电力系统有功功率与频率调整.doc

.郑州电力职业技术学院毕业生论文题目： 浅谈电力系统有功功率与频率调整系别电力工程系精选word范本！专业继电保护及自动化班级 15 继电 3 班学号15401020341姓名张高原论文成绩答辩成绩综合成绩指导教师主答辩教师答辩委员会主任1浅谈电力系统有功功率与频率调整摘要本文首先介绍了电力系统有功功率与频率调整的基本知识，有功功率的应用、意义及；频率调整的必要性，电压频率特性，频率的一二次调整，以及互联系统中的频率的一二次调整， 调频与调压的关系， 以及电力系统频率调整在个类电厂中得作用。关键词： 有功功率 频率调整 互联系统2目录1 电力系统有功功率与频率调整的意义. 12 频率调整的必要性. 12.1 频率变化的危害 . 12.2 电力系统负荷变动规律. 13 电力系统的频率特性. 23.1 负荷的有功功率频率静态特性3.2 电源的有功功率频率静态特性3.2.1 同步发电机组的调试系统. 2. 4. 43.2.2 调速系统框图 . 43.2.3 同步发电机组的有功功率-频率静态特性 . 44 电力系统的频率调整. 64.1 频率的一次调整 . 64.1.1 基本原理 . 64.1.2 基本关系 . 64.1.3 多机系统的一次调频. 74.2 频率的二次调整 . 94.2.1 基本原理 . 94.2.2 基本关系： . 104.2.3 基本理论： . 104.3 互联系统的（二次）频率调整. 104.3.1 基本关系 . 104.3.2 注意要点： . 104.4 调频与调压的关系. 114.4.1 频率变化对电压的影响4.4.2 电压变化会频率的影响. 11. 114.4.3 注意 . 115 电力系统的有功平衡与备用容量. 125.1 有功平衡关系 . 125.2 备用容量 . 126 电力系统负荷在各类发电厂的合理分配. 126.1 火力发电厂的主要特点6.2 水力发电厂的主要特点. 12. 136.3 抽水蓄能水电厂的主要特点. 136.4 核能发电厂的主要特点. 13总结 . 14致谢 . 15参考书籍 . 1631 电力系统有功功率与频率调整的意义发电机的输出电压和输出电流是有限制的，发电机的负荷是以伏安计算的 （即电流有效值乘以电压有效值，视在功率），当负载的功率因数为全部转换成有功功率输出。当负载的功率因数很低时，比如1 时，发电机负荷可以0.5，这时，即使发电机满负荷运行 （输出电流达到其额定值） ，实际只能输出一般的功率， 发电机效率很低。另一方面， 功率因数很低时， 电能不断地在负载和发电机之间交换，电流在线路上产生损耗。 发电机必须在一定频率下稳定运行，如果不对频率进行控制， 会造成发电机运行失速，造成电网频率崩溃。2 频率调整的必要性2.1 频率变化的危害(1) 对用户： IM 出力，受 f 影响影响生产（产量、质量、安全）电子通信设备受 f 影响可靠性、准确性和精度(2) 对系统： 机组及辅机出力、效率受f 影响 f PG、 PGf f 机组应力、 受命； f 变压器、 IM 的 Xm I0 I02Xm系统无功缺额 V；网损(3) 频率要求： 50 Hz (0.2 0.5)Hz f= (0.41.0)%2.2 电力系统负荷变动规律运行中综合用电负荷 PD变动特点：规律性 + 随机性任何负荷功率的变化 f 变化 f 变化特点：规律性 + 随机性三种负荷变动：第一种负荷变动P1：小幅随机波动，周期短（ D/ G4 电力系统的频率调整4.1 频率的一次调整4.1.1 基本原理初始条件： A 点 PG（ f ） PD( f ) 交点： f 1、PG(A) =PD(A) =P1负荷扰动： PD0 PD （f ）、B 点 PD=PD(A) +PD0PG=PG(A)4.1.2 基本关系 PG=-K G f . PD=K DfPD0 = PG- PD=-(K G+KD) f =-K S fKS=KG+KD=- PD0/ ff =- PD0/K S注意： 一次调整时机组与负荷共同作用、自动完成 一次调频能减小 f ，但 f 0 KS系统单位频率调节功率反映了系统的频率调节能力 机组具备有功备用才能参与一次调频，当如图 