有功頻率PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1有功頻率有功頻率3.使發(fā)電機(jī)出力降低。發(fā)電機(jī)兩端的風(fēng)扇的進(jìn)風(fēng)量減?。L(fēng)冷發(fā)電機(jī)）,冷卻條件變壞,如果仍維持出力不變,則發(fā)電機(jī)的溫度升高,可能超過絕緣材料的溫度允許值,為了使溫升不超過允許值,勢必要降低發(fā)電機(jī)出力。 片振動(dòng)應(yīng)力大大增加,如時(shí)間過長,葉片可能損傷甚至斷裂； 4.當(dāng)?shù)皖l運(yùn)行時(shí),造成火電廠的給水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等輔助設(shè)備的出力也將下降,從而 影響電廠的出力。其中影響最大的是高壓給水泵和磨煤機(jī),由于出力的下降,使電網(wǎng)有功電源更加缺乏,致使頻率進(jìn)一步下降,造成惡性循環(huán)。即出現(xiàn)“頻率崩潰”現(xiàn)象。 第2頁/共78頁第1頁/共78頁當(dāng)發(fā)電機(jī)為同步轉(zhuǎn)速nN時(shí)，則發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓的頻率為fN

2、 。 由同步發(fā)電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速公式可知：60NNpnf )(mmPM)(eePM)(eNn當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩平衡破壞，是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化，引起頻率的變化 。 fnMMMpeme)(第3頁/共78頁第2頁/共78頁fnpMmpmMee不變發(fā)電機(jī)負(fù)荷)()(例如：發(fā)電機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，電磁功率增加，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致頻率下降；只有增加發(fā)電機(jī)機(jī)械功率，才能使轉(zhuǎn)速回到同步轉(zhuǎn)速； 為了保證系統(tǒng)的頻率不變，必須使發(fā)電機(jī)輸出功率快速跟隨負(fù)荷功率的變化（保證轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速）； 發(fā)電機(jī)應(yīng)該有一個(gè)快速的自動(dòng)調(diào)速裝置； 系統(tǒng)的頻率與發(fā)電機(jī)輸出有功功率密切相關(guān)，發(fā)電機(jī)輸出功率不足f；發(fā)電機(jī)輸出功率過剩f

3、；第4頁/共78頁第3頁/共78頁 系統(tǒng)容量越大，頻率的穩(wěn)定性越好 ，我國規(guī)定的頻率范圍： 50Hz(0.20.5)Hz ；根據(jù)能量守恒，電力系統(tǒng)運(yùn)行中，在任何時(shí)刻，系統(tǒng)中所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率總和，每時(shí)每刻都必須和系統(tǒng)的總消耗的有功負(fù)荷相等，可用公式表示為： 廠用電網(wǎng)損PPPPLG 上式為有功功率平衡公式，平衡一旦破壞，導(dǎo)致頻率變化；第5頁/共78頁第4頁/共78頁注意：系統(tǒng)頻率的下降，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷吸收功率下降，從而，發(fā)電機(jī)輸出有功功率和負(fù)荷吸收有功功率在低頻下也會(huì)達(dá)到新的有功功率平衡，只是這種平衡是不希望的（有危害）； 從有功功率平衡公式看，一旦出現(xiàn)如下情況：廠用電網(wǎng)損PPPPLG系統(tǒng)

4、有功功率缺額；嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)會(huì)甩負(fù)荷系統(tǒng)有功功率缺額；嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)會(huì)甩負(fù)荷為了保證系統(tǒng)的供電可靠性，除保證發(fā)電機(jī)輸出功率快速跟隨負(fù)荷變化外，還應(yīng)第6頁/共78頁第5頁/共78頁應(yīng)對負(fù)荷的突然增長。所以系統(tǒng)還必須具有一定的備用容量 ，即發(fā)電機(jī)可能的輸出功率大于系統(tǒng)的總有功消耗；廠用電網(wǎng)損PPPPLGN系統(tǒng)總裝機(jī)容量GNPBLGNPPPPP)(廠用電網(wǎng)損有功功率平衡式：總發(fā)電負(fù)荷總發(fā)電負(fù)荷BLGPPPPP廠用電網(wǎng)損備用容量備用容量第7頁/共78頁第6頁/共78頁有功不足有備用無備用-0-0-0BBBPPP備用容量目的：為了保證電氣設(shè)備檢修、故障和在負(fù)荷突然變化時(shí)，不至于出現(xiàn)有功功率缺額。為了保證系統(tǒng)的供

