第三章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的調(diào)節(jié)

1、第三章電力系統(tǒng)頻率及有第三章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié) 一、電力系統(tǒng)的頻率特性一、電力系統(tǒng)的頻率特性二、調(diào)頻與調(diào)頻方程式二、調(diào)頻與調(diào)頻方程式三、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻三、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻四、電力系統(tǒng)低頻減載四、電力系統(tǒng)低頻減載目的要求：目的要求： 了解電力系統(tǒng)調(diào)頻的實(shí)質(zhì)和重要性；了解負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性及負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)；了解調(diào)速器的工作原理及其靜態(tài)調(diào)節(jié)特性、配有調(diào)速器的發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性.重點(diǎn)：重點(diǎn)： 負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性及負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)難點(diǎn)：難點(diǎn)： 電力系統(tǒng)的功率-頻率特性分析 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 一、概述 1)并列運(yùn)行的每

2、一臺發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率的關(guān)系為：式中 P發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子極對數(shù) n 發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） f電力系統(tǒng)頻率（Hz） 顯然，電力系統(tǒng)的頻率控制實(shí)際上就是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。 60pnf第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 2) 電力系統(tǒng)頻率一致。3)任一時(shí)刻，發(fā)供平衡。4)負(fù)荷增加時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)了功率缺額，機(jī)組的轉(zhuǎn)速下降，整個(gè)系統(tǒng)的頻率降低。5) 調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分開的。6)調(diào)頻是一個(gè)要有整個(gè)系統(tǒng)來統(tǒng)籌調(diào)度與協(xié)調(diào)的問題，不允許任何電廠有一點(diǎn)“各自為政”的趨向。7)調(diào)頻與運(yùn)行費(fèi)用的關(guān)系也十分密切。8)力求使系統(tǒng)負(fù)荷在發(fā)電機(jī)組之間實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率

3、特性電力系統(tǒng)的頻率特性 9）負(fù)荷的變動(dòng)情況可以分成幾種不同的分量：一是變化周期一般小于10s的隨機(jī)分量；二是變化周期在10s3min之間的脈動(dòng)分量；三是變化周期在3min以上的持續(xù)分量，負(fù)荷預(yù)測預(yù)報(bào)這一部分。10）第一種負(fù)荷變化引起的頻率偏移，利用調(diào)速器來調(diào)整原動(dòng)機(jī)的輸入功率，這稱為頻率的一次調(diào)整。11）第二種負(fù)荷變化引起的頻率偏移較大，必須由調(diào)頻器參與控制和調(diào)整，這稱為頻率的二次調(diào)整。12）第三種負(fù)荷變化，調(diào)度部門的計(jì)劃內(nèi)負(fù)荷，這稱為頻率的三次調(diào)整。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 二、電力系統(tǒng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)1）當(dāng)系統(tǒng)頻率

4、變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變，即 這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性，也稱作負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)。)( fFPL2）電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系負(fù)荷的功率頻率特性一般可表示為 式中 額定頻率 系統(tǒng)頻率為f時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 系統(tǒng)頻率為額定值 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 為上述各類負(fù)荷占 的比例系數(shù) nNLNnNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaP)()()(2210 NfLPLNPNfnaaa,.1,0LNP第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 將上式除以PLN，則得標(biāo)么值形式，即 通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很

5、少，如忽略其影響，并將上式對頻率微分，得 稱為負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。 *2*3*21*32LLKfafaadfdP*LKNLNLLffPPfPfPK/%*第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 說明： 1）負(fù)荷的頻率效應(yīng)起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的作用。2）稱 為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。 3）電力系統(tǒng)允許頻率變化的范圍很小，為此負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系曲線可近似地視為具有不變斜率的直線。這斜率即為 。 4） 表明系統(tǒng)頻率變化1%時(shí)，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)。 5）對于不同的電力系統(tǒng)， 值也不相同。一般 =1-3。即使是同一系統(tǒng)的 ，也隨季度及晝

6、夜交替導(dǎo)致負(fù)荷組成的改變而變化。 *LK*LK*LK*LK*LK*LK第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 例3-1 某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負(fù)荷占30，與頻率一次方成比例的負(fù)荷占40，與頻率二次方成比例的負(fù)荷占10，與頻率三次方成比例的負(fù)荷占20。求系統(tǒng)頻率由50Hz下降到47Hz時(shí)，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)及其相應(yīng)的值。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 解 由（3-3）式可求出當(dāng)頻率下降到47Hz時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷為 則 于是 nnLNLfafPafaaP*2*2*10* 3294.02.094.01.094.04.03.093.0166.0088.0376.03.

