電力系統(tǒng)5PPT課件

1、60pnf 第2頁/共84頁第1頁/共84頁我國的額定頻率為，我國的額定頻率為，電力工業(yè)電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)技術(shù)管理法規(guī)規(guī)定允許的頻率偏差為規(guī)定允許的頻率偏差為z，大容量電力系統(tǒng)的頻率，大容量電力系統(tǒng)的頻率偏差不得超過偏差不得超過z。允許頻率偏差值的大小反映了工業(yè)發(fā)展的允許頻率偏差值的大小反映了工業(yè)發(fā)展的水平，一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家規(guī)定頻率偏差不得水平，一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家規(guī)定頻率偏差不得大于大于z。第3頁/共84頁第2頁/共84頁（二）調(diào)整頻率的必要性 電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備，都是按照額定頻率設(shè)計(jì)和制造的，只有在額定頻率值附近運(yùn)行時(shí)，才能發(fā)揮最好的功能。1 電力系統(tǒng)頻率變化對用戶的不利

2、影響 電力系統(tǒng)用戶的許多用電設(shè)備的運(yùn)行狀況都與頻率有密切的關(guān)系?，F(xiàn)代生產(chǎn)，生活中大量使用的異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)的頻率有關(guān)，頻率的變化將引起其轉(zhuǎn)速的變化，由這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)的紡織，造紙等機(jī)械產(chǎn)品將受到影響；系統(tǒng)頻率降低也會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率降低，導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)械的輸出功率降低；工業(yè)和國防部門使用的測量，控制等電子設(shè)備，將受系統(tǒng)頻率的波動(dòng)而影響其準(zhǔn)確率。第4頁/共84頁第3頁/共84頁2 電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響（1）火力發(fā)電廠中的風(fēng)機(jī)，水泵和磨煤機(jī)等主要的廠用機(jī)械,都是由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的,頻率降低時(shí)出力都會(huì)降低,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的有功功率出力下降,使系統(tǒng)的頻率進(jìn)一步下降。（2）系統(tǒng)頻率

3、降低可引起汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)變大，影響使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生裂紋而斷裂。（3）系統(tǒng)的頻率降低時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，所消耗的無功功率增大，在電力系統(tǒng)備用無功功率電源不足的情況下，會(huì)引起系統(tǒng)電壓下降。第5頁/共84頁第4頁/共84頁二二 有功功率負(fù)荷的變動(dòng)及其調(diào)整控制有功功率負(fù)荷的變動(dòng)及其調(diào)整控制負(fù)荷的變化將引起系統(tǒng)頻率的變化；根據(jù)負(fù)荷的不同性質(zhì)采取不同的調(diào)頻方式。右圖為一實(shí)際電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷曲線。第6頁/共84頁第5頁/共84頁實(shí)際的負(fù)荷 一般可分解為三種變動(dòng)規(guī)律：P（1）第一種負(fù)荷變動(dòng)：變化周期很短，變化幅度很小，這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性，是一種隨機(jī)負(fù)荷。如圖P1所示

4、。（2）第二種負(fù)荷變動(dòng)：變化周期較長，變化幅度較大，波動(dòng)比第一種相對大一些。如圖P2所示（3）第三種負(fù)荷變動(dòng)：變化緩慢，變化幅度最大，是由生產(chǎn)，生活，氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。負(fù)荷分解：321PPPP第7頁/共84頁第6頁/共84頁這三種負(fù)荷變動(dòng)的周期,幅度的關(guān)系可用下圖表示:周期幅度0一次調(diào)整二次調(diào)整三次調(diào)整一次調(diào)整:對第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏差,一般是由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整,稱為一次調(diào)整。二次調(diào)整：對第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏差，一般是由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行調(diào)整，稱為二次調(diào)整。三次調(diào)整：對第三種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏差，一般需要根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷曲線按最優(yōu)化準(zhǔn)則對各發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組之間進(jìn)行

5、有功功率的經(jīng)濟(jì)分配分配，即責(zé)成各發(fā)電廠按事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電。第8頁/共84頁第7頁/共84頁三三 有功功率平衡和備用容量有功功率平衡和備用容量在電力系統(tǒng)中，所有有功功率電源發(fā)出的功率必須與電力系統(tǒng)的負(fù)荷相平衡，即：PPPLDGGPLDPP：系統(tǒng)中所有有功功率電源發(fā)出的功率。：系統(tǒng)中所有負(fù)荷消耗的有功功率。：系統(tǒng)中各元件總的有功功率損耗。1 有功功率平衡第9頁/共84頁第8頁/共84頁2 備用容量系統(tǒng)裝機(jī)容量：電力系統(tǒng)中各類發(fā)電廠機(jī)組額定容量的總和，也稱為電力系統(tǒng)容量或系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備容量。備用容量：為了保證系統(tǒng)運(yùn)行中能安全可靠，不間斷供電和良好的電能質(zhì)量，系統(tǒng)電源容量應(yīng)大于發(fā)電負(fù)荷，大于的

6、部分稱為備用容量。電力系統(tǒng)中的備用容可分為負(fù)荷備用，事故備用，檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。還可以分為熱備用或冷備用。系統(tǒng)電源容量：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和第10頁/共84頁第9頁/共84頁負(fù)荷備用負(fù)荷備用：接于母線就可立即帶負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)備用容量。調(diào)整系：接于母線就可立即帶負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)備用容量。調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。事故備用事故備用：使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受影：使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。檢修備用檢修備用：使系統(tǒng)中的發(fā)電

7、設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。：使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。國民經(jīng)濟(jì)備用國民經(jīng)濟(jì)備用：計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長而設(shè)置的備用。：計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長而設(shè)置的備用。熱備用：熱備用：運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，也稱為運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用；荷之差，也稱為運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用；冷備用冷備用：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)出的最大功率。檢修中的發(fā)電設(shè)備不屬于冷備用。功率。檢修中的發(fā)電設(shè)備不屬于冷備用。第11頁/共84頁第10頁/共84頁第12頁/共84頁第11頁/共84頁第二

8、節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分配屬于上節(jié)所述三電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分配屬于上節(jié)所述三次調(diào)整的內(nèi)容，主要包含次調(diào)整的內(nèi)容，主要包含有功功率電源的最優(yōu)組有功功率電源的最優(yōu)組合，有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配這兩方面。合，有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配這兩方面。第13頁/共84頁第12頁/共84頁 有功功率電源的最優(yōu)組合：有功功率電源的最優(yōu)組合：指系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的合理組合，也可以指系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的合理組合，也可以稱為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)組合，即在確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)稱為機(jī)組的經(jīng)濟(jì)組合，即在確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的條件下，合理地選擇運(yùn)行的機(jī)組和

