me電力系統(tǒng)頻率及有功功率調(diào)節(jié)

1、第三章電力系統(tǒng)頻率及有第三章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的調(diào)節(jié)功功率的調(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)濟調(diào)度三、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度目的要求：目的要求： 了解電力系統(tǒng)調(diào)頻的實質(zhì)和重要性；了解負荷的靜態(tài)頻率特性及負荷調(diào)節(jié)效應；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)電機組的功率頻率特性.重點：重點： 負荷的靜態(tài)頻率特性及負荷調(diào)節(jié)效應難點：難點： 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、概述一、概述 1)1)并列運行的每一臺發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率的關(guān)并列運行的每一臺發(fā)電機組

2、的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率的關(guān)系為：系為：式中式中 P P發(fā)電機組轉(zhuǎn)子極對數(shù)發(fā)電機組轉(zhuǎn)子極對數(shù) n n 發(fā)電機組的轉(zhuǎn)數(shù)（發(fā)電機組的轉(zhuǎn)數(shù)（r/minr/min） f f電力系統(tǒng)頻率（電力系統(tǒng)頻率（HzHz） 顯然，電力系統(tǒng)的頻率控制實際上就是調(diào)節(jié)發(fā)電機組的顯然，電力系統(tǒng)的頻率控制實際上就是調(diào)節(jié)發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速。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) 2) 電力系統(tǒng)頻率一致。電力系統(tǒng)頻率一致。3)3)任一時刻，發(fā)供平衡。任一時刻，發(fā)供平衡。4)4)負荷增加時，系統(tǒng)出現(xiàn)了功率缺額，機組的轉(zhuǎn)速下負荷增加時，系統(tǒng)出現(xiàn)了功率缺額，機組的轉(zhuǎn)速下降，整個系統(tǒng)的頻率降低。降，整個系統(tǒng)的頻

3、率降低。5) 5) 調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分開的。調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分開的。6)6)調(diào)頻是一個要有整個系統(tǒng)來統(tǒng)籌調(diào)度與協(xié)調(diào)的問題，調(diào)頻是一個要有整個系統(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不允許任何電廠有一點“各自為政各自為政”的趨向。的趨向。7)7)調(diào)頻與運行費用的關(guān)系也十分密切。調(diào)頻與運行費用的關(guān)系也十分密切。8)8)力求使系統(tǒng)負荷在發(fā)電機組之間實現(xiàn)經(jīng)濟分配。力求使系統(tǒng)負荷在發(fā)電機組之間實現(xiàn)經(jīng)濟分配。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 電力系統(tǒng)負荷變化情況第一節(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 9 9）負荷的變動情況可以分成幾種不同的分量：）負荷

4、的變動情況可以分成幾種不同的分量：一是變化周期一般小于一是變化周期一般小于10s10s的隨機分量；的隨機分量；二是變化周期在二是變化周期在10s10s3min3min之間的脈動分量；之間的脈動分量；三是變化周期在三是變化周期在3min3min以上的持續(xù)分量，負荷預測預報以上的持續(xù)分量，負荷預測預報這一部分。這一部分。1010）第一種負荷變化引起的頻率偏移，利用調(diào)速器來）第一種負荷變化引起的頻率偏移，利用調(diào)速器來調(diào)整原動機的輸入功率，這稱為頻率的一次調(diào)整。調(diào)整原動機的輸入功率，這稱為頻率的一次調(diào)整。1111）第二種負荷變化引起的頻率偏移較大，必須由調(diào)）第二種負荷變化引起的頻率偏移較大，必須由調(diào)頻

5、器參與控制和調(diào)整，這稱為頻率的二次調(diào)整。頻器參與控制和調(diào)整，這稱為頻率的二次調(diào)整。1212）第三種負荷變化，調(diào)度部門的計劃內(nèi)負荷，這稱）第三種負荷變化，調(diào)度部門的計劃內(nèi)負荷，這稱為頻率的三次調(diào)整。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 二、電力系統(tǒng)負荷的調(diào)節(jié)效應二、電力系統(tǒng)負荷的調(diào)節(jié)效應1 1）當系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也）當系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也要隨著改變，即要隨著改變，即 這種有功負荷隨頻率而改變的特性叫做負荷的這種有功負荷隨頻率而改變的特性叫做負荷的功率功率頻率特性，是負荷的靜態(tài)頻率特性，也頻率特性，是負荷的靜態(tài)頻率特性，也稱作負荷的