5、電可靠性，系統(tǒng)必須設(shè)置備用容量；備用容量分類備用容量分類: 按作用形式分：按作用形式分： 負(fù)荷備用：即負(fù)荷備用：即調(diào)頻備用容量，一般取(2-5%PLmax) 檢修備用：檢修備用：第8頁/共78頁第7頁/共78頁電氣設(shè)備檢修一般安排在低負(fù)荷季節(jié)，若在低負(fù)荷季節(jié)能安排下系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組檢修計(jì)劃，可不增設(shè)檢修備用容量 ，否則應(yīng)增設(shè)檢修備用容量； 一般取用5-10% PLmax,并且不小于系統(tǒng)中最大一臺(tái)機(jī)組的容量；國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展備用：國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展備用：一般取用3-5% PLmax; 按機(jī)組工作狀態(tài)分：按機(jī)組工作狀態(tài)分：熱備用（也稱旋轉(zhuǎn)備用）熱備用（也稱旋轉(zhuǎn)備用）：運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率 與發(fā)電負(fù)荷

6、之差；第9頁/共78頁第8頁/共78頁冷備用冷備用：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的最大功率(不含檢修中的設(shè)備)；一般負(fù)荷的變化是隨機(jī)的，且很難找到其規(guī)律；在實(shí)際頻率調(diào)整中，一般根據(jù)負(fù)荷變化周期長短和幅度大小，將負(fù)荷的變化分為三類；圖中，可由三種類型的負(fù)荷組成；第10頁/共78頁第9頁/共78頁P(yáng) P1 1: :變化幅度小，周期短變化幅度小，周期短-偶然性負(fù)荷；偶然性負(fù)荷；P P2 2: :幅度較大，周期較長幅度較大，周期較長-沖擊性負(fù)荷沖擊性負(fù)荷( (鍛壓機(jī)械、電氣機(jī)鍛壓機(jī)械、電氣機(jī)車車) )；P P3 3: :幅度最大，周期最長，是緩慢持續(xù)變動(dòng)；幅度最大，周期最長，是緩慢持續(xù)變動(dòng)；

7、 -可預(yù)見性（主要由工廠的作息制度、生產(chǎn)可預(yù)見性（主要由工廠的作息制度、生產(chǎn), ,人民生活規(guī)人民生活規(guī)律、氣象等引起）；律、氣象等引起）；可編制負(fù)荷曲線 為了保證系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，根據(jù)負(fù)荷的變化必須對發(fā)電機(jī)的輸出有功功率進(jìn)行調(diào)整-稱為；第11頁/共78頁第10頁/共78頁功率變化小，周期短-用發(fā)電機(jī)的調(diào)速器進(jìn)行（每個(gè)發(fā)電機(jī)都有，各發(fā)電機(jī)共同進(jìn)行）；功率變化較大，周期較長-用調(diào)頻器進(jìn)行；裝有調(diào)頻器的發(fā)電廠稱為，在系統(tǒng)中只有幾個(gè)； 根據(jù)三種負(fù)荷變化，也采用三種調(diào)整方法：第12頁/共78頁第11頁/共78頁三次頻率調(diào)整分為了三段；功率變化大，周期長-可作負(fù)荷預(yù)計(jì)（編制負(fù)荷曲線），投入適量的發(fā)電機(jī)組來調(diào)

8、整；第13頁/共78頁第12頁/共78頁與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電阻爐、電弧爐、整流負(fù)荷等；電力系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率與頻率有關(guān)。當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中負(fù)荷的有功功率隨頻率變化的特性（系統(tǒng)其它因素不變）稱為負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性。根據(jù)電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率與頻率的關(guān)系可將負(fù)荷分為以下幾種：第14頁/共78頁第13頁/共78頁因此，系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性用數(shù)學(xué)式可表示為：與頻率的更高次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭很高的給水泵等。與頻率的一次方成正比的負(fù)荷，如機(jī)床、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、球磨機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等；與頻率的二次方成正比的負(fù)荷，如變壓器中的渦流損耗；與頻率的三次方成正比的

