电力系统工程基础--控制篇(第一讲).pptVIP

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2010-5 《电力系统工程基础--控制篇》 电力系统工程基础--控制篇 主要内容 第15章 电力系统的运行与控制 第16章 电力系统电能质量与可靠性 第15章 电力系统的运行与控制 15.1 电力系统运行的安全性 15.2 电力系统的有功与频率控制 15.3 电力系统的电压控制 15.4 电力系统的优化调度 15.5 电力系统运行的自动化 15.1 电力系统运行的安全性 15.1.1 电力系统运行安全性 电力系统运行的安全性是指应付各种可能的扰动以保持电力系统连续运行的能力。 电力系统安全性的定义 具体地,电力系统正常运行必须满足两个条件(约束): ①有功、无功功率的平衡(等式约束); ②电能质量和设备的运行状态(即频率、电压、元件电流、机组功率、功角等)不应超出允许要求的范围(不等式约束)。 应付的手段:电力系统的运行调度与调节、保护、控制,用户侧管理等。 15.1.2 电力系统安全性的防御 电力系统运行的监测 任务:向调度控制中心提供实时运行的相关信息。主要包括母线电压,线路电流\有功\无功,断路器、隔离开关的状态,系统频率,机组功率,变压器分接头位置等。 作用:依据收集的信息,判断系统的运行状态,为调度人员及时作出相关的控制决策提供辅助手段。 手段:数据采集与监视控制系统(简称为SCADA),完成电力系统的状态估计(SE),预想事故评估(SA,DA)等。 预想事故评估 预想事故评估:在完成电力系统状态估计的基础上,对预想的事故集(contingencies)进行分析。 电力系统的运行状态分类 正常状态:安全正常状态、不安全正常状态 紧急状态 崩溃状态 恢复状态 电力系统运行状态的转化过程 正常状态: 安全/不安全正常状态。 预防控制:使系统从不安全正常状态转移到安全正常状态的控制,如架设输电线路、新建发电厂等。 紧急状态: 满足第一个条件,不满足第二个条件 静态的,表现为过载或电压越限,允许时间较长,通过校正控制使系统返回正常状态 稳定性破坏性质的,功角不断增大,频率或电压不断下降,允许时间较短,通过紧急控制,如切机、解列、切负荷使系统进入恢复状态 恢复状态: 第一个条件不满足,第二个条件满足 启动机组、系统并列等,使系统重新进入正常状态 15.1.3 电力系统的安全准则 为了实现电力系统的安全、稳定运行,电力系统运行各部门(规划、计划、设计、建设、生产运行和科研试验等)都有自己的安全准则 安全准则随技术、经济水平的发展而不断修正 例如: 《电力系统安全稳定导则》 81年版、DL 755-2001 《电力系统技术导则》 SD 131-84 《电力系统设计技术规程》SDJ161-85 15.2 电力系统的有功与频率控制 15.2.1 有功功率平衡与备用 全系统的有功平衡 运行中: 规划设计: 系统电源容量: 可投入发电设备的可用功率之和 系统的备用容量:系统电源容量大于发电负荷的部分。 设置备用的目的:系统的最大负荷不确定;发输电设备的故障不确定;机组必须定期检修 备用容量的分类 (1) 按投入时间(工作方式)分 热备用:运转中的发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用); 热备用:运转中的发电设备可能发的最大功率与发电负荷之差(旋转备用); 冷备用:未运转的、但能随时启动的发电设备可能发的最大功率(不含检修中的设备); 按用途分 负荷备用:适应负荷短时波动、一日内计划的负荷增加,一般为最大负荷的2~5%; 事故备用:适应发电设备发生偶然事故时的备用,一般为最大负荷的5~10%,分冷、热备用; 检修备用:满足检修需要而设置的备用(有时不设); 国民经济(发展)备用:计及负荷超计划增长而设置的备用,一般为最大负荷的3~5%。 15.2.2 有功功率负荷变动及控制 负荷变化 1、周期短(<10s) 、幅度小,偶然性极大; 2、周期较长(10s~3min) 、幅度较大。如电炉、压延机械、电力机车等带有冲击性的负荷变动。 3、周期长(3min)、幅度大。主要是由生产、生活、气象等变化引起的负荷变动。基本上可预测,并由负荷曲线反映。 电网频率 f 是发电机转速ω的体现,当发电机PM与PE(+有功损耗)平衡时,ω和 f 不变。 负荷随机变化,PE随机变化。 不可能严格保证任何时刻额定频率,频率偏移不可避免,需要合理规定允许的偏移范围。 我国目前:50Hz±(0.2~0.5)Hz,发达国家:±0.1Hz 控制方式(原则为有功功率的平衡,实质上调整发电机输出功率) 频率的一次调整:调速器 频率的二次调整:调频器 频率的三次调整:依负荷曲线,在发电厂、机组间经济合理地分配 发电机组功频静态特性 近似直线族(一次、二次调频) 发电机的单位调节功率:发电机组 原动机或电源频率特性的斜率。

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