6、調(diào)節(jié)效應。稱作負荷的調(diào)節(jié)效應。)( fFPL2 2）電力系統(tǒng)中各種有功負荷）電力系統(tǒng)中各種有功負荷與頻率的關(guān)系：與頻率的關(guān)系：負荷的功率負荷的功率頻率特性一般可表示為頻率特性一般可表示為 式中式中 額定頻率額定頻率 系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f f時，整個系統(tǒng)的有功負時，整個系統(tǒng)的有功負荷荷 系統(tǒng)頻率為額定值系統(tǒng)頻率為額定值 時，整個系統(tǒng)的時，整個系統(tǒng)的有功負荷有功負荷 為上述各類負荷占為上述各類負荷占 的比例系數(shù)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

7、上式除以將上式除以 ，則得標么值形式，即，則得標么值形式，即 通常與頻率變化三次方以上成正比的負荷很少，如忽略通常與頻率變化三次方以上成正比的負荷很少，如忽略其影響，并將上式對頻率微分，得其影響，并將上式對頻率微分，得 稱為負荷的調(diào)節(jié)效應系數(shù)。稱為負荷的調(diào)節(jié)效應系數(shù)。 LNPnnLNLfafPafaaP*2*2*10* *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：說明： 1 1）負荷的頻率效應起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的作用。）負荷的頻率效應起到減輕

8、系統(tǒng)能量不平衡的作用。2 2）稱）稱 為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)。為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應系數(shù)。 3 3）電力系統(tǒng)允許頻率變化的范圍很小，為此負荷功率）電力系統(tǒng)允許頻率變化的范圍很小，為此負荷功率與頻率的關(guān)系曲線可近似地視為具有不變斜率的直線。與頻率的關(guān)系曲線可近似地視為具有不變斜率的直線。這斜率即為這斜率即為 。 4 4） 表明系統(tǒng)頻率變化表明系統(tǒng)頻率變化1%1%時，負荷功率變化的百分數(shù)。時，負荷功率變化的百分數(shù)。 5 5）對于不同的電力系統(tǒng)，）對于不同的電力系統(tǒng)， 值也不相同。一般值也不相同。一般 =1=13 3。即使是同一系統(tǒng)的即使是同一系統(tǒng)的 ，也隨季度及晝夜交替導致負荷，也隨季度及晝夜交替

9、導致負荷組成的改變而變化。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 例例3-1 3-1 某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負荷占某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負荷占3030，與頻率一次方成比例的負荷占與頻率一次方成比例的負荷占4040，與頻率二，與頻率二次方成比例的負荷占次方成比例的負荷占1010，與頻率三次方成比，與頻率三次方成比例的負荷占例的負荷占2020。求系統(tǒng)頻率由。求系統(tǒng)頻率由50Hz50Hz下降到下降到47Hz47Hz時，負荷功率變化的百分數(shù)及其相應的值。時，負荷功率變化的百分數(shù)及其相應的值。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力

10、系統(tǒng)的頻率特性 解解 由（由（3-33-3）式）式可求出當頻率下降到可求出當頻率下降到47Hz47Hz時系時系統(tǒng)的負荷為統(tǒng)的負荷為 則則 于是于是 nnLNLfafPafaaP*2*2*10* 3294.02.094.01.094.04.03.093.0166.0088.0376.03.07100)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 三、發(fā)電機組的功率三、發(fā)電機組的功率頻率特性頻率特性a)a)發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)來發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。b)b)通常把由于頻率變化而引起發(fā)電機組輸出功率

11、通常把由于頻率變化而引起發(fā)電機組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機組的功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機組的功率頻率特性或頻率特性或調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)特性。c)c)發(fā)電機組的功率發(fā)電機組的功率頻率特性取決于調(diào)速系統(tǒng)的頻率特性取決于調(diào)速系統(tǒng)的特性。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 ( (一一) ) 機械式調(diào)速器簡介機械式調(diào)速器簡介1 1）兩個重錘開度減小）兩個重錘開度減小A A降至降至A AC C點尚未移點尚未移動動B B點降至點降至B B點點D D點代表有伺服馬達控制的點代表有伺服馬達控制的轉(zhuǎn)速整定元件，它不會因轉(zhuǎn)速整定元件，它不會因轉(zhuǎn)速而變動轉(zhuǎn)速而變動E E、F F下降下降至至E E、F

