电力系统Chap5重庆大学电气学院赵渊

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1、第五章电力系统的有功功率和频率调整1问题的提出n针对电力系统针对电力系统优质、经济优质、经济的要求的要求n衡量衡量电能质量电能质量的三个指标：的三个指标：q频率质量：频率质量：频率的偏移频率的偏移与与有功的分配有功的分配和和频率的频率的调整调整有关。有关。q电压质量：电压质量：电压的偏移电压的偏移与与无功的分配无功的分配和和电压的电压的调整调整有关。有关。q波形质量：波形质量：波形的畸变波形的畸变与与谐波及其治理谐波及其治理有关。有关。n经济性经济性：电力系统领域研究的重要问题之一，电力系统领域研究的重要问题之一，由由于学时限制不作为基本内容于学时限制不作为基本内容2主要内容n电力系统有功功率

2、平衡电力系统有功功率平衡n电力系统中各类发电厂的运行特点和合理电力系统中各类发电厂的运行特点和合理组合组合n频率调整的原理、方法、相关计算频率调整的原理、方法、相关计算n学时：学时：5n作业：作业：q思考题：思考题：5-4、5-5、5-6q习题：习题：5-4、5-5、5-73第三节 电力系统的频率调整q发电机转速和频率的关系p：发电机转子的极对数; f：系统频率; n：发电机转速 即n和f恒定即nf 即nf 4目录n第一节 电力系统有功功率的平衡q有功负荷的变动和调整控制q有功负荷曲线的预计q有功电源和备用容量q电力系统有功功率平衡n第二节 电力系统有功功率的最优分配n第三节 电力系统的频率调

3、整5n有功负荷的变动有功负荷的变动q 第一种负荷变动第一种负荷变动q 第二种负荷变动第二种负荷变动q 第三种负荷变动第三种负荷变动q 实际不规则的负荷实际不规则的负荷 变动变动第一节 电力系统有功功率的平衡6第一节 电力系统有功功率的平衡n1.1 有功功率负荷的变动和调整控制有功功率负荷的变动和调整控制q有功负荷变动的分类有功负荷变动的分类n根据变动规律分为根据变动规律分为三种三种n第一种第一种：变动幅度很小，周期很短（几秒几秒） ，有很，有很大的大的偶然性，主要由中小型用电设备的投切引起，主要由中小型用电设备的投切引起n第二种第二种：变动幅度较大，周期较长（几分几分） ，冲击，冲击性的负荷（

4、电弧炉、压延机械、电气机车等）变动性的负荷（电弧炉、压延机械、电气机车等）变动n第三种第三种：变动幅度最大，周期最长，由，由生产、生活、生产、生活、气象等变化引起的负荷变动，基本可预测。气象等变化引起的负荷变动，基本可预测。 n一般：系统越小，随机变化部分所占比重越大一般：系统越小，随机变化部分所占比重越大7n电力系统中电力系统中负荷变动的幅度愈大，周期就愈长负荷变动的幅度愈大，周期就愈长n为维持功率平衡、保持频率质量，必须实时跟踪负荷（频率）变动情为维持功率平衡、保持频率质量，必须实时跟踪负荷（频率）变动情况调整发电机组原动机的出力况调整发电机组原动机的出力第一节 电力系统有功功率的平衡8第

5、一节 电力系统有功功率的平衡q有功功率和频率调整的分类有功功率和频率调整的分类n根据所调整的负荷变动，主要分根据所调整的负荷变动，主要分三类n频率的一次调整：由发电机组的由发电机组的调速器进行的，进行的，针对针对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。引起的频率偏移的调整。 n频率的二次调整：由发电机的由发电机的调频器进行的，针进行的，针对对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整。引起的频率偏移的调整。 n频率的三次调整：按经济调度的原则分配按经济调度的原则分配第三种有规律变化的负荷，责成各发电厂按事先给定的有规律变化的负荷，责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。发电负荷曲线发电。 9第一节 电力

