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1、频率与有功功率平衡电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗（包括网损）的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是，电力系统的负荷是时刻变化的，从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就需要及时调节系统内并联运行机组的有功功率频率质量是电能质量的一个重要指标。中国电力工业技术管理法规规定大容量电力系统的频率偏差不得超过:我恥，一些工业发达国家规定频率偏差不得超过:!皿唾。说明电力系统元件及整个系统的频率特性，介绍电力系统调频的基本概念。12.1. 负2荷.频1率特性负荷的频率静态特性：在没有旋转备用容量的电力系统中，当电源与负荷推动平衡时
2、，则频率将立即发生变化。由于频率的变化，整个系统的负荷也将随着频繁率的的变化而变化。这种负荷随频率的变化而变化的特性叫做负荷的频率静态特性。综合负荷与频率的关系可表示成：由于电力系统运行中，频率一般在额定频率附近，频率偏移也很小，因此可将负荷的静态频率特性近似为直线，如下图所示。12.1. 发2电.机2组频率特性发电机组的频率静特性：当系统频率变化时，发电机组的高速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。发电机组的功率频率静态特性如下图：在不改变发电机调速系统设定值时，发电机输出功率增加
3、则频率下降，而当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。图中向下倾斜的直线即为发电机频率静态特性，而和表示发电机出力分别为和时对应的频率。等值发电机组（电网中所有发电机组的等效机组）的功率频率静态特性如下图所示，它跟发电机组的功率频率静态特性相似。12.1. 电2力.系3统频率特性电力系统的频率静态特性取决于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性，由发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性可以经推导得出：式中V蜒电力系统有功功率变化量的百分值：型咲系统频率变化量百分值；解一一为备用容量占系统总有功负荷的百分值。12.1. 一2次.调4频一次调频：由发电机特性和负荷调节效应共同承担系
4、统负荷变化，使系统运行在另一频率的频率调整称为频率的一次调整。对于下图：和为负荷增长前后的负荷频率特性，为等效发电机的出力频率特性。频率一次调整的结果：发电机有功功率增加了荷吸取的有功功率相对于原频率下的功率少吸收系统运行点为点。-负荷调节效应是负-系统频率降低到，二次调频二次调频：当系统负荷变化较大，通过改变发电机调速系统的设定值使系统频率恢复到额定频率的调整过程称为频率的二次调整，也称二次调频。对于下图：和为负荷增长前后的负荷频率特性，和为发电机调速系统调节前后的出力频率特性。当系统负荷变化较大，频率的一次调整的结果使系统频率过高或过低时，需要改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到额
5、定频率。对于下图，负荷由变为，等效发电机特性由变为系统频率回到。相比于一次调频，负载增大了-发电机出力增加了。12.1. 联2合.电6力系统调频K八监分别为联合前、两系统的负荷调节效应系数。为使讨论的结论更有普遍意义，设、两系统中均设有进行二次调整的电厂，它们的功率变量分别为耳入、呱,A两系统的负荷变量分别为、叫。设联络线上的交换功率护跚由向流动时为正值。于是，在联合前，对系统：对系统：联合后，通过联络线由向输送的交换功率，对系统也可看作是一个负荷,从而对系统，这交换功率也可看作是一个电源，从而arot-apjb-ap=-aZ,口-7）联合后，两系统的频率应相等，即实际上应有，可得或：以此式代
