快樂(lè)成長(zhǎng)課程

1、電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析河北科技大學(xué)電氣工程系河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院22022-4-23第五章第五章 電力系統(tǒng)的有功功率電力系統(tǒng)的有功功率 平衡和頻率調(diào)整平衡和頻率調(diào)整n5.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡n5.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院32022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡 一、頻率變化對(duì)負(fù)荷和電力系統(tǒng)的影響一、頻率變化對(duì)負(fù)荷和電力系統(tǒng)的影響頻率變化會(huì)引起工業(yè)用戶異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，將會(huì)影響產(chǎn)頻率變化會(huì)引起工業(yè)用戶異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，將會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。品質(zhì)量。頻率波動(dòng)會(huì)影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性

2、和性能。頻率波動(dòng)會(huì)影響電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能。頻率下降將會(huì)使汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)變大，縮短其使用壽命。頻率下降將會(huì)使汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)變大，縮短其使用壽命。頻率下降到頻率下降到47-48Hz時(shí)，會(huì)使火電廠由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔時(shí)，會(huì)使火電廠由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔機(jī)（如送風(fēng)機(jī)）的出力隨之下降，從而使火電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出機(jī)（如送風(fēng)機(jī)）的出力隨之下降，從而使火電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率下降，這種趨勢(shì)若不能及時(shí)制止，將會(huì)引起頻率的有功功率下降，這種趨勢(shì)若不能及時(shí)制止，將會(huì)引起頻率崩潰。崩潰。當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)使核電廠中的反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)使核電廠中的反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵自動(dòng)跳開(kāi)，從而使反應(yīng)堆停

3、止運(yùn)行。自動(dòng)跳開(kāi)，從而使反應(yīng)堆停止運(yùn)行。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院42022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡頻率下降將會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使頻率下降將會(huì)使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使無(wú)功消耗增加，引起系統(tǒng)電壓下降，增加電壓調(diào)整的困難。無(wú)功消耗增加，引起系統(tǒng)電壓下降，增加電壓調(diào)整的困難。當(dāng)頻率下降到一定值時(shí)，可能出現(xiàn)電壓雪崩現(xiàn)象。當(dāng)頻率下降到一定值時(shí)，可能出現(xiàn)電壓雪崩現(xiàn)象。 二、電力系統(tǒng)的有功功率平衡和備用容量二、電力系統(tǒng)的有功功率平衡和備用容量1. 有功功率負(fù)荷的變動(dòng)及其調(diào)整有功功率負(fù)荷的變動(dòng)及其調(diào)整 電力系統(tǒng)的

4、負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)的規(guī)律分為三種（見(jiàn)電力系統(tǒng)的負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)的規(guī)律分為三種（見(jiàn)圖圖5-1）：）：第一種變動(dòng)幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動(dòng)有很大第一種變動(dòng)幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性（的偶然性（P1）。）。第二種變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)，如電爐、壓延機(jī)械、第二種變動(dòng)幅度較大，周期也較長(zhǎng)，如電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)（電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)（P2） 。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院52022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周

5、期也最長(zhǎng)，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)，這種負(fù)荷變動(dòng)基本上可以活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)，這種負(fù)荷變動(dòng)基本上可以預(yù)計(jì)（預(yù)計(jì)（P3） 。 因此，電力系統(tǒng)的有功功率和頻因此，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為三種：率調(diào)整大體上也可分為三種：一次調(diào)整：一次調(diào)整：指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的、對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻進(jìn)行的、對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。率偏移的調(diào)整。二次調(diào)整：二次調(diào)整：指由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)指由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率行的、對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移的調(diào)整。偏移的調(diào)整。圖圖5-1 有功功率負(fù)荷的變動(dòng)有功功率負(fù)

6、荷的變動(dòng)河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院62022-4-23三次調(diào)整：指按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷，三次調(diào)整：指按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷，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。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。2. 有功功率平衡和備用容量有功功率平衡和備用容量 電力系統(tǒng)的有功功率平衡可用下式表示：電力系統(tǒng)的有功功率平衡可用下式表示：CSDGPPPP線路和變壓器的線路和變壓器的總有功功率損耗總有功功率損耗發(fā)電機(jī)發(fā)出的發(fā)電機(jī)發(fā)出的總有功功率總有功功率系統(tǒng)中所有用系統(tǒng)中所有用戶的有功負(fù)荷戶的有功負(fù)荷所有發(fā)電廠的廠所有發(fā)電廠的廠用電有功負(fù)荷用電

7、有功負(fù)荷 為了維持頻率的穩(wěn)定，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機(jī)的額定容為了維持頻率的穩(wěn)定，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機(jī)的額定容量必須大于當(dāng)前的發(fā)電負(fù)荷容量，即必須裝設(shè)備用容量。量必須大于當(dāng)前的發(fā)電負(fù)荷容量，即必須裝設(shè)備用容量。5.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院72022-4-23p備用容量按用途分，有以下幾種：備用容量按用途分，有以下幾種：5.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡負(fù)荷備用：負(fù)荷備用：為滿足系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)和計(jì)劃外的負(fù)荷為滿足系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)和計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的增加而設(shè)置的備