4-1 所示KG=0 时， P 更大的D0f ，PPG( f )CP2BF PD PG PD 0P1PD( f ) fA0f2f1f( )图 4-1 频率一次调整示意图6 KS的标幺值：KS=KG+KD=KG.P GN/F n+KD.P DN/F n=- PD0/ fKG.P GN/P DN+KD=- PD0/ f KSKS=KD+KXKG KX=PGN/P DN=1+PX/P DNPr :G 的有功备用容量Kr ：备用系数 要求： Kr 1.0频率调节系数的基准： KDPDN；KG PGN；KS PGN4.1.3 多机系统的一次调频运行状态分析基本条件：机组数 n，均有一次调频能力；含网损P 的总负荷： PD0初始状态 ：PG 0 PD0 、 f f 0负荷扰动： PD0 PD0 PD PD0 PD 0频率变化： PD( f 0 ) PG ( f 0 ) PG0 f f f 0 f ； f 0 ( i =1,2, ,n)出力总增量： PGPG i (KG i f ) ( KG i ) f系统总出力： PG(f) PG0 PG负荷响应： P D KD f 1(b)if PGi PGNithen P Gr. i 0 ; KGi 0(c) 机组应有合理的 i 过大 KG小；过小 KG小；各机组间功率分配不稳定(d) 系统机组多、装机容量大负荷扰动引起的f 小；(e) 一次调频有差， 只能减小 f 、但不能使 f 0对小幅度、 变动频繁的负荷变化引起的频率偏移进行调整4.2 频率的二次调整4.2.1 基本原理 ：如图 4-2-1 所示K D f 0 PP2P1K G f0PD ( f ) K D f K G f0( 调频器）f 2f 1f( )图 4-2-1 频率的二次调整基本原理图94.2.2 基本关系：PD0 = PG+PG- PDPD0- PG=-(K G+KD) f =-K S ff=f 2-f 1=-( PD0- PG)/K4.2.3 基本理论：S二次调频缩小了频率偏移：f 0f实质强制 G增加出力，减小了功率缺额：PD0 (P D0- PG)二次调频可以实现无差调节：if(PD0 = PG) then f =0系统中只有部分 G参与二次调频调频机组4.3 互联系统的（二次）频率调整4.3.1 基本关系SystemA:PDA +PAB- PGA=-K AFASystemB:PDB- PAB- PGA=-K BFB Fa=Fb= f ( + ) - ( + )K A + K B KAB KA( DB GB ) - KK A + KBB( DA - GA )4.3.2 注意要点：无差调节条件：联合系统无功率缺额PDA +PDB =PGA+PGB10DA DB GA GBD GKA、 KB 影响交换功率 PAB=0的条件：（ PDA- PGA） /K A=( PDB- PGB)/KB PAB最大的条件：如果 PGB=0 则 PAB =PDB与此相对应 PGA =PDA + P DBPAB =PDB-( PD- PGA)K B/(K A+KB)或者如果 PGA=0 则 PAB=- PDA与此相对应 PGB =PDA + P DBPAB=- PDA+( PD- PGB)K A/(K A+KB)4.4 调频与调压的关系4.4.1 频率变化对电压的影响2 2当 f 降低时， QG 降低， Qm(IM) ( V /X m) 升高、（I X）升高、（cv ）降低2QT.Y升高；系统无功缺额升高导致电压降低2 2当 f 升高时， QG 升高， Qm(IM) ( V /X m) 降低、（I X）降低、（cv ）升高2QT.Y降低；系统无功缺额降低导致电压升高4.4.2 电压变化会频率的影响电压升高， 无功功率升高， 功率变化量下降使得系统有功需求升高从而使得频率降低，相反电压降低时，频率升高4.4.3 注意频率（有功平衡）全局的：调压（无功平衡）可以是局部的有功电源的分布不影响频率调整：无功电源的分布会电压调整影响很大系统 PG、 QG 均不足，使得， V、f 均偏低，导致首先应解决有功平衡，最后有利于电压的调整115 电力系统的有功平衡与备用容量5.1 有功平衡关系PGPLD P