电力系统有功功率和频率调整课件
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第四章 电力系统有功功率与频率的调整
1
4.1 有功平衡和频率调整
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：纺织工业、造纸工业 （2）异步电机功率下降 （3）电子设备的准确度 • 对发电厂和电力系统的影响 （1）对发电厂厂用机械设备运行的影响 （2）对汽轮机叶片的影响 （3）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无
K
tg
P D
D
f
P / P P
K D
DN
D
D f / f
f
N
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。
例4－1
9
2 发电机组的有功功率－频率静态特性
• 调速器的工作原理 1 为转速测量元件— 离心飞摆及其附件；
2 为放大元件—错油 门(或称配压阀)；
3 为执行机构—油动 机(或称接力器)；
2
3
P D
aP 0 DN
aBaidu Nhomakorabea1
P DN
f f
N
a
2
P DN
f f
N
a 3
P DN
f f
N
a a a a 1
0
1
2
3
以f N 和PDN为基准值 的标幺值表达式
P a a f a f 2 a f 3
D
0
1
2
3
8
负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一
条近似直线来表示。
单位调节功率。
17
一、频率的一次调整
把n台机组用一台等值机代表，等值单位调节功率标幺值
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
代入
KG
KG
PGN fN
1 K G
PGN
n
PGiN
i1 i
n
KGiPGiN
KG i1 PGN
n
PGN PGiN
i 1
18
频率的一次调整的计算过程
一、频率的一次调整
•n台装有调速器的机组并列运行时，系统频率变化Δf时
PGi K Gi f (i 1,2, ,n)
n
n
PG PGi KGi f KG f
i 1
i 1
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
n台机组的等值 单位调节功率
结论：n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的
P1 0
f1 f0
fN f0
PGN
fN f0 fN
f0 fN fN
(%) f0 f N 100
fN
12
单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时 发电机组输出功率的变化量。
KG
1
PG f
K G
1
PG f
KG
KG
PGN fN
小结：调差系数越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。 调差系数是可以整定的。
功消耗。
2
4.1 有功功率和频率调整
2 频率与有功平衡的关系
• 转矩平衡与功率平衡
MT M E PT PE
• 转矩不平衡时,转子转 速变化,引起频率变化
f pn 60
• 保持频率恒定不变是十分困难的 !
3
4.1 有功功率和频率调整 4
3有功功率负荷的 变化及其调整
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：
4 为转速控制机构或 称同步器(调频器)
10
•调频器的工作原理
11
•发电机组的有功功率－频率静态特性
（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移
f2 f1 f
P2 P1 P
f / fN P / PGN
f P
若2为额定运行点，1为空载
运行点： P2 PGN f2 f N
f
PD ( f )
AC
f1 f2
B
PG
PD
PD0
P1 P2
P
PD0 PG PD (K G K D )f Kf
K
KG
KD
PD0 f
系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效 应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。
15
标幺值表示
K
KG
KD
PD0 f
等式两端同除以PDN/fN
KG
PGN fN
13
3 电力系统的有功功率－频率静态特性
PD ( f )
f
PD ( f )
A
C
f1
B
f2
PG PD0
PD
P1 P2
P
14
f f 2 f1 0 PG K G f PD K D f
负荷功率的实际增量：
PD0 PD PD0 K D f
它同发电机功率增量平衡：
PD0 PD PG
PD ( f )
K D
PDN fN
PD0 f
KG
PGN PDN
K D
PD0 f
PDN fN
PD0 f
K*
kr KG
K D
PD0 f
系统的单位调节功率 kr=PGN/PDN为备用系数
小结：系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频 率下系统对有功功率的需求，而且应有一定的备用。 16
4.3 电力系统的频率调整
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等
调速器
频率的一次调整
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电 炉启停
调频器
频率的二次调整
（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律
根据预测负 荷，在各机 组间进行最 优负荷分配
电力系统的经济运行调度（发电计划）
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
K
KG
KD
PD0 f
求出频率偏差
PGi
KGi f
1
i
f
f
i
PGiN fN
每台机组的功 率增量
PGi f
PGiN
i
小结：调差系数越小的机组
增加的有功输出相对越多。
例4－2 例4－3
19
二、频率的二次调整
•频率的二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特 性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波 动范围内。 1.主调频厂的选择 •调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助
按作用分：
(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外 的负荷增量2%~5%
(2)事故备用：发电机因故退出运行而 预留的容量5%~10%
(3)检修备用：发电机计划检修 4%~5%
(4)国民经济备用：满足工农业超计划 增长3%~5%
按其存在形式分： (1)热备用
(2)冷备用
7
4.2 电力系统的频率特性
1.负荷的有功功率－频率静态特性
5
4 有功功率平衡与备用容量
– 有功功率平衡： PGi PLi PLoss,
–备用容量：15%～20% • 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容
量应大于发电负荷。 ➢ 定义：备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷
P(M W)
新增容
量
备用容
量
发电负荷
8760 t(h)
6
备用容量的分类
调频厂。 •调频厂应满足的条件： 1）足够的调整容量 2）较快的调整速度 3）调整范围内的经济性较好
1
4.1 有功平衡和频率调整
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：纺织工业、造纸工业 （2）异步电机功率下降 （3）电子设备的准确度 • 对发电厂和电力系统的影响 （1）对发电厂厂用机械设备运行的影响 （2）对汽轮机叶片的影响 （3）对异步电机及变压器励磁的影响，增加无
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P D
D
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P / P P
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DN
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D f / f
f
