电力系统分析：CH13 电力系统的有功功率 平衡和频率调整.ppt

电力系统的有功功率平衡和频率调整是电力系统稳定运行的核心环节。在电力系统中，有功功率的供需平衡直接影响到系统的频率。频率的稳定对于所有电力设备的正常工作至关重要，因为频率的微小变化都会对异步电动机的性能、汽轮发电机的叶片振动、电厂辅助设备的出力以及电机变压器的无功损耗产生显著影响。 频率调整的必要性主要体现在以下几个方面： 1. 频率偏移会导致设备性能下降，如异步电动机转速减慢、输出功率降低，汽轮发电机的叶片可能会因频率变化而发生脉振。 2. 为了确保电力系统的稳定，需要保持电网频率在一定的允许范围内，通常为±(0.2~0.5)Hz或±(0.4~1)%。 3. 负荷曲线由多种类型的负荷组成，包括快速变化的负荷（如调速器控制）、中等变化速率的负荷（调频器控制）以及缓慢变化的负荷（调度员通过日运行方式调整）。 电力系统的频率特性是由系统负荷和发电机的有功功率-频率静态特性决定的。系统负荷的有功功率与频率的关系可能无关、成一次方比例、二次方比例或更高次方比例。发电机的有功功率-频率静态特性通常由其调速系统决定，例如，汽轮发电机和水轮发电机在负荷增大时，其输出功率增加会导致频率降低。 频率调整分为一次调整和二次调整。一次调整主要由发电机的调速器自动进行，通过改变发电机的出力来迅速响应负荷的变化，维持基本的频率稳定。二次调整则由调频器控制，主要针对负荷中较慢变化的部分进行调整。此外，在大型互联系统中，还需要进行频率的区域间协调，以保证整个系统的频率稳定。 有功功率平衡是指系统中的总发电功率与总负荷功率相等，这是频率稳定的基础。合理的发电厂负荷分配有助于维持这种平衡，例如，根据负荷曲线的不同特性，将快速响应的发电资源分配给快速变化的负荷，而将较稳定的发电资源用于支持缓慢变化的负荷。 备用系数（kr）的概念用于评估系统在应对负荷变化时的调节能力。当kr大于1时，意味着系统有足够的备用容量来增加单位调节功率，提高频率调整的效率。相反，若kr等于1，则表示没有备用容量，发电机无法提供额外的单位调节功率。 电力系统的有功功率平衡和频率调整是一个复杂的过程，涉及到系统内各个部分的动态协调，以确保电网的安全、稳定和高效运行。理解这些概念和技术对于电力系统的设计、运营和维护至关重要。