9、安排其開停計(jì)行的條件下，合理地選擇運(yùn)行的機(jī)組和安排其開停計(jì)劃，使運(yùn)行周期內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用（或燃料耗量）最劃，使運(yùn)行周期內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用（或燃料耗量）最少。少。 有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：指電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)指電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠之間的合理分配。通常所說的電力系電機(jī)組或發(fā)電廠之間的合理分配。通常所說的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度也是指這個(gè)問題，即在滿足安全和電能質(zhì)統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度也是指這個(gè)問題，即在滿足安全和電能質(zhì)量的前提下，合理利用能源和設(shè)備，以最低的發(fā)電成量的前提下，合理利用能源和設(shè)備，以最低的發(fā)電成本保證對用戶可靠地供電。本保證對

10、用戶可靠地供電。第14頁/共84頁第13頁/共84頁一一 各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合（一）各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)1 火力發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)（1）火力發(fā)電廠受鍋爐，汽輪機(jī)技術(shù)最小負(fù)荷的限制。 鍋爐的技術(shù)最小負(fù)荷取決于燃料的穩(wěn)定性，約為額定負(fù)荷的25%70%； 汽輪機(jī)的技術(shù)最小負(fù)荷約為額定負(fù)荷的10%15%。第15頁/共84頁第14頁/共84頁（2）火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)在退出和再投入運(yùn)）火力發(fā)電廠的鍋爐和汽輪機(jī)在退出和再投入運(yùn)行，承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，不僅需要較長的時(shí)間，行，承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，不僅需要較長的時(shí)間，而且消耗較多的能量，還容易損壞設(shè)備。而且消耗較多

11、的能量，還容易損壞設(shè)備。（3）帶有熱負(fù)荷的熱電廠由于抽汽供熱，總效率高）帶有熱負(fù)荷的熱電廠由于抽汽供熱，總效率高于一般的凝汽式火電廠，但其技術(shù)最小負(fù)荷取決于熱于一般的凝汽式火電廠，但其技術(shù)最小負(fù)荷取決于熱負(fù)荷的大小，與熱負(fù)荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)的負(fù)荷的大小，與熱負(fù)荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)的“強(qiáng)迫功率強(qiáng)迫功率”。第16頁/共84頁第15頁/共84頁2 2 核能發(fā)電廠的主要特點(diǎn)核能發(fā)電廠的主要特點(diǎn)（1 1）核能發(fā)電廠的反應(yīng)堆取代了火力發(fā)電）核能發(fā)電廠的反應(yīng)堆取代了火力發(fā)電廠的鍋爐，但反應(yīng)堆基本上沒有技術(shù)最小負(fù)廠的鍋爐，但反應(yīng)堆基本上沒有技術(shù)最小負(fù)荷的限制，主要取決于汽輪機(jī)。荷的限制，主要取決于汽

12、輪機(jī)。（2 2）核能發(fā)電廠的反應(yīng)堆，汽輪機(jī)在退出）核能發(fā)電廠的反應(yīng)堆，汽輪機(jī)在退出和再投入運(yùn)行，承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷時(shí)與火和再投入運(yùn)行，承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷時(shí)與火力發(fā)電廠類似，也需要多花費(fèi)時(shí)間，多耗能力發(fā)電廠類似，也需要多花費(fèi)時(shí)間，多耗能量，易于損壞設(shè)備。量，易于損壞設(shè)備。（3 3）一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。）一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。第17頁/共84頁第16頁/共84頁3 3 水力發(fā)電廠的特點(diǎn)水力發(fā)電廠的特點(diǎn)（1 1）作為水力樞紐的水電廠，其水庫一般兼有防）作為水力樞紐的水電廠，其水庫一般兼有防洪，發(fā)電，航運(yùn)，灌溉，養(yǎng)殖，供水等多方面的功洪，發(fā)電，航運(yùn)，灌溉，養(yǎng)殖，供水等多方面的功能，水電廠考慮綜合

13、效益后必須向下游釋放的水量能，水電廠考慮綜合效益后必須向下游釋放的水量所發(fā)出的功率是強(qiáng)迫功率。所發(fā)出的功率是強(qiáng)迫功率。（2 2）水電廠的水輪機(jī)有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷，因具）水電廠的水輪機(jī)有一個(gè)技術(shù)最小負(fù)荷，因具體條件而定，一般水輪機(jī)的調(diào)節(jié)范圍是較大的。體條件而定，一般水輪機(jī)的調(diào)節(jié)范圍是較大的。（3 3）水電廠的水輪機(jī)退出和再投入運(yùn)行，承擔(dān)急）水電廠的水輪機(jī)退出和再投入運(yùn)行，承擔(dān)急劇變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)，不需要花費(fèi)多少時(shí)間，也不需要?jiǎng)∽儎?dòng)的負(fù)荷時(shí)，不需要花費(fèi)多少時(shí)間，也不需要耗費(fèi)多少能量，操作簡單。耗費(fèi)多少能量，操作簡單。（4 4）水電廠的水頭過分低落時(shí)，水輪機(jī)的可發(fā)功）水電廠的水頭過分低落時(shí)，水輪機(jī)的可發(fā)

14、功率降低，不一定能承擔(dān)額定容量內(nèi)的負(fù)荷。率降低，不一定能承擔(dān)額定容量內(nèi)的負(fù)荷。第18頁/共84頁第17頁/共84頁( (二二) ) 各類發(fā)電廠的合理組合各類發(fā)電廠的合理組合第19頁/共84頁第18頁/共84頁 在考慮各類發(fā)電廠的合理組合問題時(shí),應(yīng)根據(jù)各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn),充分合理地利用動(dòng)力資源。應(yīng)按照下列原則安排各類電廠所承擔(dān)的負(fù)荷的順序：（1 1）核電廠的一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用少，應(yīng)盡可能利用，原則）核電廠的一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用少，應(yīng)盡可能利用，原則上應(yīng)持續(xù)承擔(dān)額定容量的負(fù)荷，即應(yīng)帶穩(wěn)定負(fù)荷。上應(yīng)持續(xù)承擔(dān)額定容量的負(fù)荷，即應(yīng)帶穩(wěn)定負(fù)荷。（2 2）無調(diào)節(jié)水庫的水電廠的全部功率，有調(diào)節(jié)水庫水電