12、 F。接力器接力器活塞移動，活塞移動，導葉開度導葉開度增加增加轉(zhuǎn)速回升。轉(zhuǎn)速回升。 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 2）轉(zhuǎn)速上升時）轉(zhuǎn)速上升時重錘開度增加重錘開度增加A A、B B、E E、F F各點各點也隨之不斷改變；這個過程要到也隨之不斷改變；這個過程要到C C點升到某一位置時，點升到某一位置時，比如比如C C，即導葉開大到某一位置時，機組的轉(zhuǎn)速，即導葉開大到某一位置時，機組的轉(zhuǎn)速通過重錘的開度使杠桿通過重錘的開度使杠桿DEFDEF重新回復到使重新回復到使的活門完的活門完全關(guān)閉的位置時才會結(jié)束，這時全關(guān)閉的位置時才會結(jié)束，這時B B點就回到原來的位點就回到原來的位置

13、。置。 3 3）由于）由于C C上升了，所以上升了，所以A A必定低于必定低于A A。這說明。這說明調(diào)速過程結(jié)束時，出力增加，轉(zhuǎn)速稍有降低。調(diào)速過程結(jié)束時，出力增加，轉(zhuǎn)速稍有降低。 4 4）調(diào)速器是一種有差調(diào)節(jié)器。）調(diào)速器是一種有差調(diào)節(jié)器。 5 5）通過伺服馬達改變）通過伺服馬達改變D D點的位置，就可以達到將調(diào)速點的位置，就可以達到將調(diào)速器特性上下平移的目的。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)電機的調(diào)差系數(shù)（二）發(fā)電機的調(diào)差系數(shù) 同步發(fā)電機的頻率調(diào)差系數(shù)同步發(fā)電機的頻率調(diào)差系數(shù)R R 負號表示發(fā)電機輸出功率的變化和頻率負號表示發(fā)電機輸出功率的

14、變化和頻率的變化符號相反。的變化符號相反。 調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)R R的標幺值表示為的標幺值表示為 上式上式又稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程。又稱為發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程。 GPfR*/GGeGeePfPPffR0*GPRf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 在計算功率與頻率的關(guān)系時，常常采用調(diào)差系數(shù)的在計算功率與頻率的關(guān)系時，常常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，倒數(shù)， K KG G* *發(fā)電機的功率發(fā)電機的功率- -頻率特性系數(shù)，或原動機的單頻率特性系數(shù)，或原動機的單位調(diào)節(jié)功率。位調(diào)節(jié)功率。 一般發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用一般發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用下列數(shù)值：下列數(shù)值：

15、 對汽輪發(fā)電機組對汽輪發(fā)電機組 R R * *=(4-6)%=(4-6)%或或K KG G* * =16.6-25 =16.6-25 ； 對水輪發(fā)電機組對水輪發(fā)電機組 R R * *=(2-4)%=(2-4)%或或K KG G* * =25-50 =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)差特性與機組間有功功率分配的關(guān)系（三）調(diào)差特性與機組間有功功率分配的關(guān)系 曲線曲線代表代表1 1號發(fā)電機組的調(diào)節(jié)特性。號發(fā)電機組的調(diào)節(jié)特性。 曲線曲線代表代表2 2號發(fā)電機組的調(diào)節(jié)特性。號發(fā)電機組的調(diào)節(jié)特性。 系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f fe e： 線段線段CB

16、CB的長度所示系統(tǒng)總負荷的長度所示系統(tǒng)總負荷P PL L。 1 1號機承擔的負荷為號機承擔的負荷為P P1 1，2 2號機承擔的負荷為號機承擔的負荷為P P2 2，于是有于是有 P P1 1+P+P2 2= =P PL L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)定在系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f f1 1： 1 1號機組的負荷增加了號機組的負荷增加了P P1 1 2 2號機組的負荷增加了號機組的負荷增加了P P2 2 兩臺機組增量之和等于兩臺機組增量之和等于P PL L 可得可得 此式表明：此式表明： 在發(fā)電機組間的功率分配與在發(fā)電機組間的功率分配與機組的調(diào)差系數(shù)成反比。機組的調(diào)差系數(shù)

17、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)（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)速變化不能反由于測量元件的不靈敏性，對微小的轉(zhuǎn)速變化不能反應，調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，因而調(diào)節(jié)特性實際上應，調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，因而調(diào)節(jié)特性實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失靈度來描述，即來描述，即 式中式中 f fW W調(diào)速器的最大頻率呆滯調(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（用標幺值表有失靈區(qū)產(chǎn)生的分配功率上的誤差為（用標幺值表示）：

