电压系统有功功率和频率调整只是课件.ppt

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1、电压系系统有功功率和有功功率和频率率调整整24.1 4.1 有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整 1.1.电力系统频率变化的影响电力系统频率变化的影响对用户的影响对用户的影响（1 1）异步电机转速：纺织工业、造纸工业）异步电机转速：纺织工业、造纸工业 n1=60f/p（2 2）异步电机功率下降）异步电机功率下降 频率降低频率降低影响机械传动的出力影响机械传动的出力吸收的有功功率也会降吸收的有功功率也会降低，低，TN=9550*PN/nN，（3 3）电子设备的准确度）电子设备的准确度 雷达电子计算机无法运行雷达电子计算机无法运行34.1 4.1 有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整 对发电厂和电

2、力系统的影响对发电厂和电力系统的影响（1 1）对发电厂厂用机械设备运行的影响）对发电厂厂用机械设备运行的影响 发电厂中给水泵发电厂中给水泵 循环泵循环泵 风机等全电动机拖动的，频风机等全电动机拖动的，频率降低过多，导致电动机停止，引起严重后果。率降低过多，导致电动机停止，引起严重后果。（2 2）对汽轮机叶片的影响）对汽轮机叶片的影响(共振）共振）低频运行时，容易引起共振，会使叶片断裂。低频运行时，容易引起共振，会使叶片断裂。（3 3）对异步电机及变压器励磁的影响，）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无功消耗。（频率降低，励磁电流增加），无增加无功消耗。（频率降低，励磁电流增加），无功不足情况下

3、，将会导致电压降低功不足情况下，将会导致电压降低所有设备均是按额定频率设计的吗，频率变化将影响到各行各业所有设备均是按额定频率设计的吗，频率变化将影响到各行各业。必须使系统频率在规定的范围内，这要求进行调整和控制必须使系统频率在规定的范围内，这要求进行调整和控制频率和频率和谁有关谁有关呢？呢？44.1 4.1 有功功率和频率调整有功功率和频率调整2 2 频率与有功平衡的关系频率与有功平衡的关系转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡只要平衡，发电机转速不变，只要平衡，发电机转速不变，频率不变频率不变。转矩不平衡时转矩不平衡时,转子转转子转 速变化速变化,引起频率变化引起频率变化系统频率系统频率由发

4、电机转速决定，转速与轴上的转矩平衡有关由发电机转速决定，转速与轴上的转矩平衡有关原动机输入的原动机输入的机械转矩机械转矩发电机输出发电机输出电磁转矩电磁转矩发电机的输出功率由输出状态决定，运行状态是经常变化的，发电机的输出功率由输出状态决定，运行状态是经常变化的，原动机输入的机械功率由于惯性原因，很难瞬时和输出平衡。原动机输入的机械功率由于惯性原因，很难瞬时和输出平衡。所以保持频率恒定不变是十分困难的所以保持频率恒定不变是十分困难的!有功功率平衡有功功率平衡全系统发电机发出的有功功率之和在任何时刻都与系统中全系统发电机发出的有功功率之和在任何时刻都与系统中有功功率负荷及网络上的有功损耗平衡有功

5、功率负荷及网络上的有功损耗平衡，系统有功功率平衡系统有功功率平衡频率允许偏移的范围：50Hz(0.20.5)Hz功率平衡与频率功率平衡与频率不能保持功率平衡时，频率发生变化，使频率不能保持功率平衡时，频率发生变化，使频率不超过范围不超过范围就必须就必须，使系统的有功功率保持或平衡使系统的有功功率保持或平衡系统有功功率平衡系统有功功率平衡和频率密切相关。和频率密切相关。6有功功率和频率调整有功功率负荷的 变化及其调整负荷变化就负荷变化就会引起频率会引起频率变化，必须变化，必须调节电源侧，调节电源侧，使发出的功使发出的功率能随负荷率能随负荷的变化而变的变化而变化来维持频化来维持频率在允许的率在允许

6、的范围内。范围内。电力系统负电力系统负荷曲线不规荷曲线不规则，无规律则，无规律7 系统负荷可以看作由以下系统负荷可以看作由以下三种三种具有不同变化规律的变动具有不同变化规律的变动负荷组成：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:末端小末端小操作、线路摇摆等想不到的小负荷操作、线路摇摆等想不到的小负荷（3 3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、）变动周期最大，变化幅度最大：气象、产、生活规律产、生活规律，这类负荷基本上可以预计的。，这类负荷基本上可以预计的。（2 2）变动周期在（变动周期在（10s10s，180s180s），变化幅度较），变化幅度较大：

