《電力系統(tǒng)的有功功率.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電力系統(tǒng)的有功功率.ppt（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、電力系統(tǒng)基礎(chǔ),湖南大學電氣與信息工程學院 劉光曄 2008年2月,華中科技大學何仰贊 溫增銀編,第十三章 電力系統(tǒng)的有功功率平衡和頻率調(diào)整,13-1 頻率調(diào)整的必要性 13-2 電力系統(tǒng)的頻率特性 13-3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 13-4 有功功率平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā)電廠 間的合理分配,有功功率負荷的變化,13-1 頻率調(diào)整的必要性,頻率允許偏差范圍50Hz 0.2 0.5Hz，或50Hz 0.4% 1%。,負荷變化將引起頻率偏移。,對第一種變化負荷1引起的頻率偏移：（負荷波動，隨機） 頻率的一次調(diào)整調(diào)速器調(diào)整，只能實現(xiàn)有差調(diào)整。,對第二種變化負荷2引起的頻率偏移： （沖擊負荷，隨機）
2、頻率的二次調(diào)整調(diào)速器和調(diào)頻器共同參與調(diào)整。可以做到無差調(diào)節(jié)。,對第三種變化負荷3：（與時間、季節(jié)、氣象、活動等因素有關(guān)，可以預測） 頻率的三次調(diào)整指定發(fā)電負荷曲線。按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠間進行分配。,為什么要進行頻率調(diào)整？,1影響用戶電動機轉(zhuǎn)速和輸出功率，影響電子設(shè)備的精確工作。,2影響汽輪機的效率，損壞汽輪機葉片；影響電廠動力設(shè)備出力，減小有功輸出，導致頻率進一步下降。,如果頻率偏差較大,3增大異步電動機與變壓器無功損耗，導致系統(tǒng)電壓水平下降。,負荷曲線分解：,13-2 電力系統(tǒng)的頻率特性,一、系統(tǒng)負荷的有功功率頻率的靜態(tài)特性,負荷的有功功率靜態(tài)頻率特性,負荷功率與頻率的關(guān)系：（近似用多
3、項式擬合曲線）,因為頻率離額定值偏差不大(允許偏移非常小)，在局部可以線性化。,有功負荷的頻率靜態(tài)特性,圖中直線斜率,標幺值為,稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。,（簡要解釋各項的物理意義）,KD的物理意義：,頻率增大1HZ，負荷多吸收的功率（MW)。大于零。,系統(tǒng)處于運行穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)中有功 負荷隨頻率的變化特性。,二、發(fā)電機組的有功功率-頻率靜態(tài)特性,1.調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 經(jīng)典系統(tǒng)，簡單直觀,2.發(fā)電機組的有功功率靜態(tài)頻率特性,調(diào)速器動作，沿直線變化，只能實現(xiàn)頻率有差調(diào)節(jié)，稱頻率的一次調(diào)整。,調(diào)頻器動作，直線平移，能實現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)，稱頻率的二次調(diào)整。,,,,,2.發(fā)電機組的有功功率靜態(tài)頻率特
4、性,標幺值表示,汽輪發(fā)電機組：,水輪發(fā)電機組：,單位調(diào)節(jié)功率,KG的物理意義：,頻率減小1Hz，發(fā)電機多發(fā)出的功率(MW)。大于零。 KG越大，頻率越穩(wěn)定(產(chǎn)生頻率偏移越小) 。,調(diào)差系數(shù),*的物理意義：,標幺值表示,（ 與KD互為倒數(shù)）,發(fā)電機從輸出額定功率到空載，頻率升高的標么值(或百分數(shù)）。*越小，頻率越穩(wěn)定(產(chǎn)生頻率偏移越小)。,發(fā)電機組的功頻靜特性,系統(tǒng)輸出總功率,三、電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性 綜合考慮發(fā)電機與負荷,電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性,由示意圖可知,頻率的增量為:,發(fā)電機增發(fā)功率:,負荷少吸收功率:,設(shè)初始運行點為A，PG= P1 ，f = f1,突然投入負荷,
