电力系统的有功功率平衡和频率调整

1、第十三章电力系统的有功功率平衡和频率调整1 电压是衡量电能质量的一个重要指标 频率也是衡量电能质量的重要指标13.0概述13-1: 频率调整的必要性13-2: 电力系统的频率特性13-3: 电力系统的频率调整13-4: 有功功率平衡和系统负荷的合理分配频率调整的必要性 13.11、有功功率的基本概念：由发电机的转速决定，相联系统只有一个频率，是一个全局问题，与电压不同。2、电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，在负荷变化时，如果有功电源充足，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。频率调整的必要性 13.13、频率的重要性 影响用户

2、产品的质量（异步电动机的转速和输出功率均与频率有关） 影响电子设备的准确性 对电力系统运行的不良影响1）对发电机叶片的不良影响，振动2）f，降低给水泵、循环水泵、风机等的出力和效率（辅助效率和内能）3）f，异步电动机和变压器的励磁电流，QL，为Q平衡和电压调整增加困难。4）互联系统解列5）发电机解列频率调整的必要性 13.14、允许的频率偏移 严格保证频率不变是不可能的，fN =50HZ，允许的频率偏 移（系统运行频率与额定频率之差）： f =0.2Hz 0.5Hz ( 0.4%fN 1%fN )5、频率调整的分类 一次调整：调整变化幅度小、变化周期短（1 电力系统的频率特性 13.24. 复

3、杂电力系统的频率特性KG ( KG* ) 等值单位调节功率* 等值调差系数电力系统的频率特性 13.25. 考虑二次调频的 Pf 分析二次调频不改变系统的单位调节功率，但在同样的 f 偏移下，能承受更大的负荷变化。 第三节 电力系统的频率调整只有一次调节时2、频率的二次调整 f0 f0调频器动作后 f0 f0”PL0 - PG0 = - ks f如PL0 = PG0 f=0无差调节电力系统的频率调整 13.31. 频率的一次调整 调速器的有差调节特性，一次调频是有差调频 所有发电机均装有调速器，均参加一次调频 机械液压调速系统 电气液压调速系统 自动装置中详细介绍 单靠一次调频不能使频率偏移保

4、持在允许的范围之内发电机组的调速器，根据系统频率的偏移，改变机组的出力，使有功功率重新达到平衡，这就是频率的一次调整。电力系统的频率调整 13.32. 频率的二次调整 二次调整也就是通常所说的频率调整 同步器平行移动发电机的功频静特性来调节频率和分配机组间的有功功率由发电机组调速系统的转速控制机构（同步器）来实现的频率调整。电力系统的频率调整 13.32. 频率的二次调整发电机满载运行时的功频静态特性所以，系统有功电源的出力不能仅满足在额定功率下有功负荷的需求，应留有一定的备用容量。电力系统的频率调整 13.33. 发电机的分类 有可调容量的机组均参加频率的一次调整 只有一台或少数几个机组参加

5、频率的二次调整主调频机组：参与二次调频的机组，条件：有足够大的调频容量和调节范围，出力调整速度应满足系统负荷变化速度的要求等。辅助调频机组：只有在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与频率调整非调频机组：按调度中心预先给定的负荷曲线运行，不参与频率的二次调整 电力系统的频率调整 13.34. 主调频发电厂的选择条件： 1) 足够调整容量和范围 2) 调整速度 3) 安全经济原则，联络线功率波动和中枢点电压波动水电厂最适宜承担调频任务，但应兼顾经济性。（调整范围可以达到 50%PN 以上，速度快，一分钟可以由空载满载。火电厂锅炉、汽机受最小技术负荷限制，锅炉25%(中温中压)75%(高温高压)额

6、定容量，汽机1015%额定容量，每分钟仅能上升25%）电力系统的频率调整 13.35. 互联系统的频率调整频率调整可能引起网络潮流的重新分布= 0, 则: f = 0= 0, 则: PAB = 0二次调频功率增量负荷增量电力系统的频率调整 13.35. 互联系统的频率调整习题 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系统增加负荷150MW （1）求 A、B均仅进行一次调频时的系统频率： ( KGA + KDA + KGB + KDB ) f = 150 810 f = 150f