7、大电机、电炉启停大：大电机、电炉启停，冲击性和间歇性负荷，冲击性和间歇性负荷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）8频率调整频率调整一次调整一次调整:由发电机组的由发电机组的调速器调速器进行的进行的 对第一种负荷变动引起的频对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整率偏移的调整 二次调整二次调整:由发电机的由发电机的调频器调频器进行的、进行的、对第二种负荷变动引起的对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整频率偏移的调

8、整 三次调整三次调整:按最优化准则分配第三种有按最优化准则分配第三种有 规律变动的负荷，规律变动的负荷，即即责成各发电厂责成各发电厂 按事先给定的发电荷曲线发电按事先给定的发电荷曲线发电。称为电力系统的经济运行调整称为电力系统的经济运行调整频率的具体调整频率的具体调整简答简答一次、二次一次、二次调频是事后调频是事后的，三次调的，三次调频是事前的频是事前的。94 4 有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量稳态运行时有功功率平衡：稳态运行时有功功率平衡：电源发出的有功功率之和电源发出的有功功率之和所有所有负荷负荷消耗的有功功率之和消耗的有功功率之和网络中有功功率的网络中有功功率的损耗损耗之和

9、之和电力系统稳电力系统稳态运行时，态运行时，电源发出的电源发出的功率应满足功率应满足负荷的消耗，负荷的消耗，还要满足有还要满足有功传输网络功传输网络损耗。即损耗。即有有功功率保持功功率保持平衡。平衡。负荷增加负荷增加网损增加网损增加发出功率增加发出功率增加104 4 有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量 备用容量：备用容量：系统中电源容量大于发电负荷部分系统中电源容量大于发电负荷部分 15%15%20%20%作用：作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷。应大于发电负荷。备用容量备用容量 系统可用电源容量系统可用电

10、源容量 发电负荷发电负荷8760t(h)P(MW)发电负荷发电负荷备用容备用容量量电源容电源容量量概念概念总装机容量：总装机容量：发电厂所有发电机额定容量之和发电厂所有发电机额定容量之和电源容量是否电源容量是否等于装机容量？等于装机容量？可投入设备的可投入设备的可发功率之和可发功率之和才是真正可调才是真正可调度的系统电源度的系统电源容量容量11备用容量的分类备用容量的分类什么是热备用什么是热备用和冷备用？和冷备用？122、按存在形式分为、按存在形式分为 热备用:运转中发电设备可能发的最大 功率与发电负荷之差(旋转备 用)冷备用:未运转的、但能随时启动的发 发电设备可以发的最大功率 (不含检修中

11、的设备)13总装机容量的确定总装机容量的确定总装机容量总装机容量不应小于不应小于最大发电负荷与备用容量之和最大发电负荷与备用容量之和负荷备用负荷备用(2-5%Plmax)检修备用检修备用(可能不安排可能不安排)事故备用事故备用(5-10%Plmax或系统中或系统中最最大一台单机容量）大一台单机容量）国民经济发展备用国民经济发展备用(3-5%Plmax）备用容量备用容量最大发电负荷最大发电负荷一般总备用容量一般总备用容量总装机容量总装机容量141 1）综合负荷综合负荷：系统中所有负荷之和：系统中所有负荷之和2）供电负荷供电负荷：综合负荷：综合负荷+网损网损3）发电负荷：供电负荷）发电负荷：供电负

12、荷+厂用负荷厂用负荷4）系统额定容量系统额定容量=系统装机容量之和系统装机容量之和5）系统电源容量：系统中可运行机组的课发容量之和系统电源容量：系统中可运行机组的课发容量之和概念概念151.1.负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性4.2电力系统的频率特性电力系统的频率特性概念概念频率静态特性：频率静态特性：系统处于稳态运行时，系统中有功负系统处于稳态运行时，系统中有功负荷随频率变化特性荷随频率变化特性1 1）与频率变化无关的负荷；照明、电阻与频率变化无关的负荷；照明、电阻、电弧炉等、电弧炉等 2 2）与频率一次方成正比；机床、水泵、卷扬机与频率一次方成正比；机床、水泵、卷扬机3