8、用。一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的2%5%。事故備用：事故備用：在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)，為使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)，為使電力用戶不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。一般約為最不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。一般約為最大負(fù)荷的大負(fù)荷的510。檢修備用：檢修備用：為保證發(fā)電設(shè)備的定期檢修而設(shè)置的備用。為保證發(fā)電設(shè)備的定期檢修而設(shè)置的備用。國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：考慮到國(guó)民經(jīng)濟(jì)超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用，考慮到國(guó)民經(jīng)濟(jì)超計(jì)劃增長(zhǎng)而設(shè)置的備用，一般約為最大負(fù)荷的一般約為最大負(fù)荷的3%5%。 上述四種備用容量一般占最大負(fù)荷的上述四種備用容量一般占最大負(fù)荷的1525。河北科技大學(xué)電氣

9、信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院82022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡熱備用熱備用（機(jī)組處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)）：運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)（機(jī)組處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)）：運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與發(fā)電負(fù)荷之差（旋轉(zhuǎn)備用）。熱備用包括部分的最大功率與發(fā)電負(fù)荷之差（旋轉(zhuǎn)備用）。熱備用包括部分事故備用和全部負(fù)荷備用。事故備用和全部負(fù)荷備用。冷備用冷備用（機(jī)組處于停機(jī)轉(zhuǎn)態(tài)）：未運(yùn)轉(zhuǎn)的、但能隨時(shí)啟動(dòng)（機(jī)組處于停機(jī)轉(zhuǎn)態(tài)）：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。冷備用包括部分事故備用和的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的最大功率。冷備用包括部分事故備用和全部檢修備用及國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。全部檢修

10、備用及國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。p備用容量按投入時(shí)間分，有熱備用和冷備用兩種：備用容量按投入時(shí)間分，有熱備用和冷備用兩種：3. 各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合p火電廠特點(diǎn)火電廠特點(diǎn)需要支付燃料及運(yùn)輸費(fèi)用，但不受自然條件影響。需要支付燃料及運(yùn)輸費(fèi)用，但不受自然條件影響?；鹆Πl(fā)電設(shè)備的效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)?；鹆Πl(fā)電設(shè)備的效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院92022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡火力發(fā)電廠有功出力受鍋爐、汽輪機(jī)最小技術(shù)負(fù)荷的限制，火力發(fā)電廠有功出力受鍋爐、汽輪機(jī)最小技術(shù)負(fù)荷的限制，調(diào)整范圍比較小，負(fù)荷增減

11、速度慢。調(diào)整范圍比較小，負(fù)荷增減速度慢。機(jī)組投入和退出的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，承擔(dān)急劇負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)組投入和退出的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，承擔(dān)急劇負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，耗能量多，易損壞設(shè)備。耗能量多，易損壞設(shè)備。熱電廠由于采取抽汽供熱，效率高，但技術(shù)最小負(fù)荷取決熱電廠由于采取抽汽供熱，效率高，但技術(shù)最小負(fù)荷取決于熱負(fù)荷，稱為強(qiáng)迫功率。于熱負(fù)荷，稱為強(qiáng)迫功率。p水電廠特點(diǎn)水電廠特點(diǎn)不需要燃料費(fèi)，水力可梯級(jí)開(kāi)發(fā)，連續(xù)使用，但受自然條不需要燃料費(fèi)，水力可梯級(jí)開(kāi)發(fā)，連續(xù)使用，但受自然條件影響。件影響。水輪發(fā)電機(jī)的出力調(diào)節(jié)范圍大，增減負(fù)荷速度快，操作容水輪發(fā)電機(jī)的出力調(diào)節(jié)范圍大，增減負(fù)荷速度快，操作容易，可承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷。

12、易，可承擔(dān)急劇變化的負(fù)荷。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院102022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡決定發(fā)電量的除水量外還有水位差。決定發(fā)電量的除水量外還有水位差。水利樞紐兼顧發(fā)電、航運(yùn)、防洪、灌溉、漁業(yè)、旅游，不水利樞紐兼顧發(fā)電、航運(yùn)、防洪、灌溉、漁業(yè)、旅游，不一定與電力負(fù)荷適應(yīng)，所以必須與火電配合。一定與電力負(fù)荷適應(yīng)，所以必須與火電配合。維持航運(yùn)、灌溉需一定水量，這部分為強(qiáng)迫功率。維持航運(yùn)、灌溉需一定水量，這部分為強(qiáng)迫功率。p核電廠特點(diǎn)核電廠特點(diǎn)核電廠反應(yīng)堆的負(fù)荷基本上沒(méi)有限制，其技術(shù)最小負(fù)荷主核電廠反應(yīng)堆的負(fù)荷基本上沒(méi)有限制，其技術(shù)最

