電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)課件 第五章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整sry.ppt

第五章 電力系統(tǒng)的有功功率 和頻率調(diào)整,華 僑 大 學 尚 榮 艷,衡量電能質(zhì)量的指標 頻率 電壓 波形 衡量經(jīng)濟性的主要指標 比耗量 線損率,詳見第一章P6,電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度：是在滿足安全和一定質(zhì)量要求的條件下盡可能提高運行的經(jīng)濟性，即合理地利用現(xiàn)有的能源和設(shè)備，以最少的燃料消耗量（或燃料費用或運行成本），保證對用戶可靠而滿意地供電。 最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點正常功率平衡及各種安全性不等式約束條件下，求以發(fā)電費用（耗量）或網(wǎng)損為目標函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。 最優(yōu)潮流的優(yōu)點：將安全性運行和最優(yōu)經(jīng)濟運行等問題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學模型來描述。,第1節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡,發(fā)電機組的功率平衡:發(fā)電機的電磁功率PE與原動機的機械功率PT之間的平衡。(PD 為機械損耗雜散損耗等) PT PE + PD PE 電力系統(tǒng)的功率平衡：發(fā)電機與負荷之間的電磁功率平衡，時刻平衡,一、有功功率負荷的變動和調(diào)整控制,發(fā)電機組的有功平衡與頻率的關(guān)系,發(fā)電機組 原動機發(fā)電機,推力,阻力,原動機慣性大，有功調(diào)節(jié)慢，無法時刻保持與瞬變負荷及發(fā)電機功率的平衡，而只能保證動態(tài)平衡，相應(yīng)頻率也只能保持動態(tài)穩(wěn)定。,頻率變化反映機組的有功平衡關(guān)系，是機組有功調(diào)節(jié)的依據(jù)。 負荷波動是頻率偏差的根本原因 有功平衡的高低決定了頻率的高低,目標：保證頻率的質(zhì)量與穩(wěn)定，滿足有功調(diào)度的經(jīng)濟與可靠性要求,電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度的第一個問題就是研究用戶的需求，即進行電力負荷預(yù)測，按照調(diào)度計劃的周期，可分為日負荷預(yù)測，周負荷預(yù)測和年負荷預(yù)測。不同的周期的負荷有不同的變化規(guī)律,負荷變動的類型及其特點,第一種：變動幅度很小，周期很短，有很大的偶然性。偶然性的負荷變動 第二種：變動幅度較大，周期較長，沖擊性負荷（電爐、壓延機械、電氣機車） 沖擊性的負荷變動 第三種：變動幅度最大，周期最長，由生產(chǎn)、生活、氣象變化引起（可以預(yù)計） 可預(yù)見的負荷變動,頻率的一次調(diào)整：用發(fā)電機組的調(diào)速器(第一種負荷變動)。 頻率的二次調(diào)整：用發(fā)電機組的調(diào)頻器(第二種負荷的變動)。 調(diào)頻廠，對應(yīng)潮流計算中的平衡節(jié)點 頻率的三次調(diào)整：按最優(yōu)化準則分配第三種有規(guī)律變動的負荷，即責成各發(fā)電廠按事先給定的發(fā)電負荷曲線發(fā)電。 負荷側(cè)管理：個別負荷大量或長時間超計劃用電以致影響系統(tǒng)運行質(zhì)量時，由系統(tǒng)管理部門在遠方將其部分或全部切除的控制方式(不同于前三種),據(jù)此，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整， 大體上也可分為一次、二次、三次調(diào)整三種：,前兩種是事后的，第三種是事前的。 一次調(diào)頻是所有運行中的發(fā)電機組都可參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負荷發(fā)電。這類發(fā)電廠稱為負荷監(jiān)視廠。 二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點來承擔。