5、,,系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率,K 值越大，負荷增減引起的頻率變化就越小，頻率也就越穩(wěn)定。,采用標么制時，標么值相加，必須歸算到同一基準容量下。,取負荷的容量PDN為系統(tǒng)的基準容量，便得:,將發(fā)電機標么值基準容量歸算到系統(tǒng)負荷容量,,為備用系數(shù)。,令,投入負荷頻率下降,頻率下降增發(fā)功率,頻率下降少吸功率,投入負荷,,PDN與PGN中，取哪個為系統(tǒng)基準容量更合理？,討論：備用系數(shù)大于1。,13-3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整,一、頻率的一次調(diào)整,n臺裝有調(diào)速器的機組并聯(lián)運行，等值機的單位調(diào)節(jié)功率為,若只有m臺機組參加一次頻率調(diào)整，其余機組輸出功率已達到上限，則,式中,,各發(fā)電機標么值基準容量歸算到發(fā)電機總?cè)萘?及
6、,或,結(jié)論：單位調(diào)節(jié)功率越大，調(diào)差系數(shù)越小的機組增加的有功出力就越多。,如果已知系統(tǒng)的頻率偏差f，則各臺機組的功率增量為,調(diào)頻器增發(fā)功率,,二、頻率的二次調(diào)整,同步器動作，發(fā)電機功頻特性的平移。,,1同步器作用增發(fā)功率PG0 （頻率不變）,負荷增加PD0時，可分解為三個部分。,2調(diào)速器作用增發(fā)功率PG KG f(頻率下降),3負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)減耗功率PD KD f (頻率下降),若PG0 PD0 ，則f =0 ，可以實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。 否則將出現(xiàn)頻率偏差。,,,如果PD0 PG0 ，頻率下降,由示意圖可知,填空舉例:,如圖系統(tǒng)， 已知1*=4% ，2*=5%， PG1N=PG2N=100MW ， P
7、G1=PG2=70MW。 當PD0=20MW時，要求兩臺機組平均分擔負荷。問哪臺機組應(yīng)該進行二次調(diào)頻_____。,調(diào)速器增發(fā)功率,負荷少吸收功率,投入負荷,另外，如果不計負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，二次調(diào)頻的功率是多少？系統(tǒng)頻率下降多少？,三、互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào),設(shè)兩個系統(tǒng)的功率缺額分別為,如圖表示系統(tǒng)A和B通過聯(lián)絡(luò)線組成互聯(lián)系統(tǒng)。,有,,填空舉例： 如果系統(tǒng)B的功率缺額等于零，系統(tǒng)A的功率缺額大于零，則聯(lián)絡(luò)線上的功率方向是從_____流向_____。,系統(tǒng)總的功率缺額比總的單位調(diào)節(jié)功率,四、主調(diào)頻廠的選擇,主調(diào)頻廠、輔助調(diào)頻廠、非調(diào)頻廠。,選擇主調(diào)頻廠主要考慮：,（1）應(yīng)擁有足夠的調(diào)整容量及調(diào)整范圍,（2
