电力系统分析第二版课件第五章.ppt

1、第五章第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制电力系统正常运行方式的调整和控制电能质量：电压、频率、可靠性。电能质量：电压、频率、可靠性。电压和频率变化的原因是电源和负载的功率不平衡。电压和频率变化的原因是电源和负载的功率不平衡。正常稳态运行情况下的调整和控制正常稳态运行情况下的调整和控制 主要内容：主要内容：有有功功功功率率和和频频率率的的调调整整、无无功功功功率率和和电电压压的的调调整整、运运行行方方式式的的优化优化以及以及潮流的灵活控制潮流的灵活控制。第五章第五章 电力系统正常运行方式的调整和控制电力系统正常运行方式的调整和控制(1)负负荷荷随随时时间间不不断断变变化化，必必须须调调整整

2、发发电电机机的的出出力力，使使之之与与负负荷荷的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使它尽量不变。的有功功率平衡，并同时调整系统的频率，使它尽量不变。(2)负负荷荷无无功功功功率率的的变变化化要要求求对对发发电电机机和和其其他他无无功功补补偿偿设设备备的的运运行进行调整，并保证合格的电压供电质量。行进行调整，并保证合格的电压供电质量。(3)分分配配和和调调整整发发电电机机功功率率时时，需需考考虑虑它它们们和和线线路路、变变压压器器等等设设备的容量限制和其他条件，保证设备和系统的安全性。备的容量限制和其他条件，保证设备和系统的安全性。(4)电电力力系系统统的的运运行行费费用用与与发发电电机机之之

3、间间的的功功率率分分配配密密切切相相关关，对对系统运行方式进行决策和调整时，还必须考虑经济性。系统运行方式进行决策和调整时，还必须考虑经济性。从以下几个方面理解调整和控制：从以下几个方面理解调整和控制：5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制稳态运行时，全系统各点频率都相等，所有发电机同步运行。稳态运行时，全系统各点频率都相等，所有发电机同步运行。一、负荷的有功功率及其频率特性一、负荷的有功功率及其频率特性1.日负荷曲线日负荷曲线负荷曲线：负荷随时间变化的曲线。负荷曲线：负荷随时间变化的曲线。5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的

4、调整和控制2.负荷的频率特性负荷的频率特性负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的负荷有功功率随系统频率变化的特性称为负荷有功功率的静态静态频率特性，简称为负荷的频率特性。频率特性，简称为负荷的频率特性。负荷按其有功功率与频率的关系分类：负荷按其有功功率与频率的关系分类：(1)与频率无关的负荷与频率无关的负荷(2)与频率成正比的负荷与频率成正比的负荷(3)与频率的二次方成正比的负荷与频率的二次方成正比的负荷(4)与频率的三次方成正比的负荷与频率的三次方成正比的负荷(5)与频率的高次方成正比的负荷与频率的高次方成正比的负荷5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率

5、的调整和控制KL：负荷的频率调节效应系数，：负荷的频率调节效应系数，MW/Hz标么值形式：标么值形式：5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制二、频率调整的必要性和有功功率平衡二、频率调整的必要性和有功功率平衡1.频率调整的必要性频率调整的必要性(1)电电动动机机转转速速与与频频率率近近似似成成正正比比，频频率率变变化化会会引引起起电电动动机机转转速速的变化，影响产品质量。的变化，影响产品质量。(3)频频率率下下降降将将使使汽汽轮轮发发电电机机的的汽汽轮轮叶叶片片振振动动增增大大，影影响响其其寿寿命命，甚至产生裂纹或断裂；甚至产生裂纹或断裂；(4)频频率率降