6、系统有功功率的平衡n说明：q担任担任二次调整任务的发电厂称为任务的发电厂称为调频厂，其母，其母线通常为潮流计算中的线通常为潮流计算中的平衡节点。q作为作为PQPQ和和PVPV节点的发电厂：按三次频率调整所节点的发电厂：按三次频率调整所指定的发电负荷曲线发出有功功率指定的发电负荷曲线发出有功功率q三次调整中按给定负荷曲线发电的发电厂称为中按给定负荷曲线发电的发电厂称为负荷监视厂。q近年来我国出现的一种新的调整手段近年来我国出现的一种新的调整手段负荷控制：个别负荷大量或长时间超计划用电以致影个别负荷大量或长时间超计划用电以致影响系统运行质量时，由系统运行管理部门在远响系统运行质量时，由系统运行管理

7、部门在远方将其部分或全部切除的控制方式。方将其部分或全部切除的控制方式。 10第一节 电力系统有功功率的平衡n1.2 有功功率负荷曲线的预计有功功率负荷曲线的预计q作用：有功功率和频率的三次调整的依据作用：有功功率和频率的三次调整的依据q方法：方法：n传统方法：依靠长期累计资料和规划人员的经验对运行依靠长期累计资料和规划人员的经验对运行记录进行加工处理记录进行加工处理n新技术：回归分析、时间序列法、神经网络等：回归分析、时间序列法、神经网络等q编制有功日负荷曲线的编制有功日负荷曲线的传统方法n累积实测的有功功率日负荷曲线，累积实测的有功功率日负荷曲线， 进行相应的加工进行相应的加工 加工前后最

8、大、最小负荷及曲线加工前后最大、最小负荷及曲线 下的面积相等下的面积相等111第一节 电力系统有功功率的平衡n收集用电大户申报的未来若干天的预计负荷收集用电大户申报的未来若干天的预计负荷n参照长期积累的实测数据，汇总、调整用户用电参照长期积累的实测数据，汇总、调整用户用电n计入网络损耗：计入网络损耗：q一般约一般约占系统总负荷的6%10%q不变损耗：与负荷大小无关（变压器的空载损耗）与负荷大小无关（变压器的空载损耗）q可变损耗：与负荷的平方成正比（变压器和线路电阻的：与负荷的平方成正比（变压器和线路电阻的损耗）损耗）n确定可承担系统负荷的发电容量确定可承担系统负荷的发电容量q从可投入的发电容量

9、中扣除厂用电从可投入的发电容量中扣除厂用电就是可承担系统负荷就是可承担系统负荷的发电容量的发电容量q各类发电厂的厂用电占电厂最大发电负荷的比例：各类发电厂的厂用电占电厂最大发电负荷的比例：水电厂水电厂0.1%1%；火电厂火电厂5%8%；核电厂核电厂4%5% 234512第一节 电力系统有功功率的平衡n1.3 有功功率电源和备用容量有功功率电源和备用容量q电力系统的有功功率电源电力系统的有功功率电源n电力系统电力系统有功电源：各类发电厂的发电机各类发电厂的发电机n电力系统电力系统可供调度的电源容量总装机容量总装机容量机组的定期检修停机机组的定期检修停机水电厂的发电机由于水头降低水电厂的发电机由于

10、水头降低（河段落差河段落差）而降额运而降额运行行n电力系统电力系统可供调度的电源容量：各发电厂：各发电厂可投入发电设备的的可发功率之和之和q有功功率备用容量有功功率备用容量n概念：概念：系统可供调度的电源容量大于发电负荷的部分 13第一节 电力系统有功功率的平衡q有功功率备用容量有功功率备用容量n设置备用容量的原因设置备用容量的原因n分类：分类： 按形式：q热备用（旋转备用热备用（旋转备用spinning reserve）q冷备用冷备用按用途：q负荷备用负荷备用q事故备用事故备用q检修备用检修备用q国民经济备用国民经济备用14第一节 电力系统有功功率的平衡按形式的分类：n热备用热备用：运转中运

11、转中（即已投入运行）（即已投入运行）的发电机的发电机的最大可发功率与实际所发功率之差的最大可发功率与实际所发功率之差 n冷备用冷备用：未运转未运转（即处于停机状态）（即处于停机状态）的发电的发电设备可发的最大功率设备可发的最大功率（随时接受调度中心指随时接受调度中心指令而投入运转，但耗时。珞璜电厂令而投入运转，但耗时。珞璜电厂“机组冷机组冷态态”下启动时间最短记录下启动时间最短记录535分钟分钟） 。u电力系统必须设置一定量的热备用电力系统必须设置一定量的热备用u热备用也不宜设置过多热备用也不宜设置过多15第一节 电力系统有功功率的平衡按用途的分类：n负荷备用：q适应系统中的适应系统中的短时负

