有功调频学习.pptx

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1、本章内容本章内容电力系统的频率调整电力系统的频率调整概概 述述电力系统的频率特性电力系统的频率特性小小 结结1 12 23 34 4第1页/共37页本章重点本章重点1有功平衡与频率的关系2等耗量微增率准则3课程设计4综合实训5毕业设计重点、难点第2页/共37页5.1 概述一、频率调整的必要性和目标 频率如果偏离额定值，会影响设备的性能和寿命。我国电力系统额定频率为50Hz，现行的电力工业技术管理法规中规定，频率偏差的允许范围，大系统为0.2Hz，小系统可放宽至0.5Hz。第3页/共37页二、频率调整的方法电力系统的有功平衡关系就是：所有发电机输出的功率应与系统中所有负荷的有功功率及传输过程中损

2、耗的有功功率之和相平衡。第4页/共37页二、频率调整的方法（续1）1.1.有功负荷的波动有功负荷的波动第一类：变化幅度很小，变化周期很短，有很大的偶然性；第二类：变化幅度较大，周期也较长，如工业电炉、压延机械和电气机车等；第三类：变化幅度最大，周期也最长，变化缓慢，这是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。第5页/共37页二、频率调整的方法（续2）2.频率调整对策一次调频：由发电机调速器进行的，针对第一类负荷变动引起的较小的频率偏差；二次调频：由发电机组的调频器进行，针对第二类负荷变动引起的较大的频率偏差；三次调频：针对第三类负荷变动，由各类发电厂的合理组合，达到有功负荷的优化分配。第6页

3、/共37页5.2 电力系统的频率特性一、负荷的有功频率特性当ffN，即f*=1时，PD*=1，有 取额定频率fN和额定频率时的负荷功率PDN为基准，则上式可表示成标幺值第7页/共37页一、负荷的有功频率特性负荷的频率调节效应系数：物理含义是当系统频率变化1Hz时，负荷有功功率的变化量（MW）。负荷的有功频率特性具有整的调节效应 ，频率升高时，负荷取用的有功功率增加；频率降低时，负荷取用的有功功率减小。这一特性有利于维持系统频率的稳定性。第8页/共37页二、发电机的有功频率特性 发电机组的单位调节功率：当系统频率变化1Hz时，发电机组输出有功功率的变化量（MW）。KG恒为正值，频率下降时发电机组

4、的输出功率增加，频率上升时发电机组的输出功率减小。表明发电机组具有负的调节效应，有利于维持系统的频率稳定。用标幺制表示第9页/共37页二、发电机的有功频率特性（续1）发电机组的调整系数，通常由额定运行点和空载运行点定出。额定运行点，f=fN，PG=PGN；空载运行点，f=f0，PG=0。汽轮机组*=0.040.06，水轮机组*=0.020.04。第10页/共37页二、发电机的有功频率特性（续2）第11页/共37页三、有功平衡第12页/共37页三、有功平衡（续1）电力系统的备用容量第13页/共37页5.3 5.3 电力系统的频率调整电力系统的频率调整一、频率控制的策略三次调频（有功功率的最优分配

5、）：根据第三类负荷的变化情况组合各类发电厂，恰当地安排它们在负荷曲线中的位置，达到优化的有功功率平衡。一次调频：当负荷发生小的变化时，凡具有调频能力的发电厂均由于调速器的作用自动参加一次调频，减小由负荷变化引起的频率偏差。二次调频：当负荷变化较大，引起较大的频率偏差时，由部分电厂（调频电厂）通过调频器作用进行二次调频以进一步减小频率偏差和恢复至额定频率。第14页/共37页二、有功功率的最优分配1.有功电源的特点及合理组合电厂类型火电厂水电厂核电厂建设情况投资小大大建设周期快慢运行情况燃料消耗需无需运行费用高低低受气候条件影响无较大无经济性能热电厂效率高于凝汽式电厂，高温高压电厂效率高，中温中压

6、电厂效率低效率高效率高，宜满载运行技术性能调节范围较小，高温高压约30，中温中压约75，较宽宽，一般不带变动负荷调节速度慢快机组启停费时费能费时少，费能少费时费能第15页/共37页二、有功功率的最优分配（续1）调频电厂的选择 调频电厂应具有足够的调节容量、较宽的调节范围和较快的调节速度，以及不引起网络的过压和过载。水电厂的调节范围较宽，可达到额定容量50以上，调节速度快，且操作平稳安全，适宜作为调频电厂。火电厂调节速度很慢，高温高压电厂的调节范围很窄，仅30，中温中压电厂可达75。因此，从经济运行的角度考虑，在丰水期，应充分利用水资源，水电厂应满发，此时宜选用中温中压火电厂作为调频电厂，在枯水