,電力系統(tǒng)中負荷變動的幅度愈大，周期就愈長。,圖5-2 調(diào)頻任務(wù)的分配,P,二、有功功率負荷曲線的預(yù)計,進行有功功率和頻率三次調(diào)整時，多半是以有功功率日負荷曲線為依據(jù)的.,傳統(tǒng)方法,收集未來若干天的預(yù)計負荷(大用電量用戶)； 參照長期積累的實測數(shù)據(jù)，匯總調(diào)整用電負荷； 計入網(wǎng)絡(luò)損耗：一般約為系統(tǒng)總負荷的6%10% 不變損耗：與負荷大小無關(guān)(變壓器空載損耗) 可變損耗：與負荷的平方成正比 考慮廠用電：水電廠，0.1%1%；火電廠，5%8%；原子能電廠：4%5%；相應(yīng)必須考慮可投入的發(fā)電設(shè)備和發(fā)電容量， 特別注意氣象條件變化對負荷曲線的影響。 實測負荷曲線形成以后，還需要負荷曲線的加工。,圖5-3 負荷曲線加工,加工原則：實測曲線加工前后，最大和最小負荷特征及曲線下的面積應(yīng)一致。,實測曲線,加工后的曲線,負荷曲線的加工,三、有功功率電源和備用容量,有功功率電源,系統(tǒng)中可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量可能小于總裝機容量 定期停機檢修 水電廠的發(fā)電機因水頭極度降低不能按額定容量發(fā)電 各發(fā)電廠預(yù)計可投入運行的發(fā)電機組的可發(fā)功率之和為可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量。,有功功率備用容量,為了保證可靠供電和良好的電能質(zhì)量，系統(tǒng)電源容量必須大于發(fā)電負荷。 備用容量：可供調(diào)度的系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負荷的部分。 熱備用(旋轉(zhuǎn)備用)：運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負荷之差。 冷備用：未運轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率。檢修中的發(fā)電設(shè)備不屬冷備用。發(fā)電設(shè)備從“冷狀態(tài)”至投入系統(tǒng)發(fā)出額定功率所需時間幾分鐘（水電常）或十余小時（火電廠）。熱備用越多，越有利于保證電能質(zhì)量和供電可靠性，但經(jīng)濟性不好。,負荷備用：調(diào)整系統(tǒng)中的短時負荷波動并擔負計劃外的負荷增加而設(shè)置的備用。負荷備用設(shè)置在調(diào)頻廠內(nèi),取最大負荷的2%5%，（大系統(tǒng)取小值，小系統(tǒng)取大值。） 事故備用：使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時不受嚴重影響，維持系統(tǒng)正常供電需要的備用。取最大負荷的5%10%，但不得小于系統(tǒng)中最大機組的容量。 檢修備用：使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。系統(tǒng)負荷季節(jié)性低落期間和節(jié)假日安排不下所有設(shè)備的大小檢修時才設(shè)置專門的檢修備用。 國民經(jīng)濟備用：計及負荷的超計劃增長而設(shè)置的備用。,各種備用容量的關(guān)系,負荷備用熱備用 事故備用至少包括一部份熱備用（可含冷備用） 檢修備用（通過檢查年最大負荷曲線來確定，即視需要) 國民經(jīng)濟備用,負荷備用、事故備用、檢修備用、國民經(jīng)濟備用，以熱備用和冷備用的形式存在于系統(tǒng)中。,具備了備用容量，才可能談及備用用量在各發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配以及系統(tǒng)的頻率調(diào)整問題。,第2節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配,有功功率的最優(yōu)分配主要包括兩個內(nèi)容： （1）有功功率電源的最優(yōu)組合：系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合，即機組的最優(yōu)啟停調(diào)度（日調(diào)度問題）。