12、荷波动短时负荷波动并担负并担负计划外的负计划外的负荷增加而荷增加而设置的备用设置的备用q最大发电负荷的最大发电负荷的2%5%n事故备用q为保证电力用户在为保证电力用户在发电设备发生偶然性故障发电设备发生偶然性故障时时不受严重影响，维持系统正常供电而设置的备不受严重影响，维持系统正常供电而设置的备用用 q最大发电负荷的最大发电负荷的5%10%，但不得小于系统运，但不得小于系统运转中的最大一台机组的容量转中的最大一台机组的容量16第一节 电力系统有功功率的平衡n检修备用q为为发电设备定期检修发电设备定期检修而设置的备用而设置的备用q大修一般安排在系统负荷季节性低落期间（即大修一般安排在系统负荷季节

13、性低落期间（即年最大负荷曲线的凹下部分，图年最大负荷曲线的凹下部分，图2-462-46），小修），小修安排在节假日尽量减少检修备用安排在节假日尽量减少检修备用q只有在负荷季节性低落期间和节假日安排不下只有在负荷季节性低落期间和节假日安排不下所有设备的大、小修时才设置所有设备的大、小修时才设置n国民经济备用：q为负荷的为负荷的超计划增长超计划增长而设置的备用而设置的备用17第一节 电力系统有功功率的平衡n各种备用容量的关系系统总的可用发电容量系统发电负荷备用容量负荷备用2%5%事故备用5%10%检修备用（视需要）国民经济备用热备用冷备用运转中发电设备可发的最大功率18目录n第一节 电力系统有功功

14、率的平衡n第二节 电力系统有功功率的最优分配q各类发电厂的运行特点q各类发电厂的合理组合n第三节 电力系统的频率调整19第二节 电力系统有功功率的最优分配n各类发电厂的运行特点各类发电厂的运行特点火力发电厂q锅炉的锅炉的技术最小负荷为额定负荷的为额定负荷的25%-70%q汽轮机的汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的为额定负荷的10%-15%q锅炉和汽轮机退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷锅炉和汽轮机退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时会额外耗能、费时、且易于损坏设备时会额外耗能、费时、且易于损坏设备q火电厂的锅炉和汽轮机分为：火电厂的锅炉和汽轮机分为：n高温高压效率高，灵活调节的范围窄高温高压

15、效率高，灵活调节的范围窄n中温中压效率较低，但灵活调节的范围较宽中温中压效率较低，但灵活调节的范围较宽n低温低压技术经济指标最差，应淘汰低温低压技术经济指标最差，应淘汰20第二节 电力系统有功功率的最优分配n热电厂（供热式火力发电厂），抽气供热热电厂（供热式火力发电厂），抽气供热，效率效率高，最小负荷取决于热负荷（强迫功率）高，最小负荷取决于热负荷（强迫功率）核电厂n反应堆的负荷没有限制反应堆的负荷没有限制n汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的汽轮机的技术最小负荷为额定负荷的10%-15%n反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急剧反应堆和汽轮机退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时会耗能、费时、

16、易于损坏设备变动负荷时会耗能、费时、易于损坏设备n核电厂一次投资大，运行费用小核电厂一次投资大，运行费用小 21第二节 电力系统有功功率的最优分配水电厂n水能是可再生资源，有水就能发电，运行成本低水能是可再生资源，有水就能发电，运行成本低n可发功率和电量受自然条件（水文条件）的影响较大，可发功率和电量受自然条件（水文条件）的影响较大，水电厂水头过分低落时；水轮发电机组可发的功率要水电厂水头过分低落时；水轮发电机组可发的功率要降低降低n水电厂的水电厂的强迫功率：为保证河流下游的灌溉、通航，：为保证河流下游的灌溉、通航，向下游释放一定水量时发出的功率向下游释放一定水量时发出的功率n水轮机技术最小负