13、）与频率二次方成正比；变压器的涡流损耗与频率二次方成正比；变压器的涡流损耗4）与频率三次方成正比；通风机、循环水泵与频率三次方成正比；通风机、循环水泵5）与频率高次方成正比；给水泵与频率高次方成正比；给水泵有功负荷变化会引起频有功负荷变化会引起频率的变化，同样频率变率的变化，同样频率变化也会引起负荷的变化。化也会引起负荷的变化。16整个系统的负荷功率与频率可写成：整个系统的负荷功率与频率可写成：4.2电力系统的频率特性电力系统的频率特性PD为频率为频率f时有功负荷，时有功负荷，PDN为额定频率下的有功负荷为额定频率下的有功负荷通常只取通常只取到三次到三次17负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功

14、功率频率静态特性简化表达简化表达当频率偏离额定值不大时当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率静态特性用一，负荷有功频率静态特性用一条近似直线来表示。条近似直线来表示。负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系数数或称为负荷的或称为负荷的频率调频率调节效应节效应，表示负荷随频，表示负荷随频率的变化程度。率的变化程度。负荷对负荷对频率的调整作用频率的调整作用例例4 41 1实测获得，一般为实测获得，一般为1-3，通常为，通常为1.518某电力系统中，与频率无关的负荷占某电力系统中，与频率无关的负荷占30%，与频率一，与频率一次方成正比的负荷占次方成正比的负荷占40%，与频率二次方成正比的负，与频率二次

15、方成正比的负荷占荷占10%，与频率三次方成正比的负荷占，与频率三次方成正比的负荷占20%。求系。求系统频率由统频率由50Hz降到降到48Hz和和45Hz时，相应负荷功率的时，相应负荷功率的变化百分值变化百分值解解(1)频率降为频率降为48Hz时，时，系统的负荷为系统的负荷为负荷变化为负荷变化为其百分值为其百分值为 负荷变化为负荷变化为其百分值为其百分值为19(2)频率降为频率降为45Hz时，时，系统的负荷为系统的负荷为相应地相应地201、系统备用容量中，那种不需要专门设置、系统备用容量中，那种不需要专门设置A负荷备用负荷备用B事故备用事故备用C检修备用检修备用D国民经济备用国民经济备用2、电力

16、系统负荷增加时，系统的频率、电力系统负荷增加时，系统的频率A升高升高B减小减小C保持不变保持不变D无法确定无法确定3、频率一次调整是由、频率一次调整是由A调速器完成调速器完成B跳频器完成跳频器完成C负荷完成负荷完成D功率确定功率确定4、频率二次调整是由、频率二次调整是由A调速器完成调速器完成B跳频器完成跳频器完成C负荷完成负荷完成D功率确定功率确定5、电力系统备用容量有、电力系统备用容量有A热备用热备用B冷备用冷备用C检修备用检修备用D燃料备用燃料备用21练习：练习：某电力系统中，与频率无关的负荷占某电力系统中，与频率无关的负荷占35%，与，与频率一次方成正比的负荷占频率一次方成正比的负荷占4

17、5%，与频率二次方成正，与频率二次方成正比的负荷占比的负荷占10%，与频率三次方成正比的负荷占，与频率三次方成正比的负荷占10%。求系统频率由求系统频率由50Hz降到降到47Hz时，相应负荷功率的变化时，相应负荷功率的变化百分值百分值222 2 发电机组发电机组的有功功率频率静态特性的有功功率频率静态特性(讲）讲）调速器的工作原理调速器的工作原理系统频率系统频率下降下降将影响各行各业的的正常工作，必须对频率将影响各行各业的的正常工作，必须对频率进行调整，主要手段是发电机组的调速系统，主要是进行调整，主要手段是发电机组的调速系统，主要是调频器调频器和调速器和调速器离心飞摆式机械调速离心飞摆式机械

18、调速系统是原始的调速系统，和新型调速系系统是原始的调速系统，和新型调速系统的原理是一样的。统的原理是一样的。23发电机组的功率静态特性：发电机组的功率静态特性：系统有功功率平衡打破，引起系统有功功率平衡打破，引起频率变化，原动机的调速系统改变原动机的进（水）汽量，频率变化，原动机的调速系统改变原动机的进（水）汽量，相应增加或减少出力，调速结束，建立相应增加或减少出力，调速结束，建立新的稳态新的稳态发电机组功发电机组功率和频率之间的关系。率和频率之间的关系。概念概念原动机：原动机：利用能源产生原动力的一切机械，热力、利用能源产生原动力的一切机械，热力、风力、水力、电力风力、水力、电力242 2