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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。
例4－1
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2 发电机组的有功功率－频率静态特性
• 调速器的工作原理 1 为转速测量元件— 离心飞摆及其附件；
2 为放大元件—错油 门(或称配压阀)；
3 为执行机构—油动 机(或称接力器)；
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aP 0 DN
aBaidu Nhomakorabea1
P DN
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P DN
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以f N 和PDN为基准值 的标幺值表达式
P a a f a f 2 a f 3
D
0
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负荷的有功功率－频率静态特性简化表达
当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一
条近似直线来表示。
单位调节功率。
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一、频率的一次调整
把n台机组用一台等值机代表，等值单位调节功率标幺值
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
代入
KG
KG
PGN fN
1 K G
PGN
n
PGiN
i1 i
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KG i1 PGN
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频率的一次调整的计算过程
一、频率的一次调整
•n台装有调速器的机组并列运行时，系统频率变化Δf时
PGi K Gi f (i 1,2, ,n)
n
n
PG PGi KGi f KG f
i 1
i 1
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
n台机组的等值 单位调节功率
结论：n台机组的等值单位调节功率远大于一台机组的
P1 0
f1 f0
fN f0
PGN
fN f0 fN
f0 fN fN
(%) f0 f N 100
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单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时 发电机组输出功率的变化量。
KG
1
PG f
K G
1
PG f
KG
KG
PGN fN
小结：调差系数越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。 调差系数是可以整定的。
功消耗。
2
4.1 有功功率和频率调整
2 频率与有功平衡的关系
• 转矩平衡与功率平衡
MT M E PT PE
• 转矩不平衡时,转子转 速变化,引起频率变化
f pn 60
• 保持频率恒定不变是十分困难的 !
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4.1 有功功率和频率调整 4
3有功功率负荷的 变化及其调整
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：
4 为转速控制机构或 称同步器(调频器)
10
•调频器的工作原理
11
•发电机组的有功功率－频率静态特性
（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移
f2 f1 f
P2 P1 P
f / fN P / PGN
f P
若2为额定运行点，1为空载
运行点： P2 PGN f2 f N
f
PD ( f )
AC
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B
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P1 P2
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PD0 f
系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效 应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。
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标幺值表示
K
KG
KD
PD0 f
等式两端同除以PDN/fN
KG
PGN fN
13
3 电力系统的有功功率－频率静态特性
PD ( f )
f
PD ( f )
A
C
f1
B
f2
PG PD0
PD
P1 P2
P
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f f 2 f1 0 PG K G f PD K D f
负荷功率的实际增量：
PD0 PD PD0 K D f
它同发电机功率增量平衡：
PD0 PD PG
PD ( f )
K D
PDN fN
PD0 f
KG
PGN PDN
K D
PD0 f
PDN fN
PD0 f
K*
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K D
PD0 f
系统的单位调节功率 kr=PGN/PDN为备用系数
小结：系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频 率下系统对有功功率的需求，而且应有一定的备用。 16
4.3 电力系统的频率调整
（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等
调速器
频率的一次调整
（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电 炉启停
调频器
频率的二次调整
（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律
根据预测负 荷，在各机 组间进行最 优负荷分配
电力系统的经济运行调度（发电计划）
KG
n
KGi
i 1
n
K Gi
i 1
PGiN fN
K
KG
KD
PD0 f
求出频率偏差
PGi
KGi f
1
i
f
f
i
PGiN fN
每台机组的功 率增量
PGi f
PGiN
i
小结：调差系数越小的机组
增加的有功输出相对越多。
例4－2 例4－3
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二、频率的二次调整
•频率的二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特 性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波 动范围内。 1.主调频厂的选择 •调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助
按作用分：
(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外 的负荷增量2%~5%
(2)事故备用：发电机因故退出运行而 预留的容量5%~10%
(3)检修备用：发电机计划检修 4%~5%
(4)国民经济备用：满足工农业超计划 增长3%~5%
按其存在形式分： (1)热备用
(2)冷备用
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4.2 电力系统的频率特性
1.负荷的有功功率－频率静态特性
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4 有功功率平衡与备用容量
– 有功功率平衡： PGi PLi PLoss,
–备用容量：15%～20% • 作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容
量应大于发电负荷。 ➢ 定义：备用容量 ＝ 系统可用电源容量 － 发电负荷
P(M W)
新增容
量
备用容
量
发电负荷
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备用容量的分类
调频厂。 •调频厂应满足的条件： 1）足够的调整容量 2）较快的调整速度 3）调整范围内的经济性较好