15、廠的強(qiáng)迫）無調(diào)節(jié)水庫的水電廠的全部功率，有調(diào)節(jié)水庫水電廠的強(qiáng)迫功率都不可調(diào)，應(yīng)首先投入。對有調(diào)節(jié)水庫的水電廠，在洪水季節(jié)功率都不可調(diào)，應(yīng)首先投入。對有調(diào)節(jié)水庫的水電廠，在洪水季節(jié)為避免棄水應(yīng)優(yōu)先投入；在枯水季節(jié)承擔(dān)高峰負(fù)荷。為避免棄水應(yīng)優(yōu)先投入；在枯水季節(jié)承擔(dān)高峰負(fù)荷。（3 3）應(yīng)努力降低火力發(fā)電的成本或燃料耗量，優(yōu)先投入效率高的）應(yīng)努力降低火力發(fā)電的成本或燃料耗量，優(yōu)先投入效率高的高溫高壓廠，效率較低的中溫中壓廠可帶基本負(fù)荷。高溫高壓廠，效率較低的中溫中壓廠可帶基本負(fù)荷。（4 4）抽水蓄能發(fā)電廠在低谷負(fù)荷時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組作為發(fā)電機(jī)）抽水蓄能發(fā)電廠在低谷負(fù)荷時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組作為發(fā)電機(jī)- -水水

16、泵方式運(yùn)行，應(yīng)作為負(fù)荷考慮；在高峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電，與普通水電廠泵方式運(yùn)行，應(yīng)作為負(fù)荷考慮；在高峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電，與普通水電廠作用相同。作用相同。第20頁/共84頁第19頁/共84頁枯水期枯水期豐水期豐水期抽水抽水發(fā)電發(fā)電第21頁/共84頁第20頁/共84頁二二 有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配（一）耗量特性耗量特性：指各種發(fā)電設(shè)備或幾種設(shè)備的組合在單位時(shí)間內(nèi)能量輸入，輸出的關(guān)系，一般用曲線表示。GP0FmF,WPF 有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配：指電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)指電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠之間的合理分配。通常所說的

17、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)組或發(fā)電廠之間的合理分配。通常所說的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度也是指這個(gè)問題，即在滿足安全和電能質(zhì)量的前提下，度也是指這個(gè)問題，即在滿足安全和電能質(zhì)量的前提下，合理利用能源和設(shè)備，以最低的發(fā)電成本保證對用戶可靠合理利用能源和設(shè)備，以最低的發(fā)電成本保證對用戶可靠地供電。地供電。第22頁/共84頁第21頁/共84頁比耗量：耗量特性曲線上某點(diǎn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的比值，即單位時(shí)間內(nèi)能量的輸入與輸出之比，稱為比耗量。PFPW或GP0FmF,WPF第23頁/共84頁第22頁/共84頁耗量微增率：在耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率稱為該點(diǎn)的耗量微增率。dpdFdPdW或GP0FmF,WPF第24頁/共84頁第2

18、3頁/共84頁比耗量與耗量微增率的單位是相同的，都可用t/(MW.h)，但概念不同，只在某一特殊點(diǎn)才相等，如圖中的m點(diǎn)。該點(diǎn)的為最小比耗量。GP0FmF,WPF機(jī)組的經(jīng)濟(jì)組合方法中可利用最小比耗量來組合發(fā)電設(shè)備。機(jī)組的經(jīng)濟(jì)組合方法中可利用最小比耗量來組合發(fā)電設(shè)備。第25頁/共84頁第24頁/共84頁（二）有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目標(biāo)函數(shù)和約束條件（二）有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目標(biāo)函數(shù)和約束條件第26頁/共84頁第25頁/共84頁1 1、目標(biāo)函數(shù)、目標(biāo)函數(shù) 目標(biāo)函數(shù)是總的能源消耗或總成本，若不考慮各發(fā)電廠耗量的互相影響時(shí)，則總耗量只是各發(fā)電設(shè)備所發(fā)有功功率的函數(shù)，即目標(biāo)函數(shù)為：)()(.)()(12

19、211GiniiGnnGGPFPFPFPFF)(GiiPFGiP式中： 為第i臺發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率 時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源。第27頁/共84頁第26頁/共84頁 水電廠一晝夜消耗的水量由水庫調(diào)度確定，這時(shí)的目標(biāo)函數(shù)不再是單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源，而是在一定的運(yùn)行周期內(nèi)消耗的能源，即目標(biāo)函數(shù)為：miGiidtPWW10)(式中：m 表示系統(tǒng)中水電廠水輪發(fā)電機(jī)組的數(shù)目；為指定運(yùn)行周期的數(shù)值，例如24h。第28頁/共84頁第27頁/共84頁2 2 、約束條件、約束條件 有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的約束條件包含等式約束條件和不等式約束條件（1）等式約束條件）等式約束條件0PPPLDiGi忽略網(wǎng)絡(luò)中的總損耗

20、時(shí)，上式改寫為：0LDiGiPPP 能源消耗受到限制的水電廠還有一個(gè)指定運(yùn)行周期內(nèi)用水量的等式約束條件：CdtPWGjj0)(式中： 為第j 臺水力發(fā)電設(shè)備發(fā)出的有功功率 時(shí)，單位時(shí)間消耗的水量；C 為時(shí)段內(nèi)總的用水量。jWGjP第29頁/共84頁第28頁/共84頁（2）不等式約束條件）不等式約束條件maxminmax;minmax;miniiiGGiGGGiGUUUQQQPPPminGPmaxGPminGQmaxGQminiUmaxiU式中： 為各類發(fā)電設(shè)備的技術(shù)最小負(fù)荷； 一般取發(fā)電設(shè)備的額定功率； 主要取決于發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性和定子端部允許的溫升等； 取決于發(fā)電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子繞組允許的

21、溫升 ； 和 則由對電能質(zhì)量的要求決定。 第30頁/共84頁第29頁/共84頁（三）等耗量微增率準(zhǔn)則（三）等耗量微增率準(zhǔn)則 兩套發(fā)電設(shè)備,其耗量特性已知,總負(fù)荷功率為 ；設(shè)機(jī)組的能源消耗和輸出功率都不受限制，要求確定負(fù)荷功率在兩套設(shè)備之間的分配，使總的能源消耗最小 ，即目標(biāo)函數(shù)為： 用并列運(yùn)行的兩套發(fā)電設(shè)備之間的負(fù)荷分配為例，說明等耗量微增率準(zhǔn)則。2GP1GP1G2GLDPmin)()(2211GGPFPFFLDP第31頁/共84頁第30頁/共84頁約束條件為：021LDGGPPP(暫不考慮不等式約束條件) 根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法求解。構(gòu)造一個(gè)新的且不受約束的拉格朗日函數(shù)