主要涉及冷熱備用容量的合理分布問題。 （2）有功功率負荷的最優(yōu)分配：有功功率負荷在各個正在運行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配，即負荷的經(jīng)濟調(diào)度或者最優(yōu)潮流問題。主要涉及熱備用容量的合理分布問題。 目標有耗煤量最少、污染排放量最少、啟停損失最少、發(fā)電成本最少、耗水量最少、水電發(fā)電量最多等。約束條件有機組的運行特性約束、網(wǎng)絡(luò)安全約束、水庫流量約束等,一、各類發(fā)電廠的運行特點和合理組合,火力發(fā)電廠的運行特點,鍋爐和汽輪機都有技術(shù)最小負荷，前者為額定負荷的25%70%，后者為額定負荷的10%15%，總35%85% 鍋爐和汽輪機的投切或承擔急劇變動負荷時都會耗能、費時，且易于損壞設(shè)備。 火電廠鍋爐和汽輪機的分類： (1)高溫高壓設(shè)備：效率高；靈活調(diào)節(jié)的范圍窄 (2)中溫中壓設(shè)備：效率較高溫高壓設(shè)備低；靈活調(diào)節(jié)的范圍較高溫高壓設(shè)備寬。 (3)低溫低壓設(shè)備：技術(shù)經(jīng)濟指標最差，應(yīng)淘汰 熱電廠(供熱式火力發(fā)電廠):效率高,技術(shù)最小負荷取決于熱負荷(稱為強迫功率),原子能發(fā)電廠的特點,反應(yīng)堆的負荷沒有限制，其技術(shù)最小負荷取決于汽輪機，為其額定負荷的10%15% 反應(yīng)堆和汽輪機的投切或承擔急劇變動負荷時會耗能、費時、易于損壞設(shè)備 原子能發(fā)電廠的一次投資大，運行費用小。,水力發(fā)電廠的特點,水電廠的強迫功率：為保證河流下游的灌溉、 通航，向下游釋放一定水量時發(fā)出的功率。 水輪機也有技術(shù)最小負荷，其值因水電廠的具體條件而異。 水輪機的投切或承擔急劇變動負荷時操作簡單，不會耗費很多能量和花費很多時間。 水電廠水頭過分低落時，水輪發(fā)電機組可發(fā)的功率要降低。 水電廠按其有無調(diào)節(jié)水庫、調(diào)節(jié)水庫的大小或其功能分為無調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)、多年調(diào)節(jié)和抽水蓄能等幾類,無調(diào)節(jié)和有調(diào)節(jié)水電廠的分類特點,無調(diào)節(jié)水庫的水電廠：徑流式水電廠 發(fā)出的功率取決于河流的天然流量。一晝夜間水量和機組發(fā)出功率基本不變。 有調(diào)節(jié)水庫的水電廠： 運行方式取決于水庫調(diào)度所給定的水電廠耗水量。 洪水季節(jié)，滿負荷運行。來水多，避免棄水。 枯水季節(jié)，承擔急劇變動負荷。來水少，可儲存 根據(jù)水庫容量分為：日、年、多年等調(diào)節(jié)方式，庫容越大，調(diào)節(jié)能力越強。所謂多年調(diào)節(jié)，指庫容足夠大，可存儲多年的多余水量，說明其庫容調(diào)節(jié)能力強。,抽水蓄能水電廠的特點,上下方各有一水庫。 系統(tǒng)負荷出現(xiàn)低谷時，抽水至上水庫儲蓄水能 系統(tǒng)負荷出現(xiàn)高峰時，放水至下水庫同時發(fā)電 抽水蓄能，放水發(fā)電循環(huán)的總效率只有70%，但由于其具有很強的消峰填谷的作用，可以使火電廠的負荷比較平穩(wěn)，因此，當系統(tǒng)的有功調(diào)節(jié)能力不足，或者存在核電廠時，應(yīng)該考慮建設(shè)抽水蓄能水電廠。,各類發(fā)電廠的合理組合,(1)各類發(fā)電廠的組合順序考慮調(diào)節(jié)效率/能力 火電廠以承擔基本不變的負荷為宜，避免頻繁調(diào)節(jié)。高溫高壓電廠優(yōu)先投入，其次是中溫中壓電廠。 原子能電廠原則上應(yīng)持續(xù)承擔額定容量負荷，運行費用小 無調(diào)節(jié)水庫水電廠的全部功率和有調(diào)節(jié)水庫水電廠的強迫功率應(yīng)首先投入。 有調(diào)節(jié)水庫水電廠的可調(diào)功率洪水季節(jié)先投入；枯水季節(jié)后投入。 抽水蓄能水電廠低谷負荷時當負荷，高峰負荷時當電源。,(2)不能忽視保證可靠供電、降低網(wǎng)損、維持良好的電能質(zhì)量和足夠的系統(tǒng)穩(wěn)定性等要求。 (3)負荷曲線的最高處是肩負調(diào)整系統(tǒng)頻率任務(wù)的發(fā)電廠的工作位置。