第五章小结及例题

第四章电力系统有功功率平衡与频率调整1.电力系统有功功率和负荷调整系统中负荷无时无刻不在变动。分析负荷变动规律可见，它实际上是几种负荷变动规律的综合。或者反过来说，可将这种不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf 负荷变动规律分解为几种有规律可循的负荷变动。一般可分解为三种：第一种幅度很小，周期很短，这种负荷变动有很大的偶然性；第二种幅度较大，周期也较长；第三种幅度最大，周期也最长，这种负荷变动基本上是可以预计的。简而言之，电力系统中负荷变动的幅度越大，周期也就越长。有鉴于此，电力系统有功功率和负荷调整大体上也可分为一次，二次，三次三种调整：一次调整指的是由发电机组的调速器进行的对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整；二次调整指由发电机的调频器进行的对第二种负荷变动引起的频率偏移的调整;三次调整的名词不常用，它其实就指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外的其他节点的注入功率之所以给定，就是因系统中绝大部分发电厂属这种类型。至于潮流计算中的平衡节点，一般可取系统中担任调频任务的发电厂母线。2.负荷预测的类型及获得途径根据不同的周期，负荷预测分为以下几种：①日负荷预测；②周负荷预测；③年负荷预侧；④长期负荷预测；⑤短期负荷预测；⑥超短期负荷预测。任何一种负荷预测，都是以历史资料为依据，采用统计方法，找出负荷变化的规律，同时根据一些特殊因素加以适当修正，就可获得未来时段的负荷值。3.系统备用容量及其类型系统中备用容量就是系统的电源容量大于发电负荷的部分。一般要求备用容量为最大发电负荷的15%~20%。备用容量按容量的存在形式可分为两种：①热备用，指运行中的发电设备可能发出的最大功率与系统发电负荷的差，又称其为旋转备用或运转备用；②冷备用，指未运转的发电设备可能发出的最大功率，检修中的发电设备不属于冷备用。备用容量按用途可分为以下四种:①负荷备用②事故备用③检修备用④国民经济备用。4.各类发电厂承担负荷的顺序枯水季节各类发电厂承担负荷的顺序大致排列如下：①无调节水电厂；②有调节水电厂的强迫功率；③热电厂的强迫功率④原子能电厂；⑤燃料劣质，当地燃料火电厂；⑥热电厂的可调功率；⑦高温高压火电厂；⑧中温中压火电厂；⑨低温低压火电厂；⑩有调节水电厂的可调功率。风水季节和枯水季节的不同在于这时有调节水电厂的可调功率往往也归入强迫功率成为不可调功率。5.比耗量与耗量微增律 比耗量是指耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即原点和耗量特性曲线上某一点切线的斜率。 耗量微增率是单位时间内输入能量增量和输出功率增量的比值，是耗量特性曲线上某一点切线的斜率。 比耗量和耗量微增率通常有相同的单位，却是两个不同的概念。而且，它们的数值一般也不相等。6.负荷在已运行发电设备或发电厂之间的最优分配明确了有功功率负荷的大小和耗量特性，在系统中有一定备用容量时，就可考虑这些负荷在已运行发电设备或发电厂之间的最优分配问题。这问题实际上属非线性规划范畴，在数学上，其性质是在一定得约束条件下，使某一目标函数为最优，而这些约束条件和目标函数都是各种变量——状态变量、控制变量、扰动变量的非线性函数。最优分配负荷的目的在于:在供应同样大小负荷有功功率的前提下，单位时间内能源消耗最少。目标函数这里的约束条件也就是有功功率必须保持平衡的条件。就整个系统而言式中——网络总损耗。在不记网损时，上式可改写为负荷最优分配时的不等式约束条件有三，分别为各节点发电设备有功功率PGi、无功功率QGi和电压Ui，且其大小不得逾越限额，即7.负荷在水火电厂最优分配时的目标函数负荷在水火电厂最优分配时的目标函数不再是单位时间内消耗的能源，而应是一段时间内消耗的能源，即而等式约束条件有功功率保持平衡外，还应增加式中，1，2，…，m为火力发电设备，m+1，m+2，…，n为水力发电设备。8.等耗量微增率准则的推广 只要将水力发电的水耗量微增率乘以一个待定的拉格朗日乘数γ，就可将指导火力发电厂之间负荷最优分配的等耗量微增率准则推广运用于火力发电厂与水力发电厂之间负荷的最优分配。9.系统单位调节功率KS 系统的单位调节功率KS以MW/Hz或MW/0.1HZ为单位。系统的单位调节功率也可以标幺值表示。以标幺值表示的基准功率通常就取系统原始状况下的总负荷。系统的单位调节功率标志了系统负荷增加或减少时，在原动机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下降或上升的多寡。因此，从这个系统的单位调节功率KS，可以求取在允许频率偏移范围内系统能承受多大的负荷增减。系统的单位调节功率取决于两个方面，即发电机单位调节功率和负荷单位调节功率。负荷的单位调节功率不可调。要控制、调节系统的单位调节功率只有从控制调节发电机的单位调节功率或调速器的调差系数入手。只要将调差系数整定得小些或发电机的单位调节功率整定得大些就可保证频率质量。10.发电机的调差系数δ 发电机的调差系数δ不能整定得太小。原因之一是为了使负荷在发电机组之间有固定的分配，即使发电机组的调速系统稳定工作。原因之二是系统中有很多台发电机组，有些机组可能已经满载，由于调速器负荷限制器的限制不能再参加调频，它们的调差系数为无限大，从而全系统的等值调差系数增大。正因为这样，依靠调速器进行的一次调整只能限制周期较短、幅度较小的负荷变动所引起的频率偏移。负荷变动周期较长，幅度较大的调频任务自然地落到了二次调整方面。11.关于二次调频的问题 进行二次调频时，系统中负荷的增减基本上要由调频机组或调频厂承担。虽可适当增大其他机组或电厂的单位调节功率以减少调频机组或调频厂的负荷，但数值毕竟有限，这就使调频厂的功率变动幅度原大于其他厂。