22、作為目標(biāo)函數(shù)，即為：min)()()(212211LDGGGGPPPPFPFL式中的為拉格朗日乘子。此時(shí)求L的最小值條件為：0; 0; 021LPLPLGG第32頁/共84頁第31頁/共84頁 由于各套設(shè)備的耗量特性是獨(dú)立的，對某一特定的 求偏導(dǎo)就變成求導(dǎo)數(shù)，即：0)(1111GGGdPPdFPL0)(2222GGGdPPdFPL021LDGGPPPLGiP111)(GGdPPdF222)(GGdPPdF和分別為發(fā)電設(shè)備微增率12由以上各式可得：21等耗量微增率準(zhǔn)則第33頁/共84頁第32頁/共84頁（四）火力發(fā)電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配（四）火力發(fā)電廠間有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配設(shè)有n 個(gè)火力

23、發(fā)電廠，其耗量特性已知，分別為niPFGii.2 , 1),(系統(tǒng)中負(fù)荷分別為niPLDi.2 , 1, ，則目標(biāo)函數(shù)為：min)(1niGiiPFF第34頁/共84頁第33頁/共84頁約束條件為：011niLDiniGiPP由此構(gòu)造拉格朗日函數(shù)為：)()(111niLDniGiniGiiPPPFL拉格朗日函數(shù)最小值條件為：0;.2 , 1, 0)(11niLDniGiGiGiiPPnidPPdF也可寫成：111)(GGdPPdF222)(GGdPPdFGnGnndPPdF)(=.=或簡寫為:n.21第35頁/共84頁第34頁/共84頁 說明說明:以上討論中都沒有涉及不等式約束條件以上討論中都

24、沒有涉及不等式約束條件,在在數(shù)學(xué)上求解不等式約束條件下目標(biāo)函數(shù)的最小值時(shí)常數(shù)學(xué)上求解不等式約束條件下目標(biāo)函數(shù)的最小值時(shí)常用用庫恩庫恩-吐克爾吐克爾(kuhn-tucker)乘數(shù)法等，可參考有乘數(shù)法等，可參考有關(guān)文獻(xiàn)。關(guān)文獻(xiàn)。 應(yīng)用等耗量微增率準(zhǔn)則具體進(jìn)行負(fù)荷分配時(shí)，可應(yīng)用等耗量微增率準(zhǔn)則具體進(jìn)行負(fù)荷分配時(shí)，可暫時(shí)忽略不等式約束條件，待初步計(jì)算完成后，再校暫時(shí)忽略不等式約束條件，待初步計(jì)算完成后，再校驗(yàn)這些條件。如果按等微增率準(zhǔn)則分配某發(fā)電設(shè)備應(yīng)驗(yàn)這些條件。如果按等微增率準(zhǔn)則分配某發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)的功率出現(xiàn)越限的情況，低于其下限發(fā)的功率出現(xiàn)越限的情況，低于其下限 或高于其或高于其上限上限 時(shí)，該發(fā)電

25、設(shè)備的應(yīng)發(fā)功率則固定為時(shí)，該發(fā)電設(shè)備的應(yīng)發(fā)功率則固定為 或或 剩余的系統(tǒng)負(fù)荷由不越限的發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行分配。剩余的系統(tǒng)負(fù)荷由不越限的發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行分配。minGPminGPmaxGPmaxGP第36頁/共84頁第35頁/共84頁例例:三個(gè)火力發(fā)電廠并列運(yùn)行,各廠的耗量特性及有功功率不等式約束條件如下:MWPMWhtPPFMWPMWhtPPFMWPMWhtPPFGGGGGGGGG300150,00045. 03 . 05 . 3;250120,0004. 032. 03;200100,0007. 03 . 04323332222212111當(dāng)總負(fù)荷分別為700MW,400MW時(shí),試用等耗量微增

26、率準(zhǔn)則確定各發(fā)電廠的負(fù)荷分配。第37頁/共84頁第36頁/共84頁第38頁/共84頁第37頁/共84頁（五）水、火電混合系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配（五）水、火電混合系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配 這是能源消耗受到限制時(shí)的有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配問題，核心為水電廠在某一時(shí)間段內(nèi)發(fā)電消耗的水量為給定值。 假定電力系統(tǒng)中僅有一個(gè)火電廠、一個(gè)水電廠，并忽略網(wǎng)絡(luò)損耗，不計(jì)水電廠的水頭變化?；痣姀S發(fā)出的有功功率用 表示，水電廠發(fā)出的有功功率用 表示。則 目標(biāo)函數(shù)為：等式約束條件為：011)(dtPFFT2022)(CdtPWH1TP2HP第39頁/共84頁第38頁/共84頁功率平衡為：不等式約束條件為：02

27、1LDHTPPPmax22min2max11min1max22min2max11min1max22min2max11min1;UUUUUUQQQQQQPPPPPPHHHTTTHHHTTT可見：目標(biāo)函數(shù)、約束條件都是以對時(shí)間積分的形式出現(xiàn)，且有兩個(gè)等式約束條件。如果把指定的運(yùn)行周期分為T個(gè)很短的時(shí)間段，即： ，且設(shè)在任意一個(gè)時(shí)段 內(nèi)，負(fù)荷功率 、水電廠功率 、火電廠功率 基本不變，則可將上述式中的積分改為：Tkkt1ktLDkPkHP2kTP1第40頁/共84頁第39頁/共84頁TkPPPCtPWtPFFLDkkHkTTkkkHkTkkkTk, 2 , 1, 0)()(212122111 這樣，

28、等式約束條件變?yōu)門+1個(gè)，可以應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法建立新的、無約束的目標(biāo)函數(shù)，即拉格朗日函數(shù)：TkkkHkTkkLDkkHkTkTkkkTkCtPWtPPPtPFL1222121111)()()(式中： 都是拉格朗日乘子， 是水電廠約束條件增加的。 ;, 2 , 1,Tkk011)(dtPFFT2022)(CdtPWH目標(biāo)函數(shù)：約束：第41頁/共84頁第40頁/共84頁求取目標(biāo)函數(shù)最小值的條件是：0; 0; 0; 021LLPLPLkkHkT即：TkkkHkLDkkHkTkkHkHkkkTkTkCtPWPPPdPPdWdPPdF1222212221110)(; 00)(; 0)(Tk., 2 ,