19、发电机组的有功功率频率静态特性发电机组的有功功率频率静态特性(讲）讲）调速器的工作原理调速器的工作原理1为转速测量元件为转速测量元件离心离心飞摆及其附件；飞摆及其附件；2为放大元件为放大元件错油门错油门(或或称配压阀称配压阀)；3为执行机构为执行机构油动机油动机(或或称接力器称接力器)；4为转速控制机构或称同为转速控制机构或称同步器步器(调频器调频器)与原动机转轴连接，直接反应转速变化与原动机转轴连接，直接反应转速变化负荷增加负荷增加发电机输出功率发电机输出功率原动机转速（频率）原动机转速（频率）打开打开油动机油孔油动机油孔增大开度增大开度原动机输出功率原动机输出功率转速转速大大转速下降，转速

20、下降，飞摆会有什飞摆会有什么动作呢么动作呢？固定固定向向上上推推动动活活塞塞转速回升，转速回升，B上移，同时上移，同时活塞上移，活塞上移，A也随之上移也随之上移25经调速器经调速器调速后调速后的转速的转速略低于略低于原来数值，要想恢复到原来数值，要想恢复到原来数值，必须再经原来数值，必须再经调频器（二次调整）调频器（二次调整）调节实现调节实现注意注意频率的一次调整频率的一次调整 负荷增大负荷增大，发电机组的输出功率增加，发电机组的输出功率增加，频率低于频率低于初初始值；始值；负荷减小负荷减小，调速器调整的结果是发电机组输出，调速器调整的结果是发电机组输出功率减少，频率功率减少，频率高于高于初始

21、值，这种调整就是频率的一初始值，这种调整就是频率的一次调整。一次调频是次调整。一次调频是有差调节有差调节26调频器的工作原理调频器的工作原理调频器调频器伺服电动机伺服电动机频率的二次调整频率的二次调整 当机组负荷变化引起当机组负荷变化引起频率变化时，利用调频器频率变化时，利用调频器平行移动平行移动机组功率静态特机组功率静态特性调节频率和分配机组间性调节频率和分配机组间的有功功率，的有功功率，这种调整就这种调整就是是频率的二次调整频率的二次调整。再次打开油动机油孔再次打开油动机油孔调频器有人工调频和自动调频两种方式调频器有人工调频和自动调频两种方式27区别区别 一次调频一次调频一次调频是指由一次

22、调频是指由发电机组调速系统发电机组调速系统的频率特性所固有的的频率特性所固有的能力能力,随频率变化而自动进行频率调整。其特点是频率随频率变化而自动进行频率调整。其特点是频率调整速度快调整速度快,但调整量随发电机组不同而不同但调整量随发电机组不同而不同,且调整且调整量有限量有限,值班调度员难以控制。值班调度员难以控制。有差调节有差调节二次调频二次调频二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化二次调频是指当电力系统负荷或发电出力发生较大变化时时,一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方一次调频不能恢复频率至规定范围时采用的调频方式。二次调频由式。二次调频由主调频厂主调频厂承担承担，可做到

23、，可做到无差调节无差调节28发电机组的有功功率频率静态特性发电机组的有功功率频率静态特性（1 1）静态调差系数静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移某台机组负荷改变时相应的频率偏移，调差率调差率若若2 2为额定运行点，为额定运行点，1 1为空载为空载运行点：运行点：近似直线近似直线概念概念29单位调节功率单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时调差系数的倒数，表示频率变化时发电机组输出功率的变化量。发电机组输出功率的变化量。小结：小结：调差系数大小，对频率偏移的影响很大，调差系数大小，对频率偏移的影响很大，调差系数调差系数越越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。调差系数小，单位调节

24、功率越大，频率偏移越小。调差系数是可以整是可以整定的。定的。303电力系统电力系统的有功功率频率静态特性的有功功率频率静态特性PfP1f1ACBP2f2负荷频率静态特性负荷频率静态特性发电机组静态特性发电机组静态特性发电机组的发电机组的有功输出和有功输出和系统负荷需系统负荷需求之间平衡求之间平衡单台机组和单个负荷为例单台机组和单个负荷为例负荷增加负荷增加负荷负荷频率静频率静态特性态特性发电机发电机组频组频率静态特性率静态特性要确定电力系统负荷变化引起的频率波动，需要同时考虑要确定电力系统负荷变化引起的频率波动，需要同时考虑负荷和发电机组两者的调节效应负荷和发电机组两者的调节效应31负荷功率的实

