性直线的斜率： 发电机组通过调速器实现频率的调整称为发电机组通过调速器实现频率的调整称为一次调频。一次调频。 发电机的单位调节功率 发电机的单位调节功率发电机的单位调节功率: NGNGNGNGGPfKffPPK* 式中：式中：PGN发电机额定功率。发电机额定功率。N系统额定频率。系统额定频率。 PG发电机功率变化量。发电机功率变化量。系统频率变化量。系统频率变化量。*1GGPfK100%100%0NNNGGNfffPPff发电机组的调差系数：发电机组的调差系数：GNNGNNGPffPffPf000发

6、电机组的调差系数电能系统频率的一次调整n. 电能系统的一次调频 当系统中装有台有调速器的发电机组时：当系统中装有台有调速器的发电机组时：fPKfPKfPKGNGNGGGG2211fKPfKPfKPGNGNGGGG2211电能系统频率的一次调整fKfKPPGSniGiniiGSG11GNGGGSKKKK21 在图中起始运行点在图中起始运行点-O O点，系统负荷与发电机发点，系统负荷与发电机发出功率相平衡。出功率相平衡。000PPPGSL 台机组参加台机组参加调频时调频时：电能系统频率的一次调整n当系统负荷突然增加，系统工作于新的平衡点O fKPLLfKPGSGSGSLLPPPPPP0000LLG

7、SPPP0电能系统频率的一次调整nKS系统的单位调节功率。SLKPf0fKfKKPPPSGSLLGSL0LGSSKKK发电机组的二次调频发电机组的二发电机组的二次调频是通过调频次调频是通过调频器实现的，其作用器实现的，其作用是使发电机的功频是使发电机的功频静特性平行移动。静特性平行移动。电能系统频率的二次调整OOO 运行点运行点初始运行点二次调频一次调频电能系统功率二次调整n二次调频后，负荷的变化量由三部分组成：n 二次调整后，发电机组增发的功率二次调整后，发电机组增发的功率PG0（图中线段（图中线段OC）。）。n调速器动作，发电机增发的功率：图中线段调速器动作，发电机增发的功率：图中线段BC

8、)(00ffKfKGG n负荷本身因调节效应而减少的功率：图中线段负荷本身因调节效应而减少的功率：图中线段AB。)(00ffKfKLL 电能系统功率二次调整fKKPPLGGL)(00SGLLGGLKPPKKPPff0000 1.主调频厂的选择主调频厂的选择调频厂：调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助 调频厂。调频厂。调频厂应满足的条件：调频厂应满足的条件：1 1）足够的调整容量）足够的调整容量2 2）较快的调整速度）较快的调整速度3 3）调整范围内的经济性较好）调整范围内的经济性较好调整容量调整容量: : 水电厂水电厂 火电厂火电厂中温中

9、压电厂（中温中压电厂（7575） 高温高压电厂（高温高压电厂（3030） 调整速度：调整速度： 水电厂水电厂 火电厂火电厂调频厂选择：调频厂选择： 首选：水电厂首选：水电厂 其次：中温中压电厂其次：中温中压电厂电力系统有功负荷 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成：的变动负荷组成：（1 1）变动周期小于）变动周期小于10s10s，变化幅度小，变化幅度小: :小操作、线路摇摆等小操作、线路摇摆等（3 3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（变动周期在（10

10、s10s，180s180s），变化幅度较大：大电机、电），变化幅度较大：大电机、电 炉启停炉启停调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整根据预测负根据预测负荷，在各机荷，在各机组间进行最组间进行最优负荷分配优负荷分配电力系统的经济运行调度（发电计划）电力系统的经济运行调度（发电计划）互联系统的频率控制 互联系统的频率控制n将A、B系统看做一个整体：fKKPPPPBAGBGALBLA)(BAGBLBGALAKKPPPPf)()(对对A系统单独分析：系统单独分析：fKPPPAGAABLA7.2.5 互联系统的频率控制n对B系统单独分析：fKPPPBGBABL

