《電網調控運行培訓》課件-2.1有功功率及頻率調整

有功功率及頻率調整—電網調控運行培訓資源電網調控運行培訓資源—通過本課程的學習你可以知道學習目標1、電力系統有功功率的平衡3、電力系統頻率的調整2、電力系統有功功率的最優(yōu)分配斷路器異?；蚴鹿?？課程導入“七·二七”湖北電網崩潰事故1972年7月27日10時7分，正在向鄂東方向輸送18萬千瓦電力的丹漢Ⅰ回線上的一個保護開關誤動作，使得丹江電廠瞬間與全省電網解列，對武漢、黃石地區(qū)的供電驟然減少，頻率出現劇烈振蕩，周波、電壓急劇下降。

電力系統有功功率的平衡第一章電力系統有功功率的最優(yōu)分配第二章目錄頁電力系統頻率的調整第三章第一章電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的平衡對用戶的影響（1）異步電機轉速：紡織工業(yè)、造紙工業(yè)（2）異步電機功率下降（3）電子設備的準確度對發(fā)電廠和電力系統的影響（1）對發(fā)電廠廠用機械設備運行的影響（2）對汽輪機葉片的影響（3）對異步電機及變壓器勵磁的影響，增加無功消耗電力系統有功功率的平衡頻率與有功平衡的關系負荷變化MT：由于慣性大變化慢ME：有功負荷變化快產生瞬時不平衡轉矩不平衡

發(fā)電機轉速變化

頻率變化(+0.2HZ

+0.5HZ)頻率—由發(fā)電機轉速決定轉速與其軸上的轉矩平衡有關轉矩平衡與功率平衡電力系統有功功率的平衡有功負荷的變化與調整（1）變動周期小于10s，變化幅度小:小操作、線路搖擺等調速器頻率的一次調整（2）變動周期在10s-180s，變化幅度較大：大電機、電爐啟停調頻器頻率的二次調整（3）變動周期最大，變化幅度最大：氣象、生產、生活規(guī)律電力系統經濟運行調度（發(fā)電計劃）機組間的有功分配電力系統有功功率的平衡備用容量（1）作用：為了保證供電可靠性及電能質量合格，系統電源容量應大于發(fā)電負荷。8760t(h)P(MW)發(fā)電負荷備用容量新增容量（2）定義：

備用容量=系統可用電源容量-發(fā)電負荷（3）分類：①負荷備用：滿足負荷波動、計劃外的負荷增量2%~5%②事故備用：發(fā)電機因故退出運行而預留的容量5%~10%③檢修備用：發(fā)電機計劃檢修4%~5%④國民經濟備用：滿足工農業(yè)超計劃增長3%~5%第二章電力系統有功功率的最優(yōu)分配電力系統有功功率的最優(yōu)分配系統中有備用容量時，可考慮有功功率的最優(yōu)分配問題，包括有功電源的最優(yōu)組合及有功負荷的最優(yōu)分配。有功電源的最優(yōu)組合：系統中發(fā)電設備和發(fā)電廠的合理組合。包括：機組的最優(yōu)組合順序，機組的最優(yōu)組合數量，機組的最優(yōu)開停時間。有功負荷的最優(yōu)分配：系統中的有功負荷在各個正在運行的發(fā)電設備或發(fā)電廠之間的合理分配。電力系統有功功率的平衡主要發(fā)電廠的運行特點承擔急劇變化負荷時與投、退相似，額外耗能、費時支付燃料費用技術最小負荷鍋爐25%—70%汽機10%—15%效率與蒸汽參數有關高溫高壓：效率高、調節(jié)范圍小中溫中壓：較前者低、但調節(jié)范圍大低溫低壓：指標最差、不用于調節(jié)熱電廠：抽氣供熱，效率最高，有不可調節(jié)的強迫功率火電廠電力系統有功功率的平衡主要發(fā)電廠的運行特點必須釋放水量——強迫功率啟停費用低，且操作簡單不需燃料費，但一次投資大出力調節(jié)范圍比火電機組大出力受水頭影響水電廠調節(jié)費用高最小技術負荷小啟停費用高啟停及急劇調節(jié)時，易損壞設備核電廠一次投資大，運行費用小電力系統有功功率的平衡各類發(fā)電廠的合理組合原則：（1）充分利用水源。（2）降低火電機組的單位煤耗，發(fā)揮高效機組的作用。（3）盡量降低火力發(fā)電成本，增加燃用劣質煤、當地煤。電力系統有功功率的平衡各類發(fā)電廠的合理組合枯水期豐水期電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的最優(yōu)分配發(fā)電機組的耗量特性：反映發(fā)電機組單位時間內能量輸入和輸出關系的曲線。耗量特性電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的最優(yōu)分配（1）比耗量耗量特性曲線上某點的縱坐標和橫坐標之比，即輸入和輸出之比。（2）效率：比耗量倒數（3）耗量微增率耗量特性曲線上某點切線的斜率，表示在該點的輸入增量與輸出增量之比。電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的最優(yōu)分配有功負荷最優(yōu)分配的目的：在滿足對一定量負荷持續(xù)供電的前提下，使發(fā)電設備在生產電能的過程中單位時間內所消耗的能源最少。該目標函數是各發(fā)電設備發(fā)出有功功率的函數，描述的是單位時間內能源的消耗量。（1）目標函數：系統單位時間內消耗的燃料（火電機組）（2）約束條件忽略有功網損電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的最優(yōu)分配以兩臺火電機組為例，忽略有功網損；假定各臺機組的燃料消耗量和輸出功率不受限制，要求：確定負荷功率在兩臺機組間的分配，使總的燃料消耗量最小。（1）目標函數：（2）約束條件：電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率的最優(yōu)分配等耗量微增率準則（1）在OO’上找到一點作垂線，與兩條耗量特性曲線的交點間距離最短。（2）在耗量特性曲線具有凸性的情況下，兩條曲線的切線平行時，燃料消耗量最少。