6、入式（12）-6或（12-）7，又可得GO+石令吐応匕、Z.rpR。応典、应A分别为两系统的功率缺额，则式（12-）6-（12-）9可改写为AP.氏=兀”G2-ltf）(12-12)APZF=-k3a2-n）KK“4=K店PjKPjKd+应由式（12-）1可2见，联合系统频率变化取决于这两部分系统总的功率缺额和每部分系统的单位调节功率，这理应如此，因两系统联合后，本应看作一个系统。由式（）可见，如系统没有功率缺额，即，则岐=0。这种情况下，虽可以保持系统的频率不变，系统的功率额或系统增发功率心7都要通过联络线由向传输，此时必须注意联络线上的功率是否过载。阐述电力系统调峰、调频的基本原理和方法。
7、12.2. 备1用.容1量概念备用容量：备用容量包括负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量。电网的总备用容量不宜低于最大发电机负荷的20。%冷备用：电网需要时，随时能启动投入的备用机组容量。热备用：备用单元已经通电、准备使用和作好连接，一旦主用单元失效，该备用单元能立即投入使用的配置。旋转备用：特指运行正常的发电机维持额定转速，随时可以并网，或已并网但仅带一部分负荷，随时可以加出力至额定容量的发电机组。事故备用：是在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为保证向用户正常供电而设置的备用。一般为最大发电容量的10左%右，但不小于电网中一台最大发电机组的容量。检修备用：是为系统内发电设备定期检修而设
8、置的。一般应当结合电网负荷特点，水、火电比例，设备质量，检修水平等情况确定，一般宜为最大发电负荷的8%1。5%12.2. 负1荷.曲2线电力系统的负荷曲线是指系统中负荷数值随时间而变化的特性曲线，可分为日、周、年负荷曲线和年持续负荷曲线。日负荷曲线：表示负荷数值在一昼夜0时至24时内的变化情况。周负荷曲线:表示一周内每天最大负荷的变化状况。年负荷曲线：表示一年内各月最大负荷的变化状况。年持续负荷曲线：全年负荷按大小排队，并作出对应的累计持续运行小时数，从最小负荷开始，依次将各点负荷连成曲线。分析影响发电出力的主要因素。12.2. 影2响.发1电出力的因素影响发电机出力的因素：电力系统在一定时期
9、限内所有发电机组最大可能出力的总和，又称最大可能出力。发电机组的最大可能出力有时小于其铭牌出力，它们之间的差额称为受阻容量。受阻容量主要由以下条件决定： 机组本身存在缺陷； 辅助设备与主机不配套或部分辅助设备发生故障； 炎热季节循环冷却水温较高使汽轮机达不到额定出力； 供热机组当热负荷较小时； 水轮发电机组当水头降低时或受放水量限制不能发电时； 输变电设备与发电设备不配套或电力系统结构不合理，使发电厂送出的容量受限制而不能满发； 燃料暂时短缺等。受阻容量随着季节的变化或运行条件的改变，电力系统最大可能出力也随之变化。.机2组.出2力特性发电机组增长出力特性：在保证设备安全条件下发电机组有功出力
10、的最大增长速度。火电机组的出力增长速度受一些因素限制： 汽轮机转子及汽缸、锅炉的厚壁部件在负荷变化时引起的热应力； 汽轮机转子膨胀引起的振动； 蒸汽的温度与压力变化的允许偏差； 锅炉燃烧、水位等自动控制的调节能力； 所用燃料的种类等。水电机组起动快速，并可迅速增长出力，一般约或更短时即可由零达到额定出力。说明不同类型负荷预测的目的、作用和预测的内容。目的和作用目的与意义：对未来的系统负荷情况的预测是制定电力系统运行计划（或称发电计划）的依据。电力系统运行的特点是任何时刻发电机发出的功率必须紧密跟踪系统负荷的需求（包括电力网中的功率损耗及厂用电），以保持电力系统频率恒定。根据预测负荷来制定发电计