7、 = 0.185 HZf = 50 0.185 = 49.815HZ联络线功率变化量（即A系统的负荷增加量）：PAB = ( KGA + KDA ) f = 291 0.185 = 53.835 MW 电力系统的频率调整 13.35. 互联系统的频率调整习题 KGA = 270 MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系统增加负荷150MW （1）求 A、B均仅进行一次调频时的系统频率： A、B发电机和负荷功率的变化量：电力系统的频率调整 13.35. 互联系统的频率调整习题 KGA = 270

8、MW/HZ，KDA = 21 MW/HZ， KGB = 480 MW/HZ，KDB = 39 MW/HZ， PAB = 300 MW，B 系统增加负荷150MW （2）A、B均参加一次调频，但二次调频仅由A承担，PABmax = 400MW，求系统频率的最小变化量 应充分利用二次调频容量，则：PAB = 100 ( KGB + KDB ) f = 50 519 f = 50f = 0.098 HZ PAB = 100 并非全部是A的二次调频功率量100 -PGA = ( KGA + KDA ) f PGA = 71.482电力系统的频率调整 13.36. 频率调整与电压调整的关系 频率下降将引

9、起无功缺口扩大，电压下降 f Qg Qd V f 1% V 0.82% 电压下降使有功缺口减少 f、V 偏低时，先解决 f ，再解决 V f、V 的独立性 全网频率统一，调频涉及整个系统；无功功率平衡和电压调整可以按地区就地解决 当线路有功潮流不超过允许范围时，有功电源的任意分布不会妨碍频率的调整；无功平衡和调压则同无功电源的合理分布关系密切因 f，Q 缺额，对电压调整有利，若先 V，扩大有功缺额，导致 f 有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.41. 有功功率电源发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源 火力发电厂：总容量一半以上，有功调整范围小 燃油火力发电厂 燃汽火力发电厂 燃煤火力发电

10、厂效率高容量大 低温低压（450，35大气压） 中温中压（520，100大气压） 高温高压（550，180大气压） 超临界机组（575，200以上大气压） 效率 容量 高 大 有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.41. 有功功率电源 热力发电厂：发电+供热 强迫出力：为保证供热而必须发出的有功功率 水力发电厂：有功调整范围大 多年调节库容水力发电厂 日、季、年调节库容水力发电厂 径流式水力发电厂：无调节水库 抽水蓄能库容水力发电厂，两级水库水电厂 核能发电厂有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.42. 有功功率负荷 有功功率负荷随天气、季节、每天的时间、天气、人们的生活工作习惯等变化，以

11、各种负荷曲线来反映，是电力调度部门的重要依据。 右图中 基荷：日负荷曲线最低点以下部分 峰荷：基荷与最大负荷之间的部分tPLD基荷峰荷有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.42. 有功功率负荷 实际负荷变化的特点实际负荷变化由三种成分构成： 变化幅度很小，变化周期最短（一般为10S以内），一般由中小型用电设备的投入切除引起，带有很大的随机性 变化幅度较大，变化周期较短（10S-3m），一般为轧钢机等较大的间断性负荷 变化缓慢权的持续变化部分，由人们的作息制度、生活习惯、天气等决定tPLD基荷峰荷有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.43. 有功功率在电厂间的合理分配基本原则： 基荷由具有强

12、迫功率，不可调功率或高效率的热力发电厂，电力发电厂，核能发电厂，迳流式水力发电厂，泄洪灌溉等水力发电厂等承担。 峰荷由有调节水库的水力发电厂，燃气轮机发电厂和中温中压火力发电厂等承担。抽水蓄能水电厂强迫出力tPLD热电厂强迫出力核电厂高效率大机组火电厂中温中压凝气式火电厂中温中压火电厂水电厂可调功率基荷峰荷蓄能发电有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.44. 有功功率电源的备用为满足预计外的负荷需求和负荷变化，需要以下几种备用： 负荷备用：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置的备用（最大负荷的2-5%）。 事故备用：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为保证向用户正常供电而设置的备用。（5%10%， 最大单机容量） 检修备用：为发电设备的定期检修及设置的备用。 国民经济备用：考虑到国民经济超计划增长而设置的备用。有功功率平衡和系统负荷的合理分配 13.44. 有功功率电源的备用热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