电力系统的有功功率平衡和频率调整PPT课件

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第30页/共44页
13.3 电力系统的频率调整
5. 互联系统的频率调整
二率负次增荷调量增频量功
频率调整可能引起网络潮流的重新分布
A
B
PDA PAB PGA KAf PDB PAB PGB KBf
ΔPDA ΔPGA
KA
ΔPAB
ΔPDB ΔPGB
KB
f PDA PDB PGA PGB PD PG = 0, 则: △f = 0
电力系统的频率调整133133133133频率的一次调整调速器的有差调节特性一次调频是有差调频所有发电机均装有调速器均参加一次调频机械液压调速系统电气液压调速系统自动装置中详细介绍单靠一次调频不能使频率偏移保持在允许的范围之内发电机组的调速器根据系统频率的偏移改变机组的出力使有功功率重新达到平衡这就是频率的一次调整
f
KD (KD*):负荷频率调节效应系数(频率调节效应)
KD* =1~3(频率下降1 %,负荷有功功率变化 KD* %)
KD* 取决于全系统各类负荷的比重,不同系统或同一系统不同时刻的KD* 都可能不同。 KD* 是调度部门必须掌握的一个数据,是考虑按频率减负 荷方案和低频事故时用一次切除负荷来恢复频率的计算依据。
调差系数越小,频率偏移越小!
发电机的δ(δ*)和KG ( KG* )可以整定,而负荷的KD ( KD* )则不行
K汽水G轮轮机机1::δδ**==00P..fG0042,~~K0.0G0.60,4,K1KG*G*=1=255Pf0G~NN~162K.57G
fN PGN
第12页/共44页
电 力13系.2统 的 频 率 特 性
第8页/共44页
例13-1
某电力系统中,与频率无关的负荷占30%,与频率一次方、二次方、三次方成 正比的负荷分别占40%、10%、20%。求系统频率由50Hz降到48Hz和45Hz时, 相应的负荷变化百分值。
第9页/共44页
1.频率降为48Hz时, f*=48/50=0.96, 系统的负荷
PD* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*3 0.3 0.40.96 0.10.962 0.20.963 0.953
无备用容量(kr=1) ,发电机单位调节功率为零
第14页/共44页
电力系统的频率特性
机组满载时的功频静特性
P P'D
PD
PGN
A
0
f2 f1
f
有功功率电源应该有一定的备用容量
第15页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
当系统频率变动时,第i台机组的输出功率增量
ΔPG i = -KG i Δf (i=1,2,…,n)
f* f fN
a0 a1 a2 a3 1
P PD PDN
第7页/共44页
13.2 电力系统的频率特性
1. 负荷的 P–f 静态特性
② 当频率偏移额定值不大时,用线性方程近似表示负荷静态频
率特性
PD KDf
PD
PD KD*f
PDN
K D
PD f D
PDN fN
KD
fN PDN
O
fN
13.2 电力系统的频率特性
1. 负荷的 P–f 静态特性
① 负荷静态频率特性:系统处于运行稳态时,系统中有功负荷 随频率的变化特性。各类负荷的频率特性:
PD
a0 PDN
a1PDN (
f fN
) a2PDN (
f fN
)2
a3PDN (
f fN
)3
P* a0 a1 f* a2 f*2 a3 f*2 ,
主调频机组:参与二次调频的机组,条件:有足够大的调频容量和调节范围,出 力调整速度应满足系统负荷变化速度的要求等。 辅助调频机组:只有在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与频率调整 非调频机组:按调度中心预先给定的负荷曲线运行,不参与频率的二次调整
第29页/共44页
电 力13系.3统 的 频 率 调 整
第22页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
同步器——二次调频
P
321
P1
P2
P3
调速器
0
f1
f
第23页/共44页
同步器
13-3 电力系统的频率调整
频率的二次调整过程
P
PG(f) P'G(f)
P'D(f)
-KDΔf -KGΔf
B'
负荷功率的初始增量
B
ΔPD0=ΔPG -KGΔf -KDΔf
ΔPD0