7、07100)93.01(%LP17.167%*fPKLL第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 例3-2 3-2 某電力系統(tǒng)總有功負(fù)荷為3200MW（包括電網(wǎng)的有功損耗），系統(tǒng)的頻率為50Hz，若 ，求負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL值。解 ：若系統(tǒng)KL*值不變，負(fù)荷增長到3650MW時(shí)，則即頻率降低1Hz，系統(tǒng)負(fù)荷減少l09.5MW，由此可知，KL的數(shù)值與系統(tǒng)的負(fù)荷大小有關(guān)。 5.1*LK)/(965032005.1*HzMWfpKKeleLL)/(5.1095036505.1*HzMWfpKKeleLL第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 三、發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性a)a

8、)發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。b)b)通常把由于頻率變化而引起發(fā)電機(jī)組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性。c)c)發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性取決于調(diào)速系統(tǒng)的特性。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 (一) 機(jī)械式調(diào)速器簡介1）兩個(gè)重錘開度減小A降至AC點(diǎn)尚未移動(dòng)B點(diǎn)降至B點(diǎn)D點(diǎn)代表有伺服馬達(dá)控制的轉(zhuǎn)速整定元件，它不會因轉(zhuǎn)速而變動(dòng)E、F下降至E、F?；钊嵘?，汽門提升，進(jìn)汽量增加轉(zhuǎn)速就會回升。 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 2）轉(zhuǎn)速上升時(shí)重錘開度增加A、B、E、F各點(diǎn)也隨之不斷改變；這個(gè)過程要到C點(diǎn)升到某一位置時(shí)，比如C，

9、即汽門開大到某一位置時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速通過重錘的開度使杠桿DEF重新回復(fù)到使的活門完全關(guān)閉的位置時(shí)才會結(jié)束，這時(shí)B點(diǎn)就回到原來的位置。 3）由于C上升了，所以A必定低于A。這說明調(diào)速過程結(jié)束時(shí)，出力增加，轉(zhuǎn)速稍有降低。 4）調(diào)速器是一種有差調(diào)節(jié)器。 5）通過伺服馬達(dá)改變D點(diǎn)的位置，就可以達(dá)到將調(diào)速器特性上下平移的目的。 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 （二）發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù) 同步發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)差系數(shù)R 負(fù)號表示發(fā)電機(jī)輸出功率的變化和頻率的變化符號相反。 調(diào)差系數(shù)R的標(biāo)幺值表示為 上式又稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程。 GPfR*/GGeGeePfPPffR0*GPRf第一節(jié)第一節(jié)

10、電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 在計(jì)算功率與頻率的關(guān)系時(shí)，常常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)， KG*發(fā)電機(jī)的功率-頻率特性系數(shù)，或原動(dòng)機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率。 一般發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用下列數(shù)值： 對汽輪發(fā)電機(jī)組 R*=(4-6)%或KG* =16.6-25 ； 對水輪發(fā)電機(jī)組 R*=(2-4)%或KG* =25-50 ； *1fPRKGG第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 （三）調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率分配的關(guān)系 曲線代表1號發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)特性。 曲線代表2號發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)特性。 系統(tǒng)頻率為fe： 線段CB的長度所示系統(tǒng)總負(fù)荷PL。 1號機(jī)承擔(dān)的負(fù)荷為P1，2號機(jī)承擔(dān)的

11、負(fù)荷為P2，于是有 P1+P2=PL第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f1： 1號機(jī)組的負(fù)荷增加了P1 2號機(jī)組的負(fù)荷增加了P2 兩臺機(jī)組增量之和等于PL 可得 此式表明： 在發(fā)電機(jī)組間的功率分配與機(jī)組的調(diào)差系數(shù)成反比。 *1*2*2*1RRPP第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 （四）調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū) 由于測量元件的不靈敏性，對微小的轉(zhuǎn)速變化不能反應(yīng)，調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，因而調(diào)節(jié)特性實(shí)際上是一條具有一定寬度的帶子。不靈敏區(qū)的寬度可以用失靈度來描述，即 式中 fW調(diào)速器的最大頻率呆滯 有失靈區(qū)產(chǎn)生的分配功率上的誤差為（用標(biāo)幺值表示）：ewff

