电力系统的有功功率和频率调整.ppt

1、电力系统有功功率和频率调节概述电力系统运行的根本目的是在保持电能质量符合标准的情况下，持续提供用户所需的电能，实现电力系统的功率平衡。电能质量标准有三个频率：50Hz，允许偏移电压为0.20.5Hz。设备应在额定电压的5%z之间运行。波形：检查系统的谐波电压含量。频率变化的影响，对用户的影响如果频率变化超过允许范围，用户将遭受损失。变频引起的异步电机转速变化会影响用户产品的质量。例如，纺织和造纸行业可能会生产有缺陷的产品。频率的降低会导致电机输出功率的降低，影响电机驱动设备的正常运行。对电子设备的影响不稳定的频率会影响电子设备的工作，如雷达和计算机，由于频率低而无法工作。频率变化的影响(续)，

2、对汽轮机的影响，F下降，汽轮机叶片共振，叶片寿命下降，严重情况下破裂，导致重大事故，对电厂的影响，频率变化的影响(续)，对电压的影响，F下降，异步电动机和变压器的励磁电流大大增加。频率变化的影响(续)，对运行性能的影响，f变化，引起系统电源间功率的重新分配，影响系统的经济运行，电力系统的有功功率平衡，包括有功功率平衡，无功功率平衡，有功功率平衡方程，发电机产生的总功率，电力系统中所有用户的负荷，线路和变压器的功率损耗，发电厂的自用电，此方程随时适用！平衡键：根据负载曲线，确定每台发电机在不同时间的单位输出，并匹配功率。配套方案：最低煤耗、最低一次能源消耗、最低发电成本、最大经济效益等。系统备用

3、：发电机的总装机容量是目前系统的最大负荷，电力系统有功功率平衡，运行经济。备用、备用、备用的概念是指可用发电出力的后备补充力量，可随时调整投入运行。备用类型根据不同要求分为以下几类：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用、负荷备用，预测负荷与实际负荷有偏差，差异范围可能在2%5%以内。为了满足负荷需求，适应短时间内的负荷波动和一天内计划外负荷的增加，有必要有一定的发电容量备用。规划设计时，负荷储备能力一般为系统最大负荷的3%-5%；水电站作为负荷备用的装机容量不应小于Pmax的15%。应急储备，防止电源受到系统或其自身紧急出口的影响。其容量与系统总容量、发电机数量、单台机组容量、系统中各电

4、厂的比例以及系统对供电可靠性的要求有关。一般取最大负荷的5%，且不小于最大机组的容量。机组必须按计划检修，因此有必要安排一定的检修能力，以满足机组检修时的电力需求。主要设备检修周期、检修备用、汽轮发电机组检修停运天数、国民经济备用，这是考虑到国民经济各部分用电量逐月和逐年增加而增加的备用发电能力。一般应该是35%，根据国民经济的增长来决定。各种备用运行状态，热备用处于运行状态的备用，也称为旋转备用。例如，负载备用和部分事故备用。冷待机处于关机待机状态，也称为关机待机。例如，维护备用、国民经济备用和部分事故备用。我们研究的功率分配和频率控制是在系统具有备用、目标函数和单位消耗特性的前提下进行的，

5、目标函数系统总能耗的最低约束条件等式约束：潮流约束不等式约束：上下限数学模型x -状态变量u -控制变量d -扰动变量，发电机组的功耗特性，功耗特性：单位时间内， 能耗和有功功率之间的关系用曲线来描述：纵坐标-单位时间消耗的燃料量，横坐标-发电机输出的功率，发电机组的消耗特性，火电机组的消耗特性，水电机组的消耗特性，比耗和消耗微增率，比耗和消耗微增率，比耗和消耗微增率，两者的单位相同，但概念不同。 对于同一点，它的值是不同的。仅在从原点到消耗特性的切线所获得的切点处存在=min，并且该点具有最小的比消耗。通常，最小值出现在机组的额定功率附近。消费特征的数学表达式用多项式表示。根据工程计算精度的

6、要求，常用二次曲线来表示消耗特性。这是一个近似表达式，但它会给计算带来很大的方便。对于总负荷为Ph的电力系统，假设有N个机组，每个发电功率为，那么相应的数学模型为：等。需要目标函数的最小值。利用Lilla Lange乘数法得到了机组间最优经济功率分配的条件，即公式表明，如果发电机功率按各机组等增量率原则分配，则能耗最小，即等增量率准则。等。一个水电厂有两台机组，它们的消耗特点如下：1)当电厂负荷为120兆瓦时，如何在两台机组之间分配功率；2)在电厂负荷的哪个范围内，仅使用2号机组比1号机组更经济？等增量率准则(例)，解决方案：1)用等增量率准则确定功率分布a .求增量率的表达式b .根据等增量