18、示）：ewffRPw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 1）P PW W* *與失靈度與失靈度成正比，成正比，而與調(diào)差系數(shù)而與調(diào)差系數(shù)R R* *成反比。成反比。過小的調(diào)差系數(shù)將會引起過小的調(diào)差系數(shù)將會引起較大的功率分配誤差，所較大的功率分配誤差，所以以R R* *不能太小。不能太小。2 2）如果不靈敏區(qū)太小或完）如果不靈敏區(qū)太小或完全沒有，那么當系統(tǒng)頻率全沒有，那么當系統(tǒng)頻率發(fā)生微小波動時，調(diào)速器發(fā)生微小波動時，調(diào)速器也要調(diào)節(jié)，這樣會使閥門也要調(diào)節(jié)，這樣會使閥門的調(diào)節(jié)過分頻繁。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)的頻率特性四、

19、電力系統(tǒng)的頻率特性 發(fā)電機組的功率發(fā)電機組的功率頻率特性與頻率特性與負荷的功率、頻率特性曲線的負荷的功率、頻率特性曲線的交點就是電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定交點就是電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定運行點。運行點。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 a點：點：f fe e，P PL L b b點：負荷增加點：負荷增加P PL L，負荷靜態(tài)頻率特性變?yōu)?，負荷靜態(tài)頻率特性變?yōu)镻 PL L1 1，無調(diào)速器，頻率穩(wěn)定值下降到無調(diào)速器，頻率穩(wěn)定值下降到f f3 3，取用功率仍然，取用功率仍然為原來的為原來的P PL L值值 c c點：調(diào)速器一次調(diào)節(jié)，增加機組的輸入功率點：調(diào)速器一次調(diào)節(jié)，增加機組的輸入功率P

20、PT T。頻率穩(wěn)定在頻率穩(wěn)定在f f 2 2 d d點：調(diào)頻器二次調(diào)節(jié)，增加機組的輸入功率點：調(diào)頻器二次調(diào)節(jié)，增加機組的輸入功率P PT T。頻率穩(wěn)定在頻率穩(wěn)定在f fe e 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)頻法一、有差調(diào)頻法 1)1)調(diào)頻方程式：調(diào)頻方程式： 有差調(diào)頻法指用有差調(diào)頻器進行并聯(lián)運行，達有差調(diào)頻法指用有差調(diào)頻器進行并聯(lián)運行，達到系統(tǒng)調(diào)頻的目的的方法。有差調(diào)頻器的穩(wěn)態(tài)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，工作特性可以用下式表示， 即即 f f+ +R RP Pc c = 0= 0式中式中f f 、P Pc c調(diào)頻過程結(jié)束時系統(tǒng)頻率

21、的調(diào)頻過程結(jié)束時系統(tǒng)頻率的增量與調(diào)頻機組有功功率的增量增量與調(diào)頻機組有功功率的增量 R R 有差調(diào)頻器的調(diào)差系數(shù)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 2）調(diào)頻過程：）調(diào)頻過程： 調(diào)頻器的調(diào)整是向著調(diào)頻器的調(diào)整是向著 滿足調(diào)頻方程式的方滿足調(diào)頻方程式的方 向進行的。向進行的。 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 3 3）機組間有功功率的分配：）機組間有功功率的分配： 當系統(tǒng)中有當系統(tǒng)中有 n n 臺機組參加調(diào)頻臺機組參加調(diào)頻 式中式中 f f系統(tǒng)的頻率增量系統(tǒng)的頻率增量 R Ri i 第第 i i 臺機組的調(diào)差特性臺機組的調(diào)差特性 P PCiCi第第

22、 i i 臺機組的有功功率增量（調(diào)頻功率臺機組的有功功率增量（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)的負荷增量（即計劃外的負荷）為設(shè)系統(tǒng)的負荷增量（即計劃外的負荷）為P PL L，則調(diào)，則調(diào)節(jié)過程結(jié)束時，必有節(jié)過程結(jié)束時，必有 上式也可以寫為上式也可以寫為其中其中 是系統(tǒng)的等值調(diào)節(jié)系數(shù)是系統(tǒng)的等值調(diào)節(jié)系數(shù) 則每臺調(diào)頻機組所承擔的計劃外負荷為則每臺調(diào)頻機組所承擔的計劃外負荷為xncnccLRfRRRfPPPP)1.11(.21210cxPRfnxRRRR1.11121).3 ,2, 1(niPRRPLixCi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 4 4）優(yōu)缺點：）優(yōu)缺點： 1 1、各機組同時參加調(diào)頻，沒有先后之分、各機組同時參加調(diào)頻，沒有先后之分 2 2、計劃外負荷在調(diào)頻機組間是按一定的比例分、計劃外負荷在調(diào)頻機組間是按一定的比例分配的配的 3 3、頻率穩(wěn)定值的偏差較大、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、主導發(fā)電機法二、主導發(fā)電機法 1 1）調(diào)頻方程式：）調(diào)頻方程式： 式中式中 P Pcici第第 i i 調(diào)頻發(fā)電機的有功增量調(diào)頻發(fā)電機的有功增量 K Ki i 功率分配系數(shù)功率分配系數(shù) )()2()1(011112nPKPPKPfnnCnCC發(fā)電機發(fā)電機，主導發(fā)