7、期则由水电厂作为调频电厂。第16页/共37页二、有功功率的最优分配（续2）第17页/共37页2.最优分配负荷的目标函数和约束条件 电力系统有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的（一次）能源。耗量特性：发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。第18页/共37页2.目标函数和约束条件（续1）比耗量：耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输出功率之比。比耗量实际是原点和耗量特性曲线上某一点连线的斜率，或 。耗量微增率：耗量特性曲线上某一点切线的斜率，即单位时间内输入能量微增量与输出功率微增量的比值，或

8、。第19页/共37页2.目标函数和约束条件（续2）目标函数：在供应同样大小负荷有功功率的前提下，单位时间内消耗的能源最少，因此，目标函数就是总耗量。第20页/共37页2.目标函数和约束条件（续3）等式约束不计网损 不等式约束第21页/共37页3.等耗量微增率准则取极值的条件第22页/共37页3.等耗量微增率准则（续1）第23页/共37页3.等耗量微增率准则（续2）例 同一发电厂内两套发电设备共同供电，它们的耗量特性分别为可发功率的上下限分别为PG1min20MW；PG1max100MWPG2min20MW；PG2max100MW试求负荷的最优分配方案。第24页/共37页3.等耗量微增率准则（续

9、2）第25页/共37页三、频率的一次调整KSKG+KD称为电力系统的单位调节功率。KG应为系统中所有具有调节能力的发电机组的单位调节功率之和，即KGi、KD恒为正，故KS恒为正。标么值第26页/共37页三、频率的一次调整（续1）(1)负荷的变化将引起频率的变化，产生频率偏差。仅有一次调频时，频率偏差的大小与负荷的变化量PD0的大小成正比，与系统的单位调节功率KS成反比。(2)负荷的增量PD0由两部分构成：一部分是由于频率下降引起调速器动作而引起发电机多发的有功功率（图中ac）；另一部分是由于负荷自身具有的正调节效应随频率下降而少取用的有功功率（图中cb）。(3)为减小频率偏差f1，就一次调频而

10、言，希望KS越大越好，如果KS，则f10。一次调频是有差调节。(4)每台机组承担的功率增量第27页/共37页三、频率的一次调整（续2）例2 某电力系统各类发电机组的容量和调差系数如下：水轮机组100MW5台*0.02575MW6台*0.03汽轮机组200MW5台*0.04100MW6台*0.03550MW21台*0.04系统总负荷为3000MW，负荷的频率调节效应系数为KD*1.5。设原来运行时f50Hz，现负荷突然增加300MW。试完成：（1）设所有机组均具有调节能力，求频率偏差和各类发电机组承担的功率增量；（2）如仅水轮机组具有调节能力，频率偏差是多少？第28页/共37页四、频率的二次调整

11、四、频率的二次调整第29页/共37页五、互联系统的频率调整系统互联后应有相同的频率，故 ，从而得或第30页/共37页五、互联系统的频率调整（续1）互联系统的频率调整常采用以下三种方式：（1）定频率控制：按频率调整，包持频率不变。联络线上的交换功率的增量取决于各个系统的功率缺额，而系统总功率缺额为零。适用于系统结构紧凑、电厂间有密切联系的场合。第31页/共37页五、互联系统的频率调整（续2）（2）定交换功率控制：按联络线交换功率调整，保持联络线交换功率不变。任一系统出现功率缺额，系统频率都会出现偏差。适用于联络线上流通的交换功率受技术、经济等条件的约束而不能任意变化的场合。第32页/共37页五、

12、互联系统的频率调整（续3）（3）按频率和交换功率偏移调整，TBC（Tie-line and frequency Bias Control）要求各分区系统内部功率就地平衡，实行分区调整的方式，即按频率和交换功率偏差调整的区域控制偏差为第33页/共37页五、互联系统的频率调整（续4）设仅由A系统中的调频电厂按不同准则调频，可得ACEAfPABKAf+PABf0PDB/KBPDB/(KA+KB)PABPDB0PDBKA/(KA+KB)PGAPDA+PDBPDAPDB/KBPDA第34页/共37页五、互联系统的频率调整（续5）例 A、B两系统由联络线相连，A系统：KGA=800MW/Hz，KDA=50MW/Hz，PDA=100MW；B系统：KGB=700MW/Hz，KDB=40MW/Hz，PDB=50MW。求在下列情况下频率的变化量f和联络线功率的变化量PAB。（1）当两系统机组都参加一次调频；（2）当A系统机组参加一次调频，而B系统机组不参加一次调频；（3）两系统机组都不参加一次调频。第35页/共37页谢谢！Thanks!第36页/共37页感谢您的观看！第37页/共37页