17、荷视水电厂的具体条件而异水轮机技术最小负荷视水电厂的具体条件而异，一般一般较小较小n水轮机的退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时水轮机的退出运行和再度投入或承担急剧变动负荷时操作简单，出力调整范围宽、操作简单，出力调整范围宽、速度快（速度快（从停机状态到从停机状态到满负荷运行需时仅满负荷运行需时仅12min ），不会耗费额外能量，不会耗费额外能量22第二节 电力系统有功功率的最优分配n水电厂的分类：水电厂的分类：q无调节水库水电厂（径流式水电厂）（径流式水电厂）n所发功率取决于河流的天然流量所发功率取决于河流的天然流量n一昼夜所发功率基本不变一昼夜所发功率基本不变q有调节水库水电厂n运行方式

18、取决于水库调度所给定的水电厂耗水量运行方式取决于水库调度所给定的水电厂耗水量n洪水季节：满负荷运行，避免弃水洪水季节：满负荷运行，避免弃水n枯水季节：给定耗水量小，承担急剧变动负荷枯水季节：给定耗水量小，承担急剧变动负荷n按库容分为：日调节、季调节、年调节、多年调按库容分为：日调节、季调节、年调节、多年调节等调节方式节等调节方式23第二节 电力系统有功功率的最优分配q抽水蓄能电厂n电厂上、下方各有一个水库电厂上、下方各有一个水库n低谷负荷时，水轮发电机组工作在时，水轮发电机组工作在电动机水泵方式，将下水库的水抽至上水库方式，将下水库的水抽至上水库n高峰负荷时，放水至下水库，同时发电时，放水至下

19、水库，同时发电n放水发电循环的总效率为放水发电循环的总效率为70%24第二节 电力系统有功功率的最优分配n各类发电厂的合理组合：各类发电厂的合理组合：降低发电成本，提高经济性降低发电成本，提高经济性q各类发电机的各类发电机的组合顺序n火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高压电厂优先投火电厂以承担基本不变的负荷为宜。高温高压电厂优先投入，承担基荷，其次是中温中压电厂，低温低压电厂淘汰入，承担基荷，其次是中温中压电厂，低温低压电厂淘汰前只能承担高峰负荷。前只能承担高峰负荷。n原子能电厂原则上应持续承担额定容量负荷，提高经济性，原子能电厂原则上应持续承担额定容量负荷，提高经济性，总是承担基荷总是承担

20、基荷n无调节水库无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库水电厂的强迫的全部功率和有调节水库水电厂的强迫功率应首先投入功率应首先投入n有调节水库有调节水库水电厂的可调功率：丰水期优先投入；枯水期的可调功率：丰水期优先投入；枯水期后投入（避免火电机组承担急剧变动的负荷，减少额外消后投入（避免火电机组承担急剧变动的负荷，减少额外消耗的能量）耗的能量）n抽水蓄能电厂低谷负荷时按水泵方式运行，作负荷；高峰低谷负荷时按水泵方式运行，作负荷；高峰负荷时放水发电负荷时放水发电25枯水期枯水期丰水期丰水期26第二节 电力系统有功功率的最优分配n说明：q考虑发电厂的合理组合时，应兼顾供电可靠性、考虑发电厂的合理组合

21、时，应兼顾供电可靠性、降低网损、维持电能质量和系统稳定性降低网损、维持电能质量和系统稳定性q负荷曲线的最高部位是负荷曲线的最高部位是调频厂的工作位置的工作位置q承担基荷的电厂一昼夜发出的功率基本不变q随着电厂承担负荷在负荷曲线上位置的上升，一昼夜发出的功率也变化愈大q承担峰荷的电厂一昼夜可能几次开停机27目录n第一节 电力系统有功功率的平衡n第二节 电力系统有功功率的最优分配n第三节 电力系统的频率调整q频率调整的必要性q电力系统有功频率静态特性q频率的一次调整（一次调频计算）q频率的二次调整（二次调频计算）q一、二次调频的综合计算q互联系统联络线功率的计算q调频厂的选择28第三节 电力系统的

22、频率调整n3.1 频率调整的必要性频率调整的必要性q互联交流电力系统在稳态运行时具有互联交流电力系统在稳态运行时具有同一频率。当系统。当系统中出现有功功率不平衡时，如有功功率电源不足或负荷中出现有功功率不平衡时，如有功功率电源不足或负荷增大，将引起系统频率下降，反之，将造成频率升高。增大，将引起系统频率下降，反之，将造成频率升高。q电力系统许多电力系统许多用电设备的运行状况与频率关系密切，频频率变化率变化对发电厂和电力系统本身的正常运行也有影响。的正常运行也有影响。 q由于电力负荷的不确定性和多变性，为了保证频率偏移由于电力负荷的不确定性和多变性，为了保证频率偏移在规定范围内，必须不断调节有功