負荷備用設(shè)置在調(diào)頻廠內(nèi)，枯水季節(jié)由大水電廠承擔調(diào)頻任務(wù)，豐水期則為中溫中壓火電廠，抽水蓄能電廠在其發(fā)電期間也可以參與調(diào)頻。,枯水期,豐水期,組合順序示意圖,各類發(fā)電廠的日負荷曲線,1. 耗量特性 發(fā)電設(shè)備的輸入和輸出的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備單位時間內(nèi)消耗的燃料F（耗水量W）與發(fā)出有功功率PG的關(guān)系。 2. 比耗量 耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值。,最優(yōu)負荷分配的基本概念,二、最優(yōu)負荷分配時的目標函數(shù)和約束條件,3. 發(fā)電設(shè)備的效率 輸入功率與輸出功率之比。 耗量特性的縱橫坐標單位相同時， 4. 耗量微增率 單位時間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。,5. 最小比耗量 min 耗量特性曲線切點對應(yīng)的比耗量。,目標函數(shù)： C = C (x, u, d ) 等約束條件： f (x, u, d ) = 0 不等約束條件： g(x, u, d ) 0,x 為狀態(tài)變量；u為控制變量；d 為擾動變量,最優(yōu)負荷分配的目標函數(shù)與約束條件:,狀態(tài)變量(x) ：反映系統(tǒng)運行狀態(tài)的變量因變量； 除平衡節(jié)點外，其它所有節(jié)點的電壓相角； 除發(fā)電機節(jié)點以及具有可調(diào)無功補償設(shè)備節(jié)點之外，其它所有節(jié)點的電壓模值。 (2) 控制變量(u) ：可以設(shè)定、調(diào)整的變量 除平衡節(jié)點外，其它發(fā)電機的有功出力： 所有發(fā)電機節(jié)點(包括平衡節(jié)點)及具有可調(diào)無功補償設(shè)備節(jié)點的電壓模值； 帶負荷調(diào)壓變壓器的變比。 (3) 擾動變量(d)：不可控制的變量，包括：PL、QL ,最優(yōu)潮流模型的目標函數(shù)，最常用的有兩種： (1) 系統(tǒng)運行成本最小。該目標函數(shù)一般表示為火電機組燃料費用最小，不考慮機組啟動、停機等費用。其中機組成本耗費曲線是模型的關(guān)鍵問題，它不僅影響解的最優(yōu)性，還制約求解方法的選取。通常機組燃料費用函數(shù)常用其有功出力的多項式表示，最高階一般不大于3。若階數(shù)大于3，目標函數(shù)將呈現(xiàn)非凸性，造成最優(yōu)潮流模型收斂困難。 (2) 有功傳輸損耗最小。無功優(yōu)化潮流通常以有功傳輸損耗最小為目標函數(shù)，它在減少系統(tǒng)有功損耗的同時，還能改善電壓質(zhì)量。,本書以第一種為例,有功最優(yōu)分配的目標函數(shù)是使全系統(tǒng)每小時的總能源消耗或燃料費用為最小。 對于純火電系統(tǒng)， 發(fā)電廠的燃料費用主要與發(fā)電機輸出的有功功率有關(guān)，與輸出的無功功率及電壓等運行參數(shù)關(guān)系較小 。這種反映單位時間內(nèi)發(fā)電設(shè)備的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系稱為耗量特性。其函數(shù)關(guān)系式為： 單位：噸/小時,上述函數(shù)可用試驗數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合而成，根據(jù)前人經(jīng)驗，階數(shù)為2比較合適，即 總的目標函數(shù)為：,等約束條件：有功功率必須保持平衡的條件 對于每個節(jié)點： 對于整個系統(tǒng)： 若不計網(wǎng)損：,各發(fā)電機出力不等約束條件為 系統(tǒng)各點的電壓不等約束條件為 Ui min Ui Ui max , i = 1,2,n,不等式約束條件,水電廠的最優(yōu)潮流模型與火電廠類似，只是目標函數(shù)不再是單位時間內(nèi)消耗的能源，而是一段時間內(nèi)消耗的能源，等式約束條件增加用水約束條件： (詳見P182),一般用拉格朗日乘數(shù)法。用兩個發(fā)電廠之間的經(jīng)濟調(diào)度來說明，問題略去網(wǎng)絡(luò)損耗。 