7、率准则求功率分布：等增量率准则(例)，解决方案：2)题目是问解决方案在什么功率范围内1号机比2号机消耗的能量少，即在什么范围内p有Q1Q2。无网损的火电厂间经济功率分配。问题描述：在满足系统负荷需求和保证电能质量的情况下，充分合理地利用允许的水量在有限的时间内发电，使系统消耗最少的燃料或运行成本最低。这是一个考虑到一定时期内水火电联合系统经济运行的问题。不包括发生网损时火电厂间的经济功率分配，系统设置n个火电厂和m个水电厂。在0T时间内，功率平衡方程为：火力发电厂的功率消耗特性：水力发电厂的功率消耗特性：无网损的水力发电厂之间的经济功率分配，分配原则为：k为tk期间火力发电厂的微增率，k为水煤

8、转换系数，即当水力发电厂和火力发电厂功率增量相同时，水力发电厂每立方米水相当于火力发电厂消耗j吨燃料。考虑到考虑网损时发电厂间的经济功率分配，上述分析是在不计算网损的情况下进行的。当发电厂通过电网向用户送电时，不可避免地会有电能损耗。不同电厂间负荷分担不同，电网中的损耗也不同。因此，在计算发电机输出功率分布时，有必要考虑电力系统中功率损耗和电能损耗的影响。考虑到网损情况下电厂间的经济功率分配，系统中有n个热电厂和m个水电站。在0T内，功率平衡方程为：功率di负载频率关系的数学表达式，有功负载与频率的关系，负载照明与频率变化无关，电弧炉，电阻炉，负载切割机与整流器负载与频率的第一次幂成正比，球磨

9、机，往复式水泵，压缩机，绞车，负载变压器与涡流损耗与频率的第三次幂成正比，循环水泵与小静压头电阻和给水泵与大静压头电阻与频率的较高次幂成正比。负荷有功负荷的频率静态特性和负荷频率关系的标准形式表达了负荷的频率调节效应系数和负荷有功频率的静态特性，因为电力负荷的吸收功率p与f成正比，f在系统中占大多数。此外，从一些外国系统的实际测量中获得的p和f之间的关系在450赫兹内接近直线。因此，综合负荷的功率静态特性接近于一条直线，称为电力系统综合负荷的频率静态特性曲线。负荷有功频率特性曲线，机组调节功率标准值指示两者之间的关系，发电机组的工频静态特性，当发电机所带负荷变化时，发电机转速也会变化。因此，为

10、确保系统频率在允许范围内，需要进行频率调整。发电机的速度调节是通过连接在原动机上的速度控制系统实现的。发电机有功功率输出与频率的关系称为发电机组的静态工频特性，简称为发电机的静态工频特性。离心飞摆调速系统原理图，发电机组工频静态特性，一般来说，大型汽轮发电机组的频率从空载到满载变化约4%，即f*=1，f*=1.04。当调速器自动调节发电机组的频率时，一次调频称为一次调频。(图中的d点不移动)二次调频是由调频器实现的。(使d点上升)，发电机组的静态工频特性，d点的差动调整上下移动，使曲线上下平行移动。斜率R*称为发电机的差值调整系数。差异调整系数也可以用百分比形式表示。f0是空载时的频率。fN是

11、额定负载下的频率。是差异系数的倒数。频率变化引起的功率变化是多机系统发电的差异系数。当系统中有N台机器装有速度调节器时，整个系统的平均差系数为RG*。方法：在计算频率变化f、各发电机组功率变化系统的功率变化、多机系统发电差异系数、系统发电机单位调节功率时：有著名的值标准值系统发电差异系数和有功频率调节计算实例。众所周知，发电机的满载频率为49Hz，2组100兆瓦(R%=4%，kg *=25)，4组50兆瓦(R%=5%，KG*=20)。(1)尝试制作系统的综合工频特性曲线。(2)当系统负荷增加到240兆瓦时，系统频率是多少？主动频率调节实例，解决方法：(1)制作系统的综合调节特性曲线。100兆瓦

12、机组从满载到空载的频率变化范围为49-51赫兹。50兆瓦机组的频率变化范围为49-51.5赫兹。对于主动频率调整示例，机组在额定频率下的功率变化通过空载功率(空载频率51，51.5)计算，通过满载功率(满载频率49，49)计算，主动频率调整示例，空载功率计算和满载功率计算，主动频率调整示例。此时系统总负荷为：当频率为5151.5时，100MW机组不能调整，系统差调整系数为：当频率为5149Hz时，所有机组都参与调整，系统差调整系数。有功频率调整示例，系统综合工频特性曲线，有功频率调整示例，解决方案：(2)系统频率计算从系统可以看出第二类：变化范围大，周期长，主要包括电炉、轧机和电力机车的冲击负荷；P2，手动或自动调节频率调制器，并采用二次调频方式。第三类：变化幅度最大、周期最长，如不同行业的日负荷曲线。负荷预测方法。发电厂按调频功能分类，主调频厂负责整个系统的调频，一般由一个发电厂进行；辅助调频设备通常由几个发电厂提供服务；在正常情况下，其机组根据预先安排的发电计划发电的非调频电厂也称为基本负荷电厂。分级调节，第一次变化的一次调频