电力系统分析基础(第五章)

华北电力大学课件

电力工程系Department of Electrical Engineering

电力系统分析基础 Power System Analysis Basis (五)

任 建 文

North China Electric Power University

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第五章 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.概述：频率变化的影响及和有功功率的关系 1.概述： 概述 2.目标函数与机组耗量特性 目标函数与机组耗量特性： 2.目标函数与机组耗量特性：最优分配的模型 3.有功功率的最优分配 3.有功功率的最优分配各类发电厂的运行特点和合理组合 不计网损时水、 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

4.电力系统负荷及电源的频率静态特性 4.电力系统负荷及电源的频率静态特性 5.电力系统的频率调整 5.电力系统的频率调整频率的一、 频率的一、二次调整 互联系统的频率调整

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第一节 概述电能质量 频率—频率调整，允许+0.2HZ 频率 频率调整，允许+0.2HZ+0.5HZ 频率调整 电压—电压控制 允许+ 电压控制， 电压 电压控制，允许+5% 波形—抑制谐波 波形 抑制谐波

一、电力系统频率变化的影响 异步电机—转速与频率有关 转速与频率有关， 异步电机 转速与频率有关，出残次品 对用户 频率降低 机床传动出力降低 频率降低—机床传动出力降低 电子仪器的准确性受影响 对电厂 和系统 异步电机(给水泵、风机) 出力与频率降低 出力与频率降低、 异步电机(给水泵、风机)—出力与频率降低、停转 汽轮机低压叶片共振、 汽轮机低压叶片共振、断裂 电机与变压器励磁电流增大—无功损耗增大电压降低 电机与变压器励磁电流增大 无功损耗增大电压降低

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第一节 概述二、电力系统频率与有功功率紧密相关 频率—由发电机转速决定 频率 由发电机转速决定 转速与其轴上的转矩平衡有关 稳态时： 稳态时：MT= ME,f=0 MT:由于惯性大变化慢 负荷变化 转矩不平衡 转矩不平衡 ME:有功负荷变化快 发电机转速变化 产生瞬时不平衡 频率变化( 0.2HZ 频率变化(+0.2HZ+0.5HZ) MT:原动机输入机械转矩 ME:发电机输出电磁转矩

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第一节 概述三、有功功率负荷的变化及其调整 负荷变化 频率变化 负荷性质 调频方式 负荷分解：P∑=P1+P2+P3 负荷分解： 幅值小 频率高 特点 第 周期短 一 小负荷 种 负 原因 小操作 荷 调整：一次调频(调速器 调速器) 调整：一次调频 调速器

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第一节 概述第 二 种 负 荷 第 三 种 负 荷 特点：幅值较大、 特点：幅值较大、频率较低 原因：冲击性、 原因：冲击性、间歇性负荷 调整：二次调频 调频器 调频器) 调整：二次调频(调频器 特点：幅值很大、 特点：幅值很大、变化缓慢 原因：生产、 原因：生产、生活及气

象等 条件引起 调整： 调整：经济分配

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第一节 概述四、有功功率电源及备用容量 系统有功功率平衡： 系统有功功率平衡：∑ PG = ∑ PL + 总装机容量：所有发电机的额定 总装机容量： 容量之和 系统电源容量：可投入发电设备 系统电源容量：可投入发电设备 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 于发电负荷部分，一般占 于发电负荷部分， 最大发电负荷的15%--20% 15%-最大发电负荷的15%--20% P∑

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第一节 概述最大发电负荷： 最大发电负荷：PM = ∑ PLmax + 总 装 机 容 量 备 用 容 量 P∑max 负荷备用(2%--5%) 负荷波动 负荷波动、 负荷备用(2%--5%)—负荷波动、计划外负荷 --5% 事故备用(5%--10%) 不影响供电 --10% 不影响供电， 事故备用(5%--10%)—不影响供电，不少于一 台最大机组的容量 检修备用(4%--5%) 适时安排 --5% 检修备用(4%--5%)—适时安排 国民经济备用(3%--5%) 超产及新负荷出现 --5% 国民经济备用(3%--5%)—超产及新负荷出现 冷 备 用