8、）調(diào)頻機組具有與負荷變化速度相適應(yīng)的調(diào)整速度,（3）調(diào)整出力時符合安全及經(jīng)濟原則,水電廠最適宜承擔調(diào)頻任務(wù)（滿足以上3個條件）。再考慮系統(tǒng)（季節(jié)）運行的經(jīng)濟性,在枯水季節(jié)，宜選水電廠作為主調(diào)頻廠，火電廠中效率較低的機組則承擔輔助調(diào)頻任務(wù)；在豐水季節(jié)，水電廠宜帶穩(wěn)定負荷，由效率不高的中溫中壓凝汽式火電廠承擔調(diào)頻任務(wù)。,全系統(tǒng)有調(diào)整能力的發(fā)電機組都參與頻率的一次調(diào)整，但只少數(shù)廠(機組)承擔頻率的二次調(diào)整。按照能否承擔二次調(diào)整可將所有電廠分為:,得到f后，再分析系統(tǒng)A（或B）有,也可解釋物理意義。,五、頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的關(guān)系,當系統(tǒng)由于有功不足和無功不足因而頻率和電壓都偏低時，應(yīng)首先解決有功功率平
9、衡的問題，因為頻率的提高能減少無功功率的缺額，這對于調(diào)整電壓是有利的。,頻率下降，系統(tǒng)無功需求略有增加，若系統(tǒng)無功電源不足，則電壓下降,電壓水平提高時系統(tǒng)總的有功需求增加，若有功電源不足，頻率將下降,頻率增高，系統(tǒng)無功需求略有減少，系統(tǒng)電壓將要上升,電壓水平降低時系統(tǒng)總的有功需求減少，從而導致頻率升高,集中頻率調(diào)整，分散補償調(diào)壓。,例一：兩臺發(fā)電機組并聯(lián)運行，PG1N= PG2N =100MW，機組調(diào)差系數(shù)：1*=0.04, 2*=0.05。負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)：KD*=2.0。運行情況： PG1= 60MW， PG2= 100MW。系統(tǒng)增加負荷PD0= 30MW。問：（1）不計調(diào)頻器動作系統(tǒng)頻率下降
10、多少？。 （2）如果調(diào)頻器動作，測得系統(tǒng)頻率下降0.355Hz，計算二次調(diào)頻的功率是多少？,例二：上題中，如果運行情況： PG1= PG2= 80MW。系統(tǒng)增加負荷PD0= 30MW。要求兩臺機組平均分擔負荷。問哪臺機組必須進行二次調(diào)頻，并計算：（1）系統(tǒng)頻率下降多少？。 （2）二次調(diào)頻的功率是多少？,例三：兩臺發(fā)電機組并聯(lián)運行，PG1N=560MW， PG2N =500MW，機組調(diào)差系數(shù)：1*=4%, 2*=5%。負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)：KD*=1.5。運行情況： PG1=560MW， PG2=240MW，fN=50Hz。計算：（1）增加負荷50MW時，系統(tǒng)頻率和發(fā)電機出力各為多少？（2）切除負荷50
11、MW時，系統(tǒng)頻率和發(fā)電機出力各為多少？。,填空舉例：,豐水期電力系統(tǒng)擔任調(diào)頻的機組應(yīng)優(yōu)先安排；枯水期應(yīng)優(yōu)先安排。 a. 水電機組 b. 高溫高壓火電機組 c. 中溫中壓火電機組 d. 核電機組,13-4 有功功律平衡和系統(tǒng)負荷在各類發(fā) 電廠間的合理分配,一、有功功率平衡和備用容量,按作用分：,按存在狀態(tài)分：,系統(tǒng)的有功 功率平衡方程,備用容量:,電源容量負荷容量備用容量,熱備用（已啟動）,冷備用（待啟動）,,熱備用25%,冷備用,熱、冷備用510%,冷備用,（用戶負荷，廠用負荷，網(wǎng)損耗）,了解以下幾個備用容量名詞：,二、各類發(fā)電廠負荷的合理分配,發(fā)電廠主要有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠和核能發(fā)電廠三類。,在進行各類電廠的負荷分配時，應(yīng)根據(jù)各類電廠的技術(shù)經(jīng)濟特點，力求做到合理利用國家的動力資源，盡量降低發(fā)電能耗和發(fā)電成本。,A水電廠的不可調(diào)功率 B水電廠的可調(diào)功率 C熱電廠 D核電廠 E高溫高壓凝汽式火電廠 F中溫中壓凝汽式火電廠,各類發(fā)電廠在日負荷曲線上的負荷分配示例 （a）豐水期；（b）)枯水期,
電力系統(tǒng)的有功功率.ppt