24、電機發(fā)電機第二節(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 2）調(diào)頻過程：）調(diào)頻過程： 設(shè)系統(tǒng)負荷有了新的增量設(shè)系統(tǒng)負荷有了新的增量P P ，主，主導發(fā)電機調(diào)頻器的調(diào)節(jié)方程的原有導發(fā)電機調(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組向著滿足其調(diào)節(jié)方程的方向?qū)C組的有功出力進行調(diào)整，隨之出現(xiàn)了的有功出力進行調(diào)整，隨之出現(xiàn)了新的新的P P 1 1 值，于是其余值，于是其余 n n1 1 個個調(diào)頻機組的功率分配。方程式的原調(diào)頻機組的功率分配。方程式的原有平衡狀態(tài)跟著均被打破，它們都有平衡狀態(tài)跟著均被打破，它們都會向著滿足其功率分方程

25、的方向?qū)蛑鴿M足其功率分方程的方向?qū)Ω髯詸C組的有功出力進行調(diào)節(jié)，即各自機組的有功出力進行調(diào)節(jié)，即出現(xiàn)了出現(xiàn)了“成組調(diào)頻成組調(diào)頻” 的狀態(tài)。調(diào)的狀態(tài)。調(diào)頻過程一直要到頻過程一直要到P PC C1 1不再出現(xiàn)新值不再出現(xiàn)新值才告結(jié)束。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 3）機組間有功功率的分配：）機組間有功功率的分配： 調(diào)頻結(jié)束時必有調(diào)頻結(jié)束時必有 而各調(diào)頻機組分擔的頻率為而各調(diào)頻機組分擔的頻率為 式中式中上式上式說明各調(diào)頻機組間的出力也是按照一定的比說明各調(diào)頻機組間的出力也是按照一定的比例分配的。例分配的。 0).1 (1111fPKKPPcnnicifhefhex

26、ifhenciPKKPKKKP111.111.1nxKKK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：）優(yōu)缺點： 1 1、各調(diào)頻機組間的出力也是按照一定的比例分、各調(diào)頻機組間的出力也是按照一定的比例分配的。配的。 2 2、在無差調(diào)頻器為主導調(diào)頻器的主要缺點是各、在無差調(diào)頻器為主導調(diào)頻器的主要缺點是各機組在調(diào)頻過程中的作用有先有后，缺乏機組在調(diào)頻過程中的作用有先有后，缺乏“同同時性時性”。 3 3、調(diào)節(jié)過程慢，調(diào)節(jié)質(zhì)量不高。、調(diào)節(jié)過程慢，調(diào)節(jié)質(zhì)量不高。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（同步時間法）三、積差調(diào)頻法（同步時間法） 1 1）調(diào)頻方程式：）

27、調(diào)頻方程式： 積差調(diào)頻法（或稱同步時間法）是根據(jù)系統(tǒng)積差調(diào)頻法（或稱同步時間法）是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進行工作的。單機積差調(diào)頻率偏差的累積值進行工作的。單機積差調(diào)節(jié)的調(diào)頻方程式為：節(jié)的調(diào)頻方程式為： 式中式中 K-K-調(diào)頻功率比例系數(shù)調(diào)頻功率比例系數(shù)0cPKfdt2調(diào)頻原理調(diào)頻原理ALLCiCiLCiLPPPPPffPPP:0: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 2）調(diào)頻過程：）調(diào)頻過程： 在在t=t=0 0 時：時： f f = = f fe e 、 fdtfdt =0 =0、 Pc Pc = 0 = 0 ，上式上式是得到是得到滿足的。滿足的。 在在 t t1- 1- t