25、际增量：负荷功率的实际增量：它同发电机功率增量平衡：它同发电机功率增量平衡：系统的（功率系统的（功率-频率静特性系数）单位调节功率频率静特性系数）单位调节功率：计及发电机：计及发电机和负荷的调节效应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。和负荷的调节效应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。PfP1f1ACBP2f2K与与反比关系，反比关系，越大越好？越大越好？负荷调节效应负荷调节效应发电机组的输出增量发电机组的输出增量负值负值负荷增加时，发电机功率特性和负荷本负荷增加时，发电机功率特性和负荷本身调节共同作用达到平衡身调节共同作用达到平衡32标幺值表示系统的单位调节功率系统的单位调节功率kr=PGN

26、/PDN为备用系数为备用系数等式两端同除以等式两端同除以PDN/fN发电机组额定容量与额定频率时有功功率之比发电机组额定容量与额定频率时有功功率之比满载满载新平衡新平衡33假定假定初始状态发电机组满载运行如图：初始状态发电机组满载运行如图：小结：小结：系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频率下系统对有功功率的需求，而且率下系统对有功功率的需求，而且应有一定的备用应有一定的备用。满载满载新平衡新平衡问题问题为什么发电机组要有一定的备用容量？为什么发电机组要有一定的备用容量？负荷增加时，负荷增加时，发电机无可调发电机无可调节的容量，不节的容量，不能再增

27、加输出，能再增加输出，只有靠频率下只有靠频率下降负荷本身的降负荷本身的调节作用取得调节作用取得平衡，这样引平衡，这样引起的频率下降起的频率下降就相当严重。就相当严重。344.3电力系统的频率调整电力系统的频率调整一、频率的一次调整一、频率的一次调整n台装有台装有调速器调速器的机组并列运行时，系统频率变化的机组并列运行时，系统频率变化 f f时时n台机组的等值台机组的等值单位调节功率单位调节功率结论：结论：n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的单位调节功率。即输出功率发生相同变化，并列运行机组频单位调节功率。即输出功率发生相同变化，并列运行机组频率变化

28、要比率变化要比单台小的多单台小的多。每台输出功率增量每台输出功率增量35把把n台机组用一台台机组用一台等值机等值机代表，代表，等值单位调节功率标幺值等值单位调节功率标幺值代入代入注意注意当某台机组当某台机组满载满载运行时，负荷运行时，负荷增加时增加时36频频率率的的一一次次调调整整的的计计算算过过程程求出频率偏差求出频率偏差每台机组的功每台机组的功率增量率增量小结：小结：调差系数越小的机组调差系数越小的机组增加的有功输出相对越多。增加的有功输出相对越多。调差系数调差系数37例例4-2某电力系统中，一半机组的容量已经完全利某电力系统中，一半机组的容量已经完全利用；占总容量用；占总容量1/4的的火

29、电厂火电厂尚有尚有10%备用容量备用容量，其单位，其单位调节功率为调节功率为16.6；占总容量；占总容量1/4的水电厂尚有的水电厂尚有20%备用备用容量，其单位调节功率为容量，其单位调节功率为25；系统有功负荷的频率调；系统有功负荷的频率调节效应系数节效应系数。试求：。试求：(1)系统的单位调节功率系统的单位调节功率(2)负荷功率增加负荷功率增加5%时的稳态频率时的稳态频率f。(3)如频率容许降如频率容许降低低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量，系统能够承担的负荷增量。解解(1)计算系统的单位调节功率计算系统的单位调节功率令系统中发电机的总额定容量等于令系统中发电机的总额定容量等于1，利用公式

30、（，利用公式（4-25）可算出全部发电机组的等值单位调节功率）可算出全部发电机组的等值单位调节功率38系统备用系数系统备用系数kr=PGN/PDN系统负荷功率系统负荷功率(2)系统负荷增加系统负荷增加5%时的频率偏移为时的频率偏移为一次调整后的稳态频率为一次调整后的稳态频率为注意注意39(3)频率降低频率降低0.2Hz，即，即，系统能够承担的负，系统能够承担的负荷增量荷增量例例4-3同上例，但火电厂容量已全部利用，水电厂的备用容同上例，但火电厂容量已全部利用，水电厂的备用容量已由量已由20%降至降至10%。解解(1)计算系统的单位调节功率。计算系统的单位调节功率。40(2)系统负荷增加系统负荷

31、增加5%后后(3)频率允许降低频率允许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量为，系统能够承担的负荷增量为结论：结论：系统的单位调节功率愈大，频率就越稳定，备用系统的单位调节功率愈大，频率就越稳定，备用容量较小时，容量较小时，也较小，增加备用容量可增加也较小，增加备用容量可增加，但发电机没得到充分利用，因此一次调整适用于负荷变但发电机没得到充分利用，因此一次调整适用于负荷变化幅度小周期短的调整。化幅度小周期短的调整。41频率的二次调整频率的二次调整：通过操作：通过操作调频器调频器，使发电机组的频率特，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波性平行的移动，从而使负荷变