12、RPw第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 1）PW*與失靈度成正比，而與調(diào)差系數(shù)R*成反比。過小的調(diào)差系數(shù)將會引起較大的功率分配誤差，所以R*不能太小。2）如果不靈敏區(qū)太小或完全沒有，那么當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生微小波動(dòng)時(shí)，調(diào)速器也要調(diào)節(jié)，這樣會使閥門的調(diào)節(jié)過分頻繁。 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 四、電力系統(tǒng)的頻率特性 發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性與負(fù)荷的功率-頻率特性曲線的交點(diǎn)就是電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 a點(diǎn)：fe，PL b點(diǎn)：負(fù)荷增加PL，負(fù)荷靜態(tài)頻率特性變?yōu)镻L1，無調(diào)速器，頻率穩(wěn)定值下降到f3，取用功率仍然

13、為原來的PL值 c點(diǎn)：調(diào)速器一次調(diào)節(jié)，增加機(jī)組的輸入功率PT。頻率穩(wěn)定在f2 d點(diǎn)：調(diào)頻器二次調(diào)節(jié)，增加機(jī)組的輸入功率PT。頻率穩(wěn)定在fe 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 一、有差調(diào)頻法 1)調(diào)頻方程式： 有差調(diào)頻法指用有差調(diào)頻器進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，達(dá)到系統(tǒng)調(diào)頻的目的的方法。有差調(diào)頻器的穩(wěn)態(tài)工作特性可以用下式表示，即 f+RPc=0式中f 、Pc調(diào)頻過程結(jié)束時(shí)系統(tǒng)頻率的增量與調(diào)頻機(jī)組有功功率的增量 R 有差調(diào)頻器的調(diào)差系數(shù) 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式2）調(diào)頻過程： 調(diào)頻器的調(diào)整是向著 滿足調(diào)頻方程式的方 向進(jìn)行的。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式

14、3）機(jī)組間有功功率的分配： 當(dāng)系統(tǒng)中有 n 臺機(jī)組參加調(diào)頻 式中 f系統(tǒng)的頻率增量 Ri第i臺機(jī)組的調(diào)差特性 PCi第i臺機(jī)組的有功功率增量（調(diào)頻功率) 0002211CnnCCPRfPRfPRf第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 設(shè)系統(tǒng)的負(fù)荷增量（即計(jì)劃外的負(fù)荷）為PL，則調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)，必有 上式也可以寫為其中 是系統(tǒng)的等值調(diào)節(jié)系數(shù) 則每臺調(diào)頻機(jī)組所承擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷為xncnccLRfRRRfPPPP)1.11(.21210cxPRfnxRRRR1.11121).3 ,2, 1(niPRRPLixCi第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 4 4）優(yōu)缺點(diǎn)： 1 1、各機(jī)

15、組同時(shí)參加調(diào)頻，沒有先后之分 2 2、計(jì)劃外負(fù)荷在調(diào)頻機(jī)組間是按一定的比例分配的 3 3、頻率穩(wěn)定值的偏差較大 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 二、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法 1）調(diào)頻方程式： 式中 Pci第i調(diào)頻發(fā)電機(jī)的有功增量 Ki 功率分配系數(shù) )()2()1(011112nPKPPKPfnnCnCC發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)，主導(dǎo)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 2）調(diào)頻過程： 設(shè)系統(tǒng)負(fù)荷有了新的增量P ，主導(dǎo)發(fā)電機(jī)調(diào)頻器的調(diào)節(jié)方程的原有平衡狀態(tài)被首先打破，無差調(diào)頻器向著滿足其調(diào)節(jié)方程的方向?qū)C(jī)組的有功出力進(jìn)行調(diào)整，隨之出現(xiàn)了新的P1值，于是其余n1個(gè)調(diào)頻機(jī)組的功率分配。

16、方程式的原有平衡狀態(tài)跟著均被打破，它們都會向著滿足其功率分方程的方向?qū)Ω髯詸C(jī)組的有功出力進(jìn)行調(diào)節(jié)，即出現(xiàn)了“成組調(diào)頻” 的狀態(tài)。調(diào)頻過程一直要到PC1不再出現(xiàn)新值才告結(jié)束。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 3）機(jī)組間有功功率的分配： 調(diào)頻結(jié)束時(shí)必有 而各調(diào)頻機(jī)組分擔(dān)的頻率為 式中上式說明各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配的。 0).1 (1111fPKKPPcnnicifhefhexifhenciPKKPKKKP111.111.1nxKKK第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 4 4）優(yōu)缺點(diǎn)： 1 1、各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配的。 2 2、在無差

