电力工程基础-电力系统频率课件.ppt

鞠平 主编ELECTRIC POWER ENGINEERING ELECTRIC POWER ENGINEERING 电力工程电力工程第八章第八章 电力系统的频率电力系统的频率第八章第八章 电力系统的频率电力系统的频率8.1 电力系统频率概述8.2 电力系统的频率特性8.3 电力系统的频率调整8.1 电力系统频率概述电力系统频率概述8.1.1 电力系统频率的概述8.1.2 电力系统频率的测量8.1.1 电力系统频率的概念电力系统频率的概念电力系统的频率f由发电机的转速n决定 f=np/60。当原动机输入的功率与发电机输出的电磁功率相平衡时，发电机转速不变，系统频率保持不变。实际中，电力系统的负荷时刻变化，功率平衡不能随时维持，系统频率波动。我国频率偏移范围：（0.20.5）Hz8.1.1 电力系统频率的概念电力系统频率的概念负荷的变化规律变动幅度很小，变化周期较短（10s以内）。变动幅度较大，周期较长（10s3min），主要有电炉、压延机械、电气机车等冲击负荷。变动幅度最大，周期最长，由于生产、生活、气象变化引起的负荷变动。8.1.1 电力系统频率的概念电力系统频率的概念频率控制方式频率的一次调整（一次调频）：由所有发电机组调速器自动进行调整。频率的二次调整（二次调频）：由调频电厂的发电机参与频率调整。三次调频：按等耗量微增率准则分配有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。8.1.2 电力系统频率的测量电力系统频率的测量频率测量的基本要求：反映电力系统的物理真实性和实施控制的有效性精度要求速度要求测量算法：周期法误差最小化原理类算法鲁棒性现实代价小解析法正交去调制法8.2 电力系统的频率特性电力系统的频率特性8.2.1 发电机组的频率特性8.2.2 电力负荷的频率特性8.2.3 电力系统的有功功率频率特性8.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性发电机组的频率特性：发电机组输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率频率静态特性，简称发电机组的频率比特性。发电机组调频手段：原动机自动调速系统调速器调频器8.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性1、调速器的工作原理 调速系统分类 调速系统组成：测速放大传动反馈调节对象 机械液压电气液压8.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性发电机输出功率大小随频率变化的关系 KG发电机的单位调节功率（MW/Hz）PG发电机输出有功功率的变化量（MW）f频率变化量（Hz）标幺值 或8.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性机组调差系数 或对于汽轮发电机组，一般有 *=0.030.05，KG*=2033.3对于汽轮发电机组，一般有 *=0.020.04，KG*=25508.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性2、调频器的工作原理 一次调频只能实现有差调节，若频率偏移超出允许范围，必须采取附加措施，对频率二次调整。调频器可实现误差调节。二次调频由一个或数个 发电厂来承担。8.2.1 发电机组的频率特性发电机组的频率特性二次调频效果就是平行移动频率特性。8.2.2 电力负荷的频率特性电力负荷的频率特性负荷频率特性：描述电力系统负荷的有功功率随频率变化的关系曲线，称为电力系统负荷的有功功率频率静态特性，简称负荷频率特性。不同种类负荷与频率之间的关系：与频率变化无关的负荷：照明、电弧炉、电阻炉与频率一次方成正比的负荷：球磨机、切削机床、压缩机与频率二次方成正比的负荷：网损与频率三次方成正比的负荷：通风机、循环水泵8.2.2 电力负荷的频率特性电力负荷的频率特性 实际运行中，可认为在额定频率附近，电力系统负荷的有功功率与频率变化之间的关系近似于一直线。KL负荷的单位调节功率（MW/Hz）P负荷有功功率的变化量（MW）f频率变化量（Hz）8.2.2 电力负荷的频率特性电力负荷的频率特性标幺值 或 KL*负荷的频率调节效应KL*不能人为整定，其大小取决于全系统各类负荷的比重和性质。不同系统或同一系统的不同时刻KL*值都有可能不同KL*具体数值由试验或计算求得。8.2.3 电力系统的有功功率电力系统的有功功率频率特性频率特性 电力系统有功功率频率特性曲线，由发电机组的频率特性曲线与负荷的频率特性曲线组合而成。8.2.3 电力系统的有功功率电力系统的有功功率频率特性频率特性对于多机系统，需要全系统的等效功率特性：设系统有n台发电机组均装设有调速器，当系统频率变化量为 时，各机组将有 的功率变化量若第i台机组已满载，其 。系统中n台机组总有功功率变化 系统中n台机组的等效单位调节功率8.3 电力系统的频率调整电力系统的频率调整8.3.1 电力系统频率的一次调整8.3.2 电力系统频率的二次调整8.3.3 互联系统的频率调整8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整 若有功负荷突然增加 ，负荷特性曲线平移，发电机组维持原频率特性。