电力系统有功功率平衡与频率调整

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电力系统有功功率和频率调整

电力系统有功功率和频率调整

电力系统有功功率和频率调整1. 引言在电力系统中,有功功率和频率是两个关键的电能参数。

有功功率是指电力系统中实际提供给负载的电能,而频率则表示电力系统中电压和电流的周期性变化。

准确地调整有功功率和频率可以保证电力系统的稳定运行,提高能源利用率,保障用电的安全和可靠性。

2. 电力系统有功功率调整电力系统的有功功率调整主要通过控制发电机输出功率来实现。

有功功率调整的目标是使电力系统的供需平衡,以满足用户的用电需求。

有功功率调整可以通过控制发电机的机械输入来实现,也可以通过调整发电机的励磁电流来实现。

2.1 机械输入调整机械输入调整是通过控制发电机的机械输入来调整有功功率。

机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。

2.1.1 调速调整调速是通过调整发电机的键合阻抗或者转子的绕组来改变发电机的转速,从而改变机械输入功率。

调速调整的原理是根据负荷需求,通过调整发电机的转速来保持有功功率的平衡。

2.1.2 负载调整负载调整是通过调整发电机的输出负载来改变发电机的有功功率。

负载调整的方式包括直接调整负载阻抗、调整发电机馈线阻抗、调整发电机并联等。

2.2 励磁调整励磁调整是通过调整发电机的励磁电流来改变发电机的有功功率。

励磁调整的原理是控制发电机的磁场强度,从而改变发电机的输出电压和电流。

励磁调整可以通过调整励磁电流的大小、相位和波形等来实现。

3. 电力系统频率调整电力系统的频率调整主要通过控制发电机输出的机械输入来实现。

频率调整的目标是使电力系统的供电频率保持在额定值附近,以满足用户的用电需求。

3.1 负荷频率特性负荷频率特性是指负载的电流和供电频率之间的关系。

负荷频率特性可以分为正负荷频率特性和正负荷功率频率特性两种。

正负荷频率特性描述了负载对供电频率变化时的功率响应。

3.2 机械输入调整机械输入调整是通过调整发电机的机械转速来调整电力系统的频率。

机械输入调整的方式包括调速和负载调整两种。

3.2.1 调速调整调速调整是通过改变发电机的转速来调整电力系统的频率。

电分第13章_电力系统的有功功率平衡和频率调整

电分第13章_电力系统的有功功率平衡和频率调整
(2)求负荷增加5%时的系统稳态频率;
K G*
f KG N PG N
K
i 1
n
Gi* GiN
P

f
PD 0* 0.05 fN 50 0.196Hz K* 12.742
PGN
(3)若允许频率降低0.2Hz,系统能够承受
的负荷增量
kr P K* kr KG* KD* GN P DN
KG* 0.5 0 0.25 0 0.25 25 6.25
kr 1 1.026 0.5 0.25 0.25 (1 0.1)
K* 1.026 6.25 1.5 7.912
P
(3)若允许频率降低0.2Hz,
系统能够承受的负荷增量;
PGN kr PDN PG1 1.0 PDN
PD0* K*f* 12.742 0.2 / 50 5.097%
电力系统的有功功率平衡和频率调整—电力系统的频率调整
频率的一次调整—Ex13-3 某电力系统中,一半机组的容 量已经完全利用,其余25%为 火电厂,无备用容量,单位调 节功率为16.6;25%为水电厂, 有10%备用容量,单位调节功 率为25;系统有功负荷的频率 (1)求系统单位调节功率
(i 1, 2,..., n)
f KG N PG N
P
PG PGi KGi f KG f KG*
单台等值机组和系统负荷的一次调频
KGi* PGiN G*
i 1
n
PGN
PGN
P
i 1
n
GiN
i*
( f ) PD PD
1.026PDN
0.03165PDN

电力系统分析_穆刚_电力系统的有功功率平衡和频率调整

电力系统分析_穆刚_电力系统的有功功率平衡和频率调整

第五章有功功率平衡和频率调整课程负责人:穆钢教授申报单位:东北电力大学内容提要⏹频率偏移产生的原因、影响、以及允许的频率偏离量?⏹保持频率偏移量不超过一定范围的条件⏹(如何保持有功功率的平衡)⏹电力系统的频率调整⏹有功功率的最优分配5.1电力系统的频率偏移频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机(2)电子设备(3)电钟频率变化对电力系统的影响(1)水泵、风机、磨煤机(2)汽轮机的叶片(3)变压器的励磁频率允许偏移的范围:50Hz ±(0.2~0.5)Hz系统中负荷的变化你答对了吗?5.2 电力系统有功功率的平衡运行中:规划、设计:◆备用容量:1.按作用形式分∑∑∑+=LDGPP P ∑∑∑+=RGNPP P 负荷备用(2-5%Plmax)检修备用(可能不安排)事故备用(5-10% Plmax 或系统中最大一台单机容量)国民经济发展备用(3-5%Plmax )2、按存在形式分为两者差一个网损两者差一个厂用电热备用: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(不含检修中的设备)负荷的分类:1.用电负荷2.供电负荷3.发电负荷PP1 P2P3 PΣ有功功率负荷变动曲线t有功功率负荷变动曲线据此图,负荷可以分为三种:第一种变动幅度很小,周期又很短。