28、A tA 時：時：負荷增大，頻率下降，出現(xiàn)了負荷增大，頻率下降，出現(xiàn)了f f 0 0 0 ，fdt fdt 向正方向向正方向積累，使其負值積累，使其負值 減小。減小。 平衡被破壞，調(diào)節(jié)器動作，減小功率的設(shè)定值平衡被破壞，調(diào)節(jié)器動作，減小功率的設(shè)定值 Pc Pc 直到頻率恢復到直到頻率恢復到fe fe ，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，這時有，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，這時有f f = 0 = 0 ，fdtfdt= =B B= =常數(shù)常數(shù) ， 發(fā)電機的出力為發(fā)電機的出力為CACBcPKBPP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 由此可見，積差調(diào)節(jié)法的特點是調(diào)節(jié)過程只能在由此可見，積差調(diào)節(jié)法的特點是調(diào)節(jié)過程只能在 f

29、 = 0 時結(jié)束，時結(jié)束， ，此常數(shù)與計劃外負荷，此常數(shù)與計劃外負荷成正比。成正比。 常數(shù)cPKfdt系統(tǒng)調(diào)頻方程系統(tǒng)調(diào)頻方程LCnCCCnnCCPPPPPKfdtPKfdtPKfdt212211000LiXCiLXiiLPKKPPKKPdtf1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 3）機組間有功功率的分配：）機組間有功功率的分配： 多臺機組用積差法實現(xiàn)調(diào)頻時，可采用集中制、分散制兩種方式多臺機組用積差法實現(xiàn)調(diào)頻時，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)頻方程組如下其調(diào)頻方程組如下 0.002211cnnccPKfdtPKfdtPKfd

30、t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 各機組的各機組的fdt fdt 也可以認為是相等的，系統(tǒng)的調(diào)頻方程式為也可以認為是相等的，系統(tǒng)的調(diào)頻方程式為式中式中 )(1)1(11111niixniiniininiiiPKKPfdtKfdtPniixKK1/1/1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)頻機組分擔的計劃外負荷為每臺調(diào)頻機組分擔的計劃外負荷為 按積差調(diào)頻法實現(xiàn)調(diào)頻時，各機組的出力也是按照一定比按積差調(diào)頻法實現(xiàn)調(diào)頻時，各機組的出力也是按照一定比例自動進行分配的。例自動進行分配的。 )(1niiixiPKKP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)

31、缺點：）優(yōu)缺點： 1. 1. 頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點是能使系統(tǒng)頻率維持頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點是能使系統(tǒng)頻率維持額定。額定。 2. 2. 計劃外的負荷能在所有參加調(diào)頻的機組間按計劃外的負荷能在所有參加調(diào)頻的機組間按一定的比例進行分配。一定的比例進行分配。 3. 3. 缺點是頻率積差信號滯后于頻率瞬時值的變?nèi)秉c是頻率積差信號滯后于頻率瞬時值的變化，化， 因此調(diào)節(jié)過程緩慢。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、改進積差調(diào)頻法四、改進積差調(diào)頻法 1 1）調(diào)頻方程式：）調(diào)頻方程式： 在頻率積差調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加頻率瞬時偏差的信息在頻率積差調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加頻率瞬時偏差的信息 式

32、中式中 P Pcici第第 i i 機組承擔的功率調(diào)節(jié)量機組承擔的功率調(diào)節(jié)量 R Ri i 第第i i臺機組的調(diào)差系數(shù)臺機組的調(diào)差系數(shù) 第第i i臺機組的調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)，臺機組的調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)， KK功率頻率換算系數(shù)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 2）調(diào)頻過程：）調(diào)頻過程： 當系統(tǒng)頻率變化時，按當系統(tǒng)頻率變化時，按f f 啟動的調(diào)速器會比按積差啟動的調(diào)速器會比按積差工作的調(diào)頻器先進行大幅度的調(diào)整工作的調(diào)頻器先進行大幅度的調(diào)整. .到頻差累積到一定值時，調(diào)頻器會取代調(diào)速器的工作到頻差累積到一

33、定值時，調(diào)頻器會取代調(diào)速器的工作特性，使頻率穩(wěn)定在特性，使頻率穩(wěn)定在f fe e. . 調(diào)速器的作用為一次調(diào)頻，積差調(diào)頻為二次調(diào)頻調(diào)速器的作用為一次調(diào)頻，積差調(diào)頻為二次調(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 3 3）機組間有功功率的分配：）機組間有功功率的分配： K Kfdt fdt 代表了系統(tǒng)計劃外負荷的數(shù)值（代表了系統(tǒng)計劃外負荷的數(shù)值（K K 是一個轉(zhuǎn)換常數(shù)），在調(diào)頻結(jié)束時，計劃外負是一個轉(zhuǎn)換常數(shù)），在調(diào)頻結(jié)束時，計劃外負荷是按一定比例在調(diào)頻機組間進行分配的。荷是按一定比例在調(diào)頻機組間進行分配的。 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 4 4）優(yōu)缺點：）優(yōu)缺點