9、負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵等離心式機(jī)械；332210NLNNLNNLNLNLffPffPffPPP第15頁/共78頁第14頁/共78頁其中：PLN負(fù)荷在fN情況下吸收的功率；332210NLNNLNNLNLNLffPffPffPPPPL負(fù)荷在 f 情況下吸收的功率；ai各類負(fù)荷在系統(tǒng)中所占的比例，有：1210負(fù)荷的功-頻靜特性標(biāo)幺值表達(dá)形式： （以PLN、fN為基準(zhǔn) ）3*32*2*10*fffPL第16頁/共78頁第15頁/共78頁 上式表明，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率也將隨之降低，特性曲線如圖所示；fNfLNPLP0 在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，頻率偏差 不是很大，所以可用在工作

10、處的切線代替原高次曲線（近似簡化成一條直線）：NfLNPfLP0電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性ffPPPNLNLNL10第17頁/共78頁第16頁/共78頁負(fù)荷功頻靜特性的斜率：負(fù)荷功頻靜特性的斜率： 稱為負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率（負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)）其標(biāo)么值為：LNNLLNLNLLPfKfPffPPK*/（單位：MW/Hz）PL負(fù)荷變化量； PLN額定頻率下的系統(tǒng)負(fù)荷； f系統(tǒng)頻率變化量； fN系統(tǒng)額定運(yùn)行頻率； 物理意義：頻率下降（上升）一個(gè)單位，負(fù)荷少（多）吸收的物理意義：頻率下降（上升）一個(gè)單位，負(fù)荷少（多）吸收的有功功率的多少。有功功率的多少。fPtgKLL第18頁/共78頁第17

11、頁/共78頁KL*大小取決于各類負(fù)荷比例，是不可整定的，在實(shí)際中一般取KL*=13;例：某電力系統(tǒng)中，與頻率無關(guān)的負(fù)荷占30%，與頻率一次方成正比的負(fù)荷占40%，與頻率二次方成正比的負(fù)荷占10%，與頻率三次方成正比的負(fù)荷占20%，求系統(tǒng)頻率由50Hz降到48Hz和45Hz時(shí)，相應(yīng)的負(fù)荷變化百分值。解： f降到48Hz時(shí)，96. 05048Nfff系統(tǒng)負(fù)荷：953. 096. 012 . 096. 011 . 096. 014 . 013 . 032*LP第19頁/共78頁第18頁/共78頁9 . 05045Nfff887. 09 . 012 . 09 . 011 . 09 . 014 . 01

12、3 . 032*LP負(fù)荷變化量：047. 0953. 01*LP%7 . 4%1001%*LLPP f降到45Hz時(shí)，%3 .11%1001887. 01%1001%*LLPP第20頁/共78頁第19頁/共78頁下面以離心飛擺式機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)為例：離心式飛擺調(diào)頻器二次調(diào)頻油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門一次調(diào)頻原理：負(fù)荷上升的調(diào)節(jié)過程；第21頁/共78頁第20頁/共78頁 機(jī)組負(fù)荷增大，轉(zhuǎn)速下降，飛擺向轉(zhuǎn)軸靠攏，A點(diǎn)下移到A點(diǎn)； 原動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)套筒，套筒帶動(dòng)飛擺轉(zhuǎn)動(dòng)； 油動(dòng)機(jī)活塞兩邊油壓相等，B點(diǎn)不動(dòng)，杠桿AB繞B點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到A B，使C點(diǎn)下降至C。第22頁/共78頁第21頁/共78頁 調(diào)頻器不動(dòng)時(shí)，D點(diǎn)不動(dòng)，杠

13、桿DE繞D點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到 DE，使F點(diǎn)下降至F和E點(diǎn)下降使E； 錯(cuò)油門活塞下移使油管a、b的小孔開啟，壓力油經(jīng)b進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下部，活塞上部的油經(jīng)a流入錯(cuò)油門上部。第23頁/共78頁第22頁/共78頁 油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)，使汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片開度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。相應(yīng)使機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，A點(diǎn)回升，提升C點(diǎn)；同時(shí)，活塞上移，使杠桿AB繞A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，也提升C點(diǎn)。第24頁/共78頁第23頁/共78頁 當(dāng)A點(diǎn)回升到A點(diǎn)， C點(diǎn)回升C點(diǎn), E點(diǎn)回升E時(shí)，使油管a、b的小孔重新堵住，油動(dòng)機(jī)活塞停止移動(dòng)。第25頁/共78頁第24頁/共78頁 調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)，杠桿AB的位置為A CB 。