第1页/共44页
13.1 频率调整的必要性
3、频率的重要性 ① 影响用户产品的质量(异步电动机的转速和输出功率均 与频率有关) ② 影响电子设备的准确性 ③ 对电力系统运行的不良影响 1)对发电机叶片的不良影响,振动 2)f↓,降低给水泵、循环水泵、风机等的出力和效率 (辅助效率和内能) 3)f↓,异步电动机和变压器的励磁电流↑,QL↑,为Q平 衡和电压调整增加困难。 4)互联系统解列 5)发电机解列
P1
ΔPG
PD(f)
A
Δf
系统的单位
0
f2 f'2 f1
f 调节功率
ΔPD0 -ΔPG= -(KG+KD) Δf = -KΔf
第24页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
Conclusion
➢二次调频并不能改变系统的单位调节功 率,但能减小系统频率的偏移。 ➢二次调频可以实现无差调节,一次调频 肯定是有差调节。 ➢二次调频实现频率无差调节的前提是系 统具有充足的备用容量。
等值调差系数
δ*
1 K G*
PGN P n
GiN
δ i1 i*
在计算KG或δ时,如第j台机组已满载运行, 当负荷增加时应取KGj=0或δj=∞ 。
第17页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
对多台机组的情况:
ΔPD0 Δf
ΔPGi
KGiΔf
1 δi
Δf
ΔfPGiN δi* f N
ΔPGi Δf*
13.1 频率调整的必要性
1、有功功率的基本概念:由发电机的转速决定,相联系统只有 一个频率,是一个全局问题,与电压不同。 2、电力系统的频率水平由有功功率平衡决定,在负荷变化时, 如果有功电源充足,能保证用户需要,且具有及时进行调整的 能力,则能保证频率在合理的范围之内,反之,则将出现较大 的频率偏移。
第5页/共44页
第二节 电力系统负荷及电源的频率静态特性
一、负荷的频率静态特性
1、负荷性质:
与频率无关 与频率的一次方成正比 与频率的二次方成正比 与频率的三次方成正比 与频率的高次方成正比
—照明、电炉等 —球磨机、卷扬机等 —变压器的涡流损耗等 —通风机、循环水泵等 —静水头阻力大的给水泵
第6页/共44页
ΔPD%=4.7 2. f降为45Hz时, f*=45/50=0.9, 类似计算可得
PD*=0.887 , ΔPD%=11.3
第10页/共44页
二. 发电机的 P–f 静态特性
调速 系统的工作原理
(离心式机械液压调速系统)
调速器
转速测量元件
错油门 油动机
同步器
第11页/共44页
电 力13系.2统 的 频 率 特 性
调速器的有差调节特性,一次调频是有差调频 所有发电机均装有调速器,均参加一次调频 机械液压调速系统 电气液压调速系统 自动装置中详细介绍 单靠一次调频不能使频率偏移保持在允许的范围之内
第27页/共44页
电 力13系.3统 的 频 率 调 整
2. 频率的二次调整
由发电机组调速系统的转速控制机构(同步器)来实现的频率调ห้องสมุดไป่ตู้。 P
o
f2 f1
f
( 负荷的实际增量应与发电机组的功率输出的增量相等 )
第13页/共44页
电 力13系.2统 的 频 率 特 性
三.电力系统的 P–f 静态特性
PD0 PG PD KGf KDf Kf
K
KG
KD
PD0 f
K:系统的 P–f 静特性系数,或系 统的单位调节功率,计及发电机和 负荷的共同作用时,引起 f 单位变 化的负荷变化量。
KA KB
KA KB
PAB KA
PDB PGB KB KA KB
PDA PGA
= 0, 则: △PAB = 0
第31页/共44页
电 力13系.3统 的 频 率 调 整
5. 互联系统的频率调整
习题
KGA = 270 MW/HZ,KDA = 21 MW/HZ, KGB = 480 MW/HZ,KDB = 39 MW/HZ, PAB = 300 MW,B 系统增加负荷150MW
二.发电机的 P–f 静态特性
发电机静态频率特性:系统处于运行稳态时发电机有功功率与
频率的变化关系 PG KGf PG KGf*
f
P
*
f* P*
PGN fN
KG ( KG* ):机组单位调节功率,f发生单位变化时,发电 机组输出功率的变化量。
δ(δ*):静态调差系数,调差率(负荷变化1%,频率变化δ*%)
第2页/共44页
13.1 频率调整的必要性
4、允许的频率偏移 严格保证频率不变是不可能的,fN =50HZ,允许的频率偏 移
(系统运行频率与额定频率之差):