PPlant PDf = f0 ( 要求： = fN)PG PDf ； PG P D P GN. PD Pr备用容量分类：备用方式：热备用 ( 旋转备用 ) 、冷备用备用功能：a 负荷备用：适应负荷短时波动，一二次调频所必须, 要求（ 25） %PD Nb 事故备用：保证运行中机组事故退出后的连续供电并维持，要求：（ 510）%PD N不小于运行中最大单机容量c 检修备用：保证机组计划检修时的连续供电并维持，要求：不小于系统中最大单机容量d 国民经济备用：满足国民经济和社会发展的负荷增长需求6 电力系统负荷在各类发电厂的合理分配6.1 火力发电厂的主要特点运行成本高 ( 燃料、厂用电 ) ；维护复杂；运行条件不受自然条件影响锅炉、汽轮机最小技术负荷限制出力调整范围小12锅炉中温中压： PG.min25%PGN ； 高温高压： PG.min70%PGN汽机 PG.min(1015)% PGN负荷增、减速度慢： PG? (0.51.0) PGN爬坡速度 (25)%PGN /min投入、退出运行：费时长、耗能多、设备易损坏效率与蒸汽参数有关高温高压：最高；低温低压：最低热电厂因供热强迫功率 (PG.min) 大，出力调整范围更小；但效率较高注意：蒸汽参数技术、经济综合指标效率、出力调节范围、负荷增减速度高温高压火电厂不宜带急剧变动负荷6.2 水力发电厂的主要特点运行成本低；运行条件受自然条件影响水库调节周期越长，影响越小最小技术负荷主要受下要求游供水量限制，出力调整范围大：50%PGN负荷增、减速度快： PG=0 PGN ， 1min投入、退出运行：费时短、无需额外耗费；运行操作简便安全水利枢纽综合效益好6.3 抽水蓄能水电厂的主要特点特殊水电厂：上、下两级水库，作用：调峰削锋填谷、调节峰谷差运行方式：日负荷低谷：作为负荷运行，从电网吸收有功；日负荷高峰：电源，向系统发出有功6.4 核能发电厂的主要特点与常规火电厂比较， 主要不同： 一次能源转换 ( 蒸汽 ) 系统； 技术特点与火电厂相同；容量大，经济、技术指标好；一次投资大，运行费用小，机组启、停：费时长、耗能多；不宜带急剧变动负荷。13总结电力系统频率调整的结果与负荷变动的大致规律有关。实际的负荷变动一般可分解为三种有规律可循的负荷变动：第一种负荷变动：变化周期很短、变动幅度很小，这种负荷变动有很大的偶然性，是一种随机负荷。第二种负荷变动：变化周期较长、变动幅度较大，波动比第一种相对大一些，这种负荷主要有工业电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷变动。第三种负荷变动：变化缓慢、变动幅度最大，是由生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。这种负荷变动基本上可以预测，阶梯形的负荷曲线反映的基本上是这种负荷变动。这三种负荷变动都将引起频率不同程度的偏移，电力系统频率调整的任务是要根据这三种负荷变动的特点，分别采取不同的手段，调整电源的有功功率输出与之相适应，以保证频率偏移在允许范围内。14致谢本论文是在指导老师悉心指导下完成的。导师在我课题的选题、 实现以及论文撰写过程中，给予了悉心的指导和大量的帮助。导师广博的学识、敏锐的学术思维、勤恳的敬业精神、忘我的工作热情是我学习的典范，不仅传授我如何获取知识的本领，更以严谨求实的治学精神深深感染着我，使我终身受益。感谢我的家人多年来给予的支持和无私关爱，感谢学校领导的关心和照顾， 让我有充足的时间来完成学业。感谢所有我的任课老师及我们班的同学对我的帮助。向论文评审及答辩委员会的老师致以最诚挚的谢意!15参考书籍1夏道止。电力系统分析，中国电力出版社，2004 年2 杨淑英。电力系统概论，中国电力出版社3 尹克宁。电力工程，中国电力出版社， 2003 年2005 年4 周容光。电力系统故障分析，清华大学出版社，5 何仰赞。电力系统分析，华中理工大学出版社，1988 年1991 年6 张炜。电力系统分析，水利水电出版社，1999 年7 张伯明，陈寿孙。高等电力网络分析，清华大学出版社，1996 年8 邹有明，王崇林。供电技术，煤炭工业出版社，1997 年16