变动有很大的偶然性属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷这一种是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动第二种变动幅度较大,周期也较长.第三种变动幅度最大,周期也最长. 该种负荷基本可以预计。

据此,频率调整一次调整:由发电机组的调速器进行的对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整二次调整:由发电机的调频器进行的、对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整三次调整:按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷,即责成各发电厂按事先给定的发电荷曲线发电。

5.3 电力系统中有功功率的最优分配有功功率的最优分配:●有功功率电源的最优组合即指系统中发电设备或发电厂的合理组合,也就是所谓的机组合理开停.●有功功率负荷的最优分配即指系统的有功功率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.最常用的是按等耗量微增率准则分配.火电厂外景各类发电厂的运行特点和合理组合(1)火电厂特点:●需燃料及运输费用,但不受自然条件影响●效率与蒸汽参数有关●受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制,有功出力调整范围较窄,增减速度慢,参数越高范围越窄(高温高压30%,中温中压75%)●机组投入退出,承担急剧负荷响应时间长,多耗能量,易损坏设备●热电厂抽汽供热,效率高,但技术最小负荷取决于热负荷,为强迫功率丰满水电厂外景(2)水电厂特点:●不要燃料费,水力可梯级开发,连续使用,但受自然条件影响。

电力系统有有功功率平衡和频率调整

电力系统有有功功率平衡和频率调整
负荷预测的精度直接影响经济调度的效益,提高预测的 精度就可以降低备用容量,减少临时出力调整和避免计 划外开停机组,以利于电网运行的经济性和安全性。
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:
1. 一次调频:由发电机调速器进行;
2. 二次调频:由发电机调频器进行;
3. 三次调频:由调度部门根据负荷曲线进行最 优分配。
电力系统最优运行:是电力系统分析的一个重 要分支,它所研究的问题主要是在保证用户用 电需求(负荷)的前提下,如何优化地调度系 统中各发电机组或发电厂的运行工况,从而使 系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量 达到最小这样决策问题。
有功功率负荷合理分配的目标
在满足一定约束条件的前提下,尽可能节约 消耗的能源。
PG PL PD PS Pc
系统的备用容量:系统电源容量大于发电 负荷的部分,可分为热备用和冷备用或负 荷备用、事故备用、检修备用和国民经济 备用等。
负荷备用:为满足系统中短时的负荷波动和一 天中计划外的负荷增加而留有的备用容量。一 般为系统最大负荷的2%~5%
不等约束条件:为系统的运行限制各节点发电设备有功功 率 PG,无i 功功率 和QGi电压大小不能超过限额。
PGimin PGi PGimax QGimin QGi QGimax Ui min Ui Ui max
3) 最优分配负荷时的等耗量微增率准则
一般用拉格朗日乘数法。
现用两个发电厂之间的经济调度来说明问题,略 去网络损耗。
第一节 电力系统中的有功功率的平衡
一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
频率变化 电动机转速的变化 产品质量 电动机停转
电厂的给水泵停运,锅炉停炉等等

第七章电力系统有功功率和频率调整

第七章电力系统有功功率和频率调整
第七章 电力系统的质量控制
第二节 电力系统的频率质量控制——频率调整
Frequency Regulation 一、频率调整的必要性:
1.电力系统频率变化的影响 对用户的影响 (1)异步电机转速变化,影响产品质量; (2)异步电机功率下降; (3)电子设备的准确度.
第二节 电力系统的频率质量控制——频率调整
发电机组的调差系数可以整定。整定后在运行过程中不 再变动。即发电机组有功频率特性曲线的斜率固定。
(三)有功平衡(active power balance)
有功平衡与频率的关系:
PG ( f )
'
PD ( f )
( f ) PD
f
fN f2
f1
A
C
B PG ( f )
D
PG
PD 0
PD
P1
P2 P 3
结论:n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。
PD 0 K S KG K D f PGN PDN K G* K D* fN fN
PDN 同除以 fN
PD 0* PGN K G* K D* KG* K r K D* K S * 则 f* PDN
负荷的有功频率特性简化表达
当频率偏离额定值不大时,负荷有功频率特性用一条近似 直线来表示。
PD K D tg f
PD
PD
PD / PDN PD K D f / f N f

负荷的频率调节效应系 数或称为负荷的频率调 节效应,表示负荷随频 率的变化程度。
fN
f
(二). 有功电源及其有功频率特性:
fN f2 f3
A B D
PG
PD 0