11、B联立求解得：联立求解得：BAGALABGBLBAABKKPPKPPKP)()(令：令：GALAAPPPGBLBBPPP7.2.5 互联系统的频率控制BABAKKPPfBAABBAABKKPKPKPPA、PBA、B系统的功率缺额。系统的功率缺额。互联系统的调频方式 0fAGALAABPPPP)(1）保持频率无偏差的调整方式：）保持频率无偏差的调整方式：BGBLBABPPPP采用按频率调整方式，只需监视系统频率，采用按频率调整方式，只需监视系统频率，当当0 时停止调频。时停止调频。互联系统的调频方式BBAAKPKPf0ABPfKPAAfKPBB2） 保持联络线交换功率不变的调整方保持联络线交换功

12、率不变的调整方式：式：采用这种方式调频，只需监视联络线功率，当采用这种方式调频，只需监视联络线功率，当PAB=0 时停止调频。时停止调频。互联系统的频率调整方式 3）按频率及交换功率均可偏移，各系统内部功率就地平衡：0AP0BP如果如果A、B系统都有二次调频，当系统都有二次调频，当PA=0、PB=0时，时，有：有：0f0ABP 如果如果A系统有二次调频，而系统有二次调频，而B系统没有，即系统没有，即PA=0、有：、有：0APBALBKKPffKPAAB互联系统的调频n采用按频率和交换功率偏移的频率调整方式，既要监视系统频率的偏移，又要联络线功率的偏移。 上述三种调频方式中，以第三种使用最广。上

13、述三种调频方式中，以第三种使用最广。例 7-1某系统中发电机组的容量和它们的调差系数分别为：水轮机组：100MW/台2台 %=2.5汽轮机组：100MW/台2台 %=4.0全系统的总负荷为320MW，负荷的单位调节功率KL*=1.5，当系统负荷增加40MW时，各机组按平均分配负荷方式；汽轮机满载，水轮机每台带60MW负荷的方式运行；系统的频率分别下降多少？100%fPKNGNGHzMWHzMWKG/80/1005 . 250100HzMWHzMWKG/50/100450100HzMWHzMWfPKKNLNLL/6 . 9/503205 . 1*解： 按 计算各种发电机的KG 水轮机汽轮机负荷

14、sHzHzKPfs148. 06 .26940HzHzKPfs236. 06 .169401、 Ks=（80805050+9.6）MW/Hz =269.6MW/Hz当系统负荷增加40MW时，系统频率下降0.148Hz。2、Ks =8080+9.6=169.6MW/Hz当系统负荷增加40MW时，系统频率下降0.236Hz。 互联系统由A、B系统互联构成，各系统以自身容量为基准的单位调节功率值为：PGAN1200MW，KGA*=20, KLA*=1.5;PGBN =1800MW, KGB*=30, KLB*=1.5。A系统负荷变化为100MW，试计算下列情况下的频率偏差和联络线功率的变化量：A、B

15、系统都参加一次调频；A、B系统参加一次调频，A系统二次调频增发功率50MW；A、B系统都参加一次调频，B系统二次调频增发功率100MW。解：KGA=KGA*PGAN/fN=(201200/50)MW/Hz=480MW/Hz KGB=KGB*PGBN/fN=(301800/50)MW/Hz =960MW/Hz KLA=KLA*PGAN/fN=(1.51200/50)MW/Hz =36MW/Hz KLB=KLB*PGBN/fN=(1.51800/50)MW/Hz =454MW/Hz1) A、B两系统都参加一次调频 KA=(480+36)MW/Hz =516MW/Hz KB=(960+54)MW/Hz =1014MW/Hz PA=100MW MWMWKKPKPKPBAABBAAB27.6610145161001014 这种情况频率下降不大，B系统通过联络线向A系统增送功率66.27MW。HHzKKPPfBABA065. 010145160100MWMWKKPKPKPBAABBAAB14.331014516501014HHzKKPPfBABA033. 010145160502) A、B系统参加一次调频 KA=516MW/Hz，KB=1014MW/Hz A系统二次调频增发功率50MW PA=PLA-PGA=(100-50)MW