《电力系统分析》PPT课件.ppt
第4章 电力系统的有功功率平衡与频率调整,本章提示4.1 概述4.2 自动调速系统4.3 电力系统的频率特性4.4 电力系统的频率调整小 结,本章提示,调频的意义及电力系统频率的允许波动范围；频率一次调整的概念、原理及结果；频率二次调整的概念、原理及结果；电力系统的有功功率平衡及备用容量的概念。,4.1 概述,4.1.1 频率调整的必要性4.1.2 频率调整的方法,频率变化的原因?频率变化对负荷的影响(1)异步机：纺织品产生毛疵、纸张薄厚不均(2)电子设备：降低精度、产生误差 频率变化对电力系统的影响(1)水泵、风机：水压、风力不足(2)汽轮机的叶片：低压级叶片因振动产生 裂纹频率允许偏移的范围：50Hz(0.20.5)Hz,系统中负荷的变化,你答对了吗?,4.1.1 频率调整的必要性,有功功率负荷变动曲线,4.1.2 频率调整的方法,幅度小,周期短,幅度较大,周期较长,持续变动的负荷,4.1 概述,4.2 自动调速系统,4.2.1 调速器的工作原理实现频率的 一次调整 4.2.2 调频器的工作原理实现频率的二次 调整,转速测量元件,放大元件,执行机构,转速控制机构,4.2 自动调速系统,离心飞摆式调速系统,图4.2离心飞摆式调速系统示意图,4.2 自动调速系统,PEPT,w w0,图4.2离心飞摆式调速系统示意图,4.2 自动调速系统,PEPT,w w0,4.2.1 调速器的工作原理 实现频率的一次调整,发电机输出 功率增加,频率略低于原来值,负荷降低,发电机输出 功率减小,频率略高于原来值,负荷增大,有差调节,4.2 自动调速系统,调频器的工作原理 实现频率的二次调整,调频器完成二次调整,无差调节,4.2 自动调速系统,4.3 电力系统的频率特性,4.3.1 发电机组的有功功率频率静态特性 4.3.2 系统负荷的有功功率频率静态特性,4.3.1 发电机组的有功功率 频率静态特性,KG,PG,f,0,4.3 电力系统的频率特性,单位调节功率的标么值,调差系数的标么值,KG,可以整定,4.3 电力系统的频率特性,功频静态特性的平移,4.3 电力系统的频率特性,4.3.2 系统负荷的有功功率 频率静态特性,系统的负荷功率与频率的关系：,4.3 电力系统的频率特性,有功负荷的频率静态特,联结容量，是指频率、电压等于额定值时，接在电网上的用电设备的实际容量。,4.3 电力系统的频率特性,例4.1 某电力系统中，与频率无关的负荷占35，与频率一次方成正比的负荷占45，与频率二次方成正比的负荷占10，与频率三次方成正比的负荷占10。求系统频率由50赫降到47赫时，相应的负荷变化百分值。,4.3 电力系统的频率特性,4.4 电力系统的频率调整,4.4.1 频率的一次调整4.4.2 频率的二次调整4.4.3 主调频厂的选择4.4.4 互联系统的频率调整,4.4.1 频率的一次调整,a是原始运行点,系统负荷增加PD0,b点,负值,负荷功率的实际增量,4.4 电力系统的频率调整,一次调整方程式为,系统的单位调节功率,4.4 电力系统的频率调整,4.4.2 频率的二次调整,a是原始运行点,系统负荷增加PD0,机组增发功率PG0,4.4 电力系统的频率调整,4.4.3 主调频厂的选择,按照是否承担二次调整可将电厂分为：,按照频率调整的要求，主调频厂应具备以下条件：,主调频厂 辅助调频厂 非调频厂（基载厂）,机组要有足够的调整容量及范围;调频机组具有能适应负荷变化需要的调整速度;调整输出功率时符合安全及经济原则。,4.4 电力系统的频率调整,互联系统的频率调整,对系统A相当于负荷增量，对系统B相当于发电功率增量。,A,B,KA,KB,PGA,PGB,PDA,PDB,PAB,对A系统：,对B系统：,若联合系统二次调频的发电功率增量 等于全系统负荷增量 时，可实现无差调节，即,全系统负荷增量,发电功率增量,功率缺额,4.4 电力系统的频率调整,4.4 电力系统的频率调整,如A系统没有功率缺额，即，联络线上由A流向B的功率增大；如B系统没有功率缺额，即 联络线上由A流向B的功率减少。,4.4 电力系统的频率调整,例4.2 A、B两系统由联络线相联，A系统：B系统：求在下列情况下频率的变化量 和联络线功率的变化量。（1）当二系统机组都参加一次调频；（2）当A系统机组参加一次调频，而B系统机组不参加一次调频。（3）两系统机组都不参加一次调频时。,4.4 电力系统的频率调整,4.5 电力系统中有功功率的平衡,4.5.1 有功功率平衡及备用4.5.2 电力系统中各类发电厂的合理组合,有功功率平衡及备用,用户的有功负荷,网络的有功损耗,厂用电有功负荷,备用容量按存在形式分为,热备用,冷备用,4.5 电力系统中有功功率的平衡,备用容量按其作用分为,负荷备用,事故备用,检修备用,国民经济备用,4.5 电力系统中有功功率的平衡,4.5.2 电力系统中各类发电厂的合理组合,电力系统中的发电厂主要有火力发电厂，水力发电厂和核能发电厂三类。,图中：A水电厂的不可调功率；B水电厂的可调功率；C热电厂；D核电厂；E高温高压凝气式火电厂；F中温中压凝气式火电厂,图4.9各类发电厂组合顺序示意图,4.5 电力系统中有功功率的平衡,火电厂外景,火力发电厂的特点有：,火电厂运行时要消耗大量的燃料，需要支付燃料费用，但运行不受自然条件影响。,火电厂的锅炉和汽轮机都受最小技术负荷的限制。,火电厂机组的投入、退出或承担急剧变动的负荷时，既额 外耗费能量，又花费时间，且易损坏设备。,带有热负荷的火电厂称为热电厂,4.5 电力系统中有功功率的平衡,丰满水电厂外景,水力发电厂的特点有：,水厂不需要支付燃料费用，且水能是可以再生的资源。,水电厂机组的投入、退出或承担急剧变动的负荷时，所需时间短，操作简单，无需额外的耗费。,水力枢纽往往兼有防洪、发电、航运、灌溉、养殖、供水和旅游等多方面的效益。,水电厂的水轮机没有严格的最小技术负荷要求，发电机出力的调整范围较宽。,4.5 电力系统中有功功率的平衡,秦山核电站外景,核能发电厂的特点有：,核电厂一次性投资大，运行费用低。,核电厂的反应堆和汽轮机投入、退出或承担急剧变动负荷时，需耗费能量，花费时间，且设备易损坏。,4.5 电力系统中有功功率的平衡,小 结,频率是衡量电能质量的重要指标，保证频率质量要求系统必须保持有功功率平衡，并具备一定的有功备用容量。系统中的负荷不断发生变化，负荷的变化将引起频率偏移，系统中凡装有调速器且具有可调容量的发电机组，都自动参与频率的一次调整，一次调整为有差调节；频率的二次调整只由系统中的调频机组承担，通过调频器完成，二次调整为无差调节。电力系统负荷对频率也有调整作用。,