系统经调速器调频后：系统频率变化量 由负荷本身频率特性，负荷有功变化量为 负荷有功功率实际变化量8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整考虑发电机组的频率特性，发电机组的有功功率变化量为根据系统有功功率平衡特性即：令有 系统的单位调节功率8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整 系统有功负荷增量由两部分组成：发电机增发的有功功率负荷本身由于频率特性所相应产生的负荷变化量8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整例：某电力系统发电机组总容量为3600MW，各类发电机组的容量和调差系数如下：水轮机组 100MW 5台 *=0.025 75MW 5台 *=0.03 汽轮机组 200MW 5台 *=0.04 100MW 6台 *=0.04 50MW 21台 *=0.04系统总负荷为3000MW，负荷的频率调节效应系数为KL*=1.5设原来运行时f=50Hz，现负荷突然增加300MW。试完成（1）设所有机组都具有调节能力，求频率偏差和各类发电机组承担的功力增量；（2）如仅水轮机组具有调节能力，频率偏差为多少？8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整解：先利用 求各类发电机组的单位调节功率水轮机组 100MW 75MW汽轮机组 200MW 100MW 50MW8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整负荷频率调节效应系数的有名值（1）所有机组均具有调节能力时，系统的总单位调节功率频率偏差为8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整各发电机组承担的功率增量如下：水轮机组 100MW 75MW汽轮机组 200MW 100MW 50MW所有机组的总功率增量负荷由于自身的频率调节效应少取用的功率8.3.1 电力系统频率的一次调整电力系统频率的一次调整（2）仅水轮机组具有调节能力时，系统的单位调节功率为产生的频率偏差频率偏差超出标准，应采取二次调频。8.3.2 电力系统频率的二次调节电力系统频率的二次调节二次调频后，系统频率变化量由于负荷本身频率特性，负荷有功功率的变化量负荷有功功率实际变化量考虑发电机组的一次频率特性，发电机组的有功功率变化量 当一次调频不能将频率调整到允许偏移范围内时，需要在一次调频侧基础上进行二次调频。8.3.2 电力系统频率的二次调节电力系统频率的二次调节设为发电机组二次调频增加的功率增量，根据有功平衡特性即则8.3.2 电力系统频率的二次调节电力系统频率的二次调节系统中所有机组都参与一次调频（除机组已满载）。系统中极少的电厂发电机担任二次调频，调频周期一般为510s。负有二次调频任务的电厂称为调频厂，调频厂分为主调频厂和辅助调频厂。主调频厂调节后，若系统频率仍不能恢复正常时，副主调频厂作用。选择调频厂的条件：机组要有足够的调节能力和范围要有较快的调节速度运行经济8.3.2 电力系统频率的二次调节电力系统频率的二次调节例：对于上题给出的系统，仅水轮机组具有调节能力时，频率偏差超出了允许范围，为将频率偏差控制在0.1Hz，求需要采用二次频率而增发的功率。解：8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整设两个系统A、B均有二次调频厂。联合前，对A系统 对B系统联合后，通过联络线由A向B输送功率对A系统对B系统联合后有8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整即令 ，则有8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整例：两系统由联络线连接为一联合系统。正常运行时，联络线上没有交换功率流通。两系统的容量分别为1500MW和1000MW；各自的单位调节功率（分别以两系统容量为基准的标幺值）如图所示。设A系统负荷增加100MW，试计算下列情况下的频率变化量和联络上流过的交换功率。（1）A、B两系统机组都参加一次调频；（2）A、B两系统机组都不参加一次调频；（3）B系统机组不参加一次调频；（4）A、B两系统的机组都参加一、二次调频，A、B两系统都增发50MW；（5）A、B两系统的机组都参加一次调频，A系统并有几组参加二次调频，增发60MW；（6）A、B两系统的机组都参加一次调频，B系统并有几组参加二次调频，增发60MW。8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整解：将标幺值表示的单位调节功率折算为有名值8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整(1)两系统机组都参加一次调频时8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整（2）两系统机组都不参加一次调频8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整（3）B机组不参加一次调频8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整（4）A、B两系统都参加一、二次调频，且都增发50MW时8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整（5）A、B两系统都参加一次调频，且A系统有部分机组参加二次调频，增发60MW时8.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整（6）A、B两系统都参加一次调频，且B系统有部分机组参加二次调频，增发60MW时