6、降低低时时，火火力力发发电电厂厂由由电电动动机机驱驱动动的的动动力力设设备备由由于于转转速速下下降降而而使使它它们们的的出出力力减减小小，引引起起锅锅炉炉和和汽汽轮轮机机出出力力降降低低，从从而使得频率继续下降而产生恶性循环，可能出现频率崩溃；而使得频率继续下降而产生恶性循环，可能出现频率崩溃；(5)核核电电厂厂的的反反应应堆堆的的冷冷却却介介质质泵泵对对频频率率的的要要求求比比较较严严格格，当当频频率降低到一定程度时，将自动跳开，使反应堆停止运行。率降低到一定程度时，将自动跳开，使反应堆停止运行。为为防防止止频频率率崩崩溃溃，系系统统中中设设置置自自动动低低频频减减负负荷荷装装置置，当当频频

7、率率降低到一定程度时，按频率的高低自动分级切除部分负荷。降低到一定程度时，按频率的高低自动分级切除部分负荷。频率变化的影响及危害：频率变化的影响及危害：(2)对电子设备来说，系统频率的不稳定影响其正常工作。对电子设备来说，系统频率的不稳定影响其正常工作。5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制2.有功功率平衡和备用容量有功功率平衡和备用容量为为保保证证电电力力系系统统的的频频率率质质量量，应应满满足足额额定定频频率率下下系系统统有有功功功功率平衡的要求。率平衡的要求。系统中还必须安排适当的备用容量。备用容量的种类：系统中还必须安排适当的备用容量。备用容量的种

8、类：(1)负负荷荷备备用用。为为了了适适应应系系统统中中短短时时的的负负荷荷波波动动，以以及及因因负负荷荷预预测测不不准准或或计计划划外外负负荷荷增增加加而而设设置置的的备备用用容容量量。一一般般取取负负荷荷的的2%5%。(2)事事故故备备用用。为为防防止止发发电电机机组组发发生生事事故故设设置置的的备备用用容容量量，一一般般取系统最大负荷的取系统最大负荷的5%10%。(3)检检修修备备用用。为为系系统统中中的的发发电电设设备备能能进进行行定定期期检检修修而而设设置置的的备备用容量。用容量。(4)国民经济备用。适应负荷的超计划增长而设置的备用容量。国民经济备用。适应负荷的超计划增长而设置的备用

9、容量。发发电电机机可可用用出出力力的的总总和和并并不不一一定定就就是是它它们们的的有有功功容容量量总总和和，这这是是因因为为在在运运行行过过程程中中，既既不不是是所所有有发发电电机机组组都都不不间间断断地地投投入入运运行行，也也不不是是所所有有投投入入运运行行的的发发电电机机组组都都能按其额定容量发电。能按其额定容量发电。5-1 5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制负荷备用必须以热备用的方式存在于系统之中。负荷备用必须以热备用的方式存在于系统之中。热热备备用用是是指指所所有有投投入入运运行行的的发发电电机机组组可可能能发发出出的的最最大大功功率率之之和与

10、全系统发电负荷之差，也称运转备用或旋转备用。和与全系统发电负荷之差，也称运转备用或旋转备用。冷冷备备用用指指系系统统中中停停止止运运行行状状态态，可可随随时时待待命命起起动动的的发发电电机机组组最大出力的总和。最大出力的总和。冷备用可作为检修备用和国民经济备用。冷备用可作为检修备用和国民经济备用。发发电电机机可可用用有功出力有功出力全全系系统统总总的的最大负荷最大负荷全全系系统统最最大大有有功功功功率率损耗和厂用电损耗和厂用电全全系系统统总总有有功功功功率率备用容量备用容量5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制1.发电机组的自动调速系统发电机组的自动调速系

11、统调速系统种类：调速系统种类：三、发电机组的调速系统和频率的一次调整三、发电机组的调速系统和频率的一次调整通通过过原原动动机机调调速速器器的的作作用用完完成成发发电电机机组组出出力力和和频频率率的的调调整整，称为称为频率的一次调整频率的一次调整。(1)机械液压式：采用离心飞摆将转速信号变换为位移信号。机械液压式：采用离心飞摆将转速信号变换为位移信号。测测出出同同步步发发电电机机转转速速，与与额额定定值值的的偏偏差差，调调整整原原动动机机调调速速器器，调发电机转速，调其出力及频率。调发电机转速，调其出力及频率。误差信号误差信号1个个转速信号。转速信号。液压系统可靠性高。液压系统可靠性高。5-1