建立數(shù)學模型。,三、最優(yōu)分配負荷時等耗量微增率準則,根據(jù)給定的目標函數(shù)和等式約束條件建立一個新的、不受約束的目標函數(shù)拉格朗日函數(shù)。 對拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到最小值時應(yīng)有的三個條件：,（1）,求解（1）得到： 這就是著名的等耗量微增率準則，表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負荷。,對不等式約束進行處理 對于有功功率限制，當計算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限，則該發(fā)電設(shè)備取其限制，不參加最優(yōu)分配計算，而其他發(fā)電設(shè)備重新進行最優(yōu)分配計算。 無功功率和電壓限制和有功功率負荷的分配沒有直接關(guān)系，可暫時不計，當有功功率負荷的最優(yōu)分配完成后計算潮流分布在考慮。,推廣到多臺發(fā)電機組或發(fā)電廠，有 即 等耗量微增率準則：各機組以相等的耗量微增率運行并滿足功率平衡約束時，系統(tǒng)的總耗量最小。,設(shè)耗量微增率的初值 ； 求與 對應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)功率 ； 校驗求得的 是否滿足等式約束條件： 如不能滿足，則如 ，取 ；如 ，取 ，自2）開始重新計算。 直到滿足條件。,用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題,例52,同一發(fā)電廠內(nèi)兩套發(fā)電設(shè)備共同供電，它們的耗量特性分別為 即如圖512所示。它們的可發(fā)有功功率上下限則分別為： PG1min=20MW；PG1max=100MW PG2min=20MW；PG2max=100MW,試求負荷的最優(yōu)分配方案和兩套設(shè)備的綜合耗量微增率曲線； 設(shè)兩套設(shè)備平均分配負荷，試求負荷為100MW時，每小時多消耗的燃料。,解：（1）由耗量特性得兩套發(fā)電設(shè)備的耗量微增率分別為 負荷PL為40MW時，兩套設(shè)備都按下限發(fā)電，各承擔20MW，相應(yīng)的耗量微增率為 因此，負荷增加時，發(fā)電設(shè)備2應(yīng)首先增加負荷，而發(fā)電設(shè)備1則仍按下限發(fā)電。這時，兩套設(shè)備的綜合微增率應(yīng)取決于發(fā)電設(shè)備2。例如，負荷為50MW時，PG1=20MW，PG2=30MW。,負荷增加，直到 也等于0.306后，發(fā)電設(shè)備1才開始增加負荷。而 時，由 可解得PG2=35MW。從而，負荷增加至 并繼續(xù)增加時，發(fā)電設(shè)備1才開始增加負荷。換言之，只有負荷大于55MW時，才真正有可能按等耗量微增率準則分配負荷。 按耗量微增率準則分配負荷時的計算較簡單，只要取不同 值代入下列計算公式,分別計算PG1、PG2、PL。計算結(jié)果列于表52。 由表52可見， 時，發(fā)電設(shè)備1分配的負荷已達它的上限。因此，負荷繼續(xù)增加時，增加的負荷應(yīng)由發(fā)電設(shè)備2承擔，兩套設(shè)備的綜合耗量微增率也就應(yīng)取決于發(fā)電設(shè)備2。 由表52可作負荷最優(yōu)分配方案如圖513所示，綜合耗量微增率曲線如圖514所示。,（2）PL=100MW，按最優(yōu)分配時，PG1=45.3MW、PG2=54.7MW，總耗量為,PL=100MW，按平均分配時，PG1=50MW、PG2=50MW，總耗量為 二者相差0.07t/h。雖然每小時僅相差0.07t，但日積月累，數(shù)字也很可觀。,已知三個火電廠的耗量特性分別為： 不計網(wǎng)損時，求：當總負荷為700MW時各個發(fā)電廠間有功負荷的最優(yōu)分配；若三個火電廠所用燃料價格分別為100、110、90元/t，按電能成本分配負荷。