一般总备用—(15%--20%) 一般总备用 (15%--20%) PM --20% 检修备用 部分事故备用 部分事故备用 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 负荷备用 热 备 用

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第二节 目标函数与机组耗量特性经济运行的目的——机组分摊负荷，使总的能源消耗最低 机组分摊负荷， 经济运行的目的 机组分摊负荷 数学最优问题——目标函数求极值问题 目标函数求极值问题 数学最优问题 机组耗量特性——机组效率的体现 机组耗量特性 机组效率的体现 等微增率准则——经济运行的依据 等微增率准则 经济运行的依据 一、目标函数和约束条件 在满足 等约束条件) h(x,u, d) = 0 (等约束条件) g(x,u, d) ≤ 0 (不等约束条件) 不等约束条件)

的限制下， 的限制下，使目标函数

F = F(x, u, d)

达到最小值

状态变量， 控制变量， X —状态变量， u—控制变量， d —扰动变量 状态变量 控制变量 扰动变量

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第二节 目标函数与机组耗量特性应用于电力系统——经济运行 经济运行 应用于电力系统 等约束条件——功率平衡: 功率平衡: 等约束条件 功率平衡

∑P = ∑PGi i=1 j =1

n

m

Lj

+ PΣ

不等约束条件——功率限制: 功率限制: 不等约束条件 功率限制

PGi min ≤ PGi ≤ PGi max QGi min ≤ QGi ≤ QGi maxFΣ = ∑Fi(PGi)i=1 n

目标函数——燃料损耗 燃料损耗 目标函数

t/h

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第二节 目标函数与机组耗量特性二、发电机组的耗量特性 发电机组在单位时间内消耗的能源与发出的有功功率 的关系——耗量特性 的关系 耗量特性

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第二节 目标函数与机组耗量特性Fi = tgα 直线的斜率 比耗量： 比耗

量：i = Gi Fi 微增率： 微增率：λi = 切线的斜率 Gi

λ值越小，效率越高 值越小，

λ与PG的关系可用耗量微增率曲线表示 一般 i≠λI 当i=λi时 i最小

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第二节 目标函数与机组耗量特性三、等耗量微增率准则 假设：发电厂内多台机组并列向负荷供电( 假设：发电厂内多台机组并列向负荷供电(Ph) 等约束条件： 等约束条件： 不等约束条件： 不等约束条件： 目标函数： 目标函数：

∑Pi= 1

n

Gi

= Ph

∑Pi= 1

n

Gi

Ph = 0

PGi min ≤ PGi ≤ PGi maxn

QGi min ≤ QGi ≤ QGi maxFΣ = ∑Fi(PGi)i= 1

t/h

思路：建立新的不受约束的目标函数 思路：建立新的不受约束的目标函数——拉格朗日函数 拉格朗日函数L = FΣ + λ(Ph ∑PGi) = ∑Fi(PGi) λ(Ph ∑PGi)i= 1 i= 1 i= 1 n n n

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第二节 目标函数与机组耗量特性燃料最省 求L函数的极小值L FΣ i=1 +λ = PGi PGi PGi n L = Ph ∑PGi = 0 λ i=1(i = 1 2,n) ,

(Ph ∑PGi)

n

=0

使L函数极小的必要条件是

从而

Fi Fi λ = 0 =λ PGi PGi Ph = ∑PGii=1 n

结论

耗量曲线是上凹曲线， 耗量曲线是上凹曲线，存在极小值 按各机组等微增率Fi =λ PGi

分配发电功率

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第二节 目标函数与机组耗量特性物理意义：只有B1,B2两点的切 物理意义：只有B1,B2两点的切 B …… 此处隐藏：2187字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……