12、5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制功率功率-频率电气液压调速系统：频率电气液压调速系统：(2)电电气气液液压压式式：将将转转速速信信号号变变换换为为电电信信号号，再再通通过过电电气气-液液压压转转换器转换为液压变化信号。换器转换为液压变化信号。5-1 5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制2.发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性有有功功功功率率静静态态频频率率特特性性：在在自自动动调调速速系系统统作作用用下下，发发电电机机组组输出的有功功率与频率之间的稳态关系。输出的有功功率与频率之间的稳态关系

13、。fPGPsetfN0调速系统常用调差系数百分数调速系统常用调差系数百分数%来反映静态特性。来反映静态特性。单位调节功率单位调节功率每每台台机机组组的的调调差差系系数数可可单单独独整整定定。离离心心飞飞摆摆式式调调速速系系统统，整整定值通过调频器设定；功频电液调速系统可直接整定定值通过调频器设定；功频电液调速系统可直接整定KG。令令则则5-1 5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制解解 例例5-2 设设某某一一电电力力系系统统中中所所含含机机组组台台数数、单单机机容容量量及及其其调调速速系系统统的的调调差系数发表如下表。计算系统全部发电机的单位调节功率及其

14、标么值。差系数发表如下表。计算系统全部发电机的单位调节功率及其标么值。机组形式机组形式单机容量单机容量(MW)台数台数总容量总容量(MW)调差系数调差系数%水轮机组水轮机组22549002.5汽轮机组汽轮机组2001020004.0汽轮机组汽轮机组300721005.04225MW机组机组,KG*=100/2.5=40,KG=40(4225)/50=720(MW/Hz)10200MW机组机组,KG*=100/4.0=25,KG=25(10200)/50=1000(MW/Hz)7300MW机组机组,KG*=100/5.0=20,KG=20(7300)/50=840(MW/Hz)5-1 5-1 电

15、力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制3.系统频率的一次调整系统频率的一次调整定性分析定性分析fPGPG0=PL0fN0PL0oofPG=PLPLPG暂态过程暂态过程调节过程调节过程机组惯性，机组惯性，n不能突变不能突变不变不变机组动能转换为电功率机组动能转换为电功率调速系调速系统工作统工作直到达到新的平衡直到达到新的平衡负荷增加负荷增加5-1 5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制3.系统频率的一次调整系统频率的一次调整fPGPG0=PL0fN0PL0oofPG=PLPLPG定量分析定量分析系统的功率频率特性系数或单位调节功率

16、系统的功率频率特性系数或单位调节功率kr=PGN/PLN，系统的热备用系数系统的热备用系数(5-12)(5-10)(5-8)5-1 5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制电力系统有功功率和频率的调整和控制四、频率的二次、三次调整和自动发电控制四、频率的二次、三次调整和自动发电控制1.自动发电控制的一般要求自动发电控制的一般要求(1)控控制制系系统统频频率率的的同同时时，应应控控制制省省与与省省之之间间、地地区区与与地地区区之之间间通通过过联联络络线线交交换换的的功功率率。这这种种控控制制称称为为频频率率和和联联络络线线功功率率控控制，也称为负荷频率控制。制，也称为负荷频率控制。(2)为为了了达达到到经经济济的的目目的的而而进进行行调调整整和和控控制制称称为为经经济济调调度度控控制制，简称为经济调度。简称为经济调度。负荷频率控制称为频率的二次调整或二次调频；负荷频率控制称为频率的二次调整或二次调频；经济调度控制称为频率的三次调整或三次调频；经济调度控制称为频率的三次调整或三次调频；二次调频和三次调频通称为自动发电控制。二次调频和三次调频通称为自动发电控制。2.区域误差控制区域误差控制