17、調(diào)頻器為主導(dǎo)調(diào)頻器的主要缺點(diǎn)是各機(jī)組在調(diào)頻過程中的作用有先有后，缺乏“同時(shí)性”。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式三、積差調(diào)頻法（同步時(shí)間法） 1）調(diào)頻方程式： 積差調(diào)頻法（或稱同步時(shí)間法）是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進(jìn)行工作的。單機(jī)積差調(diào)節(jié)的調(diào)頻方程式為： 式中 K-調(diào)頻功率比例系數(shù)0cPKfdt第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 2）調(diào)頻過程： 在t=0時(shí)：f = fe 、fdt=0、Pc = 0 ，上式是得到滿足的。 在 t1-tA時(shí)：負(fù)荷增大，頻率下降，出現(xiàn)了f 0 ，fdt 向正方向積累，使其負(fù)值減小平衡被破壞，調(diào)節(jié)器動(dòng)作，減小功率的設(shè)定值Pc直到頻率恢復(fù)到f

18、e，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，這時(shí)有f =0，fdt=B=常數(shù)，發(fā)電機(jī)的出力為CACBcPKBPP 由此可見，積差調(diào)節(jié)法的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)過程只能在f=0時(shí)結(jié)束， ，此常數(shù)與計(jì)劃外負(fù)荷成正比。常數(shù)cPKfdt第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 3）機(jī)組間有功功率的分配： 多臺機(jī)組用積差法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時(shí)，可采用集中制、分散制兩種方式 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 其調(diào)頻方程組如下 0.002211cnnccPKfdtPKfdtPKfdt第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 各機(jī)組的fdt 也可以認(rèn)為是相等的，系統(tǒng)的調(diào)頻方程式為式中 )(1)1(11111niixniiniini

19、niiiPKKPfdtKfdtPniixKK1/1/1第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 每臺調(diào)頻機(jī)組分擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷為 按積差調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時(shí)，各機(jī)組的出力也是 按照一定比例自動(dòng)進(jìn)行分配的。 )(1niiixiPKKP4 4）優(yōu)缺點(diǎn)： 1. 1. 頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是能使系統(tǒng)頻率維持額 定。 2. 2. 計(jì)劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的機(jī)組間按一定 的比例進(jìn) 行分配。 3. 3. 缺點(diǎn)是頻率積差信號滯后于頻率瞬時(shí)值的變化， 因此調(diào)節(jié) 過程緩慢。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 四、改進(jìn)積差調(diào)頻法 1）調(diào)頻方程式： 在頻率積差調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加頻率瞬時(shí)偏差的信息 式中

20、 Pci第i機(jī)組承擔(dān)的功率調(diào)節(jié)量 Ri 第i臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù) 第i臺機(jī)組的調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)， K功率頻率換算系數(shù) ),.,2, 1(0)(nifdtKPRficiii11ni第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 2）調(diào)頻過程： 當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，按f啟動(dòng)的調(diào)速器會比按積差工作的調(diào)頻器先進(jìn)行大幅度的調(diào)整.當(dāng)頻差累積到一定值時(shí)，調(diào)頻器會取代調(diào)速器的工作特性，使頻率穩(wěn)定在fe. 調(diào)速器的作用為一次調(diào)頻，積差調(diào)頻為二次調(diào)頻. 3）機(jī)組間有功功率的分配： Kfdt代表了系統(tǒng)計(jì)劃外負(fù)荷的數(shù)值（K是一個(gè)轉(zhuǎn)換常數(shù)），在調(diào)頻結(jié)束時(shí)，計(jì)劃外負(fù)荷是按一定比例在調(diào)頻機(jī)組間進(jìn)行分配的。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與