32、化引起的频率偏移在允许的波动范围内。动范围内。每台运行的机组都有每台运行的机组都有调速器，调速器，均参与一次调频均参与一次调频二次调频只有极少的电厂担任，二次调频只有极少的电厂担任，二、频率的二次调整二、频率的二次调整421.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。主调频厂调频后不能满足要求时才会启用辅助调频。主调频厂调频后不能满足要求时才会启用辅助调频。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

33、经济性较好）调整范围内的经济性较好二、频率的二次调整二、频率的二次调整43调整容量调整容量:水电厂水电厂 火电厂火电厂中温中压电厂（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：大容量的水电厂首选：大容量的水电厂 其次：中温中压火电厂其次：中温中压火电厂442.2.频率二次调整的过程频率二次调整的过程pf0f1ABf2CEF原始运行点原始运行点负荷增加负荷增加45频率的二次调整频率的二次调整结论：结论：(1)二次调频不改变系统的二次调频不改变系统的K值值（2）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率

34、）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率偏移下，系统能承受的偏移下，系统能承受的负荷变化量增加负荷变化量增加了。了。（3）当）当可以做到可以做到无差调节无差调节。AEEFFC负荷调节引起的功率增量负荷调节引起的功率增量一次调整发电机组的功率增量一次调整发电机组的功率增量46多台机组多台机组并列运行（三台机组，并列运行（三台机组，1号机号机组为主调频机组为主调频机组）组）例例4 44 4例例4 45 5调频机组未动作时调频机组未动作时调频机组动作后调频机组动作后二次调频时，非调二次调频时，非调频机的出力是否频机的出力是否改变？改变？47 例例4-6某发电厂装有三台发电机，参数见表某发电厂装

35、有三台发电机，参数见表4-1。若该电厂总负荷为若该电厂总负荷为500MW，负荷频率调节响应，负荷频率调节响应系数系数。(1)1)若负荷波动若负荷波动10，求频率变化增量和各发电机输出功，求频率变化增量和各发电机输出功率。率。(2)(2)若负荷波动若负荷波动10，求频率变化增量和各发电机输出，求频率变化增量和各发电机输出功率（发电机不能过载）。功率（发电机不能过载）。发电机号发电机号额定容量额定容量/MW原始发电功率原始发电功率/MW/(MW/Hz)1 112512510010055552 212512510010050503 330030030030015015048解解 本题采用有名值进行计

36、算。本题采用有名值进行计算。(1)(1)若负荷波动若负荷波动10，则，则三组发电机均要三组发电机均要参与调节。参与调节。可得，频率波动可得，频率波动0.33，f50.167Hz。发电机出力的变化，。发电机出力的变化，1号发电机有号发电机有49对对3号发电机有号发电机有对对2号发电机有号发电机有50(2)(2)若负荷波动若负荷波动+10，由于，由于3号发电机已经满载号发电机已经满载，因，因此，只有此，只有1、2号发电机参与调节。号发电机参与调节。可得，频率波动可得，频率波动-0.67，f(50-0.33)Hz=49.6750.167Hz。发电机出力的变化，发电机出力的变化，对对1号发电机有号发电

37、机有51对对2号发电机有号发电机有对对3号发电机有号发电机有52 例例4-6将例将例4-4中中3号机组得额定容量改为号机组得额定容量改为500MW，其余条件不变。其余条件不变。3号机组设定为调频机组；负荷波动号机组设定为调频机组；负荷波动10，3号机组调频器动作。号机组调频器动作。(1)3号机组出力增加号机组出力增加25MW；(2)3号机组出力增加号机组出力增加50MW，试求对应得频率变化，试求对应得频率变化增量和各发电机输出功率。增量和各发电机输出功率。53解解 系统单位调节功率与例系统单位调节功率与例4-4相同相同 (1)3(1)3号机组出力增加号机组出力增加25MW。（4-31）可得频率