34、： 1 1、集中制調(diào)頻的主要優(yōu)點是各機組的功率分配、集中制調(diào)頻的主要優(yōu)點是各機組的功率分配是有比例的，也即式中的是有比例的，也即式中的 i i，i i是按照經(jīng)濟是按照經(jīng)濟分配的原則給出的。分配的原則給出的。 2 2、圖、圖 3-13 3-13 所示分散機制調(diào)頻的主要缺點是各所示分散機制調(diào)頻的主要缺點是各調(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)頻法五、分區(qū)調(diào)頻法 （一）、分區(qū)控制誤差（一）、分區(qū)控制誤差 ACE ACE 聯(lián)絡(luò)線功率應維持為計劃功率聯(lián)絡(luò)線功率應維持為計劃功率 A A

35、區(qū)負荷不變時，區(qū)負荷不變時，B B區(qū)負荷增長，區(qū)負荷增長，f f 0 00f f 和和P PABAB的符號相同，本區(qū)有負荷變動的符號相同，本區(qū)有負荷變動 f f 和和P PABAB的符號不同，它區(qū)有負荷變動的符號不同，它區(qū)有負荷變動 找到找到 K KA A 使使K KA Af f +P PABAB =0 =0 分區(qū)控制誤差（分區(qū)控制誤差（area control error area control error ）ACE= KiACE= Kif +f +PtiePtie ACE=0ACE=0表明本區(qū)無負荷變動，無須調(diào)頻表明本區(qū)無負荷變動，無須調(diào)頻 1 區(qū)域電力系統(tǒng)的概念區(qū)域電力系統(tǒng)的概念分區(qū)調(diào)

36、頻的方法分區(qū)調(diào)頻的方法判斷非計劃負荷發(fā)生的區(qū)域判斷非計劃負荷發(fā)生的區(qū)域?qū)Ρ緟^(qū)域負荷按計劃調(diào)頻對本區(qū)域負荷按計劃調(diào)頻對外區(qū)域負荷采取支援：對外區(qū)域負荷采取支援：正常正常不調(diào)頻不調(diào)頻緊急緊急 調(diào)頻調(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（二）、分區(qū)調(diào)頻方程式 1 1）調(diào)頻方程式：）調(diào)頻方程式： ACE ACE 積差調(diào)頻方程式為：積差調(diào)頻方程式為： 式中式中 系統(tǒng)頻率的偏差系統(tǒng)頻率的偏差, ,即即 ii區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的實際值區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的實際值 ii區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的計劃值區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率和的計劃值 ii區(qū)調(diào)頻機組的出力增量區(qū)調(diào)頻機組的出力增量 0)(istieatie

37、iPdtPPfKif0)(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 2）頻率恢復到額定值：）頻率恢復到額定值： 在調(diào)頻過程結(jié)束時，必有分在調(diào)頻過程結(jié)束時，必有分區(qū)控制誤差區(qū)控制誤差 ACE ACE 為零為零 系統(tǒng)分區(qū)調(diào)頻方程組為系統(tǒng)分區(qū)調(diào)頻方程組為 0itieiPfKACE0)(0)(BBtieBBAAAAPdtPfKPdtPfK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 分區(qū)調(diào)頻結(jié)束時，各區(qū)的控制誤差分區(qū)調(diào)頻結(jié)束時，各區(qū)的控制誤差 ACE ACE 都等于零，任何調(diào)頻機都等于零，任何調(diào)頻機 組都不再出現(xiàn)新的功率增量，即有組都不

38、再出現(xiàn)新的功率增量，即有 由于由于 ，如果各區(qū)調(diào)頻中心都沒有裝置誤差，即，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系統(tǒng)頻率必維持在額定值 f fe e ，并有，并有P P tie.Itie.I=0=0 。 0)(0)(sBtieaBtieBBBsAtieaAtieAAAPPfKACEPPfKACE0.121nisitieeeneePffff0aBtieaAtiePP第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻一、等微增率分配負荷的一、等微增率分配負荷的基本概念基本概念微增率是指輸入耗量微增量微增率是指輸入耗量微增量與輸出功率微增量的比值。與輸出功率