23、功率电源的输出。这在规定范围内，必须不断调节有功功率电源的输出。这就是就是频率调整的内容的内容 。q保证频率质量的首要条件：系统中有充足的有功备用 29系统频率变动对用户用户的影响n频率变化频率变化电动机转速变化电动机转速变化 影响产品质影响产品质量（纺织、造纸等）量（纺织、造纸等）n频率不稳定频率不稳定 影响电子设备（如雷达、计影响电子设备（如雷达、计算机）正常工作算机）正常工作30频率降低对系统本身和发电厂的重要影响n系统的无功负荷将增大，促使系统电压水平下降（图系统的无功负荷将增大，促使系统电压水平下降（图2-482-48、 2-49 2-49）n励磁电抗减小励磁电抗减小变压器铁芯损耗和

24、励磁电流增大变压器铁芯损耗和励磁电流增大减小负荷避免超温减小负荷避免超温n汽轮机叶片应力增大，震动加剧，影响叶片使用寿命，甚至使叶片断裂汽轮机叶片应力增大，震动加剧，影响叶片使用寿命，甚至使叶片断裂（45Hz45Hz附近）附近）n发电机风机出力降低，通风量减少，使发电机定子和转子的温升增加，需发电机风机出力降低，通风量减少，使发电机定子和转子的温升增加，需减少发电出力以降温减少发电出力以降温n辅机设备（送辅机设备（送风机风机、引、引风机风机、给水、给水泵泵、循环水、循环水泵泵、摩煤机等）转速下降，、摩煤机等）转速下降，供应的风量和水量减少，使锅炉和汽轮机出力降低供应的风量和水量减少，使锅炉和汽

25、轮机出力降低n系统频率下降到一定程度，核电厂冷却介质泵自动跳开，反应堆停止运行；系统频率下降到一定程度，核电厂冷却介质泵自动跳开，反应堆停止运行；火电厂为避免叶片断裂火电厂为避免叶片断裂, ,低频保护动作将其退出运行低频保护动作将其退出运行n当频率下降到当频率下降到474748Hz48Hz，上述恶性循环发展很快，可能在几分钟内使系统，上述恶性循环发展很快，可能在几分钟内使系统频率下降到不能允许的程度，使整个系统瓦解（频率崩溃），造成大面积频率下降到不能允许的程度，使整个系统瓦解（频率崩溃），造成大面积停电停电n低频减载装置：当频率降低到一定程度时，按频率的高低自动分级（分轮）低频减载装置：当频

26、率降低到一定程度时，按频率的高低自动分级（分轮）切除部分负荷，使系统频率尽快恢复到切除部分负荷，使系统频率尽快恢复到49.5Hz49.5Hz31第三节 电力系统的频率调整n3.2 电力系统的频率特性电力系统的频率特性q3.2.1 原动机原动机的频率特性的频率特性n自动调速系统退出时的频率特性自动调速系统退出时的频率特性n自动调速系统控制下的频率特性自动调速系统控制下的频率特性q3.2.2 负荷负荷的频率特性的频率特性q3.2.3 电力系统稳态运行频率的确定电力系统稳态运行频率的确定32q3.2.1 原动机的有功频率特性原动机的有功频率特性第三节 电力系统的频率调整33第三节 电力系统的频率调整

27、q调速系统退出调速系统退出时（汽、水门开度恒定）的频率时（汽、水门开度恒定）的频率特性特性34第三节 电力系统的频率调整q调速系统控制下调速系统控制下的原动机频率特性的原动机频率特性 n调速系统分类调速系统分类： n机液调速系统：用机械装置测量转速，用用机械装置测量转速，用液压装置作为执行机构液压装置作为执行机构n电液调速系统：用电气装置测量转速，用用电气装置测量转速，用液压装置作为执行机构液压装置作为执行机构 n机液调速系统的工作原理机液调速系统的工作原理 n离心飞摆式调速系统（图5-22）3536第三节 电力系统的频率调整n频率的频率的“一次调整一次调整”作用作用q原动机主轴带动套筒，套筒