38、变化增量）可得频率变化增量 发电机出力的变化，对发电机出力的变化，对1号发电机有号发电机有54对对2号发电机有号发电机有对对3号发电机有号发电机有55(2)3(2)3号机组出力号机组出力增加增加50MW。由（。由（4-31）可得频）可得频率变化增量率变化增量 发电机出力的变化，对发电机出力的变化，对1号发电机有号发电机有 对对2号发电机有号发电机有 对对3号发电机有号发电机有二次调整时系统的负荷增量完全由主调频厂承担二次调整时系统的负荷增量完全由主调频厂承担564.3.3 4.3.3 互联系统的频率调整互联系统的频率调整联络线交换功率联络线交换功率负荷变化量负荷变化量二次调整二次调整发电机增量

39、发电机增量方向方向当当互联系统二次调互联系统二次调频增量与全系统负荷频增量与全系统负荷增量平衡时，可以做增量平衡时，可以做到到无差调节无差调节57联络线功率联络线功率联络线交换功率为联络线交换功率为0如果不缺额，如果不缺额，功率缺额和单位调差功率缺额和单位调差功率成比例功率成比例58联络线功率联络线功率假设假设B系统系统不参加二次不参加二次调整调整如果系统功如果系统功率能够平衡，率能够平衡，B系统负荷增量全部由联络线功率增量系统负荷增量全部由联络线功率增量来平衡，这时，联络线功率达到最大。来平衡，这时，联络线功率达到最大。59 例例4-4-7 7两系统由联络线联结为互联系统。正常运行时，两系统

40、由联络线联结为互联系统。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联络线上没有交换功率流通。两系统的容量分别为1500MW1500MW和和1000MW1000MW，各自的单位调节功率（分别以两，各自的单位调节功率（分别以两系统容量为基准的标么值）示于图系统容量为基准的标么值）示于图4-134-13。设。设A A系统负荷系统负荷增加增加100MW100MW，试计算下列情况的频率变化增量和联络，试计算下列情况的频率变化增量和联络线上流过的交换功率。线上流过的交换功率。(1)A(1)A，B B两系统机组都参加一次调频。两系统机组都参加一次调频。(2)(2)A A，B B两系统机组都不参

41、加一次调频。两系统机组都不参加一次调频。(3)(3)B B系统机组不参加一次调频。系统机组不参加一次调频。(4)(4)A A系统机组不参加一次调频。系统机组不参加一次调频。60解解 将以标么值表示的单位调节功率折算为有名值将以标么值表示的单位调节功率折算为有名值 (1)(1)两系统机组都参加一次调频两系统机组都参加一次调频；61这种情况正常，频率下降的不多，通过联络线由这种情况正常，频率下降的不多，通过联络线由B B向向A A输送的功率也不大。输送的功率也不大。(1)(1)两系统机组都不参加一次调频两系统机组都不参加一次调频；这种情况最严重，发生在这种情况最严重，发生在A A、B B两系统的机

42、组都已满载，两系统的机组都已满载，调速器已无法调整，只能依靠负荷本身的调节效应。这调速器已无法调整，只能依靠负荷本身的调节效应。这时，系统频率质量不能保证。时，系统频率质量不能保证。62(1)B(1)B系统机组不参加一次调频系统机组不参加一次调频；。此时。此时63这种情况说明，由于这种情况说明，由于B B系统机组不参加调频，系统机组不参加调频，A A系统系统的功率缺额主要由该系统本身机组的调速器进行一次调的功率缺额主要由该系统本身机组的调速器进行一次调频加以补充。频加以补充。B B系统所能供应的，实际上只是由于互联系统所能供应的，实际上只是由于互联系统频率下降时负荷略有减少，而使该系统略有富余

43、的系统频率下降时负荷略有减少，而使该系统略有富余的3.16 MW3.16 MW。其实，。其实，A A系统增加的系统增加的100 MW100 MW负荷，是被三方负荷，是被三方面分担了。其中，面分担了。其中，A A系统发电机组一次调频增发系统发电机组一次调频增发；A A系统负荷因频率下降减少系统负荷因频率下降减少；B B系统负荷因频率下降减少系统负荷因频率下降减少。64(1)A(1)A系统机组不参加一次调频系统机组不参加一次调频；。此时。此时这种情况说明，由于这种情况说明，由于A A系统机组不参加调频，该系统系统机组不参加调频，该系统的功率缺额主要由的功率缺额主要由B B系统供应，以致联络线上流过

44、大量系统供应，以致联络线上流过大量交换功率，甚至超过其极限。交换功率，甚至超过其极限。比较以上几种情况，自然会提出，在一个庞大的电比较以上几种情况，自然会提出，在一个庞大的电力系统中可采用分区调整，即局部的功率盈亏就地调整力系统中可采用分区调整，即局部的功率盈亏就地调整平衡的方案。因这样做既可保证频率质量，又不至过分平衡的方案。因这样做既可保证频率质量，又不至过分加重联络线的负担。下面的例加重联络线的负担。下面的例4-74-7就是一种常用的方案。就是一种常用的方案。654.4 4.4 各类发电厂的合理组合各类发电厂的合理组合系统中有系统中有备用容量时备用容量时，可考虑有功功率的最优分配问题，包