△f =±0.2Hz~±0.5Hz ( ±0.4%fN ~±1%fN )
5、频率调整的分类 根据负荷变化,电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为: 一次调频:由发电机调速器进行; 二次调频:由发电机调频器进行; 三次调频:由调度部门根据负荷曲线进行最优分配。 前两种是事后的,第三种是事前的。 一次调频是所有运行中的发电机组都可参加的,取决于发电机组是否已经满负荷发 电。这类 发电厂称为负荷监视厂。 二次调频是由平衡节点来承担。
n台机组输出功率总增量
等值单位调节功率
n
n
ΔPG ΔPGi KGiΔf KGΔf
i1
i1
在ΔPG相同的条件下,多台机组并列运行时 的频率变化比一台机组运行时的要小。
第16页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
若把n台机组用一台等值机来代替
等值单位调节功率
n
KGi*PGiN
KG* i1 PGN
第3种负荷分量:变化缓慢的持续变动负荷, 由工厂作息制度、居民生活规律、气象条 件等决定:(调度员:日运行方式)
第4页/共44页
有功功率电源及备用容量 系统有功功率平衡: PG = PL + P
总装机容量:所有发电机的额定 容量之和
系统电源容量:可投入发电设备 的可发功率之和
系统备用容量:系统电源容量大 于发电负荷部分,一般占 最大发电负荷的15%--20%
KG*
PGN fN
KD*
PDN fN
PD0 f
PDN fN
KG*
PGN PDN
K D*
PD0 f
PDN fN
PD0* f*
K*
KG*kr
KD*
PD0* f*
kr
PGN PDN
备用系数,一般应满足:Kr >1
根据 K 可以确定在允许的频率偏移范围内,系统所能承受的负荷变化量。
备用容量越大(kr>1) ,系统单位调节功率越大
第25页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
系统调频
➢负荷变化时通常首先由主调频电厂进行 二次调频力图恢复系统频率。 ➢若仍有功率缺额则由配置了调速器的机 组进行一次调频。
第26页/共44页
电 力13系.3统 的 频 率 调 整
1. 频率的一次调整
发电机组的调速器,根据系统频率的偏移,改变机组的出力,使有功功率重 新达到平衡,这就是频率的一次调整。
二次调整也就是通常所说的
频率调整
PG ( f )
P3
同步器平行移动发电机的功频
ΔPD0 ΔPD
P2
静特性来调节频率和分配机组间
ΔPG
的有功功率
P1
o
P’D ( f ) PD ( f )
第28页/共44页
f2 f1
f
电 力13系.3统 的 频 率 调 整
3. 发电机的分类
有可调容量的机组均参加频率的一次调整 只有一台或少数几个机组参加频率的二次调整
PGiN
δi*
第18页/共44页
第19页/共44页
第20页/共44页
第21页/共44页
13-3 电力系统的频率调整
Conclusion
➢系统单位调节功率K*愈大,频率就愈稳定。 ➢备用容量较小时,K*亦较小。 ➢以系统的功频静特性为基础的频率一次调 整的作用是有限的,它只能适应变化幅度小、 变化周期较短的变化负荷。
第3页/共44页
负荷曲线组成:有功负荷分为三种不同变 化规律的变动负荷,如右图1、2、3所示;
第1种负荷分量:变化幅度小,变化周期短 (一般10秒以内) (调速器:一次调频)
第2种负荷分量:变化幅度较大,变化周期 一般在10s~3min的负荷,如电炉、延压机 械、电气机车,等;(调频器:二次调频)
三.电力系统的 P–f 静态特性
要确定电力系统的负荷变化引起的频率 波动,需要同时考虑负荷及发电机两者 的调节效应。考虑一台发电机和一个负 荷的情况。
P PG ( f )
ΔPD0 ΔPD P2
ΔPG P1
P’D ( f ) PD ( f )
假定系统的负荷增加ΔPD0
负荷的实际增量:
PG PD0 PD
4. 主调频发电厂的选择
条件: 1) 足够调整容量和范围 2) 调整速度 3) 安全经济原则,联络线功率波动和中枢点电压波动
水电厂最适宜承担调频任务,但应兼顾经济性。 (调整范围可以达到 50%PN 以上,速度快,一分钟可以由空载 →满载。火电厂锅炉、汽机受最小技术负荷限制,锅炉25%(中温 中压)~75%(高温高压)额定容量,汽机10 ~ 15%额定容量,每分 钟仅能上升2 ~ 5%)
相关文档
最新文档