第十三章-电力系统的有功功率平衡和频率调整

第十三章-电力系统的有功功率平衡和频率调整

编辑版pppt
5
P
第一种
第二种
第三种
t
编辑版pppt
6
§13-2 电力系统的频率特性
一 系统负荷的有功功率-频率静态特性
有功负荷随频率的变化特性称为负 荷的频率特性,稳态下称静态频率特性。
编辑版pppt
7
综合负荷与频率的关系:
2
3
P D a 0P D N a 1 P DfN fN a 2P D N ffN a 3P D N ffN
12
1. 调速系统的工作原理 2. (离心式机械液压调速系统)
编辑版pppt
13
编辑版pppt
14
摆转速变慢,弹簧拉紧,B点下降到B点(A
点不动),o下降到 o E
E
动F
F
通,油动机活塞上移,进汽(水)阀门开大,
发电机转速增加,A
A o o点,
由于A
A
B
B点,
B
来的值。
这就是频率的一次调整,为有差调节, 频率不能回到原来的值。
编辑版pppt
15
为使转速仍能维持原来转速,在外 界信号的作用下,同步器动作,令D点上 移,这时由于E点不动,使得F点下降, 错油门打开,油动机动作,再次抬高活 塞,开大进汽门,可使转速回到初始值。 这就是频率的二次调整。
编辑版pppt
16
2. 发电机组的有功功率-频率静态特性
由以上分析可见,PD↑, P↑G,f↓低于 初始值,反之 ↓P,D ↓,PG f↑高于初始值。
i
i
所以 n 台机组的等值单位调节功率为
KG
i
KGi
i
KGi*
PGiN fN
KG*

【学习】第13章_电力系统的有功功率平衡及频率调整

【学习】第13章_电力系统的有功功率平衡及频率调整

n
n台机组的等值
P G P G i K G ifK G f
i1
i1
单位调节功率
标么值形式:
n
n
KG KGi KG*i
i1
i1
PGiN fN
n
KG* KG*iPGiN/PGN i1
*1/KG*PGN/ n PGiN
i1 i*
结论: 1.若某台机组已经没有调节容量,则取i*=, KGi=0; 2.调差系数越小的机组增加的有功出力(相对于本身的额定值 )就越多; 3.系统的单位调节功愈大,频率就愈稳定。
电力系统的频率水平由有功功率平衡决定,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。
实际负荷曲线
频率二次调整负荷分量 频率一次调整负荷分量
按最优化原则在各发电厂 进行分配的负荷分量
13.2 电力系统的频率特性
一、系统负荷的有功功率-频率静态特性 系统处于稳态运行时,系统中有功负荷随频率的变化特性。 1.负荷的分类: 与频率无关:照明、电炉、整流; 与频率一次方成正比:球磨机、切削机床,卷扬机; 与频率二次方成正比:铁损(涡流); 与频率三次方成正比:通风机、静水头阻力不大的循环水泵; 与频率四次方成正比:阻力很大的水泵; 注:主要成份为前二种,在额定值附近为一直线。 2.负荷功率与频率的关系:
A
频率为f2。这种由发电机特性和
PD F
负荷调节效应共同承担系统负荷
变化使系统运行在另一频率的频 0 率调整称为频率的一次调整。
f2 f1
f
频率一次调整的结果:
发电机有功功率增加了P2-P1,负荷调节效应使负荷少吸收有 功功率为P3-P2,系统频率降低到f2。

电力系统的有功功率和频率调整

电力系统的有功功率和频率调整
高温高压-效率高,灵活调节的范围窄 中温中压-效率较低,但灵活调节的范围较宽 低温低压-技术经济指标最差,应淘汰 热电厂(供热式火力发电厂)效率高,最小负荷取决于 热负荷(强迫功率)
21
第二节 电力系统有功功率的最优分配
核电厂
反应堆的负荷没有限制 汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15% 反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急
转动到DE’,使F点下降至F’和E点下降至E’。
38
测速元件 调频器
执行机构
39
第三节 电力系统的频率调整
错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启,压力油 经b进入油动机活塞下部,活塞上部的油经a流入 错油门上部。
8
第一节 电力系统有功功率的平衡
说明:
担任二次调整任务的发电厂称为调频厂,其母 线通常可设为潮流计算中的平衡节点。
三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为 负荷监视厂。
近年来我国出现的一种新的调整手段—负荷控 制:个别负荷大量或长时间超计划用电以致影 响系统运行质量时,由系统运行管理部门在远 方将其部分或全部切除的控制方式。
26
第二节 电力系统有功功率的最优分配
2.2 各类发电厂的合理组合
基荷和峰荷的概念
基荷:日负荷曲 P
线最低点以下的
部 分 , 24 小 时 内峰荷不变。峰荷:基荷和最 大负荷之间的部 分,经常变动。
基荷
t
27
第二节 电力系统有功功率的最优分配
各类发电机的组合顺序 火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高 压电厂优先投入,中温中压电厂其次。 核电厂原则上应承担额定容量负荷 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库 水电厂的强迫功率应首先投入 有调节水库水电厂的可调功率:丰水期优先 投入;枯水期后投入 抽水蓄能电厂承担高峰负荷