13、小負(fù)荷主要取決于汽輪發(fā)電機(jī)。要取決于汽輪發(fā)電機(jī)。核電廠的反應(yīng)堆和汽輪機(jī)退、投、增、減負(fù)荷時(shí)也要消耗核電廠的反應(yīng)堆和汽輪機(jī)退、投、增、減負(fù)荷時(shí)也要消耗能量、花費(fèi)時(shí)間，易損壞設(shè)備，因此，在運(yùn)行中核電廠不宜能量、花費(fèi)時(shí)間，易損壞設(shè)備，因此，在運(yùn)行中核電廠不宜帶急劇變動(dòng)的負(fù)荷。帶急劇變動(dòng)的負(fù)荷。一次投資大，運(yùn)行費(fèi)低。一次投資大，運(yùn)行費(fèi)低。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院112022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡p各類發(fā)電廠的合理組合各類發(fā)電廠的合理組合充分利用水力資源，避免棄水。充分利用水力資源，避免棄水。降低火力發(fā)電的單位煤耗，發(fā)揮高產(chǎn)機(jī)組作用。降

14、低火力發(fā)電的單位煤耗，發(fā)揮高產(chǎn)機(jī)組作用。減少火電成本，多燒劣質(zhì)煤、本地煤、少燒油。減少火電成本，多燒劣質(zhì)煤、本地煤、少燒油?？紤]發(fā)電成本（燃料價(jià)格、管理水平、機(jī)組效率等），充考慮發(fā)電成本（燃料價(jià)格、管理水平、機(jī)組效率等），充分利用資源。分利用資源。 在豐水期和枯水期各類發(fā)電廠在日負(fù)荷曲線中的安排如在豐水期和枯水期各類發(fā)電廠在日負(fù)荷曲線中的安排如圖圖5-2所示。其基本原則是：基荷由具有強(qiáng)迫功率、不可調(diào)功所示。其基本原則是：基荷由具有強(qiáng)迫功率、不可調(diào)功率或高效率的熱電廠、火電廠、核電廠、逕流式水電廠、泄率或高效率的熱電廠、火電廠、核電廠、逕流式水電廠、泄洪灌溉等水電廠承擔(dān)；峰荷由具有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電

15、廠、燃?xì)夂楣喔鹊人姀S承擔(dān)；峰荷由具有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠和中溫中壓火電廠等承擔(dān)。輪機(jī)發(fā)電廠和中溫中壓火電廠等承擔(dān)。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院122022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡圖圖5-2 各類發(fā)電廠組合順序示意圖各類發(fā)電廠組合順序示意圖(a)枯水期枯水期 (b)豐水期豐水期河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院132022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡4. 有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配p耗量特性耗量特性 電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是：在滿足一電力系統(tǒng)

16、中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是：在滿足一定約束條件的前提下，盡可能節(jié)約消耗的（一次）能源。定約束條件的前提下，盡可能節(jié)約消耗的（一次）能源。 耗量特性是指發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有耗量特性是指發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有功功率的關(guān)系，如圖功功率的關(guān)系，如圖5-3所示。所示。比耗量比耗量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比。為耗量特性曲線上任一點(diǎn)和功率之比。為耗量特性曲線上任一點(diǎn)和原點(diǎn)連線的斜率。原點(diǎn)連線的斜率。 PFPW或或 圖圖5-3 耗量特性耗量特性河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院142022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平

17、衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡發(fā)電設(shè)備的效率發(fā)電設(shè)備的效率：為為比耗量的倒數(shù)。比耗量的倒數(shù)。dPdFdPdW或或 比耗量和耗量微增率的變化如圖比耗量和耗量微增率的變化如圖5-5所示。所示。 耗量微增率耗量微增率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸入能量微單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。為耗量增量與輸出功率微增量的比值。為耗量持性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率。持性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率。圖圖5-4 比耗量和耗量微增率比耗量和耗量微增率圖圖5-5 比耗量和耗量微增率的變化比耗量和耗量微增率的變化注意：注意：比耗量和耗量微增率的單位相同，比耗量和耗量微增率的單位相同，但物理意義不同，數(shù)值也不同。只有在從但物理意義不

18、同，數(shù)值也不同。只有在從原點(diǎn)向耗量特性作切線的切點(diǎn)（原點(diǎn)向耗量特性作切線的切點(diǎn)（m點(diǎn)）上，點(diǎn)）上，它們才相等，且在該點(diǎn)比耗量的數(shù)值最小它們才相等，且在該點(diǎn)比耗量的數(shù)值最?。ㄒ?jiàn)圖（見(jiàn)圖5-4）。）。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院152022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡p目標(biāo)函數(shù)和約束條件目標(biāo)函數(shù)和約束條件 電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又稱經(jīng)濟(jì)調(diào)度，屬于最優(yōu)規(guī)劃問(wèn)題，電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行又稱經(jīng)濟(jì)調(diào)度，屬于最優(yōu)規(guī)劃問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上可描述為在滿足等約束條件在數(shù)學(xué)上可描述為在滿足等約束條件 和不等約束和不等約束條件條件 0的前提下，使目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)。的前提下，使