14、C點(diǎn)為原位置，B 的位置較B高，A 的位置較A略低。相應(yīng)的進(jìn)汽量或進(jìn)水量較原來多，機(jī)組轉(zhuǎn)速較原來略低。第26頁/共78頁第25頁/共78頁 當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，一次調(diào)整的結(jié)果是，發(fā)電機(jī)輸出功率增大，但頻率比原來值要低一些； 當(dāng)負(fù)載減少時(shí)，調(diào)速器的調(diào)速結(jié)果是：機(jī)組輸出功率減少，頻率較初值為高； 這種不能恢復(fù)頻率原來數(shù)值的調(diào)整，稱為； 調(diào)速器的一次頻率調(diào)整特點(diǎn)：一定是有差調(diào)節(jié)（調(diào)整后原動(dòng)調(diào)速器的一次頻率調(diào)整特點(diǎn)：一定是有差調(diào)節(jié)（調(diào)整后原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率有所變動(dòng)，轉(zhuǎn)速或頻率偏差不為機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率有所變動(dòng)，轉(zhuǎn)速或頻率偏差不為0） 第27頁/共78頁第26頁/共78頁二次調(diào)頻原理：離心式飛擺調(diào)頻器二次調(diào)頻油動(dòng)

15、機(jī)錯(cuò)油門 調(diào)頻器轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪、蝸桿，抬高D點(diǎn)，杠桿DE繞F點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；第28頁/共78頁第27頁/共78頁離心式飛擺調(diào)頻器二次調(diào)頻油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門 錯(cuò)油門活塞再次下移開啟小孔，在油壓作用下，油動(dòng)機(jī)活塞再次向上移動(dòng)，進(jìn)一步增加進(jìn)汽或進(jìn)水量。機(jī)組轉(zhuǎn)速上升，飛擺使A點(diǎn)由點(diǎn)A上升 ；第29頁/共78頁第28頁/共78頁離心式飛擺調(diào)頻器二次調(diào)頻油動(dòng)機(jī)錯(cuò)油門二次調(diào)頻特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)有差調(diào)節(jié)二次調(diào)頻特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)有差調(diào)節(jié)/無差調(diào)節(jié)無差調(diào)節(jié) 油動(dòng)機(jī)活塞向上移動(dòng)時(shí)，杠桿AB繞A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)C、F、E點(diǎn)上移，再次堵塞錯(cuò)油門小孔，結(jié)束調(diào)節(jié)過程。 D點(diǎn)位移選擇恰當(dāng)，A點(diǎn)可能回到原來位置位置第30頁/共78頁第29頁/共7

16、8頁機(jī)組未配自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)的有功-頻率靜特性； 機(jī)組配置調(diào)速器后，隨機(jī)組轉(zhuǎn)速的變動(dòng)不斷改變進(jìn)汽(水)量，相應(yīng)機(jī)組的靜態(tài)頻率特性平行移動(dòng)，使原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)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(yùn)行點(diǎn),得到有頻率一次調(diào)整時(shí)的靜態(tài)頻率特性。2.發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的有功功率有功功率頻率靜態(tài)特性頻率靜態(tài)特性：第31頁/共78頁第30頁/共78頁P(yáng)GNfNf0為簡化分析，用直線1-2-3代替原曲線；32-1 aaa特性曲線：最大開度，最大開度，Pm不變不變斜線，功率增大，頻率減小，有差調(diào)節(jié)第32頁/共78頁第31頁/共78頁引進(jìn)幾個(gè)名詞：發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：fPKGG標(biāo)幺值