电力系统有功功率与频率的调整

电力系统有功功率与频率的调整

电力系统有功功率与频率的调整引言电力系统中,有功功率和频率是两个重要的参数。

有功功率是指电力系统中用于传输、传递和消耗电能的功率,频率那么代表了电力系统中交流电信号的周期性。

因各种原因,有功功率和频率可能会发生变化,因此需要对其进行调整以确保电力系统的正常运行。

本文将探讨电力系统中有功功率和频率的调整方法。

有功功率调整方法发电机调整发电机是电力系统中有功功率的主要来源,因此调整发电机的输出功率可以实现对有功功率的调整。

在调整发电机的输出功率时,可以通过调整发电机的燃料供应或调整转子的转速来实现。

调整燃料供应调整燃料供应是一种常用的调整发电机输出功率的方法。

通过增加或减少燃料供应,可以增加或减少发电机的输出功率。

这种调整方法比拟简单,但需要注意控制燃料供应的精度,以确保发电机输出功率的稳定性。

调整转速调整发电机转速是另一种调整发电机输出功率的方法。

通过增加或减少发电机的转速,可以实现对输出功率的调整。

这种调整方法需要对发电机的转速进行精确控制,以防止对发电机的运行造成过大的影响。

负荷调整除了调整发电机的输出功率外,还可以通过调整电力系统的负荷来实现对有功功率的调整。

负荷调整可以通过增加或减少供电设备的负载来实现。

增加负荷增加负荷是一种常用的调整有功功率的方法。

通过增加供电设备的负载,可以增加电力系统的有功功率。

这种调整方法可以通过增加电阻、连接额外的负载设备或调整电力系统的运行模式来实现。

减少负荷减少负荷是另一种调整有功功率的方法。

通过减少供电设备的负载,可以减少电力系统的有功功率。

这种调整方法可以通过断开某些负载设备、调整供电设备的运行模式或降低负载的使用率来实现。

频率调整方法频率是电力系统中交流电信号的周期性表征,其稳定性对电力系统的正常运行至关重要。

频率的调整方法通常包括调整发电机的转速和调整负载的负载。

调整发电机转速调整发电机转速是一种常用的调整频率的方法。

通过增加或减少发电机的转速,可以实现对频率的调整。

第五章电力系统有功功率和频率调整

第五章电力系统有功功率和频率调整
❖ 受锅炉、汽轮机最小技术负荷限制,有功出力调整 范围较窄,增减速度慢,参数越高范围越窄(高温 高压30%,中温中压75%)
❖ 机组投入退出,承担急剧负荷响应时间长,多耗能 量,易损坏设备
❖ 热电厂抽汽供热,效率高,但技术最小负荷取决于 热负荷,为强迫功率
火电厂的效率
❖中温中压 ❖高温高压 ❖超高压力 ❖超临界压力 ❖热电厂
内容
❖ 机组优化组合(简要介绍)
确定系统中需要运行多少机组,哪些机组运行, 以及什么时候运行。
❖ 经济功率分配(重点学习)
在已知机组组合的基础上,确定各机组的功率输 出,在满足机组、系统安全约束的同时,使系统 的运行最优化。
火电厂特点
❖ 需燃料及运输费用,但不受自然条件影响 ❖ 效率与蒸汽参数有关
❖ ④原子能电厂虽然可调容量较大,调整速度也不 亚于火电厂,但因其运行费用较低,通常都以满负 荷运行,一般不考虑用这类电厂调频。
❖ ⑤如果系统中有抽水蓄能电厂,首先应该考虑采 用这类电厂进行调频。
名词解释
❖ ALFC:自动负荷频率控制 ❖ AGC:自动发电控制 ❖ EDC:经济调度控制 ❖ ACE:区域控制偏差
,从6.80%下降到5.69%。
1997~2009年厂用电率变化情况
电源备用容量
❖ 有功功率平衡:
发电功率=厂用电+网损+综合用电负荷
❖ 有功电源的备用容量:
备用容量=发电机组的额定容量-发电功率
电源备用容量(按状态分类)
❖ 热备用:运转中的发电设备可能发的最大功 率与发电负荷之差(旋转备用);
调整:减小进气量或进水量,进而减小作用在发 电机转子上的机械功率,机械功率=电磁功率, 转子达到额定转速,系统频率达到额定频率。

第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整

第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整

电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
三、电力系统有功功率平衡与备用
目标:保证频率的质量与稳定,满足有功调度的经济与可靠 性要求 偶然性 频率变化与功率调 冲击性 整量的定量关系 负荷的变动类型 周期性 发电机的电磁有功变化类型 频率的调整方法
P K f G G
一次调频 二次调频 三次调频
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
二、不考虑网损时的火力机组间有功负荷的经济分配
1、发电机组的耗量特性 电力系统中有功功率经济 分配的目标:在满足一定的条 件下,尽可能节约一次能源。 耗量特性:发电机组单位时 间内消耗的能量与有功功率 的关系。 单位耗量(比耗量):发电 机组在单位时间内输入能量 与输出功率之比。
q
发电机组 原动机惯性大,有功调节慢,无法时 原动机+发电机 刻保持与瞬变负荷及发电机功率的平 衡,而只能保证动态平衡,相应频率 也只能保持动态稳定。 电力系统的有功平衡:发电机与负荷之间的电磁功率平衡, 时刻平衡 频率变化反映机组的有功平衡关系,是机组有功调节的依据。 LANZHOU RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE
耗量特性用一个多项式表示
F a bP cP
工程实际计算中,常用二次
曲线来表示
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电力系统应用
第五章 电力系统有功功率平衡及频率调整
2。等微增率准则 • 一发电厂,有n台机组并联运行,发电厂承担的总负荷 是PL,分析各机组间如何如何分配负荷,使得全厂消耗 燃料最小。