如调频厂不位于负荷中心，则这种情况可能使调频厂与系统其他部分联系的联络线上流动的功率超过允许值。这样，就出现了调整系统频率时，控制联络线上流通功率的问题。联络线上交换的功率ΔPab=(KAΔPB-KBΔPA)/(KA+KB),可见系统频率的变化取决于系统总的功率缺额和总的系统单位调节功率。12.调频厂的选择 从可调容量和调整速度这两个对调频厂的基本要求出发，系统中有水电厂时，一般应选水电厂作调频厂；没有水电厂或水电厂不宜承担调频任务时，例如洪水季节，则选中温中压火电厂。选择水电厂作调频厂经济上也较合理。习题1：电力系统有功功率的平衡对频率有什么影响？系统为什么要设置有功功率备用容量？答：互联成网的交流电力系统在稳态运行方式下具有同一频率，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增大时，将会引起频率下降，反之将造成系统频率过高。系统设置有功功率备用容量是为了满足频率调整的需要，以便在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增长后，仍有充足的发电设备容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。习题2：何为电力系统负荷的有功功率—频率静态特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？KL的大小与哪些因素有关？答：当电力系统稳态运行时，系统中有功负荷随频率变化的特性即为符负荷的有功功率—频率静态特性。当系统中有功功率失去平衡而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率下降时，负荷功率将减少，反之负荷功率将增加），这种特性有助于系统中有功功率在新的频率值下重新获得平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。KL的大小与系统中各类负荷所占的比例有关。习题3：何为发电机组的有功功率—频率静态特性？发电机的单位调节功率是什么？KG的大小与哪些因素有关？ 答：发电机组输出的有功功率与系统频率的关系叫做发电机组的有功功率—频率静态特性。发电机单位调节功率KG表示当频率下降1Hz时发电机增发或减发的功率值，其大小可以整定，与调差系数有关。习题4：什么叫调差系数？它与发电机单位调节功率的标幺值有什么关系？ 答：机组的调差系数是以百分数表示的机组空载运行时的频率f0与额定条件下运行时的频率fN的差值，即δ(%)=(f0-fN)/fN×100%。它与发电机单位调节功率的标幺值成倒数关系。习题5：电力系统频率的一次调整指的是什么？能否做到频率的无差调节？ 答：负荷变化引起频率偏差时，系统中凡装有调速器又留有可调容量的发电机组都自动参加频率调整，这就是电力系统频率的一次调整。电力系统频率的一次调整只能做到有差调节。习题6：电力系统频率的二次调整是指什么？如何才能做到频率的无差调节？ 答：电力系统频率的二次调整由主调频厂承担，调频机组通过调频器调整机组的有功功率—频率静态特性，改变机组的有功功率输出，以承担系统变化的负荷，从而实现无差调节。习题7：发电机的运行极限是如何确定的？ 答：限制同步发电机运行范围的因素有：有功功率的限制；定子三相绕组电流的限制；励磁电流的限制；定子端部发热的限制；发电机同步稳定性的限制。习题8：两台发电机组并列运行，各台机组的燃料耗量特性及额定出力分别为F1=4+0.2PG1+0.0005PG12（t/h），PG1N=300MW；F2=3+0.25PG2+0.0006PG22（t/h），PG2N=300MW;当总负荷为500MW时，试计算（1）负荷平均分配时的燃料总耗量？（2）负荷按等耗量微增率准则准则分配时的总耗量？解:(1)平均分配时PG1=PG2=500/2=250MW;F1=4+0.2×250+0.0005×2502=85.25(t/h);F2=3+0.25×250+0.0006×2502=103(t/h);燃料总耗量:F总=F1+F2=85.25+103=188.25(t/h)(2)按等耗量微增率准则分配时由λ1=λ2得0.2+0.001PG1=0.25+0.0012PG2;又PG1+PG2=500以上两式可解得PG1=295.4(MW)PG2=204.5(MW)F1’=4+0.2×295.4+0.0005×295.42=107.41(t/h);F2’=3+0.25×204.5+0.0006×204.52=79.25(t/h);燃料总耗量:F总’=F1’+F2’=107.41+79.25=186.66(t/h)习题9：某电力系统的装机容量为2000MW,额定频率为50Hz,发电机单位调节功率为KG*=30，负荷的单位调节功率为KL*=1.5，现在负荷增加，若调频器不动作，频率下降0.2Hz；若调频器动作，增发100MW功率，问频率下降多少？（KG*、KL*均以2000MW,50Hz为基准）解：即频率下降0.121Hz习题10：在下图所示的两机系统中，PG1N=450MW,σ1%=5；PG2N=500MW,σ2%=4；负荷为700MW，频率50Hz，此时两台机所发功率分别为PG1=450MW,PG2=250MW，若增加100MW负荷后，系统的频率和发电机的出力各为多少？～～KL*=1.5G1G2PG1PG2解：G1已满载,不参加一次调频KS=KG2+KL=250+21=271(MW/Hz);增加100MW负荷后，ΔPG2=-KG2Δf=-250×(-0.369)=92.25(MW);此时，系统的频率：f=fN+Δf=50-0.369=49.631(Hz)；发电机的出力：PG1’=450(MW)；PG2’=PG2+ΔPG2=250+92.25=342.25(MW)结束返回