21、調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 4 4）優(yōu)缺點(diǎn)： 1、集中制調(diào)頻的主要優(yōu)點(diǎn)是各機(jī)組的功率分配是有比例的，也即式中的 i，i是按照經(jīng)濟(jì)分配的原則給出的。 2、所示分散機(jī)制調(diào)頻的主要缺點(diǎn)是各調(diào)頻 裝置的誤差會帶來系統(tǒng)內(nèi)無休止的無謂的功率交換。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 五、分區(qū)調(diào)頻法 （一）、分區(qū)控制誤差 ACE ACE 聯(lián)絡(luò)線功率應(yīng)維持為計(jì)劃功率 A區(qū)負(fù)荷不變時(shí)，B區(qū)負(fù)荷增長，f 0f 和PAB的符號相同，本區(qū)有負(fù)荷變動(dòng) f 和PAB的符號不同，它區(qū)有負(fù)荷變動(dòng) 找到KA使KAf +PAB=0 分區(qū)控制誤差（area control error）ACE= Kif +Ptie AC

22、E=0表明本區(qū)無負(fù)荷變動(dòng)，無須調(diào)頻 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 （二）、分區(qū)調(diào)頻方程式 1）調(diào)頻方程式： ACE 積差調(diào)頻方程式為： 式中 系統(tǒng)頻率的偏差,即 i區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的實(shí)際值 i區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的計(jì)劃值 i區(qū)調(diào)頻機(jī)組的出力增量 0)(istieatieiPdtPPfKif0)(iPdtACEaitiepsitiepipeiifff第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 2）頻率恢復(fù)到額定值： 在調(diào)頻過程結(jié)束時(shí)，必有分區(qū)控制誤差 ACE 為零 系統(tǒng)分區(qū)調(diào)頻方程組為 0itieiPfKACE0)(0)(BBtieBBAAAAPdtPfKPdtPfK第二節(jié)第二節(jié)

23、調(diào)頻與調(diào)頻方程式調(diào)頻與調(diào)頻方程式 分區(qū)調(diào)頻結(jié)束時(shí)，各區(qū)的控制誤差 ACE 都等于零，任何調(diào)頻機(jī) 組都不再出現(xiàn)新的功率增量，即有 由于 ，如果各區(qū)調(diào)頻中心都沒有裝置誤差，即 系統(tǒng)頻率必維持在額定值 f e ，并有P tie.I=0 。 0)(0)(sBtieaBtieBBBsAtieaAtieAAAPPfKACEPPfKACE0.121nisitieeeneePffff0aBtieaAtiePP一、等微增率分配負(fù)荷的基本概念微增率是指輸入耗量微增量與輸出功率微增量的比值。等微增率法則，就是運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組按微增率相等的原則來分配負(fù)荷，這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消耗（或費(fèi)用）為最小。 第三節(jié)第三節(jié) 電力

24、系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 對應(yīng)于某一輸出功率時(shí)的微增率就是耗量特性曲線上對應(yīng)于該功率點(diǎn)切線的斜率，即 式中 b耗量微增率（或簡稱微增率） 輸入耗量微增率； 輸出功率微增量。PFbFP第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 設(shè)有n臺機(jī)組，每臺機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P1，P2，,Pn，對應(yīng)的燃料消耗為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n，則總的燃料消耗為 而總負(fù)荷功率PL為 niiFF1niiLPP1第三節(jié)第三節(jié)

25、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 用拉格朗日乘子法則來求解取拉格朗日方程式中 -總?cè)剂舷模?-拉格朗日乘子； -約束函數(shù)。這里功率平衡就是相應(yīng)的約束條件，即 FLF0.21LnPPPP0).(121LniinPPPPP第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 使總?cè)剂舷淖钚〉臈l件是對上式對功率的偏導(dǎo)數(shù)為零。即 ),.,2,1(0niPPFPLiii第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 因PL是常數(shù)，同時(shí)各機(jī)組的輸出功率又是相互無關(guān)的，所以 iiiLniiiiiPFPFPFPPPPFPL或00010

26、1第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 設(shè)每臺機(jī)組都是獨(dú)立的，那么每臺機(jī)組燃料消耗只與本身的輸出功率有關(guān)。因此，上式可寫成 nniiPFPFPFPF.2211nbbb.21第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 因此，發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度準(zhǔn)則為：各機(jī)組運(yùn)行時(shí)微增率b1,b2, ,bn相等，并等于全廠的微增率。 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 二、發(fā)電廠之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 設(shè)有n個(gè)發(fā)電廠，每個(gè)電廠承擔(dān)的負(fù)荷分別為P1，P2，Pn，相應(yīng)的燃料消耗為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n，則全系統(tǒng)總的