29、 1上式中有3T+1個(gè)獨(dú)立方程，正好與 T和 共3T+1個(gè)變量相對應(yīng)，可以求解。將第一式、第二式合并可得 ： , 2 , 1,21kPPkkHkTTkdPPdWdPPdFkkHkHkkTkTk, 2 , 1)()(;222111Tk., 2 , 1TkkkHkTkkLDkkHkTkTkkkTkCtPWtPPPtPFL1222121111)()()(第42頁/共84頁第41頁/共84頁TkdPPdWdPPdFkkHkHkkTkTk, 2 , 1)()(;222111該式是針對某一時(shí)段負(fù)荷最優(yōu)分配的條件，如果時(shí)間段 取得足夠小，則可認(rèn)為上式在任何瞬間都表示負(fù)荷最優(yōu)分配的條件。因此，可將式中下標(biāo)“k

30、”略去，改寫為：222111)()(HHTTdPPdWdPPdF式中： 為火力發(fā)電廠的燃料耗量微增率 ；為水力發(fā)電廠的水耗量微增率 。這樣，上式又可改寫為：111)(TTdPPdF1T222)(HHdPPdW2HNoImage21HT可見在任何時(shí)刻負(fù)荷最優(yōu)分配的條件是：火電廠的耗量微增率等于水電廠的耗量微增率乘以系數(shù)。第43頁/共84頁第42頁/共84頁 的意義的意義: :)()(/ )(/ )(2211222111HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdF222111)()(HHTTdPPdWdPPdF由由:得得:1TdP2HdP式中式中: 、 表示火電廠、水電廠增減功率的大小。上式中表示

31、火電廠、水電廠增減功率的大小。上式中的比值表示增減同樣的功率時(shí)火電廠的燃料和水電廠的水耗的比值表示增減同樣的功率時(shí)火電廠的燃料和水電廠的水耗量增減的多少，因此可以約量增減的多少，因此可以約 去去 、 。 表示在發(fā)出同樣表示在發(fā)出同樣的有功功率情況下，水電廠的用水量所替代的火電廠所用的的有功功率情況下，水電廠的用水量所替代的火電廠所用的標(biāo)準(zhǔn)煤量，我們把這個(gè)拉格朗日乘數(shù)標(biāo)準(zhǔn)煤量，我們把這個(gè)拉格朗日乘數(shù) 稱為水煤轉(zhuǎn)換系數(shù)。稱為水煤轉(zhuǎn)換系數(shù)。1TdP2HdP第44頁/共84頁第43頁/共84頁（1）根據(jù)水庫調(diào)度給定的用水量）根據(jù)水庫調(diào)度給定的用水量C設(shè)初值設(shè)初值 。（2）求與）求與 對應(yīng)、共對應(yīng)、共T

32、個(gè)時(shí)段有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配方案。個(gè)時(shí)段有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配方案。（3）計(jì)算此方案對應(yīng)的）計(jì)算此方案對應(yīng)的T個(gè)時(shí)段總耗水量個(gè)時(shí)段總耗水量 。（4）校驗(yàn)計(jì)算求得的）校驗(yàn)計(jì)算求得的 是否與給定的是否與給定的 C 相等。相等。（5）不滿足校驗(yàn)條件時(shí)，如果）不滿足校驗(yàn)條件時(shí)，如果 ，取，取 ；反之取；反之取 用修正后的用修正后的 自第（自第（2）步重新計(jì)算。）步重新計(jì)算。（6）滿足校驗(yàn)條件時(shí)，計(jì)算結(jié)束。）滿足校驗(yàn)條件時(shí)，計(jì)算結(jié)束。 )0()0()0(C)0(CCC)0()0()1()0()1()1( 在水、火電混合電力系統(tǒng)按照等微增率準(zhǔn)則進(jìn)行經(jīng)濟(jì)在水、火電混合電力系統(tǒng)按照等微增率準(zhǔn)則進(jìn)行經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配

33、中，水煤轉(zhuǎn)換系數(shù)負(fù)荷分配中，水煤轉(zhuǎn)換系數(shù) 必須通過選擇決定。這種選擇必須通過選擇決定。這種選擇必須滿足一定的條件，如運(yùn)行周期內(nèi)用完規(guī)定的水量等條件。必須滿足一定的條件，如運(yùn)行周期內(nèi)用完規(guī)定的水量等條件。在洪水季節(jié)，水庫調(diào)度給定的日用水量較多，水電廠應(yīng)多帶在洪水季節(jié)，水庫調(diào)度給定的日用水量較多，水電廠應(yīng)多帶負(fù)荷，即單位重量燃料可折換的水量就大，負(fù)荷，即單位重量燃料可折換的水量就大， 應(yīng)取較小的數(shù)應(yīng)取較小的數(shù)值；反之，枯水季節(jié)的用水量較小，水電廠所帶負(fù)荷較小。值；反之，枯水季節(jié)的用水量較小，水電廠所帶負(fù)荷較小。 值應(yīng)使水庫調(diào)度給定的用水量在運(yùn)行周期內(nèi)正好用完，其迭值應(yīng)使水庫調(diào)度給定的用水量在運(yùn)行周

34、期內(nèi)正好用完，其迭代計(jì)算步驟如下：代計(jì)算步驟如下：第45頁/共84頁第44頁/共84頁例：一個(gè)火電廠和一個(gè)水電廠共同向綜合負(fù)荷供電。火電廠的例：一個(gè)火電廠和一個(gè)水電廠共同向綜合負(fù)荷供電。火電廠的容量為容量為600MW，燃料耗量特性為：，燃料耗量特性為：)/(00035. 04 . 032htPPFTT水電廠的容量為水電廠的容量為450MW，水電廠的耗水量特性為：，水電廠的耗水量特性為：)/(0015. 08 . 0232smPPWHH簡化后的日負(fù)荷曲線如圖所示。設(shè)水電廠日耗水量簡化后的日負(fù)荷曲線如圖所示。設(shè)水電廠日耗水量C給定為：給定為： 37105 . 1m，作出該系統(tǒng)在給定日耗水量下負(fù)荷的