17、表示： （基準(zhǔn)：PGN、fN）單位：MW/HzGNNGGNGNGGPfKfPffPPK*/NGNGGfPKK*即：注意：當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到最大值時(shí)，f下降，認(rèn)為發(fā)電機(jī)輸出功率不變；第33頁/共78頁第32頁/共78頁幾何意義：即發(fā)電機(jī)組有功-頻率特性的斜率；物理意義：表示頻率下降（或上升）單位量時(shí)，發(fā)電機(jī)組所能增加（或減少）的功率多少；發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)（調(diào)差率）：機(jī)組調(diào)差系數(shù)是單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)；）（MWHzPfKGG/1用標(biāo)幺值表示：*/PfPPffGNGN第34頁/共78頁第33頁/共78頁若取空載運(yùn)行點(diǎn)和額定運(yùn)行點(diǎn)表示：空載運(yùn)行點(diǎn)： P0=0、f=f0額定運(yùn)行點(diǎn)： P=PGN、f=f

18、N)/(000MwHzPffPffGNNGNN標(biāo)幺值：NNfff 0*百分值：100%0NNfff第35頁/共78頁第34頁/共78頁或KG是由調(diào)速器決定的，是可以整定的；一般整定如下值:當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行（圖中2-3線段），負(fù)荷上升，一次調(diào)整將不能進(jìn)行，發(fā)電機(jī)功率不再增加PG=0，從而，KG=0，=；PGNfNf0PL2PL1水輪發(fā)電機(jī)組：%=24，KG*=2550汽輪發(fā)電機(jī)組：%=35，KG*=2033.3第36頁/共78頁第35頁/共78頁由KG定義式：0GGKfP注意這里規(guī)定：、KG為正功率增大為正，反之為負(fù)；頻率上升為正，反之為負(fù)；-有差調(diào)節(jié)方程.當(dāng)PL PG由于PG0從而f 0-是有

19、差調(diào)節(jié)；.相同PL時(shí)，KG越大越好，使f越??；無差調(diào)節(jié)，當(dāng)0fKGf1PGf2但對于多機(jī)系統(tǒng)，造成各機(jī)功率分配動(dòng)蕩不定；第37頁/共78頁第36頁/共78頁前面討論了發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的自身調(diào)節(jié)效應(yīng)，即，頻率變化時(shí)，本身的功率變化關(guān)系；系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整，由于發(fā)電機(jī)的調(diào)速器是有差調(diào)節(jié)，實(shí)際上就是發(fā)電機(jī)和負(fù)荷共同調(diào)節(jié)的結(jié)果；當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的有功靜特性的交點(diǎn)就是系統(tǒng)的運(yùn)行點(diǎn)；第38頁/共78頁第37頁/共78頁A點(diǎn)：負(fù)荷發(fā)出功率(沒有交點(diǎn)) 滑向o點(diǎn)；工作點(diǎn)由o點(diǎn)A點(diǎn)；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷增量時(shí)PL0負(fù)荷曲線平行上移；ABAPL0OOB0Pf0P0f LPLP0P0f系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的工作

20、點(diǎn)在o點(diǎn)； 0000ffPPO，頻率由由點(diǎn)是運(yùn)行點(diǎn)：負(fù)荷功率第39頁/共78頁第38頁/共78頁ABAPL0OOB0Pf0P0f LPLP0P0f可見：BAOBPL0GGPfKBOOB-發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)增發(fā)的功率；LLPfKBA-由于頻率下降負(fù)荷少吸收的功率；fKfKKPPPSGLGLL)(0系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率GLSKKK第40頁/共78頁第39頁/共78頁fPKLS000fKPSL或?qū)懗桑河脴?biāo)幺值表示： （取PLN、fN為基準(zhǔn)）*)(LLNGNGLLNNNGNGLNNLLNNGLNNLGSKPPKKPffPKPfKPfKPfKKKLNGNPPK 第41頁/共78頁第40頁/共78頁*0*fPKKKK

21、LLGS0*0fKPSL或者：無備用有備用11KK在有備用容量的情況下，將增大系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率； 上式中KG*是以本身的參數(shù)（PGN、fN）為基準(zhǔn)的；第42頁/共78頁第41頁/共78頁 當(dāng)系統(tǒng)滿載時(shí)，KG=0；KS*=KL*；當(dāng)負(fù)荷上升時(shí)，只有KL*調(diào)節(jié)，即只有負(fù)荷自身作用來取得平衡，從而，f下降嚴(yán)重；對于多機(jī)系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的一次調(diào)頻是由多個(gè)發(fā)電機(jī)組同時(shí)進(jìn)行的；分析方法：將多臺(tái)發(fā)電機(jī)組化成一臺(tái)等值發(fā)電機(jī)，然后按一臺(tái)發(fā)電機(jī)情況討論；第43頁/共78頁第42頁/共78頁當(dāng)n個(gè)機(jī)組裝有調(diào)速器時(shí)，若系統(tǒng)頻率變動(dòng)為f，則各機(jī)組輸出功率增量PGi為：fKPfKPfKPGnGnGGGG2211系統(tǒng)總得輸

