第四章电力系统运行状况的优化和调整1

1第四章电力系统运行状况的优化和调整前面介绍了电力系统稳态运行状况的分析和计算。本章将阐述稳态运行状况的优化和调整，即保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题。2衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。衡量运行经济性的主要指标为：煤耗量和线损率本章重点内容：电力系统有功和频率的调整电力系统无功和电压的调整3第一节电力系统的有功功率和频率调整一．频率变动对用户、系统的影响——调频必要性对用户的影响产品质量降低生产率降低汽轮机叶片谐振辅机功能下降互联电力系统解列发电机解列对发电厂的影响对系统的影响4二．电力系统有功功率的平衡及备用正常情况下，电力系统中任一瞬间的频率在全系统是一致的。系统频率决定于机组的转速。而发电机的转速决定于原动机（如汽轮机）输入机械功率和发电机的输出电磁功率，而电磁功率应时刻与系统中的有功功率负荷及其损耗相等的，我们称之为有功功率的平衡。1.电力系统有功功率的平衡5之和所有厂用电的有功功率和所有网损的有功功率之和所有负荷的有功功率之和发电机发出有功功率之::::GLPPPPG公式中：PPPPSLG6系统中有功负荷是随时变化的，导致发电机电磁功率的变化，这时就需要调节原动机的机械功率，使功率达到平衡（即频率调整）。但由于调节系统及发电机转子的惯性，很难跟上发电机电磁功率的瞬时变化，这就出现了功率的不平衡。因此系统的频率无法严格维持恒定。在经过频率振荡后，系统频率能稳定在额定频率附近。由此看出，电力系统的有功功率平衡与频率有密切关系。为了保证频率偏差不超过规定值。系统除了满足负荷的需要外，还应有一定的备用容量。72.有功功率的电源备用容量有功功率电源容量：可投入发电设备的可发功率之和。最大发电负荷：总最大负荷+总网损+总厂用电系统的备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。可分为热备用和冷备用或负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用等。作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量容量应大于最大发电负荷。定义：备用容量＝系统可用电源容量－最大发电负荷系统总备用容量：15%～20%最大发电负荷8按作用分：(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量2%~5%(2)事故备用：发电机因故退出运行而预留的容量5%~10%(3)检修备用：发电机计划检修4%~5%(4)国民经济备用：满足工农业超计划增长3%~5%按其存在形式分：(1)热备用(2)冷备用备用容量的分类9P1（幅度小，周期短，一次调频）P2（幅度较大，周期较长，冲击性负荷，二次调频）P3（幅度最大，周期最长，由生活、气象等引起，三次调频）Pt三.有功功率负荷的变动和调整控制10不同的周期的负荷有不同的变化规律：1.第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动有很大的偶然性；2.第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这种负荷的主要有：电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动；3.第三种变动基本上可以预计，其变动幅度最大，周期也最长，是由于生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。11根据负荷变化，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为：1.一次调频：由发电机调速器进行；2.二次调频：由发电机调频器进行；3.三次调频：优化准则，即由调度部门根据负荷曲线进行最优分配，责成各发电厂按事先给定的负荷发电。前两种是事后的，第三种是事前的。12一次调频是所有运行中的发电机组都可参加的，取决于发电机组是否已经满负荷发电。这类发电厂称为负荷监视厂。二次调频是由平衡节点来承担。三次调频即是负荷经济调度的内容为了研究频率的调整，首先要了解：发电机输出有功功率与频率之间的关系负荷与频率之间的关系13四.综合负荷及发电机的有功功率—频率静特性1.负荷的有功功率－频率静态特性332210NDNNDNNDNDNDffPaffPaffPaPaP13210aaaa当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性可用一条近似直线来表示。（简化表达）右图反映了负荷的频率调节效应，表示负荷随频率变化。142发电机的有功功率－频率静态特性发电机所带负荷变化时，发电机的转速就要发生变化，频率也随之改变。为了维持系统频率在一定范围，就需要进行频率的调整。调整系统的频率主要是由原动机的自动调速系统实现。自动调速系统调速器调频器以下以机械调速系统——离心飞摆式为例：15•调速器的工作原理及其调频特性1为转速测量元件—离心飞摆及其附件；2为放大元件—错油门(或称配压阀)；3为执行机构—油动机(或称接力器)；4为转速控制机构或称同步器(调频器)16有调速器时发电机的有功功率——频率静态特性频率一次调整特性：由调速器实现，是有差调节17•调频器的工作原理及调频特性18有调频器时发电机的有功功率——频率静态特性频率二次调整：由调频器实现，是无差调节19五.电力系统频率的调整1.频率的一次调整fPOP0PLf0PGPL´ΔPL0P0'f0'O'20频率的一次调整简述由于负荷突增，发电机组功率不能及时变动而使机组减速，系统频率下降，同时，发电机组功率由于调速器的一次调整作用而增大，负荷功率因其本身的调节效应而减少，经过一个衰减的振荡过程，达到新的平衡。212.频率的二次调整当负荷变动幅度较大（0.5%-1.5%），周期较长（几分钟），仅靠一次调频作用不能使频率的变化保持在允许范围内，这时需要借调速系统中的调频器动作，以使发电机组的功频特性平行移动，从而改变发电机的有功功率以保持系统频率不变或在允许范围内。22频率二次调整图