19、目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)。0),(duxf),(duxg 有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目的：在供應(yīng)同樣大小負(fù)荷用有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目的：在供應(yīng)同樣大小負(fù)荷用功功率功功率 的前提下，單位時(shí)間內(nèi)的能源消耗最少。的前提下，單位時(shí)間內(nèi)的能源消耗最少。niGiP1目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)：是總耗量，它是各發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率是總耗量，它是各發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率PGi的的函數(shù)，即函數(shù)，即niGiiGnnGGPFPFPFPFF12211)()()()(河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院162022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡等約束條件：等約束條件：電力系統(tǒng)的有功功率必須保持

20、平衡，即電力系統(tǒng)的有功功率必須保持平衡，即 011PPPniLiniGi不等約束條件：不等約束條件：各節(jié)點(diǎn)發(fā)電設(shè)備有功功率、無(wú)功功率和電各節(jié)點(diǎn)發(fā)電設(shè)備有功功率、無(wú)功功率和電壓大小不得超過(guò)其允許的上、下限，即壓大小不得超過(guò)其允許的上、下限，即 網(wǎng)絡(luò)總損耗網(wǎng)絡(luò)總損耗 若不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗，上式可改寫(xiě)為：若不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗，上式可改寫(xiě)為： 011niLiniGiPPiUminUmaxU min.GiPmax.GiPGiP .minGiQ.maxGiQGiQ 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院172022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡p等微增率準(zhǔn)則（最優(yōu)調(diào)度問(wèn)題

21、）等微增率準(zhǔn)則（最優(yōu)調(diào)度問(wèn)題） 為求有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配問(wèn)題，可為求有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配問(wèn)題，可采采用求條件極用求條件極值的拉格朗日乘數(shù)法。值的拉格朗日乘數(shù)法。拉格朗日乘數(shù)法：拉格朗日乘數(shù)法：要找函數(shù)要找函數(shù) 在條件在條件 下下的可能極值點(diǎn)，可先構(gòu)成函數(shù)的可能極值點(diǎn)，可先構(gòu)成函數(shù) ，其中其中 為拉格朗日乘子，求其對(duì)為拉格朗日乘子，求其對(duì)x，y的一階偏導(dǎo)數(shù)，并使之的一階偏導(dǎo)數(shù)，并使之為零，然后與為零，然后與 聯(lián)立起來(lái)，即聯(lián)立起來(lái)，即),(yxfz 0),(yx),(),(),(yxyxfyxF0),(yx0),(0),(),(0),(),(yxyxyxfyxyxfyyxx由此方程求出由此方程

22、求出 ，則其中，則其中 就是可能極值點(diǎn)的坐標(biāo)。就是可能極值點(diǎn)的坐標(biāo)。, yxyx,河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院182022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡等微增率準(zhǔn)則：等微增率準(zhǔn)則：根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件，可根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件，可建立如下拉格朗日函數(shù)建立如下拉格朗日函數(shù) )(*LiGiPPFC則使目標(biāo)函數(shù)有最小值的必要條件是：則使目標(biāo)函數(shù)有最小值的必要條件是：0)(*GiLiGiGiGiPPPPFPC 由于由于 在某一時(shí)刻為定值，且各機(jī)組的燃料費(fèi)只與該機(jī)在某一時(shí)刻為定值，且各機(jī)組的燃料費(fèi)只與該機(jī)組本身的有功功率有關(guān)，

23、故有：組本身的有功功率有關(guān)，故有：LiP河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院192022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡GiiGnnGnGGGGPFPFPCPFPCPFPC000*222*111*或?qū)懗桑夯驅(qū)懗桑?n21等微增率準(zhǔn)則等微增率準(zhǔn)則上式表示：上式表示：為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電為使總耗量最小，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(fù)荷。設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院202022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡對(duì)不等式約束條件的處理對(duì)不

24、等式約束條件的處理對(duì)于有功功率限制，當(dāng)計(jì)算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限，則對(duì)于有功功率限制，當(dāng)計(jì)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(jì)算，而其他發(fā)電該發(fā)電設(shè)備取其限制，不參加最優(yōu)分配計(jì)算，而其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。無(wú)功功率和電壓限制對(duì)有功功率負(fù)荷的分配沒(méi)有直接關(guān)系，無(wú)功功率和電壓限制對(duì)有功功率負(fù)荷的分配沒(méi)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)算潮流分布時(shí)再考慮。分布時(shí)再考慮。用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題用迭代法求解電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題設(shè)耗量微增率的初值設(shè)耗量微增率的初

