电力系统分析基础(第五章)资料.ppt

* North China Electric Power University 电力工程系 Department of Electrical Engineering 电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （五） 任 建 文 第五章 电力系统的有功率和频率调整 本章主要内容： 1.概述：频率变化的影响及和有功功率的关系 2.目标函数与机组耗量特性：最优分配的模型 4.电力系统负荷及电源的频率静态特性 3.有功功率的最优分配 各类发电厂的运行特点和合理组合 不计网损时水、火电厂间的经济功率分配 计网及损时各发电厂间的经济功率分配 互联系统的频率调整 频率的一、二次调整 5.电力系统的频率调整 第一节 概述 电能质量 频率—频率调整，允许+0.2HZ?+0.5HZ 波形—抑制谐波 一、电力系统频率变化的影响 电压—电压控制，允许+5% 对用户 异步电机—转速与频率有关，出残次品 电子仪器的准确性受影响 频率降低—机床传动出力降低 对电厂 和系统 异步电机(给水泵、风机)—出力与频率降低、停转 汽轮机低压叶片共振、断裂 电机与变压器励磁电流增大—无功损耗增大电压降低 第一节 概述 二、电力系统频率与有功功率紧密相关 频率—由发电机转速决定 负荷变化 稳态时：MT= ME，?f=0 转速与其轴上的转矩平衡有关 MT：原动机输入机械转矩 ME：发电机输出电磁转矩 MT：由于惯性大变化慢 ME：有功负荷变化快 产生瞬时不平衡 转矩不平衡 发电机转速变化 频率变化(+0.2HZ?+0.5HZ) 第一节 概述 三、有功功率负荷的变化及其调整 第一种负荷 特点 负荷变化 频率变化 幅值小 频率高 周期短 原因 小负荷 小操作 调整：一次调频(调速器) 负荷性质 调频方式 负荷分解：P?=P1+P2+P3 第一节 概述 第二种负荷 特点：幅值较大、频率较低 原因：冲击性、间歇性负荷 调整：二次调频(调频器) 第三种负荷 特点：幅值很大、变化缓慢 原因：生产、生活及气象等 条件引起 调整：经济分配 第一节 概述 四、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% 第一节 概述 最大发电负荷：PM = ? PLmax + ?P?max 总装机容量 备用容量 负荷备用（2%--5%）—负荷波动、计划外负荷 事故备用（5%--10%）—不影响供电，不少于一 台最大机组的容量 检修备用（4%--5%）—适时安排 国民经济备用（3%--5%）—超产及新负荷出现 一般总备用—（15%--20%） PM 热备用 负荷备用 部分事故备用 冷备用 检修备用 部分事故备用 国民经济备用 只有拥有适当的备用容量才能进行最优分配及频率调整 第二节 目标函数与机组耗量特性 数学最优问题——目标函数求极值问题 经济运行的目的——机组分摊负荷，使总的能源消耗最低 机组耗量特性——机组效率的体现 等微增率准则——经济运行的依据 一、目标函数和约束条件 在满足 （等约束条件） （不等约束条件） 的限制下，使目标函数 达到最小值 X —状态变量， u—控制变量， d —扰动变量 第二节 目标函数与机组耗量特性 等约束条件——功率平衡: 不等约束条件——功率限制: 目标函数——燃料损耗 应用于电力系统——经济运行 第二节 目标函数与机组耗量特性 二、发电机组的耗量特性 发电机组在单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系——耗量特性 第二节 目标函数与机组耗量特性 比耗量： 直线的斜率 微增率： 切线的斜率 ?值越小，效率越高 ?与PG的关系可用耗量微增率曲线表示 一般 ?i??I 当?i=?i时 ?i最小 第二节 目标函数与机组耗量特性 假设：发电厂内多台机组并列向负荷供电（Ph) 思路：建立新的不受约束的目标函数——拉格朗日函数 三、等耗量微增率准则 等约束条件： 不等约束条件： 目标函数： 第二节 目标函数与机组耗量特性 燃料最省 求L函数的极小值 结论 使L函数极小的必要条件是 耗量曲线是上凹曲线，存在极小值 按各机组等微增率 分配发电功率 从而 第二节 目标函数与机组耗量特性 物理意义：只有B1，B2两点的切 线平行时，两点间的距离 最短，及微增率相等时， 总消耗最小 1、如两台 则应增加?PG1—等量