,算例2,解：用解析法求解 = 2PD + (bi /i)/(1/i) =1400+(0.3/0.0007+0.32/0.0004+0.3/0.00045)/ (1/0.0007+1/0.0004+1/0.00045) = 0.5357 則 PG1 = (0.5357-0.3)/(20.0007)= 168.39(MW) PG2 = (0.5357-0.32)/(20.0004)= 269.68(MW) PG3 = (0.5357-0.3)/(20.00045)= 261.93(MW),根據(jù)1=2=3=，可推導(dǎo)此式,校驗有功功率不等約束 PGimin PGi PGimax，可知 PG1 越上限，取 PG1 =150MW，再重新計算 ，得 P D= PDPG1=700150 = 550(MW) =1100+(0.3/0.0007+0.32/0.0004+0.3/0.00045)/ (1/0.0007+1/0.0004+1/0.00045) = 0.5435 PG2 = (0.5435-0.32)/(20.0004) = 279.41(MW) PG3 = (0.5435-0.3)/(20.00045) = 270.59(MW),（2）燃料價格與耗量特性相乘就得到電能的費用特性，將F1 、F2、 F3分別乘以100、110、90元/t，得到費用特性為 求解得到： PG1 = 150MW，PG2= 215.09MW，PG3 = 334.91MW,計算過程和第一小題一樣，只是目標函數(shù)變?yōu)殡娔艹杀玖?。顯然，PG3超限了，應(yīng)改為300MW，重新計算，進行下一步的計算。,用于解決火力發(fā)電廠與水力發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題。 其目標函數(shù)不變，不等式約束不變。 等式約束中加水量特性方程： wj：單位時間內(nèi)水力發(fā)電設(shè)備的水量消耗。 另外還有所不同的是須各時段聯(lián)立求解。,四、等耗量微增率準則的推廣應(yīng)用,1) 數(shù)學模型的變化,拉格朗日函數(shù) 對拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到極值條件：,求解極值條件，得到： 即： 實際可看作是一個換算系數(shù)，也稱為水價系數(shù)。 在枯水季節(jié)，水電廠承擔調(diào)頻任務(wù)， 比較小，比較大； 在洪水季節(jié)，水電廠承擔基荷任務(wù)， 比較大，比較小。,根據(jù)給定的可消耗水量K2，設(shè)換算系數(shù)的初值 ； 求與 相對應(yīng)的，各個不同時刻的有功功率負荷最優(yōu)分配方案； 計算與這最優(yōu)分配方案對應(yīng)的消耗水量 ； 校驗求得的 是否與給定的K2 相等； 當 時，取 ；當 ，取 。自第二步開始重復(fù)計算； 繼續(xù)計算，直到求得的 與給定的 K2 相等為止。,換算系數(shù)的迭代求取,數(shù)學模型,五、網(wǎng)絡(luò)損耗的修正,取拉格朗日函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，列出極值條件,仍符合等微增率準則,網(wǎng)損微增率,網(wǎng)損修正系數(shù),網(wǎng)損微增率的計算方法 B系數(shù)法 阻抗矩陣法 轉(zhuǎn)置雅可比矩陣法等。,第三節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整,一、調(diào)整頻率的必要性 頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要的質(zhì)量指標，直接影響著負荷的正常運行。負荷要求頻率的偏差一般應(yīng)控制在（0.20.5）Hz的范圍內(nèi)。 一般而言，系統(tǒng)綜合負荷的有功功率與頻率大致呈一次方關(guān)系。 要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。,(1)電力系統(tǒng)頻率變動對用戶的影響 頻率變化將引起電動機轉(zhuǎn)速的變化，從而影響用戶的產(chǎn)品質(zhì)量； 頻率的不穩(wěn)定將會影響電子設(shè)備的工作 (2)頻率降低對系統(tǒng)本身和發(fā)電廠的影響 系統(tǒng)的無功負荷將增大，使系統(tǒng)電壓水平下降 影響鍋爐的正常運行 增加汽輪機葉片損壞的機會 發(fā)電機定子和轉(zhuǎn)子的溫升都將增加 變壓器的鐵芯損耗和勵磁電流都將增大 可能會使整個系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電 調(diào)整頻率的手段： 發(fā)電機組原動機的自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速系統(tǒng) 調(diào)速器：進行頻率的“一次調(diào)整”； 調(diào)頻器：進行頻率的“二次調(diào)整”。