电力系统的有功功率和频率.ppt

. 概述 电力系统是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。如何保证正常、稳态运行时的电能质量和经济性问题，是我们考虑的重点问题之一。 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：比耗量和线损率 有功功率的最优分布包括：有功功率负荷预计、有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在运行机组间的最优分配等。 第一节 电力系统中有功功率的平衡 一、有功功率负荷的变动和调整控制 在电力系统运行中，负荷作功需要一定的有功功率，同时，传输这些功率也要在网络中造成有功功率损耗。因此，电源发出的有功功率必须满足下列平衡式。 式中 所有电源发出的有功功率 所有负荷需要的有功功率 网络中的有功功率损耗 可见，发电机发出的功率要比负荷功率大的多才行。当系统中负荷增大时，网络损耗也将增大，发电机发出的功率也要增加。在实际电力系统中，负荷随时在变化，所以必须调节电源侧，使发电机发出的功率随负荷功率的变化而变化。负荷曲线的形状往往是无一定规律可循，但可将这种无规则的曲线分解成几种有规律可循的负荷曲线。如图所示将一种负荷曲线分解成三种负荷曲线。 如图5－1中所示，负荷可以分为三种。 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。 第二种变动幅度较大，周期也较长，属于这一种的主要有电炉、压延机械、电气机车等带有冲击性的负荷。 第三种变动幅度最大， 周期也最长，这一种 是由于生产、生活、 气象等变化引起的负 荷变动。第三种负荷 基本上可以预计。 第三种负荷基本上可以预计。据此，电力系统的有功功率和频率调整大体上也可分为一次、二次、三次调整三种。 一次调整或频率的一次调整指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。 二次调整或频率的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。 三次调整实际上就是根据预计的负荷曲线，按照一定的优化分配原则，在各发电厂间、发电机间实现功率的经济分配，称为有功功率的最优分配。 前两种是事后的，第三种是事前的。 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。 二、有功功率电源和备用容量 装机容量——所有发电设备容量总和。 有功功率电源：可投入发电设备的可发功率之和，不应小于包括网损和厂用电在内的系统（总）发电负荷。 系统的备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分（包括网损、负荷、厂用电等）。 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。 所谓热备用是指运转中的发电设备可能发的最大功率与系统发电负荷之差。 冷备用则指未运转的发电设备可能发的最大功率。 负荷备用是指调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。 事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响，维持系统正常供电所需的备用。 检修备用是使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用。 电力工业是先行工业，除满足当前负荷的需要设置上述备用外，还应计及负荷超计划增长而设置一定的备用。这种备用就称国民经济备用。 具备了备用容量，才可能谈论它们在系统中各发电设备和发电厂之间的最优分配以及系统的频率调整问题。 第二节 电力系统中有功功率的最优分配 一、有功功率最优分配 电力系统中有功功率的分配有两个主要内容，即有功功率电源的最优组合和有功功率负荷的最优分配。 有功功率电源的最优组合是指系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所谓机组的合理开停。它大体上包括三个部分： 机组的最优组合顺序、 机组的最优组合数量 机组的最优开停时间。 有功功率负荷的最优分配是指系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。 最常用的是按所谓等耗量微增率准则分配。 二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件 1．耗量特性 电力系统中有功功率负荷合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的一次能源。因此，必须先明确发电设备单位时间内消耗的能源与发出有功功率的关系，即发电设备输入与输出的关系。这关系称耗量特性，如图5－2所示。 图中，纵坐标可为单位时间内消耗的燃料F， 例如，每小时消耗的多少吨含热量为29.31MJ/kg的标准煤； 也可为单位时间内消耗的水量W， 例如，每秒钟多少 立方米。 横坐标则为 以kW或MW表示的 电功率PG 耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输出功率之比称比耗量μ，即 。 耗量特性