电力系统分析第四章-新

电力系统分析第四章-新

试确定当总负荷分别为400MW、700MW时,发电厂间功率
的经济分配(不计网损的影响)?
4.2 电力系统有功功率的最优分配
解:(1) 按所给耗量特性可得各厂的微增耗量特性为:
dF1 λ1 = = 0.3 + 0.0014PG1 dPG1 dF2 λ2 = = 0.32 + 0.0008PG2 dPG2 dF3 λ3 = = 0.3 + 0.0009PG3 dPG3
t
活、气象等引起,三次调频)
4.1 电力系统有功功率的平衡
2、有功平衡和频率调整: 根据负荷变动的分类,有功平衡和频率调整也相应分为三类: a. 一次调频:由发电机调速器进行; b. 二次调频:由发电机调频器进行; c. 三次调频:由调度部门根据负荷预测曲线进行最优分配。 ☆ 前两种是事后的,第三种是事前的。 ☆ 一次调频时所有运行中的发电机组都可以参加,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;
有功功率电源的最优组合 有功功率负荷的最优分配
2、主要内容
要求在保证系统安全的条件下,在所研究的周期内,以小
时为单位合理选择电力系统中哪些机组应该运行、何时运行
及运行时各机组的发电功率,其目标是在满足系统负载及其 它物理和运行约束的前提下使周期内系统消耗的燃料总量或
总费用值为最少。
4.2 电力系统有功功率的最优分配
三次调频则属于电力系统经济运行调度的范畴。
4.1 电力系统有功功率的平衡
三、有功功率平衡和备用容量
1、有功功率平衡:
P
Gi
= PLDi + ΔPLoss,Σ
即保证有功功率电源发出有功与系统发电负荷相平衡。 2、相关的一些基本概念: 有功功率电源:电力系统各类发电厂的发电机; 系统电源容量(系统装机容量):系统中所有发电厂机组

电力系统的有功功率平衡和频率调整概要

电力系统的有功功率平衡和频率调整概要

PL PL0
P
OA PLO
OA OC CB BA
P0'
P0"
B'
O" O' B
C
ΔPG0
A
PL
ΔPL0
O
BC KG f KG ( f0'' f 0 )
P0
0
AB K Lf KL ( f0'' f0 )
OC PGO PLO PGO ( KG KL )f
《电力系统分析》
Δf" A' Δf '
f0' f0" f0
频率的二次调整
f
二次调整增发的功率 系统的单位调节功率 K S
2018年10月14日星期日

n台机组:第n台参加二次调频 , n台全部参加一次调频:
PLO PGn 0 ( KGn K L )f

无差调频: 若 PLO PGO , PLO 即发电机如数增 发了负荷功率的原始增量 ,亦即实现了所谓的无 差调节.如上图虚线所示.
OA PLO
P
A
P0´
OA OB BA BO BA
' 0
O'
B' A'
B
O
ΔPL0
BO PG KG f KG ( f f0 ) P0
BA PL K L f
PLO ( K G K L )f
PG
PLO / f KG KL KS
《电力系统分析》
0
fN f0
频率的一次调整图
f
KS
系统的单位调节功率系数

电力系统有功功率平衡及频率调整

电力系统有功功率平衡及频率调整

第三章电力系统有功功率平衡及频率调整例3-1 某一容量为100MW的发电机,调差系数整定为4%,当系统频率为50Hz 时,发电机出力为60MW;若系统频率下降为49。

5Hz时,发电机的出力是多少?解根据调差系数与发电机的单位调节功率关系可得K G=(1/δ*)×(P GN/f N)=(1/0.04)×(100/50)=50(MW/Hz)于是有△P G=-K G△f=50(50-49.5)=25(MW)即频率下降到49.5Hz时,发电机的出力为60+25=85(MW)例3-2 电力系统中有A、B两等值机组并列运行,向负荷P D供电。

A等值机额定容量500MW,调差系数0。

04,B等值机额定容量400MW,调差系数0.05。

=1。

5.当负荷P D为600 MW时,频率为50Hz,系统负荷的频率调节效应系数K D*A机组出力500MW,B机组出力100MW。

试问:(1)当系统增加50MW负荷后,系统频率和机组出力是多少?(2)当系统切除50MW负荷后,系统频率和机组出力是多少?解首先求等值发电机组A, B的单位调节功率及负荷的频率调节效应系数为K GA=(1/δ*)×(P GNA/f N)=(1/0。

04)×(500/50)=250(MW/Hz)K GB=(1/δ*)×(P GNB/f N)=(1/0。

05)×(400/50)=160(MW/Hz)K D=K D*×(P DN/f N)=1。

5×(600/50)=18(MW/Hz)(1)当系统增加50 MW负荷后。

由题可知,等值机A已满载,若负荷增加,频率下降,K GA=0,不再参加频率调整。

系统的单位调节功率K=K GB+K D=160+18=178(MW/Hz)频率的变化量△f=-△P D/K=-50/178=—0.2809(Hz)系统频率f=50-0。