25、值 ； )0(求與求與 對(duì)應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)功率對(duì)應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)功率 ；)0()0(GiP河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院212022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡校驗(yàn)求得的校驗(yàn)求得的 是否滿足等式約束條件：是否滿足等式約束條件： )0(GiP011)0(niLiniGiPP如不能滿足，則如不能滿足，則 時(shí)，取時(shí)，取 ；反之，取；反之，取 ，自第自第2步開(kāi)始重新計(jì)算，直到滿足條件。步開(kāi)始重新計(jì)算，直到滿足條件。niGiP1niLiP1)1()0()1()0(例例5-1 兩臺(tái)容量均為兩臺(tái)容量均為100MW的發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行，耗量特性分的發(fā)電機(jī)

26、并列運(yùn)行，耗量特性分別為：別為：20MWPG1125MW)/(43 . 00007. 01211htGGPPF)/( 332. 00004. 02222htGGPPF20MWPG2125MW河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院222022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡（1）求總負(fù)荷為）求總負(fù)荷為200MW時(shí)的經(jīng)濟(jì)功率分配。時(shí)的經(jīng)濟(jì)功率分配。（2）在兩臺(tái)機(jī)組間經(jīng)濟(jì)分配比平均分配時(shí)每年所節(jié)約的燃料）在兩臺(tái)機(jī)組間經(jīng)濟(jì)分配比平均分配時(shí)每年所節(jié)約的燃料費(fèi)用為多少？（設(shè)每年運(yùn)行費(fèi)用為多少？（設(shè)每年運(yùn)行8000h）解：解：（1）兩臺(tái)機(jī)組的耗量微增率分別為：兩臺(tái)

27、機(jī)組的耗量微增率分別為：3 . 00014. 011GP32. 00008. 022GP20032. 00008. 03 . 00014. 02121GGGGPPPPMWMW18.11882.8121GGPP332. 00004. 043 . 00007. 022221211GGGGPPFPPF解得：解得：河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院232022-4-235.1 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)中有功功率的平衡（2）經(jīng)濟(jì)分配時(shí)的燃料耗量為：經(jīng)濟(jì)分配時(shí)的燃料耗量為： )/(232.33482.813 . 082.810007. 021htF)/(404.46318.11832

28、. 018.1180004. 022htF)/(636.79404.46232.3321htFFF平均分配時(shí)的燃料耗量為：平均分配時(shí)的燃料耗量為：)/(4141003 . 01000007. 021htF)/(39310032. 01000004. 022htF)/(80394121htFFF經(jīng)濟(jì)分配條件下，每年節(jié)約的燃料為：經(jīng)濟(jì)分配條件下，每年節(jié)約的燃料為：)(29128000)636.7980(8000)(tFFF河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院242022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 一、負(fù)荷的有功功率一、負(fù)荷的有功功率頻率靜特性頻率靜特性電力系

29、統(tǒng)的有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系可歸納為電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系可歸納為:與頻率變化無(wú)關(guān)：照明、電阻爐、整流負(fù)荷等；與頻率變化無(wú)關(guān)：照明、電阻爐、整流負(fù)荷等；與頻率一次方成正比：球磨機(jī)、切削機(jī)床、往復(fù)式水泵、與頻率一次方成正比：球磨機(jī)、切削機(jī)床、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等；壓縮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等；與頻率二次方成正比：變壓器的渦流損耗等；與頻率二次方成正比：變壓器的渦流損耗等；與頻率三次方成正比：通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水與頻率三次方成正比：通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等；泵等；與頻率高次方成正比：靜水頭阻力很大的水泵等。與頻率高次方成正比：靜水頭阻力很大的水泵等。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北

30、科技大學(xué)電氣信息學(xué)院252022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整負(fù)荷的功率負(fù)荷的功率頻率特性可表示為：頻率特性可表示為：nNLNnNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaP2210若以標(biāo)幺值表示，則若以標(biāo)幺值表示，則nnLfafafaaP*2*2*10*當(dāng)當(dāng) ， 時(shí)，有：時(shí)，有： Nff LNLPP 1210naaaa式中，式中， 為額定頻率時(shí)系統(tǒng)有功負(fù)荷；為額定頻率時(shí)系統(tǒng)有功負(fù)荷； 為上述各為上述各類負(fù)荷占類負(fù)荷占 的百分?jǐn)?shù)。的百分?jǐn)?shù)。LNPnaaaa,210LNP河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院262022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力

31、系統(tǒng)的頻率調(diào)整 在額定頻率附近，負(fù)荷的靜態(tài)頻率在額定頻率附近，負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性近似為直線，如圖特性近似為直線，如圖5-6所示。所示。 負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線的斜率稱負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線的斜率稱為負(fù)荷的為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或或單位調(diào)節(jié)單位調(diào)節(jié)功率功率，即：，即：fPtgKLL （MW/Hz） 用標(biāo)么值表示為：用標(biāo)么值表示為：*fPffPPKLNLNLLLNNLLPfKK*圖圖5-6 負(fù)荷的功頻靜特性曲線負(fù)荷的功頻靜特性曲線河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院272022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 關(guān)于關(guān)于KL*的的幾點(diǎn)說(shuō)明：幾點(diǎn)說(shuō)明

