电力系统分析基础第五章.ppt
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1、North China Electric Power University电力工程系电力工程系Department of Electrical Engineering电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basis (五五)任 建 文第五章第五章 电力系统的有功率和频率调整电力系统的有功率和频率调整本章主要内容:本章主要内容:1.1.概述:频率变化的影响及和有功功率的关系概述:频率变化的影响及和有功功率的关系 2 2. .目标函数与机组耗量特性:最优分配的模型目标函数与机组耗量特性:最优分配的模型 4 4. .电力系统负荷及电源的频率静态特性电力系统负荷及
2、电源的频率静态特性 3 3. .有功功率的最优分配有功功率的最优分配各类发电厂的运行特点和合理组合各类发电厂的运行特点和合理组合不计网损时水、火电厂间的经济功率分配不计网损时水、火电厂间的经济功率分配计网及损时各发电厂间的经济功率分配计网及损时各发电厂间的经济功率分配互互联系统的频率调整联系统的频率调整频率的一、二次调整频率的一、二次调整 5 5. .电力系统的频率调整电力系统的频率调整第一节第一节 概述概述电能质量电能质量频率频率频率调整,允许频率调整,允许+ +0.2HZ0.2HZ + +0.5HZ0.5HZ波形波形抑制谐波抑制谐波一、电力系统频率变化的影响一、电力系统频率变化的影响电压电
3、压电压控制,允许电压控制,允许+ +5%5%对对用户用户异步电机异步电机转速与频率有关,出残次品转速与频率有关,出残次品电子仪器的准确性受影响电子仪器的准确性受影响频率降低频率降低机床传动出力降低机床传动出力降低对对电厂电厂和系统和系统异步电机异步电机( (给水泵、风机给水泵、风机)出力与频率降低、停转出力与频率降低、停转汽轮机低压叶片共振、断裂汽轮机低压叶片共振、断裂电机与变压器励磁电流增大电机与变压器励磁电流增大无功损耗增大电压降低无功损耗增大电压降低第一节第一节 概述概述二、电力系统频率与有功功率紧密相关二、电力系统频率与有功功率紧密相关频率频率由发电机转速决定由发电机转速决定负荷变化负
4、荷变化稳态时:稳态时:MT= ME, f=0转速与其轴上的转矩平衡有关转速与其轴上的转矩平衡有关MT:原动机输入机械转矩原动机输入机械转矩ME:发电机输出电磁转矩发电机输出电磁转矩MT:由于惯性大变化慢由于惯性大变化慢ME:有功负荷变化快有功负荷变化快产生瞬时不平衡产生瞬时不平衡转矩转矩不平衡不平衡 发电机转速变化发电机转速变化 频率变化频率变化( (+ +0.2HZ0.2HZ + +0.5HZ)0.5HZ)第一节第一节 概述概述三、有功功率负荷的变化及其调整三、有功功率负荷的变化及其调整第第一一种种负负荷荷特点特点负荷变化负荷变化 频率变化频率变化幅值小幅值小频率高频率高周期短周期短原因原因
5、小小负荷负荷小小操作操作调整:一次调频调整:一次调频(调速器调速器)负荷性质负荷性质 调频方式调频方式负荷分解:负荷分解:P P =P=P1 1+P+P2 2+P+P3 3第一节第一节 概述概述第第二二种种负负荷荷特点:幅值较大、频率较低特点:幅值较大、频率较低原因:冲击性、间歇性负荷原因:冲击性、间歇性负荷调整:二次调频调整:二次调频(调频器调频器)第第三三种种负负荷荷特点:幅值很大、变化缓慢特点:幅值很大、变化缓慢原因:生产、生活及气象等原因:生产、生活及气象等 条件引起条件引起调整:经济分配调整:经济分配第一节第一节 概述概述四、有功功率电源及备用容量四、有功功率电源及备用容量系统有功功
6、率平衡:系统有功功率平衡: P PG G = = P PL L + + P P 总装机容量总装机容量:所有发电机的额定所有发电机的额定容量之和容量之和系统电源容量系统电源容量:可投入:可投入发电设备发电设备的可发功率之和的可发功率之和系统备用容量系统备用容量:系统电源容量大:系统电源容量大于发电负荷部分,一般占于发电负荷部分,一般占最大发电负荷的最大发电负荷的15%-20%15%-20%第一节第一节 概述概述最大发电负荷:最大发电负荷:P PM M = = P PLmaxLmax + + P P maxmax总总装装机机容容量量备备用用容容量量负荷备用(负荷备用(2%-5%2%-5%)负荷波动
7、、计划外负荷负荷波动、计划外负荷事故备用(事故备用(5%-10%5%-10%)不影响供电,不少于一不影响供电,不少于一 台最大机组的容量台最大机组的容量检修备用(检修备用(4%-5%4%-5%)适时安排适时安排国民经济备用(国民经济备用(3%-5%3%-5%)超产及新负荷出现超产及新负荷出现一般总备用一般总备用(15%-20%15%-20%) P PM M 热热备备用用负荷备用负荷备用部分事故备用部分事故备用冷冷备备用用检修备用检修备用部分事故备用部分事故备用国民经济备用国民经济备用只有拥有适当的备用容量才能进行最优分配及频率调整只有拥有适当的备用容量才能进行最优分配及频率调整第二节第二节 目
8、标函数与机组耗量特性目标函数与机组耗量特性数学最优问题数学最优问题目标函数求极值问题目标函数求极值问题经济运行的目的经济运行的目的机组分摊负荷,使总的能源消耗最低机组分摊负荷,使总的能源消耗最低机组耗量特性机组耗量特性机组效率的体现机组效率的体现等微增率准则等微增率准则经济运行的依据经济运行的依据一、目标函数和约束条件一、目标函数和约束条件在满足在满足 (等约束条件)等约束条件)(不等约束条件)不等约束条件)的的限制下,使目标函数限制下,使目标函数 达到最小值达到最小值X X 状态变量,状态变量, uu控制变量,控制变量, d d 扰动变量扰动变量第二节第二节 目标函数与机组耗量特性目标函数与
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