39、微增量的比值。等微增率法則，就是運行的等微增率法則，就是運行的發(fā)電機組按微增率相等的發(fā)電機組按微增率相等的原則來分配負荷，這樣就原則來分配負荷，這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消耗可使系統(tǒng)總的燃料消耗（或費用）為最小。（或費用）為最小。 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 對應于某一輸出功率時的微增率就是耗量特性對應于某一輸出功率時的微增率就是耗量特性曲線上對應于該功率點切線的斜率，即曲線上對應于該功率點切線的斜率，即 式中式中 bb耗量微增率（或簡稱微增率）耗量微增率（或簡稱微增率） 輸入耗量微增率；輸入耗量微增率； 輸出功率微增量。輸出功率微增量。PFbFP第三

40、節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 設(shè)有設(shè)有n n臺機組，每臺機組承擔的負荷為臺機組，每臺機組承擔的負荷為P P1 1，P P2 2，,P Pn n，對應的燃料消耗為對應的燃料消耗為F F1 1，F(xiàn) F2 2，F(xiàn) Fn n，則總的燃料消耗，則總的燃料消耗為為 而總負荷功率而總負荷功率P PL L為為 niiFF1niiLPP1第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 用拉格朗日乘子法則來求解用拉格朗日乘子法則來求解取拉格朗日方程取拉格朗日方程式中式中 -

41、-總?cè)剂舷?；總?cè)剂舷模?- -拉格朗日乘子；拉格朗日乘子； - -約束函數(shù)。約束函數(shù)。這里功率平衡就是相應的約束條件，即這里功率平衡就是相應的約束條件，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)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 使總?cè)剂舷淖钚〉臈l件是使總?cè)剂舷淖钚〉臈l件是（3-313-31）式對功率式對功率的偏導數(shù)為零。即的偏導數(shù)為零。即 )333)(,.,2,1(0niPPFPLiii第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 因因P PL L是常數(shù)，同時各機組的輸出功率又是相互無是常數(shù)，同時

42、各機組的輸出功率又是相互無關(guān)的，所以關(guān)的，所以 iiiLniiiiiPFPFPFPPPPFPL或000101第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 設(shè)每臺機組都是獨立的，那么每臺機組燃料消設(shè)每臺機組都是獨立的，那么每臺機組燃料消耗只與本身的輸出功率有關(guān)。因此，上式可寫成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)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 因此，發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)運行機組的經(jīng)濟調(diào)度準則因此，發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)運行機組的經(jīng)濟調(diào)度準則為：各機組運行時微增率為：各機組運行時微增率b b

43、1 1, ,b b2 2, , , ,b bn n相等，并等于全相等，并等于全廠的微增率廠的微增率。 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 二、發(fā)電廠之間負荷的經(jīng)濟分配二、發(fā)電廠之間負荷的經(jīng)濟分配 設(shè)有設(shè)有n n個發(fā)電廠，每個電廠承擔的負荷分別為個發(fā)電廠，每個電廠承擔的負荷分別為P P1 1，P P2 2，P Pn n，相應的燃料消耗為，相應的燃料消耗為F F1 1，F(xiàn) F2 2，F(xiàn) Fn n，則，則全系統(tǒng)總的燃料消耗為全系統(tǒng)總的燃料消耗為 總的發(fā)電功率與總負荷總的發(fā)電功率與總負荷P PL L及線損及線損P Pe e 相平衡，即相平衡，即niinFFFF11

44、1.eLniiPPP 1第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 拉格朗日方程為：拉格朗日方程為：上式對功率的偏導數(shù)為零，得：上式對功率的偏導數(shù)為零，得： 式中式中 - -線損修正系數(shù)；線損修正系數(shù)； - -系統(tǒng)微增率；系統(tǒng)微增率； - -電廠微增率。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)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻 在考慮線損條件下，負荷經(jīng)濟分配的準則是每個電在考慮線損條件下，負荷經(jīng)濟分配的準則是每個電廠的微增率與相應的線損修正系數(shù)的乘積相等。廠的微增率與相應的線損修正系數(shù)的乘積相等。 為為了求得各電廠的微增率了求得各電廠的微增率b bi i，必須計算出線損，必須計算出線損p pe e（一般（一般事先根據(jù)運行工況而選定的線損系數(shù)求得），然后算事先根據(jù)運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出各電廠的線損微增率i i，即，即 由上式得由上式得 )1(iiieibPpnnbbb1.112211第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 的經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻的經(jīng)濟調(diào)度與自動