2809=49。

电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解

电力系统有功功率的平衡和频率调整基础知识讲解

%=3~5或 KG*=33.3~20 %=2~4或 KG*=50~25
c.负荷的单位调节功率:综合负荷的静态频率特性的斜率。
一般而言:
KL* 1.5
三、 频率的一次调整
1、简述:由于负荷突增,发电机组功率不能及时变动而 使机组减速,系统频率下降,同时,发电机组功率由于调 速器的一次调整作用而增大,负荷功率因其本身的调节效 应而减少,经过一个衰减的振荡过程,达到新的平衡。
2、数学表达式:
KS:称为系统的单位调节功率,单位Mw/Hz。表示原动 机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下 降或上升的多少。
3、注意: ➢ 取功率的增大或频率的上升为正; ➢ 为保证调速系统本身运行的稳定,不能采用过大的
单位调节功率; ➢ 对于满载机组,不再参加调整。
对于系统有若干台机参加一次调频:
原则(1)充分利用水源。 (2)降低火电机组的单位煤耗,发挥高效机组的作用。 (3)尽量降低火力发电成本。 根据上述原则,在夏季丰水期和冬季枯水期各类电厂在
日负荷曲线中的安排示意图,见图4-2。
图4-2 各类发电厂组合顺序示意图 (a)枯水季节 (b)丰水季节
➢夏季丰水期,水量充足,水电厂应带基本负荷以避免 弃水、节约燃煤。在此期间,可抓紧时间进行火电厂设 备的检修。
2)、发电机组的有功功率—频率静态特性 a.发电机的单位调节功率:发电机组原动机或电源频率特 性的斜率。
标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。
b.发电机是调差系数:单位调节功率的倒数。
发电机的单位调节功率与调差系数的关系:
一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的:
• 汽轮发电机组 • 水轮发电机组
➢冬季枯水期,来水较少,应由凝汽式火电厂承担基本 负荷,水电厂则承担尖峰负荷。

电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整

电力系统分析第05章电力系统有功功率平衡与频率调整

¾ 目标函数 ¾ 约束条件:
n
∑ F = Fi ( PGi ) i =1
∑ ∑ PGi − PLi = 0
¾ 等微增率准则的表达式
dF1 ( PG1 ) = dF2 ( PG2 ) = .... = dFn ( PGn ) = λ
dPG1
dPG 2
dPGn
18
3.最优分配方案的求解步骤
对于机组较少的情况,可以用解方程组的方法求解,机 组较多,可以迭代求解
算。
5) 直到满足条件。
19
例5-1同一发电厂内两套发电设备共同供电,耗量特性分别为
F1 = 3 + 0.25PG1 + 0.0014PG21 F2 = 5.0 + 0.25PG2 + 0.0018PG22
它们可发有功功率上下限分别为PG1max=100MW, PG1min=20MW,
PG2max=100MW, PG2min=20MW,求承担150MW负荷时的分配方案 解:两台发电设备的耗量微增率分别为
第五章 电力系统有功功率 平衡与频率调整
1
第五章电力系统有功功率平衡与频率调整
电力系统的调频问题实质上是正常运行时有功功率的平衡问题。 ¾ 发电机的输入功率、输出功率和系统的总负荷相等,发电机匀速运
转。 ¾ 当系统中发出的有功功率与负荷消耗的有功功率不平衡时,就会反映
为频率的变化。
当电力系统发生某种扰动(负荷减小),发电机输出的功率瞬间 减小。但发电机的输入功率是机械功率,不能瞬间变化。扰动后瞬间 发电机的输入功率大于输出功率,发电机转子将加速,电力系统的频 率上升。
投切增减负荷不增 加能耗,时间短 (4)有强迫功率,视不 同水电厂而定
调峰机组

第5章 电力系统有功功率平衡和频率调整(含答案)

第5章 电力系统有功功率平衡和频率调整(含答案)

第5章电力系统有功功率平衡和频率调整一、填空题1.日负荷率和日最小负荷率的数值越大,表明负荷波动越小(填“大”或“小”),发电机的利用率越高(填“高”或“低”)。

2.由变化幅度小、变化周期较短的负荷变化引起的频率偏移,由发电机组的调速器进行自动调整,称为一次调频;由变化幅度较大、变化周期较长的负荷变化引起的频率偏移,需要手动调频器参与频率调整,称为二次调频。

3.可供系统调度的电源容量是指可投入发电设备的可发功率之和。

4.系统备用容量按作用可分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用,按存在方式可分为热备用和冷备用。

5.负荷的单位调节功率反映了系统负荷对频率的自动调整作用,其取决于系统负荷的组成,是不可(填“可”或“不可”)调整的,而发电机组的调差系数是可(填“可”或“不可”)整定的。

6.二次调频实现无差调节的条件是在调频器作用下,发电机组增发的功率能完全抵消负荷的原始增量,此时负荷不会(填“会”或“不会”)主动少吸收有功。

二、选择题1.下列概念之中,内涵最广的是(C)A.系统综合最大用电负荷B.系统供电负荷C.系统发电负荷D.直配负荷2.下列哪个参数不直接用于反映有功功率负荷曲线的平坦程度(D)A.日负荷率B.日最小负荷率C.年最大负荷利用小时数D.最大功率损耗时间3.关于一次调频和二次调频,下列说法正确的是(B)A.一次调频一定是有差调节,二次调频一定是无差调节B.一次调频一定是有差调节,二次调频可能是无差调节C.一次调频可能是无差调节,二次调频一定是无差调节D.一次调频可能是无差调节,二次调频也可能是无差调节4.某系统年持续负荷曲线如下图所示,其全年消耗电能A约为(B)A.36.52×106kW·hB.35.33×106kW·hC.36.64×106kW·hD.34.88×106kW·h5.电力系统的频率主要决定于(A)A.有功功率的平衡B.无功功率的平衡C.电压质量D.电流的大小三、简答题1.系统综合最大用电负荷、系统供电负荷和系统发电负荷的概念分别是什么?在计算系统综合最大用电负荷时为什么要乘上同时率k1?答:系统综合最大用电负荷:电力系统在一定时段内(如一天、一年)的最大负荷值。