（3）曲線的切線即斜率，就是該點的耗量微增率。（4）切線平行時，斜率相等，也就是耗量微增率相等。電力系統有功功率的平衡電力系統有功功率越限處置處理系統聯絡設備過負荷及超穩(wěn)定限額的一般原則1.增加受端系統發(fā)電廠的出力，直至限制或切除部分負荷，并提高電壓，必要時發(fā)電機可按事故過負荷方式運行。2.降低送端系統發(fā)電廠的出力，直至切除部分發(fā)電機，并提高電壓，其中若有調頻廠應停止其頻率調節(jié)任務。3.調整系統運行方式，降低過負荷設備的潮流。4.當輸電線路超長期載流量運行且過載量不超短時允許載流量時，采用調整電廠出力或轉移受端負荷等手段，預計30分鐘內無法控制線路潮流在線路長期載流量范圍內，應立即采取拉荷限電措施。5.事故情況下，輸電線路超短時允許載流量運行，應采用一切必要手段，在10分鐘之內將線路電流控制在長期載流量以內。6.系統聯絡變壓器過負荷時的處理措施應參考其過負荷的允許范圍及允許持續(xù)時間。第三章電力系統頻率的調整電力系統頻率的調整（1）定義：負荷與用戶的生產狀態(tài)有關與接入點系統電壓有關與系統頻率有關——僅考慮頻率因素假設不變（2）負荷性質：與頻率無關

—照明、電爐等與頻率的一次方成正比

—球磨機、卷揚機等與頻率的二次方成正比

—變壓器的渦流損耗等與頻率的三次方成正比

—通風機、循環(huán)水泵等與頻率的高次方成正比

—靜水頭阻力大的給水泵負荷的有功功率－頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整負荷有功-頻率的關系表達式：標幺值表達式：當頻率偏離額定值不大時，負荷有功－頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。

有功負荷頻率靜態(tài)特性負荷的有功功率－頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整發(fā)電機的有功功率－頻率靜態(tài)特性一次調整時原動機的頻率靜態(tài)特性無調速系統時原動機的頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整二次調整時原動機的頻率靜態(tài)特性(a)有差調節(jié);(b)無差調節(jié)發(fā)電機的有功功率－頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整（1）發(fā)電機的單位調節(jié)功率：發(fā)電機組原動機或電源頻率特性的斜率。

標志著隨頻率的升降發(fā)電機組發(fā)出功率減少或增加的多少。發(fā)電機的有功功率－頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整（2）發(fā)電機的調差系數：單位調節(jié)功率的倒數。（3）發(fā)電機的單位調節(jié)功率與調差系數的關系。一般來說發(fā)電機的單位調節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機組：=3~5或=33.3~20水輪發(fā)電機組：=2~4或=50~25發(fā)電機的有功功率－頻率靜態(tài)特性電力系統頻率的調整頻率的一次調整fPOP0PLf0PGPL′ΔPL0AP0'Bf0'O'B'A'一次調整：由于負荷突增，發(fā)電機組功率不能及時變動而使機組減速，系統頻率下降，同時，發(fā)電機組功率由于調速器的一次調整作用而增大，負荷功率因其本身的調節(jié)效應而減少，經過一個衰減的振蕩過程，達到新的平衡。電力系統頻率的調整fPOP0PLf0PGPL′ΔPL0AP0'Bf0'O'B'A'頻率的一次調整電力系統頻率的調整注意事項取功率的增大或頻率的上升為正；為保證調速系統本身運行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調節(jié)功率；對于滿載機組，不再參加調整。對于系統有若干臺機參加一次調頻：

具有一次調頻的各機組間負荷的分配，按其調差系數即下降特性自然分配。頻率異常處置原則電力系統頻率的調整頻率的二次調整二次調整：通過操作調頻器，使發(fā)電機組的頻率特性平行的移動，從而使負荷變化引起的頻率偏移在允許的波動范圍內。（1）主調頻廠的選擇調頻廠：負有二次調頻任務的電廠，分為主調頻廠和輔助調頻廠。（2）調頻廠應滿足的條件：

①足夠的調整容量②較快的調整速度③調整范圍內的經濟性較好電力系統頻率的調整頻率的二次調整當系統負荷增加時，由以下三方面提供：①二次調頻的發(fā)電機組增發(fā)的功率。②發(fā)電機組執(zhí)行