28、带动飞摆转动原动机主轴带动套筒，套筒带动飞摆转动q机组负荷增大，转速下降，飞摆向转轴靠拢机组负荷增大，转速下降，飞摆向转轴靠拢， A点下移到点下移到A点点q油动机活塞两边油压相等，油动机活塞两边油压相等，B B点不动，杠杆点不动，杠杆ABAB 绕绕B点逆时针转动到点逆时针转动到ABq调频器不动时调频器不动时，D点不动，杠杆点不动，杠杆DE绕绕D点顺时点顺时 针转动到针转动到DE q错油门活塞下移使油管错油门活塞下移使油管a、b的小孔开启，压力的小孔开启，压力油经油经b进入油动机活塞下部，活塞上部的油经进入油动机活塞下部，活塞上部的油经a流入错油门上部流入错油门上部37第三节 电力系统的频率调整

29、q油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节汽门或油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节汽门或水轮机的导向叶片开度增大，增加进汽量或进水轮机的导向叶片开度增大，增加进汽量或进水量。同时，杠杆水量。同时，杠杆AB绕绕A逆时针转动，提升逆时针转动，提升C点点使油管使油管a、b的小孔重新堵住，油动机活塞停止的小孔重新堵住，油动机活塞停止移动。移动。q进汽或进水量增加，机组转速上升，进汽或进水量增加，机组转速上升，A点回升到点回升到A点。点。q调节过程结束调节过程结束时，杠杆时，杠杆AB的位置为的位置为ACB 。相。相应的进汽量或进水量较原来多，机组转速较原应的进汽量或进水量较原来多，机组转速较原来略低。来略低。

30、3839第三节 电力系统的频率调整n频率的频率的“二次调整二次调整”作用作用q调频器转动蜗轮、蜗杆调频器转动蜗轮、蜗杆，抬高抬高D点，杠杆点，杠杆DE绕绕F点顺时针转动点顺时针转动q错油门活塞再次下移开启小孔，在油压作用下，错油门活塞再次下移开启小孔，在油压作用下，油动机活塞再次向上移动，进一步增加进汽或油动机活塞再次向上移动，进一步增加进汽或进水量。机组转速上升，飞摆使进水量。机组转速上升，飞摆使A点由点点由点A上升上升。q油动机活塞向上移动时，杠杆油动机活塞向上移动时，杠杆AB绕绕A A逆时针转逆时针转动，带动动，带动C、F、E点上移，再次堵塞错油门小点上移，再次堵塞错油门小孔，结束调节过

31、程。孔，结束调节过程。qD点位移选择恰当，点位移选择恰当，A点可能回到原来位置点可能回到原来位置40第三节 电力系统的频率调整n频率的频率的“一次调整一次调整”的原理的原理图5-24 有一次调整时原动机的静态频率特性41第三节 电力系统的频率调整n频率的频率的“二次调整二次调整”的原理的原理图5-25 有二次调整时原动机的静态频率特性42第三节 电力系统的频率调整n有差调节：负荷变动时，原动机的转速或负荷变动时，原动机的转速或频率将有所变动频率将有所变动随负荷增大而降低随负荷增大而降低n无差调节：负荷变动时，原动机的转速或负荷变动时，原动机的转速或频率保持不变频率保持不变n一次调频总是有差的，

32、二次调频可实现无差调节。43第三节 电力系统的频率调整n调速系统控制原理（数学模型）调速系统控制原理（数学模型）忽略损耗忽略损耗44发电机的发电机的单位调节功率 发电机的发电机的调差系数空载频率空载频率虚虚拟起始功率起始功率 第三节 电力系统的频率调整n发电机组的频率特性发电机组的频率特性 45第三节 电力系统的频率调整n发电机频率特性的发电机频率特性的标么值参数标么值参数q标么值单位调节功率标么值单位调节功率q标么值调差系数标么值调差系数 百分数调差系数百分数调差系数：发电机的额定功率：发电机的额定功率：额定频率，：额定频率，50Hz46第三节 电力系统的频率调整n工程上常将以发电机自身额定

