电力系统第五章ppt课件

第五章 电力系统有功功率的平衡和 频率调整
❖ 第一节 电力系统中有功功率的平衡 ❖ 第二节 电力系统的频率调整
.
本章将阐述正常、稳态运行状况的优化和调整，主要是有 功功率和频率的调整，系统中有功功率的最优分布和频率调 整的问题。
有功功率与频率的关系 电力系统的一次调频 电力系统的二次调频 有功功率的最优分配(三次调频) 互联系统的频率及输送功率的调整
.
Baidu Nhomakorabea
5.1 电力系统中有功功率的平衡
一、频率变化对用户和发电厂及系统本身的影响
电力设备在额定频率下设计：好的技术经济性能，是电能质 量的另一项重要指标。
用户观点：要求提供合格的f优质电能商品。 影响举例：
电动机： f 降低，转速改变，电动机有功功率降低，影响产
品质量。 电子设备：对f 敏感，要求更高，现代投资环境。 火电厂主要设备：水泵、风机、磨煤机都是异步机， f 下降
（2）事故备用：是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时 不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。事故备用容 量的大小应根据系统容量、发电机台数、单位机组容量、机 组的事故概率、系统的可靠性指标等确定，—般约为最大负 荷的5％一10 ％，但不得小于系统中最大机组的容量。
.
（3）检修备用：为保证系统的发电设备进行定期检修时，不 致影响供电而在系统中留有的备用容量。所以发电设备运行 一段时间以后，都必须进行检修。检修分大修和小修。一般 大修时分批分期安排在一年中最小负荷季节进行。小修则利 用节假日进行，以尽量减少因检修停机所需的备用容量。 （4）国民经济备用：是考虑到工农业用户的超计划生产，新 用户的出现等而设置的备用容量，其值根据国民经济的增长 情况而确定，一般约为系统最大负荷的3%—5%。
.
电网f:由发电机转速ω体现 。 当发电机PM与PE平衡时， ω和f不变，负荷PL随机变化引
起 PE随机变化， PM无法突变，引起f随机变化。 结论：频率偏移不可避免。 为了保持系统的频率在额定值附近，需要不断调整原动机的
输入功率，使发电机的输出功率与系统负荷有功功率的变化相 适应，从而使发电机的稳态转速不至于过大。
因此，系统频率的控制，与负荷有功功率的变化及其在发电 机间的分配以及发电机组功率的控制密切相关
.
三、电力系统中有功功率的平衡和备用容量
1、有功功率的变动及其调整 电力系统有功功率负荷（以下
简称负荷）时刻都在作不规则变 化，如右图所示。对系统实际负 荷变化曲线的分析表明，系统负 荷可以看作是由三种具有不同变 化规律的变动负荷所组成：
负荷备用和事故备用，是在系统每天的运行过程中都必须 加以考虑和安排，检修备用在安排每年运行方式时加以考虑， 国民经济备用属于电力系统规划和设计考虑的内容。
.
3、有功功率平衡和备用容量 电力系统中，在任何时候，所有发电厂发出的有功功率的
总和 pG ，而 PL 包括所有用户的有功功率PC 、所有发电厂厂 用电有功负荷PD 和网络的有功损耗 PS ，即
P G P L P D P S P C （5-1）
为保证可靠供电和良好的电能质量，电力系统的有功功率平 衡在额定运行参数下确定。而且，还应具有一定的备用容量， 也就是在系统最大负荷情况下，系统电源容量大于发电负荷的 部分称系统的备用容量。
，异步电动机和变压器励磁电流大大增加，消耗的无功功率增 大，引起系统所需无功功率增加，从而引起电压降低，使调压 困难，输出有功功率下降， f 进一步下降，恶性循环。
.
汽轮机叶片：f 偏移可能引起共振，缩短寿命，严重时断裂。 频率偏移的允许范围 目前我国规定：50±0.2Hz 发达国家：50±0.1Hz 随着频率自动控制技术的进步，我国一些电网已经做到 50±0.1Hz。
第一种是变化幅度很小，变化 周期短（以几秒为周期），负荷 变动有很大的偶然性；
第二种是变化幅度大，变化周 期较长（以几分钟为周期）；
第三种是变化缓慢的持续变动 负荷，幅度最大，周期最长。
.
负荷的变化将引起频率的相应变化，电力系统的有功功率 和频率调整大体上分一次、二次、三次调整三种。 ➢ 频率的一次调整（或称为一次调频）是对第一种负荷变动 引起的频率偏移作调整,由发电机组的调速器进行调整的，当 调速器的测速系统感受到发电机的转速变化（如转速下降） ，调速器的执行机构会自动调节发电机的功率（增加发电机 的功率）；由调速器来平衡负荷变动的方式常称为频率的一 次调整；一次调频是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。
2、有功功率电源 电力系统中有功功率电源是各类发电厂的发电机。 系统中的总装机容量=所有发电机额定容量之和。 但系统中的电源容量并不一定始终等于所有发电机额定容量
之和，这是因为不是所有发电机组都是不间断地全部投入运行 （停运、检修等），且投入运行的发电机组也不是全部按额定 容量发电。
系统中的电源容量=可投入发电设备的可发率之和。 投入运行的发电设备可发功率之和是真正可供调度的系统电 源容量，其不应小于包括网损和厂用电在内的系统（总）发电 负荷。
➢ 频率的二次调整（或称为二次调频）是对第二种负荷变动 引起的频率偏移作调整。只由发电机组的调速器动作不能满 足频率偏差的要求，故由发电机组的调频器来调整，这种调 整称为电力系统频率的二次调整；二次调频厂往往是系统的 平衡节点。
➢ 频率的三次调整（或称为三次调频）是对第三种负荷变动 引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按照 最优化的原则在各发电厂之间进行分配。
系统备用容量一般分负荷备用、事故备用、检修备用和国民 经济备用等。
.
（1）负荷备用：是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划 外的负荷增加而设置的备用。负荷备用容量的大小应根据系 统负荷的大小、运行经验并考虑系统中各类用电的比重确定 。一般为最大负荷的2％一5％，大系统采用较小数值，小系 统采用较大数值。
.
二、有功功率与系统频率的关系
1、电力系统的频率与发电机的转速的关系
在稳态情况下，全系统各点的频率都相等，所有发电机都 保持同步运行。每一台发电机的转速与系统频率之间的关系 为：
f nP Hz 60
n:发电机转速，P发电机的极对数。 发电机的转速取决于原动机的机械功率PM和发电机输出地 电磁功率PE 。