27、燃料消耗為 總的發(fā)電功率與總負(fù)荷PL及線損pe 相平衡，即niinFFFF111.eLniipPP 1第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 拉格朗日方程為：上式對功率的偏導(dǎo)數(shù)為零，得： 式中 -線損修正系數(shù)； -系統(tǒng)微增率； -電廠微增率。 )(11nieLiniiPPPFLiiiieiieiiLPFPPPFPPPFPL)1/(0)1(iLieiPpL11iiibPF第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 在考慮線損條件下，負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的準(zhǔn)則是每個(gè)電廠的微增率與相應(yīng)的線損修正系數(shù)的乘積相等。 為了求得各電廠的微增率bi，必須

28、計(jì)算出線損pe（一般事先根據(jù)運(yùn)行工況而選定的線損系數(shù)求得），然后算出各電廠的線損微增率i，即 由上式得 )1(iiieibPpnnbbb1.112211第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 三、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC/EDC功能）（一） 概述電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況由同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的控制（一次調(diào)整10s）；由自動(dòng)發(fā)電控制（簡稱AGC，即英文Automatic Generation Control的縮寫）（二次調(diào)整，10s-3min）；按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度（簡稱EDC，即英文Economic Dispatch Control）（三次調(diào)整，3min

29、）。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 （2） 自動(dòng)發(fā)電控制的基本原理 圖中Pzd為輸電線路功率的整定值，fzd為系統(tǒng)頻率整定值，P為輸電線路功率的實(shí)際值，f為系統(tǒng)頻率的實(shí)際值，Bf為頻率修正系數(shù)，用來根據(jù)電力系統(tǒng)頻率偏差和輸電線路上的功率偏差來確定輸出控制信號，Pc為系統(tǒng). 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 G1、G2、G3為發(fā)電機(jī)組；ACE稱為區(qū)域控制誤差，用來根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差以及輸電線路功率偏差來確定輸出控制信號；負(fù)荷分配器根據(jù)輸入的控制信號大小并且根據(jù)等微增率準(zhǔn)則或其他原則來控制各臺發(fā)電機(jī)輸出功率的大小。第三

30、節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)具有四個(gè)基本任務(wù)和目標(biāo)：使全系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率和總負(fù)荷功率相匹配；將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)整控制到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域內(nèi)有功功率和負(fù)荷功率的平衡；在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電廠之間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)包括兩大部分：（1）負(fù)荷分配器（2）發(fā)電機(jī)組控制器第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率按以下公式分配： 式中 -各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率； -各臺發(fā)電機(jī)的基點(diǎn)經(jīng)濟(jì)功率； -每臺發(fā)電機(jī)的

31、實(shí)際輸出功率； -每臺發(fā)電機(jī)的實(shí)際輸出功率； )(11nibiniGiibiCiPACEPPPciPbiPGiPi第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配（EDC）每隔五分鐘修改一次Pbi和i值，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。有時(shí)為了增大加到發(fā)電機(jī)組上的誤差信號信息，可以使用一個(gè)或者多個(gè)附加的負(fù)荷分配回路，如圖3-19所示。這樣的附加分配回路可以用一個(gè)分配系數(shù)i來表示，但它與按經(jīng)濟(jì)調(diào)度調(diào)整負(fù)荷的“分配系數(shù)i”不同，它不受經(jīng)濟(jì)調(diào)度的約束，所以稱為調(diào)整分配。 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系

32、統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的分配方式為 或 當(dāng)ACE=0，負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)調(diào)度（ EDC）分配當(dāng)ACE=0，ACE功率按 分配 ACEPACEPPPinibiniGiibiCi)(11ACEPACEPPPiinibiniGiibiCi)()(11)(ii第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻 N滿足 地區(qū)間規(guī)定的凈交換功率PA+PB+PC 保持本系統(tǒng)的頻率為額定值 第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載一、概述a)事故情況下，系統(tǒng)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的有

33、功缺額，因而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率大幅度下降。b)所缺功率已經(jīng)大大超過系統(tǒng)熱備用容量，只能在系統(tǒng)頻率降到某值以下，采取切除相應(yīng)用戶的辦法來減少系統(tǒng)的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內(nèi)。c)這種辦法稱為按頻率自動(dòng)減負(fù)荷。中文簡拼為“ZPJH”，英文為UFLS（Under Frequency Load Shedding）。第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載二、系統(tǒng)頻率的事故限額（1）系統(tǒng)頻率降低使廠用機(jī)械的出力大為下降，有時(shí)可能形成惡性循環(huán)，直至頻率雪崩。（2）系統(tǒng)頻率降低使勵(lì)磁機(jī)等的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低，當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，發(fā)送的無功功率會隨著頻率的降低而減少，可能造成系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞。 第四節(jié)

