5、电力系统有功平衡与频率调整详解.ppt

§5 电力系统有功功率平衡与频率调整 衡量电能质量的指标： 频率、电压、波形 我国电力系统关于频率的规定： fN＝50Hz 允许偏移范围为±0.2～0.5Hz （系统规模越大，对频率控制的要求越严格。） 频率与有功功率的基本关系 概述 概述 概述 二、引起频率偏移的原因 并联运行的发电机保持同步是电力系统正常运行的必要 条件。 由频率、转速、有功功率之间的基本关系： 转速n 发电机的转速由作用于转子轴上的转矩决定； 原动机的机械转矩---驱动 发电机的电磁转矩----制动 转矩平衡则转子保持恒定同步转速，对应 的频率即为额定频率； 概述 而转矩正比于功率，故转矩平衡，即对应着有功功率的平衡---即输入机械功率与输出电磁功率。 系统电能的生产、消费是时刻动态平衡的，即电磁功率与负荷功率相等； 负荷时刻变化，对应的电磁功率变化，若原动机的机械功率一定，则有功平衡被打破，转速就会变化： 负荷增大时，制动大过驱动，转子减速，频率下降； 反之，转子加速，频率上升。 频率调整（简称调频）的目标： 重新建立有功功率平衡，使转子转速恢复同步，频率达到额定频率。 概述 概述 备用容量 作用：保证供电可靠性、满足用户的功率需求及维持频率稳定。 定义： 备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷 分类： 备用容量的分类方法有两种--- 按用途分 按其备用形式分 概述 概述 5.2 负荷和电源的频率静特性 负荷实际取用多大的有功功率，除了与生产状态、系统电压有关外，还同频率有关： 负荷和电源的频率静特性 负荷和电源的频率静特性 二、发电机组的有功－频率静特性 负荷变化时，转速相应变化，频率也将随之改变； 为了保持系统频率在一定范围，要对发电机进行速度调节---原动机附设的调速器。 调速的基本原理： 根据负荷功率变化情况，相应调节汽轮机汽门开度，改变进汽量，即改变原动机的驱动功率。 负荷和电源的频率静特性 负荷和电源的频率静特性 功频静特性的斜率R， 称为发电机组的调差 系数： 负荷和电源的频率静特性 负荷和电源的频率静特性 当系统中有n台发电机装有调速器时，要计算全系统的单位调节功率或平均调差系数，有： 注意！当某台发电机满载时，其单位调节功率为0，即 因为该发电机没有增加发电功率的空间了。 负荷和电源的频率静特性 由于机组的调速器调节范围有限，只能实现有差调节； 若一次调频后，频率偏移仍超出允许范围，则必须进一步采取措施： 5.3 电力系统的频率调整 系统负荷的不同变化规律（三种）及其引起的频率偏移的调整方法： 电力系统的频率调整 电力系统的频率调整 初始，系统有功平衡：P1 fN 一次调频过程图解： 负荷初始增量： 系统频率降低到f2： 负荷调节效应： 即负荷自动减少的取用功率,即P3-P2。 一次调频 负荷的实际增量： 发电机增发的功率： 依据有功输入输出平衡，有： 负荷实际增量=发电机增发功率 即 一次调频 进而有： 一次调频 一次调频小结 由发电机组的调速器自动进行的频率调整。 所有机组均参与一次调频（除非机组已满载） 所以：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。 整个调节实际是由负荷和发电机共同完成，只不过负荷的调节能力不可调。 只能是有差调节。 电力系统的频率调整 二、系统频率的二次调整（二次调频） 频率的二次调整： 通过操作调频器来调节发电 机组的输出功率，等效平移机组的功频静特性，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内。 二次调频 注意： 不同于一次调频，并非所有机组均参与二次调频； 一般只选定部分电厂的机组担任二次调频任务----调频厂。 调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助调频厂 （非调频厂：只按调度部门的分配的负荷发电，故又称为基载电厂或固定出力电厂）。 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)安全性和经济性较好 二次调频 调频厂的选择: 水电厂：调节速度快、操作方便且 调整范围大，其调整范围只受发电 机容量的限制。 火电厂：调节速度受锅炉及汽轮机的出力增减速度限制，还受锅炉最小出力的限制。 首选：水电厂（适于枯水期） 其次：近负荷中心的中温中压火电厂（适于丰水期，让水电厂充分发电。） 二次调频 二次调频图解： 负荷初始增量: 频率变化: f1--f2--f2’ 负荷调节效应: 负荷实际增量： 发电机一次调频增发功率: 发电机二次调频增发功率： 二次调频 依据有功平衡，有： 发电机增发功率=负荷实际增量 即有 二次调频 二次调频小结 (1