11、划，决定机组间的负荷分配、水火电机组的协调、机组起停及与相邻系统间的功率交换等。这种负荷预测称为短期负荷预测。一般预测下一天至两天每小时的负荷，最长预测周期为一周。此外，为保证系统安全运行，调度员在进行某项系统操作或改变运行方式前，需根据未来时刻的负荷情况进行潮流计算以判断改变运行方式后系统是否安全，是否会发生越限事件。调度员也需要对未来时刻的系统在某种预想事故条件下进行系统潮流计算以作出安全评定。凡此种种都需要对负荷进行预测。这种预测的周期较短，一般是数分钟至十分钟后的负荷，称为超短期负荷预测。在现代化调度中心，短期负荷预测与超短期负荷预测都可以在实时环境中进行，称为实时负荷预测。即根据在线
12、计算机的实时数据与历史数据按规定的周期起动在线程序进行负荷预测。如果不具备实时条件，短期负荷预测也可以根据历史的负荷记录数据进行离线计划预测。而超短期负荷预测由于周期短、预测频繁，只能在实时环境中进行。负荷预测的及时性与准确性对电力系统运行及电能生产费用有很大的影响。系统调度必须事先掌握负荷情况并安排好电源以满足负荷的需要，同时需考虑足够水平的备用以适应预测固有的不确定性以及运行机组可能发生的强迫停运。备用容量及旋转备用容量是根据运行的可靠性及安全性来确定。由于机组留有备用，使运行机组在非最高效率工况下运行，要付出一定的代价。减少预测误差可降低备用水平而不影响系统运行的安全性与可靠性，并使运行
13、费用最低。预测负荷偏高或偏低均能导致运行费用的增加。12.2. 实3时.负2荷预测的组成实时负荷预测的组成：实时负荷预测是由在线计算机的软件实现的。它有负荷预测模型、数据源及人机界面三个主要的组成部分。（1）负荷预测模型。说明对负荷的描述与算法。一般根据负荷历史数据的分析决定预测的模型及参数。（2）数据源。包括历史的负荷及气象数据库，参数数据库，调度员输入的数据，中（自动发电控制）功能得到的实时数据及气象预报数据等。（3）人机界面。人工输入数据包括数据的更新，负荷预测的参数等。影响负荷的因素主要有经济状况、时间段、气象条件及其他随机因素。12.2. 综4合.平1衡计划综合平衡计划包括负荷计划和
14、检修计划。一般应编制出日、周、月、季、年的综合平衡计划。事先编制出各个时期的负荷曲线，特别要事先编制出次日每小时的负荷曲线和一周的负荷曲线，对负荷曲线应特别注意尖峰负荷和低谷负荷的负荷变化，做好调峰容量、调频需用容量的计划。整个系统的检修计划应根据各局、厂报来的检修计划进行统一平衡。在平衡时，不仅应考虑整个系统的电源与负荷的平衡，也应当考虑各地区的平衡和电源联络线上输送功率的变化。12.2. 确4定.主2、辅调频厂调频厂的选择主调频厂负责调整频率，所以主调频厂选择的好坏直接关系到频率的质量。一般选择主调频厂时，应考虑以下问题： 具有足够的调频容量和调整范围； 具有与负荷变化相适应的调整速度；
15、调整出力时应符合安全及经济运行原则。还应考虑电源联络线上的交换功率是否会因调频引起过负荷跳闸或推动稳定运行，高频引起的电压波动是否在允许范围。在水、火电厂并存的电网中，一般选水电厂为主调频厂。大型火电厂中高效率机组带基荷，效率低的机组可做为辅助调频厂。因为水电厂调频不仅速度快和操作简便，而且调整范围大（只受发电机容量的限制），基本上不影响水电厂的安全运行。火电厂调频不仅受到汽机和锅炉出力增减速度的限制，而且还受锅炉最低出力的限制。汽机增减负荷速度主要受到汽机各部分热膨胀的限制，特别是高温高压机组在这方面要求更严。锅炉增减出力一般要比汽机快些。但与燃烧质量关系很大。供热机组不适宜调频，因为供热机的出力要受抽汽量的限制。在大发水电季节，为了多发水电，一般由水厂带基荷，而由火电厂调频。水电厂无论是带基荷或是调频，都必须考虑防洪、航运、渔业、工业、人民生活用水等综合利用的要求。12.2. 调4频.厂3的任务调频厂的任务：频率调整厂必要时分为主调频厂和辅助调频厂。 主调频厂应经常保持系统不超过允许范围，为此，应经常有一定的可调容量，辅助调频厂当发现频率超过士时，应立即进行调整