35、最優(yōu)分配方案。，作出該系統(tǒng)在給定日耗水量下負(fù)荷的最優(yōu)分配方案。0481216202420040060080035070050018LDP(MW)t(h)第46頁/共84頁第45頁/共84頁解：（解：（1）列出兩個(gè)發(fā)電廠的耗量微增率表示式）列出兩個(gè)發(fā)電廠的耗量微增率表示式)/(003. 08 . 0)/(007. 04 . 03sMWmPhMWtPHHTT（2）列出每個(gè)時(shí)段水、火電廠等微增率的方程式）列出每個(gè)時(shí)段水、火電廠等微增率的方程式3 , 2 , 1),003. 08 . 0(007. 04 . 0kPPHkTk簡化的負(fù)荷曲線上分為三個(gè)時(shí)段，則每一個(gè)時(shí)段有功功率都簡化的負(fù)荷曲線上分為三個(gè)時(shí)

36、段，則每一個(gè)時(shí)段有功功率都應(yīng)該平衡，平衡方程式為應(yīng)該平衡，平衡方程式為3 , 2 , 1, 0kPPPLDkHkTk第47頁/共84頁第46頁/共84頁由上述二式可解出由上述二式可解出 的表達(dá)式為的表達(dá)式為3 , 2 , 1,kPPHkTk3 , 2 , 1;0007. 0003. 0003. 04 . 08 . 0;0007. 0003. 00007. 08 . 04 . 0kPPPPLDkTkLDkHk（3）任選）任選 的初值，如取的初值，如取 ，分別將簡化負(fù)荷曲線上，分別將簡化負(fù)荷曲線上已知的各個(gè)時(shí)段負(fù)荷功率已知的各個(gè)時(shí)段負(fù)荷功率 代入上式，可得水、火電廠各時(shí)應(yīng)承擔(dān)的負(fù)荷代入上式，可得水

37、、火電廠各時(shí)應(yīng)承擔(dān)的負(fù)荷MWPMWPMWPMWPMWPMWPTHTHTH91.340,09.15928.477,72.22264.238,36.111)0(3)0(3)0(2)0(2)0(1)0(1MWPMWPMWPLDLDLD500,700,3503215 . 0)0(第48頁/共84頁第47頁/共84頁（4）利用水電廠的耗量特性計(jì)算全日的水耗量）利用水電廠的耗量特性計(jì)算全日的水耗量kHkkHktPPC)0015. 08 . 02(231)0(其中各時(shí)段其中各時(shí)段 的時(shí)間分別為的時(shí)間分別為8、10、6小時(shí)，代入上式時(shí)化為秒小時(shí)，代入上式時(shí)化為秒計(jì)算。將初步分配的水電廠各時(shí)段的發(fā)電功率計(jì)算。將

38、初步分配的水電廠各時(shí)段的發(fā)電功率 代代入后得入后得3 , 2 , 1,)0(kPHkkt737)0(105 . 1)(105936858. 1mC由此計(jì)算結(jié)果可知，由此計(jì)算結(jié)果可知， 時(shí)水電廠的用水量大于給定值，時(shí)水電廠的用水量大于給定值，應(yīng)增加應(yīng)增加 值。值。5 . 0)0(第49頁/共84頁第48頁/共84頁（5）修正）修正 后得迭代計(jì)算結(jié)果列于下表中后得迭代計(jì)算結(jié)果列于下表中)10(37mW)(3MWPH)(2MWPH)(1MWPH作作4次迭代計(jì)算后次迭代計(jì)算后,水電廠的日用水量已很接近給定值水電廠的日用水量已很接近給定值,即已確定即已確定了了 。最后確定的經(jīng)濟(jì)符合分配方案為。最后確定的

39、經(jīng)濟(jì)符合分配方案為MWPMWPMWPMWPMWPMWPTHTHTH969.348,031.151537.486,463.213793.245,207.104332211第50頁/共84頁第49頁/共84頁課堂練習(xí)、已知系統(tǒng)中有兩臺發(fā)電機(jī)組（一水、一火），它們的耗量特性為：)/()/(3222222211111smPcPbaWhtPcPbaFGGGG212121,ccbbaa其中均為常數(shù)，如果水電廠的耗水量微增率與火電廠燃料微增率的折算系數(shù)已求出，且能滿足給定的日用水量要求，設(shè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷為，試求兩臺機(jī)組的最優(yōu)分配負(fù)荷。LP21,GGPP第51頁/共84頁第50頁/共84頁、已知電力系統(tǒng)只有一

40、個(gè)火電廠、一個(gè)水電廠。水、火電廠的耗量特性分別為：)/(002. 05)/(0015. 03 . 03322smPPWhtPPFGHGHGG水電廠日用水恒定為，系統(tǒng)的日負(fù)荷曲線如下圖所示。火電廠容量為900MW,水電廠容量為400MW。求在給定的用水量下，水、火電廠間的有功功率經(jīng)濟(jì)分配方案。（設(shè)的初值為1.4。要求迭代次）37105 . 1mK0481216202440060080018LDP(MW)t(h)1000第52頁/共84頁第51頁/共84頁第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一般是指第一節(jié)所述的一次調(diào)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一般是指第一節(jié)所述的一次調(diào)整和

41、二次調(diào)整。這兩種調(diào)整都是由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)整和二次調(diào)整。這兩種調(diào)整都是由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的有功出力進(jìn)行的。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的有功出力進(jìn)行的。一一 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性當(dāng)頻率變化時(shí)，系統(tǒng)中負(fù)荷有功功率也將發(fā)生變化。系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中負(fù)荷有功功率隨頻率變化的特性稱為負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性：（一）電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率靜態(tài)頻率特性（一）電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率靜態(tài)頻率特性第53頁/共84頁第52頁/共84頁整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系可寫為：.)()()(332210NLDNNLDNNLDNLDNLDffPaffPaffPaPaP式中：頻率為時(shí)整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷的有

42、功功率；頻率為額定頻率時(shí)負(fù)荷的有功功率；與頻率的 次方成正比的負(fù)荷所占的比重，顯然有LDPLDNPfNfia.)3 , 2 , 1( ii1.3210aaaa第54頁/共84頁第53頁/共84頁.)()()(332210NLDNNLDNNLDNLDNLDffPaffPaffPaPaP0fNfLDNPLDP12上式所描述的負(fù)荷有功功率與頻率之間的關(guān)系便是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性，相應(yīng)的特性曲線如右圖中的曲線；由于系統(tǒng)在正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下的頻率與額定頻率之差通常很小，而且與頻率高次放成比例的負(fù)荷所占的比重很小，因此負(fù)荷頻率特性可以近似地用右圖中的直線來描述第55頁/共84頁第54頁/共84頁fPKLDL