22、出功率增量為：niniGiniGiGiGKffKPP111niGiGKK1n-功率臺(tái)機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)令：fPKGG第44頁/共78頁第43頁/共78頁niNniGiNGiNGiNGiGfPKfPKK11*/標(biāo)幺值表示：niNGiNGNfPP1為基準(zhǔn)：，以：niGiNniGiNGiGNNGGPPKPfKK11*1GK等值調(diào)差系數(shù)： 對于滿載機(jī)組，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，應(yīng)取KGi=0；第45頁/共78頁第44頁/共78頁 等值發(fā)電機(jī)參數(shù)：niGiGKK1niGiNGNPP1頻率的二次調(diào)整就是我們習(xí)慣上說的“頻率調(diào)整”；頻率的二次調(diào)整是由調(diào)頻器完成的，反應(yīng)在特性曲線上就相當(dāng)于使原來的發(fā)單機(jī)功頻特性平行移動(dòng)

23、；可見：頻率的二次調(diào)整使工作點(diǎn)在O“點(diǎn)；第46頁/共78頁第45頁/共78頁f 發(fā)電機(jī)的輸出功率增加了，并且頻率下降少了；0P由圖可見，負(fù)荷增量PL0是由三部分平衡的；CODCADPL0負(fù)荷自身調(diào)節(jié)而減少取用功率負(fù)荷自身調(diào)節(jié)而減少取用功率一次頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率一次頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率二次頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率二次頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率f第47頁/共78頁第46頁/共78頁00GGLLPfKfKP可得：f 0PfPG0fKKPPGLGL)(00fPPKKKGLGLS00 頻率的二次調(diào)整增加了發(fā)電機(jī)出力，在負(fù)荷變化量相同情況下，頻率的偏移變小了；第48頁/共78頁第47頁/共78頁

24、頻率的二次調(diào)整并不能改變系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率的數(shù)值KS；f 0PfPG0 若二次頻率調(diào)整完全抵償負(fù)荷的增量時(shí)，則頻率維持不變-即稱為無差調(diào)節(jié)；由圖可見，運(yùn)行點(diǎn)回到了A點(diǎn)；BABAPL0OO0Pf0P 0fLPLP0P0fDCO BABAPL0PL0OO0Pf0Pf0P 0fLPLP0P0fDCO 第49頁/共78頁第48頁/共78頁 對于多機(jī)系統(tǒng)，上式也可以使用：fPPKKKiGLGiLS00問題的提出：以兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線分析：對于大型電力系統(tǒng)，由于電源和負(fù)荷的分布較復(fù)雜，頻率調(diào)整會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)中潮流的重新分布，這就有可能造成某些線路流動(dòng)功率超過允許值，所以有必要討論一下頻率調(diào)整中的聯(lián)絡(luò)線上功率的流動(dòng)

25、情況。第50頁/共78頁第49頁/共78頁若： KA、 KB（聯(lián)合前A、B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率） PLA 、PLB為A、B兩系統(tǒng)負(fù)荷功率突變增量 PGA 、PGB為A、B兩系統(tǒng)二次調(diào)整功率增量 求：聯(lián)絡(luò)線上交換功率增量：pab 頻率偏移量fPabABKAPGAPLAKBPGBPLB第51頁/共78頁第50頁/共78頁當(dāng)兩系統(tǒng)未聯(lián)網(wǎng)時(shí)：AAGALAfKPPBBGBLBfKPP當(dāng)兩系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時(shí)：fKPPPAAGAabLA系統(tǒng)：fKPPPBBGBabLB)(系統(tǒng)：fffBA聯(lián)絡(luò)線的功率增量可以看成是額外的二次調(diào)頻值：聯(lián)立求解：待求量：待求量：f和和PabGAPABAKBKLAPGBPLBPabP第52