32、：負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)表征負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)特性，即表負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)表征負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)特性，即表征隨著頻率的升高或降低負(fù)荷消耗功率增加或減少的多少。征隨著頻率的升高或降低負(fù)荷消耗功率增加或減少的多少。負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是不能控制的，其大小取決于全負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是不能控制的，其大小取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷所占的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時(shí)刻的系統(tǒng)各類負(fù)荷所占的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時(shí)刻的 KL*值可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中，值可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中， 一般取一般取13。負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是反映系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)整性能的負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是反映系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)整性能的一個(gè)重要數(shù)

33、據(jù)，它是調(diào)度部門(mén)確定按頻率減負(fù)荷方案以及低一個(gè)重要數(shù)據(jù)，它是調(diào)度部門(mén)確定按頻率減負(fù)荷方案以及低頻事故切負(fù)荷來(lái)恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。頻事故切負(fù)荷來(lái)恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院282022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 二、發(fā)電機(jī)組的有功功率二、發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜特性頻率靜特性 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(lái)實(shí)現(xiàn)的。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(lái)實(shí)現(xiàn)的。 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)組的功率為發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性。頻

34、率特性或調(diào)節(jié)特性。1. 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)（圖自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)（圖5-7）檢測(cè)部件檢測(cè)部件（離心飛擺）（離心飛擺） 放大部件放大部件（錯(cuò)油門(mén)）（錯(cuò)油門(mén)） 執(zhí)行部件執(zhí)行部件（油動(dòng)機(jī)）（油動(dòng)機(jī)） 轉(zhuǎn)速控制部件轉(zhuǎn)速控制部件（調(diào)頻器）（調(diào)頻器） 說(shuō)明：說(shuō)明：調(diào)速器由前三者組成，完成調(diào)速器由前三者組成，完成頻率的一次調(diào)整；調(diào)頻器加入轉(zhuǎn)速頻率的一次調(diào)整；調(diào)頻器加入轉(zhuǎn)速控制部件，完成頻率的二次調(diào)整。控制部件，完成頻率的二次調(diào)整。圖圖5-7 離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)示意圖離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)示意圖河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院292022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 調(diào)速系統(tǒng)的工作原

35、理：利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機(jī)或水調(diào)速系統(tǒng)的工作原理：利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機(jī)或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，使其開(kāi)度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，使其開(kāi)度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。 一次調(diào)頻一次調(diào)頻： 的位置較的位置較B高，高， 的位置較的位置較A略低，相應(yīng)的機(jī)略低，相應(yīng)的機(jī)組轉(zhuǎn)速較原來(lái)略低組轉(zhuǎn)速較原來(lái)略低有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)。B A 二次調(diào)頻二次調(diào)頻：在外界信號(hào)作用下，調(diào)頻器動(dòng)作將：在外界信號(hào)作用下，調(diào)頻器動(dòng)作將D點(diǎn)抬高，最點(diǎn)抬高，最后使后使 回到位置回到位置A，頻率恢復(fù)到額定頻率，頻率恢復(fù)到額定頻率無(wú)差調(diào)節(jié)無(wú)差調(diào)節(jié)。 A 2. 發(fā)電機(jī)組的有功功率發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜特性頻率靜特性 根據(jù)發(fā)電

36、機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理，即負(fù)荷增大時(shí)，發(fā)電根據(jù)發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理，即負(fù)荷增大時(shí)，發(fā)電機(jī)出力增加，頻率降低；負(fù)荷減少時(shí)，發(fā)電機(jī)出力減少，頻機(jī)出力增加，頻率降低；負(fù)荷減少時(shí)，發(fā)電機(jī)出力減少，頻率增加，可得到發(fā)電機(jī)組的有功功率率增加，可得到發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜態(tài)特性如圖頻率靜態(tài)特性如圖5-8所示。所示。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院302022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：指發(fā)電機(jī)組的功率：指發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜態(tài)頻率靜態(tài)特性的斜率特性的斜率(絕對(duì)值），即絕對(duì)值），即 0ffPfPKNGNGGGNNGGNGN

37、GNGNGGPfKfPffPPfPfPK* 用標(biāo)么值表示為：用標(biāo)么值表示為： 發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率表征隨著頻率的升高或降低發(fā)電發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率表征隨著頻率的升高或降低發(fā)電機(jī)組有功出力減少或增加的多少。機(jī)組有功出力減少或增加的多少。 圖圖5-8 發(fā)電機(jī)組的功頻率靜特性發(fā)電機(jī)組的功頻率靜特性河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院312022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)，它和單位調(diào)節(jié)功率互為倒數(shù)關(guān)系。GNNGNNGPffPffPf000而KG還可表示成：100100100%00NNGNNGNNGNNGfffPfPffPfPf以百分?jǐn)?shù)形式表示為：