,頻率不穩(wěn)定的危害,二、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性,關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機或水輪機的導(dǎo)向葉片，使其開度增大，增加進汽量或進水量。,D1,E1,C1,F1,B1,離心飛擺式自動調(diào)速系統(tǒng),轉(zhuǎn)速偏差對進汽/水門開度的負反饋作用,負荷,轉(zhuǎn)速,離心飛擺式自動調(diào)速系統(tǒng)頻率的“一次調(diào)整”作用原理,原動機主軸帶動套筒，套筒帶動飛擺轉(zhuǎn)動； 機組負荷增大，轉(zhuǎn)速下降，飛擺向轉(zhuǎn)軸靠攏，A點下移到A“點； 油動機活塞兩邊油壓相等，B點不動，杠桿AB繞B點逆時針轉(zhuǎn)動到A“ B，使C點下降至C。 調(diào)頻器不動時，D點不動，杠桿DE繞D點順時針轉(zhuǎn)動到 DE，使F點下降至F和E點下降使E 。,錯油門活塞下移使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)b進入油動機活塞下部，活塞上部的油經(jīng)a流入錯油門上部。 油動機活塞向上移動，使汽輪機的調(diào)節(jié)汽門或水輪機的導(dǎo)向葉片開度增大，增加進汽量或進水量。相應(yīng)使機組轉(zhuǎn)速上升，A“點回升，提升C點；同時，活塞上移，使杠桿A“B繞A“逆時針轉(zhuǎn)動，也提升C點。 當A“點回升到A點， C點回升C點, E點回升E時，使油管a、b的小孔重新堵住，油動機活塞停止移動。,調(diào)節(jié)過程結(jié)束時，杠桿AB的位置為ACB。C點為原位置，B的位置較B高，A的位置較A略低。相應(yīng)的進汽量或進水量較原來多，機組轉(zhuǎn)速較原來略低。 特點：調(diào)速器的一次頻率調(diào)整，一定是有差調(diào)節(jié)（調(diào)整后原動機的轉(zhuǎn)速或頻率有所變動，轉(zhuǎn)速或頻率偏差不為0）,離心飛擺式自動調(diào)速系統(tǒng)頻率的“二次調(diào)整”作用原理,調(diào)頻器轉(zhuǎn)動蝸輪、蝸桿，抬高D點，杠桿DE繞F點順時針轉(zhuǎn)動； 錯油門活塞再次下移開啟小孔，在油壓作用下，油動機活塞再次向上移動，進一步增加進汽或進水量。機組轉(zhuǎn)速上升，飛擺使A點由點A上升。 油動機活塞向上移動時，杠桿AB繞A逆時針轉(zhuǎn)動，帶動C、F、E點上移，再次堵塞錯油門小孔，結(jié)束調(diào)節(jié)過程。 D點位移選擇恰當，A點可能回到原來位置 特點：可以實現(xiàn)有差調(diào)節(jié)/無差調(diào)節(jié),電源有功功率靜態(tài)頻率特性 未配置自動調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性,機組轉(zhuǎn)速很小，蒸汽或水在葉輪上加的轉(zhuǎn)矩很大，功率輸出小。 機組轉(zhuǎn)速很大，蒸汽或水在葉輪上加的轉(zhuǎn)矩很小，功率輸出小 額定條件時轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩適中，功率輸出最大,線性直線,二次曲線,電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配置有自動調(diào)速系統(tǒng)(一次調(diào)頻),（1）頻率一次調(diào)整時的靜態(tài)頻率特性 調(diào)速器隨機組轉(zhuǎn)速的變動不斷改變進汽(水)量，相應(yīng)機組的靜態(tài)頻率特性平行移動，使原動機的運行點不斷從一根靜態(tài)頻率特性曲線向另一根靜態(tài)頻率特性曲線過渡。 連接不同曲線上運行點,得到有頻率一次調(diào)整時的靜態(tài)頻率特性。,為簡化分析，直線1-2代替曲線1-2，直線2-3代替曲線2-3,圖5-24 一次調(diào)整時原動機的靜態(tài)頻率特性,進汽/水,斜線，功率增大，頻率減小，有差調(diào)節(jié),最大開度，Pm不變,一次調(diào)頻曲線,電源有功功率靜態(tài)頻率特性 配