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第五章 电力系统有功功率平衡与频率调整主要内容提示本章主要讨论电力系统中有功功率负荷的最优分配和频率调整。

§5-1电力系统中有功功率的平衡 一、电力系统负荷变化曲线 在电力系统运行中,负荷作功需要一定的有功功率,同时,传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。

因此,电源发出的有功功率必须满足下列平衡式:∑∆+∑=∑P P P Li Gi式中Gi P ∑—所有电源发出的有功功率;Li P ∑—所有负荷需要的有功功率; ∑∆P —网络中的有功功率损耗。

可见,发电机发出的功率比负荷功率大的多才行。

当系统中负荷增大时,网络损耗也将增大,发电机发出的功率也要增加。

在实际电力系统中,负荷随时在变化,所以必须靠调节电源侧,使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。

负荷曲线的形状往往是无一定规律可循,但可将这种无规则的曲线看成是几种有规律的曲线的迭加。

如图5-1所示,将一种负荷曲线分解成三种曲线负荷。

第一种负荷曲线的变化,频率很快,周期很短,变化幅度很小。

这是由于想象不到的小负荷经常性变化引起的。

第二种负荷曲线的变化,频率较慢,周期较长,幅度较大。

这是由于一些冲击性、间歇性负荷的变动引起的,如大工厂中大电机、电炉、电气机车等一开一停。

第三种负荷曲线的变化,非常缓慢,幅度很大。

这是由于生产、生活、气象等引起的。

这种负荷是可以预计的。

对于第一种负荷变化引起的频率偏移进行调整,称为频率的“ 一次调整”。

调节方法一般是调节发电机组的调速器系统。

对于第二种负荷变化引起的频率偏移进行调整,称为频率的“二次调整”,调节方法是调节发电机组的调频器系统。

对于第三种负荷的变化,通常是根据预计的负荷曲线,按照一定的优化分配原则,在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配,称为有功功率负荷的优化分配。

二、发电厂的备用容量电力系统中的有功功率电源是发电厂中的发电机,而系统中装机容量总是大于发电容t量,即要有一定的备用容量。

系统的备用容量包括:负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。

总备用容量占最大发电负荷的(15~20)%。

然而系统中装机容量的确定,不仅考虑到最大发电负荷,而且还考虑到适当的备用容量。

即为:装机容量()()()()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=∑%5~3%5~4%10~5%5~2max max 国民经济备用检修备用事故备用负荷备用备用容量最大发电负荷P P P L M ∆§5-2电力系统中有功功率的最优分配电力系统中有功功率合理分配的目标是:在满足一定负荷持续供电的前提下,使电能在生产的过程中消耗的能源最少。

而系统中各类发电机组的经济特性并不相同,所以就存在着有功功率在各个电厂间的经济分配问题。

⒈ 发电机的耗量特性发电机的耗量特性反映发电机单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系。

如图5-2所示,图中纵坐标表示单位时间内消耗的燃料F (标准煤),单位为“t/h ”,或表示单位时间内消耗的水量W ,单位为“m 3/s ”;横坐标表示发电功率P G ,单位为“kW ”或 “MW ”。

耗量特性曲线上某一点纵坐标与横坐标的比值称为比耗量。

如i 点的比耗量:Gi i i P F =μ 或Gii i P W=μ 评价发电机组的经济特性,常常用到耗量特性曲线上某一点纵坐标与横坐标的增量比,我们称之为耗量微增率,以λ表示。

λ表示单位时间内输入能量增量与输出功率增量的比值。

如i 点的耗量微增率:GiiGi i i dP dF P F =∆∆=λ ⒉ 目标函数和约束条件火力发电厂的能量消耗主要与发电机组输出的有功功率P G 有关,而与输出的无功功率Q G 及电压U G 关系较小,因此对于n 机系统,单位时间内消耗燃料的目标函数为()()()()Gn n G G Gn G G P F P F P F P P P C C +++==ΛΛΛΛ221121约束条件为等约束条件:011=∑-∑==Li ni Gi ni P P (略网损)P G图5-2 耗量特性不等约束条件:min Gi P ≤Gi P ≤max Gi P 、 min Gi Q ≤Gi Q ≤max Gi Q 、 min Gi U ≤Gi U ≤max Gi U ⒊ 拉格朗日函数建立一个新的不受约束的目标函数—拉格朗日函数:()()()()()()Ln L L Gn G G Gn n G G Gn G G Gn G G P P P P P P P F P F P F P P P f P P P C C ---+++-+=-=*ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ212122112121λλ各变量对函数求偏导,然后令偏导等于零,求其最小值。

01=∂∂*G P C 002=∂∂=∂∂**Gn G P C P C ΛΛ 0=∂∂*λC 解得:()()()λ====GnGn n G G G G dP P F dP P dF dP P dF ΛΛ222111即:λλλλ====n ΛΛ21此式为有功功率负荷最优分配的等耗量微增率准则,满足这个条件的解()Gn G G P P P ΛΛ21为最优分配方案。