26、頁/共78頁第51頁/共78頁BAGBLBGALAKKPPPPf)()(線路交換功率：BAGALABGBLBAabKKPPKPPKP)()(GALAAPPP令：GBLBBPPP顯然，這個(gè)功率缺額應(yīng)由一次調(diào)整和負(fù)荷的自身調(diào)節(jié)效應(yīng)來平衡了。上式改寫為：第53頁/共78頁第52頁/共78頁BAABBAabBABAKKPKPKPKKPPf 當(dāng)KAPB=KBPA 時(shí)，Pab=0 ,即線路無交換功率； 當(dāng)B系統(tǒng)不進(jìn)行二次調(diào)整（PGA=0），且系統(tǒng)進(jìn)行無差調(diào)節(jié)時(shí)，則全部功率增量（PLA+ PLB ）應(yīng)由A系統(tǒng)的二次頻率調(diào)整來平衡，即：PGA =PLA+ PLB第54頁/共78頁第53頁/共78頁顯然這時(shí)：P

27、ab =PLB-即功率交換為最大；這可校驗(yàn)聯(lián)絡(luò)線流動(dòng)功率是否超出允許值；第55頁/共78頁第54頁/共78頁有功負(fù)荷最優(yōu)分配的目的：在用戶取用功率不變的情況下，電源消耗能源最小時(shí)的各發(fā)電機(jī)組之間的功率分配。也即：發(fā)電機(jī)組怎樣分配負(fù)荷，使發(fā)電機(jī)組總的消耗能源最小。在講最優(yōu)分配之前，先了解一下發(fā)電設(shè)備的耗燃問題的一些概念；.耗量特性：反應(yīng)了發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出的有功功率的關(guān)系，這關(guān)系稱為耗量特性。第56頁/共78頁第55頁/共78頁W、FPG0耗量特性是通過試驗(yàn)取得的，經(jīng)濟(jì)計(jì)算中，為了計(jì)算方便，一般用多項(xiàng)式函數(shù)來表示（2次函數(shù)）。曲線如圖：F-單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料量； 火電廠(煤)：

28、噸/小時(shí) 水電廠(水，W)：立方米/秒PG-發(fā)電機(jī)發(fā)出功率（MW、KW）；.比耗量i：單位時(shí)間內(nèi)輸入燃料量與輸出功率之比。cbPaPFGG2第57頁/共78頁第56頁/共78頁W、FPG0幾何意義：耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值。FiPiiiiiPF單位：T/kw.小時(shí).效率i：單位時(shí)間內(nèi)輸出功率與消耗能源之比。（單位相同）iiiFP可見，為比耗量的倒數(shù)。第58頁/共78頁第57頁/共78頁.耗量微增率i：單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。為耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率。W、FPG0FiPidPdFPFiiiFP曲線上總有一點(diǎn)曲線上總有一點(diǎn)i =i單位：噸/兆瓦小時(shí)d

29、PdWi水電廠：i 與與i一般不相等，但在耗量特性曲線有一點(diǎn)相同，也是i的最小。第59頁/共78頁第58頁/共78頁三者關(guān)系曲線：PG0、也稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度或經(jīng)濟(jì)分配。一般在系統(tǒng)中有一定的備用容量時(shí)，就可考慮系統(tǒng)負(fù)荷在運(yùn)行發(fā)電機(jī)之間的最優(yōu)分配問題； 不計(jì)線路損耗； 系統(tǒng)只有火電廠存在，所有負(fù)荷也由火電廠分配；第60頁/共78頁第59頁/共78頁若系統(tǒng)有n臺(tái)發(fā)電機(jī)組。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為PL時(shí),各發(fā)電機(jī)組輸出功率分別為：PG1、PG2、 PGn。各發(fā)電機(jī)組的耗量特性為：Fi=F(PG1)顯然有， PL= PG1+PG2+ + PGn=PGi總消耗燃料為：F=Fi(PGi)=F1 (PG1)+ F2 (PG2