38、100%100%11NGNGNNGfPPfK或100%1*GK河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院322022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整說(shuō)明：說(shuō)明：發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或與之對(duì)應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率是可發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或與之對(duì)應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的。但受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，其整定范圍是有限的。以整定的。但受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，其整定范圍是有限的。在整定范圍內(nèi)，調(diào)差系數(shù)越?。磫挝徽{(diào)節(jié)功率越大），頻在整定范圍內(nèi)，調(diào)差系數(shù)越?。磫挝徽{(diào)節(jié)功率越大），頻率偏移也越小。率偏移也越小。汽輪發(fā)電機(jī)組：汽輪發(fā)電機(jī)組：水輪發(fā)電機(jī)組：水輪發(fā)電機(jī)組：%5%3% 205 .3

39、3*GK或或 %4%2% 2550*GK或或 三、頻率的一次調(diào)整三、頻率的一次調(diào)整 以系統(tǒng)中只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)帶一個(gè)綜合負(fù)荷為例進(jìn)行分析。以系統(tǒng)中只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)帶一個(gè)綜合負(fù)荷為例進(jìn)行分析。圖圖5-9為頻率的一次調(diào)整示意圖。為頻率的一次調(diào)整示意圖。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院332022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整發(fā)電機(jī)的功率增量為：發(fā)電機(jī)的功率增量為： fKPGG負(fù)荷本身變化量：負(fù)荷本身變化量： fKPLLfKKPPABOBBAOBOAPLGLGL)(0 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加 時(shí)，負(fù)荷的功時(shí)，負(fù)荷的功頻靜特性向上移至頻靜特性向上移至 ，一方面

40、發(fā)電機(jī)，一方面發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動(dòng)作，組轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動(dòng)作，發(fā)電機(jī)出力增加發(fā)電機(jī)出力增加 ，另一方面由于負(fù)，另一方面由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)變化荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)變化 ，經(jīng)過(guò)一個(gè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程，達(dá)到新的平衡點(diǎn)過(guò)程，達(dá)到新的平衡點(diǎn) O 。LP0LPGPLP頻率變化為頻率變化為:00fff圖圖5-9 頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院342022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整fPKKKLLGS0 其中，其中，KS稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。用標(biāo)幺值表示為：用標(biāo)幺值表

41、示為：NLLSffPPK/0*幾點(diǎn)說(shuō)明：幾點(diǎn)說(shuō)明：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí)，在原系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí)，在原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。因此，當(dāng)或上升的多少。因此，當(dāng)KS已知時(shí)，可以根據(jù)允許的頻率變已知時(shí)，可以根據(jù)允許的頻率變化范圍求取系統(tǒng)能夠承受多大的負(fù)荷增減。即化范圍求取系統(tǒng)能夠承受多大的負(fù)荷增減。即KS越大，系統(tǒng)越大，系統(tǒng)承受負(fù)荷的變化越大。承受負(fù)荷的變化越大。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院352022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

42、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整在上述推導(dǎo)過(guò)程中，取在上述推導(dǎo)過(guò)程中，取功率的增大或頻率的上升為正功率的增大或頻率的上升為正，因，因此，上式等號(hào)右側(cè)的負(fù)號(hào)表示，隨著負(fù)荷的增大，系統(tǒng)的頻此，上式等號(hào)右側(cè)的負(fù)號(hào)表示，隨著負(fù)荷的增大，系統(tǒng)的頻率將下降。率將下降。由由KS=KG+KL可見(jiàn)：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率取決于發(fā)電機(jī)的單可見(jiàn)：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率取決于發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。由于負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功位調(diào)節(jié)功率和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。由于負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率率KL不可調(diào)，因此，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率不可調(diào)，因此，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率KS的調(diào)整只能通過(guò)的調(diào)整只能通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率調(diào)整發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率K

43、G或調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)?；蛘{(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率不能過(guò)大。電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率不能過(guò)大。若若KS過(guò)大過(guò)大 KG過(guò)大，即調(diào)差系數(shù)過(guò)小，將不能保證各發(fā)電過(guò)大，即調(diào)差系數(shù)過(guò)小，將不能保證各發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院362022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率會(huì)下降。系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率會(huì)下降。 當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)，發(fā)電機(jī)組滿載后，受調(diào)速當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí)，發(fā)電機(jī)組滿載后，受調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，發(fā)電機(jī)組不再參加調(diào)整，即此時(shí)它們的

44、單位調(diào)機(jī)構(gòu)的限制，發(fā)電機(jī)組不再參加調(diào)整，即此時(shí)它們的單位調(diào)節(jié)功率為零，調(diào)差系數(shù)為無(wú)限大，從而使全系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的節(jié)功率為零，調(diào)差系數(shù)為無(wú)限大，從而使全系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的等值調(diào)差系數(shù)增大。等值調(diào)差系數(shù)增大。 假設(shè)調(diào)差系數(shù)整定為零，這時(shí)，雖然負(fù)荷的變動(dòng)不會(huì)引假設(shè)調(diào)差系數(shù)整定為零，這時(shí)，雖然負(fù)荷的變動(dòng)不會(huì)引起頻率的變動(dòng)，似乎可確保頻率恒定，但這樣將會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷起頻率的變動(dòng)，似乎可確保頻率恒定，但這樣將會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷變化量在各發(fā)電機(jī)組間的分配無(wú)法固定，從而出現(xiàn)各發(fā)電機(jī)變化量在各發(fā)電機(jī)組間的分配無(wú)法固定，從而出現(xiàn)各發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問(wèn)題。組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問(wèn)題。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技