34、電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載 （3）電力系統(tǒng)頻率變化對用戶的不利影響： 頻率變化將引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。 系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率降低。（4）汽輪機(jī)對頻率的限制。（5）頻率升高對大機(jī)組的影響。（6）頻率對核能電廠的影響。第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載三、系統(tǒng)頻率的動(dòng)態(tài)特性系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數(shù)規(guī)律變化，其表示式為式中 -由功率缺額引起的另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行頻率 -系統(tǒng)頻率變化的時(shí)間常數(shù)，它與系統(tǒng)等值機(jī)組慣性常數(shù)以及負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL有關(guān)，一般在（410）間。大系統(tǒng)Tf較大，小系統(tǒng)Tf較小。 fTteeffff)(ffT第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四

35、節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載四、自動(dòng)低頻減載（按頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置“ZPJH”）的工作原理第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載“輪” ：計(jì)算點(diǎn)f1、f2,fn 點(diǎn)1：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功功率缺額 點(diǎn)2：頻率下降到f1，第一輪繼電器起動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間t1 點(diǎn)3：斷開一部分用戶，這就是第一次對功率缺額進(jìn)行的計(jì)算。點(diǎn)3-4：如果功率缺額比較大，第一次計(jì)算不能求到系統(tǒng)有功功率缺額的數(shù)值，那么頻率還會繼續(xù)下降，很顯然由于切除了一部分負(fù)荷，功率缺額已經(jīng)減小，所有頻率將按3-4的曲線而不是3-3曲線繼續(xù)下降。 第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載點(diǎn)4：當(dāng)頻率下降到f2時(shí)，ZPJH的第二輪頻率繼電器啟動(dòng)，

36、經(jīng)一定時(shí)間t2后 點(diǎn)5：又?jǐn)嚅_了接于第二輪頻率繼電器上的用戶。點(diǎn)5-6：系統(tǒng)有功功率缺額得到補(bǔ)償。頻率開始沿56曲線回升，最后穩(wěn)定在f(2) 。 逐次逼近：進(jìn)行一次次的計(jì)算，直到找到系統(tǒng)功率缺額的數(shù)值（同時(shí)也斷開了相應(yīng)的用戶）。即系統(tǒng)頻率重新穩(wěn)定下來或出現(xiàn)回升時(shí)，這個(gè)過程才會結(jié)束。 第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載五、最大功率缺額的確定 1）保證在系統(tǒng)發(fā)生最大可能的功率缺額時(shí)，也能斷開相應(yīng)的用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。2）對系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應(yīng)作具體分析：有的按系統(tǒng)中斷開最大容量的機(jī)組來考慮；有的要按斷開發(fā)電廠高壓母線來考慮等。 3）系統(tǒng)功率最大缺額確定以后，就

37、可以考慮接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷的總數(shù)。要求恢復(fù)頻率fhf可以低于額定頻率。 4）考慮到負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率PJH可以比最大功率缺額Pqe小些。 第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)公式 可以得到或式中 恢復(fù)頻率偏差的相對值， 減負(fù)荷前系統(tǒng)用戶的總功率。 %/)(/)(*fPfPfffPPPKfhffhfNNfhNfhNfhfL*hfLehfeLJHxJHqefKfffKPPPP*1hfLhfxLqeJHfKfPKPP*hffxPNhfNhfffff*第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載例 3-3 3-3 某系統(tǒng)的用戶總功率為Pfhe=2800MW，系統(tǒng)最大的功率缺額Pqe=900MW，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL=2，自動(dòng)減負(fù)荷動(dòng)作后，希望恢復(fù)頻率值fhf=48Hz，求接入減負(fù)荷裝置的負(fù)荷總功率PJH。 解 減負(fù)荷動(dòng)作后，殘留的頻率偏差相對值 由式（3-47）得 MWPJH73404.0*212800*04.0*290004.0504850*hff第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載第四節(jié)電力系統(tǒng)低頻減載六、各輪動(dòng)作功率的選擇1）第一級動(dòng)作頻率一般的一級啟動(dòng)頻率整定在49Hz。2）最后一輪的動(dòng)作頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置最后一輪的動(dòng)作頻率最好不低于4646.