33、值为基准的标么值工程上常将以发电机自身额定值为基准的标么值参数整定为参数整定为常数，一般，整定如下：，一般，整定如下： 47第三节 电力系统的频率调整n说明：q发电机的单位调节功率发电机的单位调节功率 和调差系数和调差系数 是由是由调速系速系统的参数的参数 整定的，机组运行过程中保的，机组运行过程中保持不变（频率的一次调整）持不变（频率的一次调整） q空载频率空载频率 和和虚拟起始功率虚拟起始功率 随随 变化，相变化，相当于频率特性平移（频率的二次调整）当于频率特性平移（频率的二次调整）q 对应于进汽量或进水量达到最大值后，发电对应于进汽量或进水量达到最大值后，发电机的出力机的出力48第三节

34、电力系统的频率调整n3.2.2 负荷的有功功率频率特性负荷的有功功率频率特性 q综合负荷的频率特性取决于负荷的性质，主要主要是由工具机确定是由工具机确定q负荷的频率特性负荷的频率特性不可整定 q通常在通常在额定频率处将负荷特性处将负荷特性线性化 将固体材料，经由一动力源推动，以物理的、化学的或其他方法作成形加工的机械49第三节 电力系统的频率调整n负荷的频率特性负荷的频率特性综合负荷的额定功率综合负荷的额定功率 负荷的单位调节功率负荷的单位调节功率 物理意义：反映系统频率反映系统频率变化时负荷吸收功率的变变化时负荷吸收功率的变化，表征了负荷对频率的化，表征了负荷对频率的自然调节作用。自然调节作

35、用。 50第三节 电力系统的频率调整q标幺值负荷单位调节功率标幺值负荷单位调节功率 n 不能整定不能整定n综合负荷综合负荷51第三节 电力系统的频率调整n3.2.3 电力系统稳态运行频率的确定电力系统稳态运行频率的确定q由由原动机（发电机）频率特性和和负荷频率特性的交点确定。的交点确定。 52第三节 电力系统的频率调整n3.3 频率的一次调整频率的一次调整q含义：含义：负荷的负荷的额定功率变化时，由变化时，由当前当前负荷的单位调节功率和和发电机组的单位调节功率共同决定的频率的共同决定的频率的自动调整自动调整。q一次调频的计算一次调频的计算初始状态：初始状态：状态变化：状态变化：新稳态：新稳态：

36、 53第三节 电力系统的频率调整B原频率下的负荷增量下的负荷增量系统的单位调节功率系统的单位调节功率54第三节 电力系统的频率调整n说明：q当系统中当系统中有n台发电机参加调频q当第当第i台发电机台发电机不参加调频，或或已满载而负荷增加时，则则全系统发电机的等值单位全系统发电机的等值单位调节功率（调节功率（有名值） 55第三节 电力系统的频率调整n3.4 频率的二次调整频率的二次调整q含义含义：利用利用调频器调频器使发电机组的频率特性上下使发电机组的频率特性上下平移而产生的调节作用平移而产生的调节作用初始状态：初始状态：状态变化：状态变化：新稳态：新稳态： 56第三节 电力系统的频率调整B原频

37、率下发电机功率增量下发电机功率增量系统的单位调节功率系统的单位调节功率57第三节 电力系统的频率调整n3.5 一、二次调频的综一、二次调频的综合计算合计算一次调整：一次调整：二次调整：二次调整：问题：问题：原频率下的系统功率缺额下的系统功率缺额系统的单位调节功率系统的单位调节功率B一次调频一次调频二次调频二次调频58第三节 电力系统的频率调整n例：某电力系统运行于50Hz，负荷的额定功率为300MW，以自身容量为基准的单位调节功率标幺值为2。发电机组的额定功率（最大功率）为330MW，以300MW为基准的单位调节功率标幺值为20。计算负荷的额定功率（原始功率）增加到310MW和360MW时，发

38、电机组不作二次调整情况下系统的运行频率。 59第三节 电力系统的频率调整n分析160第三节 电力系统的频率调整解： 负荷原始功率增加到310MW 发电机的单位调节功率发电机的单位调节功率： 当前负荷的单位调节功率负荷的单位调节功率：161第三节 电力系统的频率调整n发电机实际出力：发电机实际出力：n负荷原始功率增加到360MW发电机的单位调节功率不变发电机的单位调节功率不变：262第三节 电力系统的频率调整发电机实际出力：发电机实际出力：故发电机的实际出力故发电机的实际出力330MW因负荷的调节效应少吸收的因负荷的调节效应少吸收的功率为功率为360-330=30MWBOC63第三节 电力系统的