43、D直線斜率：直線斜率： ：綜合負(fù)荷的：綜合負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率單位調(diào)節(jié)功率。MW/HZ； 的標(biāo)么值為：的標(biāo)么值為：LDKLDKLDNNLDLDNNLDNLDNLDLDPfKfPfPffPPK*說明說明：（1）負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率反映了負(fù)荷的有功功率在一定的頻）負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率反映了負(fù)荷的有功功率在一定的頻率下隨頻率變化的變化率。率下隨頻率變化的變化率。（2）負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)的數(shù)值完全取決于電力系統(tǒng)負(fù)荷的組成，）負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)的數(shù)值完全取決于電力系統(tǒng)負(fù)荷的組成，其標(biāo)么值一般為其標(biāo)么值一般為13，近似計(jì)算時(shí)可取，近似計(jì)算時(shí)可取 0LDK5 . 1*LDK0fNfLDNPLDP12第56頁/共84頁第5

44、5頁/共84頁（二）發(fā)電機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻率特性（二）發(fā)電機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻率特性 電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整是由原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整是由原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，因此發(fā)電機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻率特性取來實(shí)現(xiàn)的，因此發(fā)電機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻率特性取決于發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)。決于發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)。1 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)原理簡介自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)原理簡介564BCAab壓力油3121-離心飛擺；離心飛擺；2-滑環(huán)；滑環(huán)；3-滑閥；滑閥；4-油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)5-進(jìn)汽（水）閥進(jìn)汽（水）閥6-油動(dòng)機(jī)活塞油動(dòng)機(jī)活塞第57頁/共84頁第56頁/共84頁564BCAab壓力油3121、離心飛擺由原動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)

45、，當(dāng)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，離心飛擺的離心力減少，在彈簧作用使滑環(huán)下滑，即A點(diǎn)向下移動(dòng)；2、以C點(diǎn)為支點(diǎn)的杠桿ABC將逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使B點(diǎn)向下移動(dòng)，從而使滑閥的上、下兩個(gè)活塞向下移動(dòng)；3、壓力油將通過滑閥上、下兩個(gè)活塞之間的空間經(jīng)油口b進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的下腔室，使活塞向上運(yùn)動(dòng)，而上腔室的油則經(jīng)過滑閥的油口a由其上部流出；4、隨著油動(dòng)機(jī)活塞的上移，與之相連的汽閥（或水閥）開度增大，使進(jìn)入原動(dòng)機(jī)的蒸汽（或水量）增多，從而增大了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有功功率，另一方面，隨著油動(dòng)機(jī)活塞及C點(diǎn)的上移，杠桿ABC又以A點(diǎn)為支點(diǎn)進(jìn)行逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使B點(diǎn)上移，滑閥的兩個(gè)活塞返回原來的位置，打開的油口b重新關(guān)閉。調(diào)速過程：6

46、0pnf 第58頁/共84頁第57頁/共84頁564BCAab壓力油312調(diào)速特點(diǎn)：1、調(diào)速過程是一個(gè)暫態(tài)過程，當(dāng)達(dá)到新的的穩(wěn)態(tài)平衡點(diǎn)，調(diào)速動(dòng)作結(jié)束；2、在調(diào)速過程中，轉(zhuǎn)速的變化使滑閥活塞產(chǎn)生位移。而油動(dòng)機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)又帶動(dòng)滑閥的活塞使它復(fù)位，說明在調(diào)速系統(tǒng)中引入了負(fù)反饋；3、杠桿ABC的B點(diǎn)位置在所有穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)都是相同的，所以C點(diǎn)位置越高，A點(diǎn)位置越低，這說明在穩(wěn)態(tài)下，對應(yīng)于不同的原動(dòng)機(jī)功率，發(fā)電機(jī)組將有不同的轉(zhuǎn)速，因此這種調(diào)速是有差調(diào)節(jié)。第59頁/共84頁第58頁/共84頁、發(fā)電機(jī)組有功功率的靜態(tài)頻率特性在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)作用下，發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱為機(jī)組的有功功率靜態(tài)頻

47、率特性。由于原動(dòng)機(jī)功率的增大對應(yīng)于機(jī)組轉(zhuǎn)速的降低，因此可以近似地認(rèn)為機(jī)組的頻率特性為一斜率為負(fù)的直線。GNPNf0fGPGPf0第60頁/共84頁第59頁/共84頁GNPNf0fGPGPf0上圖中有功功率靜態(tài)頻率特性的斜率的大小為：NGNNGNGGffPffPfPK00式中：為發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率，單位為GKHZMW /標(biāo)么值為：GNNGGNNNGNNGNGGPfKPfffPffPPK0*/第61頁/共84頁第60頁/共84頁調(diào)差系數(shù)：GNNGPffK01以百分?jǐn)?shù)表示為：100100/ )(100%00*NNGNGNNNfffPPfff因此可得：100%1NGNGfPK或：100%1*GK第

48、62頁/共84頁第61頁/共84頁二、電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整先假設(shè)系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機(jī)組，一個(gè)綜合負(fù)荷，如下圖所示：1GP2GPLDPLDP121LDP1f2ffP0GP：表示發(fā)電機(jī)組的頻率特性；：表示綜合負(fù)荷的頻率特性。GPLDP第63頁/共84頁第62頁/共84頁1GP2GPLDPLDP121LDP1f2ffP0GP設(shè)系統(tǒng)在點(diǎn)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)頻率為，當(dāng)系統(tǒng)中負(fù)荷突然增加時(shí)，負(fù)荷的頻率特性突然向上移動(dòng)了即圖中的所在的位置，這時(shí)發(fā)電機(jī)組是進(jìn)行一次調(diào)整，則曲線位置不變，運(yùn)行點(diǎn)由變?yōu)樽優(yōu)辄c(diǎn)。而負(fù)荷的功率將因它本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，沿負(fù)荷頻率特性向下，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程，達(dá)到一個(gè)新的平衡點(diǎn)，相應(yīng)頻率為