45、，可考虑有功功率的最优分配问题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。有功电源的最优组合有功电源的最优组合：系统中发电设备和发电厂的合理组合。：系统中发电设备和发电厂的合理组合。有功负荷的最优分配有功负荷的最优分配：系统中的有功负荷在各个正在运行的：系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。发电设备或发电厂之间的合理分配。问题问题电力系统有功功率最优分配的内容是什么？电力系统有功功率最优分配的内容是什么？66一、一、各类发电厂的运行特点各类发电厂的运行特点1 1 火电厂火电厂（1 1）燃料及运输费用）燃料及运输费用（2 2）

46、有功出力最小负荷限制）有功出力最小负荷限制（3 3）效率与蒸汽参数有关）效率与蒸汽参数有关（4 4）启停时间长且启停费用高）启停时间长且启停费用高（5 5）热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出功率是）热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出功率是不可不可 调节的强迫功率。调节的强迫功率。6768一、一、各类发电厂的运行特点各类发电厂的运行特点2 2 水电厂水电厂（1 1）不需燃料费，但一次投资大）不需燃料费，但一次投资大（2 2）出力调节范围比火电机组大）出力调节范围比火电机组大（3 3）启停费用低，且操作简单）启停费用低，且操作简单（4 4）出力受水头影响）出力受水头影响（5 5）抽水蓄能）

47、抽水蓄能（6 6）必须释放水量强迫功率）必须释放水量强迫功率6970一、一、各类发电厂的运行特点各类发电厂的运行特点3核电厂核电厂（1）最小技术负荷小，为额定负荷）最小技术负荷小，为额定负荷1015。（2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停及停及急剧调节时，易于损坏设备。急剧调节时，易于损坏设备。（3）一次投资大，运行费用小。）一次投资大，运行费用小。71秦山核电站外景72二、各类发电厂的合理组合二、各类发电厂的合理组合原则原则（1 1）充分利用水源。）充分利用水源。（2 2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作）降低火电机组的单位煤耗

48、，发挥高效机组的作用。用。（3 3）尽量降低火力发电成本。）尽量降低火力发电成本。73应指出:枯水季节往往由系统中的大型水电厂承担调频任务;洪水季节这任务就转移给中温中压火电厂.抽水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频.但低温低压火电厂则因容量不足,设备陈旧,不能担负调频任务.74发电厂组合顺序发电厂组合顺序754.5 4.5 电力系统有功功率的最优分配电力系统有功功率的最优分配（讲）（讲）1 1 发电机组的发电机组的耗量特性耗量特性：反映发电机组单位时间内能量反映发电机组单位时间内能量输入输入和和输出输出关系的曲线。关系的曲线。耗量特性耗量特性概念概念F不同不同发电设发电设备，燃备，燃料蒸汽料蒸

49、汽电功率电功率764.5 4.5 电力系统有功功率的最优分配电力系统有功功率的最优分配比耗量比耗量：耗量特性曲线上某耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，点的纵坐标和横坐标之比，即输入和输出之比即输入和输出之比效率效率：比耗量倒数比耗量倒数耗量微增率耗量微增率：耗量特性曲线：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在上某点切线的斜率，表示在该点的输入增量与输出增量该点的输入增量与输出增量之比。之比。效率曲线和微增率曲线效率曲线和微增率曲线77二、目标函数和约束条件二、目标函数和约束条件有功负荷最优分配的目的有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续：在满足对一定量负荷持续供电的前提下，使发电设

50、备在生产电能的过程中单位供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位时间内时间内所消耗的能源最少所消耗的能源最少。满足条件：满足条件：等式约束等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束不等式约束 g(x、u、d)0使使 目标函数目标函数 F=F(x、u、d)最优最优状态量、控制、扰动状态量、控制、扰动总耗量总耗量781 1 目标函数（随电厂的类型不同而不同）目标函数（随电厂的类型不同而不同）系统单位时间内消耗的燃料（火电机组为系统单位时间内消耗的燃料（火电机组为例）例）该目标函数是各发电设备发出有功功率的函数，该目标函数是各发电设备发出有功功率的函数，描述的是单位时间内能源的消耗量。描述的是