30、)+ +Fn (PGn) 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為PL一定時(shí)，各發(fā)電機(jī)組輸出功率PG1、PG2、 PGn分別為何值時(shí)，使總的消耗燃料F為最小。1式稱為目標(biāo)函數(shù)； 1第61頁/共78頁第60頁/共78頁 發(fā)電機(jī)組的耗量特性是非線性函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)也是非線性的； 總耗熱量F取得最小值，實(shí)際是數(shù)學(xué)上的求函數(shù)的極小值的問題； 對實(shí)際系統(tǒng)來說，取得F最小值，還應(yīng)滿足一定的約束條件；有功功率平衡：發(fā)電機(jī)所分配的負(fù)荷不得超出該機(jī)組的最大功率和最小功率；011niiLiniiGiPPF=Fi(PGi)=F1 (PG1)+ F2 (PG2)+ +Fn (PGn) 第62頁/共78頁第61頁/共78頁maxminmaxminG

31、iiGiGiiGiQQQPPP節(jié)點(diǎn)電壓：maxminkkkUUU取得F最小值，還需滿足上4個(gè)約束條件，這是求具有約束條件的極值問題；多約束條件的處理方法：一般在經(jīng)濟(jì)功率分配時(shí)，可先考慮等約束條件，將不等約束條件作為檢驗(yàn)條件處理；這樣優(yōu)化問題就成了滿足PL=PGi條件的F的極值問題。第63頁/共78頁第62頁/共78頁應(yīng)用求條件極值的拉格朗日乘數(shù)法計(jì)算。 建立拉格朗日新函數(shù)：)()()()()()(21221111LGnGGGnnGGniGiLniGiiPPPPPFPFPFPPPFL 對PG1、 PG1 、 PG1 、求導(dǎo)，并令其為零：0)()(1111111GGGGdPPdFPFPL0)()(

32、2222222GGGGdPPdFPFPL拉格朗日乘數(shù)第64頁/共78頁第63頁/共78頁0)()(nGnGnnGnnGndPPdFPFPL12n 所以可得:第65頁/共78頁第64頁/共78頁以圖解法說明兩機(jī)系統(tǒng)的最優(yōu)分配。PL= PL1+ PL2PG1PG2已知兩發(fā)電設(shè)備的耗量特性，并且PL保持不變；畫出耗量特性圖；兩發(fā)電設(shè)備耗量特性的畫法：21LLLPPPoo對于任一點(diǎn)m：21GGPmoPom是是總?cè)剂舷模?1FFFF2oO1F2FF1mPG1PG2第66頁/共78頁第65頁/共78頁F2oO1F2FF11m2最優(yōu)分配就是F取得最小，即F1與F2距離最短?？刹捎迷囂椒ㄕ业阶疃叹嚯x的1和2

33、點(diǎn)，并會(huì)發(fā)現(xiàn)，該兩點(diǎn)的切線平行，即有相同的斜率，或說兩曲線在該點(diǎn)的微增率相等；以三機(jī)系統(tǒng)為例說明計(jì)算方法（迭代法求解）：已知三臺(tái)發(fā)電機(jī)設(shè)備的曲線（方程）： （可由耗量特性獲得）第67頁/共78頁第66頁/共78頁min1GPmin2GPmin3GPmax1GPmax2GPmax3GP1 2 3 01GP0.;0假設(shè)耗量微增率初值：可以計(jì)算獲得可以計(jì)算獲得.用等約束條件驗(yàn)證：？LGPPPPP030201002GP03GP；功率對應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)求與00GiP.第68頁/共78頁第67頁/共78頁.為止直到LkGPP若計(jì)算中某臺(tái)發(fā)電設(shè)備越限，則該發(fā)電設(shè)備取其極限值，不再參加最優(yōu)分配計(jì)算，剩下的負(fù)荷由其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。無功功率和電壓限制和有功功率負(fù)荷的分配沒有直接關(guān)系，可暫時(shí)不計(jì)，當(dāng)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配完成后計(jì)算潮流分布再考慮。.步重新計(jì)算；并返回反之，設(shè)，再設(shè)若2,01010LGPP 第69頁/共78頁第68頁/共78頁 不計(jì)線路損耗，不考慮水的經(jīng)濟(jì)性； 水電廠除應(yīng)具有火電廠的約束條件外，還有一個(gè)用水量的約束條件： 分析方法基本與火電廠間的經(jīng)濟(jì)功率分配相同；常數(shù)dtPwWHT0即水電廠的發(fā)