49、1fLDPLDPLDPGPLDP2f第64頁/共84頁第63頁/共84頁電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率SK1GP2GPLDPLDP121LDP1f2ffP0GP在上述頻率的一次調(diào)整過程中，設(shè)頻率變化量為：發(fā)電機(jī)組輸出功率的增量為：負(fù)荷本身調(diào)節(jié)效應(yīng)引起的功率變化量為：則負(fù)荷實(shí)際增量為：012fff012GGGGPPfKP0fKLDfKPLDLD第65頁/共84頁第64頁/共84頁1GP2GPLDPLDP121LDP1f2ffP0GP此值應(yīng)與發(fā)電機(jī)組的功率增量平衡，即：fKPfKPLDLDGG因此可得：fKKPLDGLD)(或：SLDGLDKKKfP電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率第66頁/共84頁第65頁/共84

50、頁SLDGLDKKKfP對的說明：（）單位為；（）表示引起頻率發(fā)生單位變化的負(fù)荷的變化量；（）在數(shù)值上等于發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率與全系統(tǒng)負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率之和；（）越大，負(fù)荷的變化引起的頻率波動(dòng)越小，系統(tǒng)的頻率也就越穩(wěn)定。 SKSK第67頁/共84頁第66頁/共84頁（5） 當(dāng)系統(tǒng)中有多臺發(fā)電機(jī)組時(shí)，一些機(jī)組已經(jīng)滿載運(yùn)行，其調(diào)速器受負(fù)荷限制器的限制不能再參加一次調(diào)整，電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率 將下降。 如果系統(tǒng)中有n臺發(fā)電機(jī)組，且n臺發(fā)電機(jī)組都參加一次調(diào)整時(shí)， 有： 如果系統(tǒng)中n臺發(fā)電機(jī)組中只有m臺機(jī)組參加一次調(diào)整，即第m+1,m+2,n臺機(jī)組不參加時(shí)， 有：（6）僅靠發(fā)電機(jī)組的調(diào)

51、節(jié)器進(jìn)行的頻率一次調(diào)整只能調(diào)整第一種負(fù)荷引起的頻率偏差，對變化幅度較大、變化周期較長的第二種負(fù)荷引起的頻率偏差，必須進(jìn)行頻率的二次調(diào)整。GEKniGiGEKK1miGiGEKK1第68頁/共84頁第67頁/共84頁例：某電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繛?475MW，系統(tǒng)的總負(fù)荷為3300MW，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率為 ，各發(fā)電機(jī)組的容量和調(diào)差系數(shù)分別為：5 . 1LK水輪機(jī)組：100MW/臺5臺=500MW，%=2.5 75MW/臺5臺=375MW，%=2.75汽輪機(jī)組：100MW/臺6臺=600MW，%=3.5 50MW/臺20臺=1000MW，%=4.0較小容量汽輪機(jī)組合計(jì)： 1000MW，%=4

52、.0試計(jì)算：（1）全部機(jī)組都參加一次調(diào)整； （2）全部機(jī)組都不參加一次調(diào)整； （3）僅水輪機(jī)組參加一次調(diào)整； （4）僅水輪機(jī)組和20臺50MW的汽輪機(jī)組參加一次調(diào)整等四種情況下電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率)/(HzMWKs第69頁/共84頁第68頁/共84頁解：首先計(jì)算負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率 ，綜合負(fù)荷的 LDKMWPLDN3300)/(995033005 . 1HzMWfPKKNLDNLDLD下面按 分別計(jì)算各類發(fā)電機(jī)組的 ，式中 為該類機(jī)組的容量之和。100%NGNGfPKGKGNP5100MW水輪機(jī)組：)/(4001005 . 2505001HzMWKG575MW水輪機(jī)組：)/(27310075.

53、 2503752HzMWKG6100MW汽輪機(jī)組：)/(3431005 . 3506003HzMWKG2050MW水輪機(jī)組：)/(50010045010004HzMWKG第70頁/共84頁第69頁/共84頁)/(50010045010005HzMWKG1000MW小容量汽輪機(jī)組：下面根據(jù)不同情況計(jì)算 （1）全部機(jī)組都參加一次調(diào)整時(shí)， 應(yīng)包含所有的 SKSKGiK)/(2115)500500343273400(9951HzMWKKKiGiLDS（2）全部機(jī)組都不參加一次調(diào)整時(shí)， 僅剩余負(fù)荷 SKLDK)/(99HzMWKKLDS（3）僅水輪機(jī)組參加一次調(diào)整時(shí)， 應(yīng)為SK)/(772)273400

54、(9921HzMWKKKKGGLDS（4）僅水輪機(jī)組和20臺50MW的汽輪機(jī)組參加一次調(diào)整時(shí)， 應(yīng)為SK)/(1272)500273400(99421HzMWKKKKKGGGLDS第71頁/共84頁第70頁/共84頁二、電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整1GP2GPLDPLDP121LDP1f2ffP0GP電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整是將發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行地移動(dòng)，使負(fù)荷引起的頻率偏差保持在允許的范圍之內(nèi)。在上圖中，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，由頻率的一次調(diào)整，運(yùn)行點(diǎn)由點(diǎn)變?yōu)辄c(diǎn)，發(fā)電機(jī)的功率由增加為，而頻率下降為，可能出現(xiàn)越出允許的頻率范圍。LDP1GP2GP2f第72頁/共84頁第71頁/共84頁頻率的二次調(diào)整是操作調(diào)頻

55、器增加發(fā)電機(jī)的功率，使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平移到圖中直線位置。設(shè)發(fā)電機(jī)組調(diào)頻后增發(fā)的功率為，運(yùn)行點(diǎn)由轉(zhuǎn)移到，對應(yīng)的功率為，頻率為，頻率偏差由減小為。Pf0LDPLDPLDP1211GP2GP1f2fGPGP0GP3f33GPf f GP0GP3GP3ff f 第73頁/共84頁第72頁/共84頁P(yáng)f0LDPLDPLDP1211GP2GP1f2fGPGP0GP3f33GPf f 發(fā)電機(jī)組增發(fā)功率：一次調(diào)頻增發(fā)的功率為fKG 二次調(diào)頻增發(fā)的功率為0GP負(fù)荷有功功率的增量：負(fù)荷增加的有功功率為負(fù)荷調(diào)節(jié)作用引起的功率變化為LDPfKLD 發(fā)電機(jī)組一次調(diào)整和二次調(diào)整所增發(fā)的功率之和與負(fù)荷的實(shí)際增量平衡，即有：fKPfKPLDLDGG 0第74頁/共84頁第