【例5—1】 某发电厂装有两台发电设备,其耗量特性分别为:F 1=3+0.3P G1 +0.002P G12 (t/h) F 2=5+0.3P G2 +0.003P G22 (t/h)两台发电设备的额定容量均为100MW,而最小可发有功功率均为30MW ,若该厂承担负荷150MW,试求负荷在两台发电设备间的最优分配方案。

解 两台发电设备的耗量微增率分别为2222211111006.03.0003.023.0004.03.0002.023.0G G G G G G P P dP dF P P dP dF +=⨯+==+=⨯+==λλ按等耗量微增率准则21λλ=分配负荷,有:()1006.03.0004.03.021ΛΛG G P P +=+ 而等约束条件为:()215021ΛΛ=+G G P P 联立式()1、()2,求解1G P 、2G P : 把12150G G P P -=代入()1式有:()9.001.0006.09.0004.0150006.03.0004.03.011111=-=-+=+G G G G G P P P P P于是解得:901=G P (MW ) 602=G P (MW )此分配方案符合等耗量微增率准则,即满足等约束条件,也满足不等约束条件﹙30<90<100、30<60<100﹚,因此,可做为最优分配方案。

⒋ 水、火电厂之间最优分配准则电力系统中有火电厂又有水电厂时,考虑到水电厂发电设备消耗的能源受到限制。

例如,水电厂一昼夜间消耗的水量受约束于水库调度。

于是,约束条件(比讨论火电厂间的最优分配时)多一个。

以W 表示单位时间内水电厂消耗的水量,它是所发出功率H P 的函数,K 表示水电厂在0至τ时间段可消耗的水量。

因此有约束条件:()⎰=τK dt P W H由此式可知,水电厂在τ时间段内消耗的水量不得超过水库的容水量。

水、火电厂之间的最优分配准则为:()()λγ==HH T T dP P dW dP P dF 即 λγλλ==H T 其中()T T T dP P dF λ=为火电厂的耗量微增率,()H HH dP P dW λ=为水电厂的耗量微增率。

γ为拉格朗日乘数,可看作是一个煤水换算系数。

相当于把1立方米/小时的水量通过γ折算为1吨/小时的煤量。

如果系统中有n 个电厂,其中m 个火电厂,()m n -个水电厂,则有功功率负荷最优分配准则可表示为:()()()λγγ=====+++Hnn n m H m m Tm m T dP dW dP dW dP dF dP dF ΛΛΛΛ11111即λλγλγλγλλλ===+===++++Hn n Hm m Hm m Tm T T ΛΛΛΛ221121以上是不计网损时的负荷最优分配。

如果网络线路较长,负荷很重,则网损较大,忽略网损就会产生分配上的误差。

考虑网损后等约束条件为:011=∆-∑-∑∑==P P P Li ni Gi n i等耗量微增率准则:()()λ∆γ∆∑∑=∂∂-⋅=∂∂-⋅Hj Hj j j Ti Ti i P P dP dW P P dP dF /11/11 应用前面类似的方法求其满足等耗量微增率准则的函数最小值,即得最优分配方案。

§5-3电力系统的频率调整 一、频率的一次调整通过调节发电机组的调速器系统可进行频率的一次调整。

负荷与电源的有功功率静态频率特性如图5-3所示,设在O 点运行时负荷突然增加0L P ∆,发电机组将因调速器的一次调整作用增发功率G P ∆,负荷将因它本身的调节效应面减小功率L P ∆,系统的频率偏差为f ∆。

此时有发电机的单位调节功率:=G K G P ∆/f ∆αtg -=负荷的单位调节功率:=L K L P ∆/f ∆βtg =系统的单位调节功率等于发电机的单位调节功率与负荷的单位调节功率之和f P f P P K K K L L G L G S ∆∆=∆∆+∆=+=0所以 SL K Pf 0∆=∆可见一次调频只能做到有差调节,在运行中为减小f ∆,希望S K 大些,但负荷特性一定时L K 为常值,只有G K 大些,系统中多数发电机均能进行一次调频,如果有n 台机都能一次调频,Gn G G nG K K K K +++=ΛΛ21,若某些机组已达到满发,则不能参加调频,只有m 台能调,所以mG K <nG K ,因此总的发电机的单位调节功率也不能提的很高。

发电机的单位调节功率与调差系数%σ有互为倒数关系:P Pf图 5-3 频率的一次调整100%1⨯=*σG K 所以常常用调差系数%σ来描述一次调频时发电机组的频率特性。

调差系数%σ与之对应的发电机组的单位调节功率是可以整定的。

一般整定为如下数值:汽轮发电机组: %σ=3~5 20~3.33=*G K 水轮发电机组: %σ=2~4 25~50=*G K当一次调频不能使之f ∆在允许的频率波动范围(f ∆≤5.0~2.0±Hz )之内时,则要靠二次调频,将f ∆将缩小在允许值之间。

二、频率的二次调整通过调节发电机组的调频器系统可进行频率的二次调整,增加发电机组发出的功率0G P ∆,如图5-4所示,由图可见:→0L P ∆OA=OC+CB+BAOC 0G P ∆→表示由于二次调整作用使发电机组增发的功率; CB=f K B C G ''→''''∆表示由于调速器的调整作用而增大的发电机功率;BA=f K A B L ''→''''∆表示因负荷本身的调节效应而减小的负荷功率。

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