39、频率调整n注意：q进行一、二次调频计算时，应用进行一、二次调频计算时，应用有名值的单位的单位调节功率参与计算调节功率参与计算q负荷的标单位调节功率不能整定，综合负荷的负荷的标单位调节功率不能整定，综合负荷的标么值单位调节功率标么值单位调节功率KL*=1.5，q应校验发电机是否满载应校验发电机是否满载64第三节 电力系统的频率调整n3.6 互联系统联络线上的功率计算互联系统联络线上的功率计算q问题的提出：问题的提出：n二次调频时，二次调频时，负荷的原始增量主要由主要由调频器作用下的作用下的发电机组功率增量来平衡，即主要由发电机组功率增量来平衡，即主要由调频厂承担。承担。n当调频厂不位于负荷中心，

40、可能使调频厂和系统其它当调频厂不位于负荷中心，可能使调频厂和系统其它部分联系的联络线上的功率超过允许值。部分联系的联络线上的功率超过允许值。 65第三节 电力系统的频率调整n初始状态：初始状态：n运行状态的变化运行状态的变化：qA系统：负荷原始增量系统：负荷原始增量 发电机二次调频增发功率发电机二次调频增发功率qB系统：负荷原始增量系统：负荷原始增量 发电机二次调频增发功率发电机二次调频增发功率n问题：问题：66第三节 电力系统的频率调整n分析：关键在于计算频率的增量n解： 计算 A系统的系统的原始功率缺额： B系统的系统的原始功率缺额： 将两互联系统视为将两互联系统视为一个合成系统 合成系统

41、的原始功率缺额： 合成系统的单位调节功率： A、B系统互联，则，则 167第三节 电力系统的频率调整n计算联络线功率 对对A系统，联络线功率系统，联络线功率 相当于相当于负荷增量负荷增量 或者：对或者：对B系统，联络线功率相当于系统，联络线功率相当于发电机增发功率发电机增发功率268第三节 电力系统的频率调整n讨论：n若若A系统功率缺额系统功率缺额 ，则，则AB的功率增大的功率增大n若若B系统功率缺额系统功率缺额 ，则，则AB的功率减小的功率减小n若若B系统的功率缺额完全由系统的功率缺额完全由A系统增发功率补偿系统增发功率补偿 则则69第三节 电力系统的频率调整n3.7 调频厂的选择调频厂的选

42、择q调频厂：担负二次调频任务的发电厂调频厂：担负二次调频任务的发电厂q调频厂应满足的要求：n调整容量足够大调整容量足够大n调整速度快调整速度快n调整范围内的经济性能好调整范围内的经济性能好n调整时不至于引起系统内部或系统间联络工作困难调整时不至于引起系统内部或系统间联络工作困难q选择原则：选择原则：n一般选择一般选择水电厂作为调频厂作为调频厂n当没有水电厂或丰水期水电厂不宜承担调频任务时，选择当没有水电厂或丰水期水电厂不宜承担调频任务时，选择中温中压火电厂为调频厂为调频厂70本章小结n三类负荷变动、三种频率调整三类负荷变动、三种频率调整n各类发电厂的运行特点各类发电厂的运行特点n各种备用的含义

43、各种备用的含义n发电机机组的的频率特性频率特性：单位位调节功率、功率、调差系数（有名差系数（有名值、标幺幺值）的含）的含义和和计算算n负荷的荷的频率特性频率特性：单位位调节功率（有名功率（有名值、标幺幺值）的含）的含义 n频率频率一次调整、二次调整一次调整、二次调整的原理、含义和的原理、含义和计算（含互联系统联络线功率计算）计算（含互联系统联络线功率计算） 71本章小结AB72本章小结nPL Pm Pe Mm Me n变化变化 f变化变化 进水进水/汽量汽量错油门、油动机联动错油门、油动机联动飞摆飞摆n电源有功功率静态频率特性：无自动调速系统，电源有功功率静态频率特性：无自动调速系统，有一次调整、有二次调整有一次调整、有二次调整73本章小结频率调整厂的选择：调整容量、调整速度、经济性、频率调整厂的选择：调整容量、调整速度、经济性、不引起系统内部或系统间联络线过负荷不引起系统内部或系统间联络线过负荷74