45、大學(xué)電氣信息學(xué)院372022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整例如，設(shè)系統(tǒng)中有例如，設(shè)系統(tǒng)中有n臺(tái)發(fā)電機(jī)組，臺(tái)發(fā)電機(jī)組，n臺(tái)機(jī)組都參加調(diào)整時(shí)有：臺(tái)機(jī)組都參加調(diào)整時(shí)有：niGiGnGGGKKKKK121 當(dāng)當(dāng)n臺(tái)機(jī)組中只有臺(tái)機(jī)組中只有m臺(tái)機(jī)組都參加調(diào)整，即臺(tái)機(jī)組都參加調(diào)整，即m+1、m+2、 n臺(tái)機(jī)組不參加調(diào)整時(shí)有臺(tái)機(jī)組不參加調(diào)整時(shí)有miGiGmGGGKKKKK121顯然顯然GGKK即系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率下降了。即系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率下降了。 可見(jiàn)，頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)整，即調(diào)整后的頻率不可見(jiàn)，頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)整，即調(diào)整后的頻率不可能回到原來(lái)的值。因此

46、，一次調(diào)頻只能適應(yīng)負(fù)荷變化幅度可能回到原來(lái)的值。因此，一次調(diào)頻只能適應(yīng)負(fù)荷變化幅度小、周期短的不規(guī)則變化情況。小、周期短的不規(guī)則變化情況。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院382022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整例例5-2 設(shè)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的容量和它們的調(diào)差系數(shù)分別為：設(shè)系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的容量和它們的調(diào)差系數(shù)分別為：水輪機(jī)組：水輪機(jī)組： 100MW/臺(tái)臺(tái)5=500MW %=2.5% 75MW/臺(tái)臺(tái)5=375MW %=2.75% 汽輪機(jī)組：汽輪機(jī)組： 100MW/臺(tái)臺(tái)6=600MW %=3.5% 50MW/臺(tái)臺(tái)20=1000MW %=4.0% 較小容量汽輪機(jī)

47、組合計(jì)較小容量汽輪機(jī)組合計(jì) 1000MW %=4.0% 系統(tǒng)總負(fù)荷為系統(tǒng)總負(fù)荷為3300MW，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率KL*=1.5，試，試計(jì)算下列各種情況下系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率計(jì)算下列各種情況下系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率KS，計(jì)算結(jié)果分別以，計(jì)算結(jié)果分別以MW/Hz和標(biāo)幺值表示。和標(biāo)幺值表示。全部機(jī)組都參加調(diào)頻；全部機(jī)組都不參加調(diào)頻；僅水輪全部機(jī)組都參加調(diào)頻；全部機(jī)組都不參加調(diào)頻；僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻；僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻和機(jī)組參加調(diào)頻；僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻和20臺(tái)臺(tái)50MW汽輪機(jī)組汽輪機(jī)組參加調(diào)頻。參加調(diào)頻。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院392022-4-235.2 電力系

48、統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整解：解：（1）按按 計(jì)算各類發(fā)電機(jī)組的計(jì)算各類發(fā)電機(jī)組的KG：%100%NGNGfPK5100MW水輪機(jī)組：水輪機(jī)組：)(4001005 . 250500MW/HzGK575MW水輪機(jī)組：水輪機(jī)組：)(27310075. 250375MW/HzGK6100MW汽輪機(jī)組：汽輪機(jī)組：)(3431005 . 350600MW/HzGK2050MW汽輪機(jī)組：汽輪機(jī)組：)(5001004501000MW/HzGK1000MW小容量汽輪機(jī)組：小容量汽輪機(jī)組：)(5001004501000MW/HzGK河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院402022-4-23系統(tǒng)負(fù)

49、荷：系統(tǒng)負(fù)荷：5.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整)(995033005 . 1*MW/HzNLNLLfPKK全部機(jī)組都參加調(diào)頻全部機(jī)組都參加調(diào)頻:)(211599)500500343273400(MW/HzLGSKKK全部機(jī)組都不參加調(diào)頻全部機(jī)組都不參加調(diào)頻:)(99 MW/HzLSKK僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻:)(77299)273400(MW/HzSK僅水輪機(jī)組和僅水輪機(jī)組和20臺(tái)臺(tái)50MW汽輪機(jī)組參加調(diào)頻汽輪機(jī)組參加調(diào)頻:)(127299)500273400(MW/HzSK河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院412022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)

50、整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整（2）以標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，?。┮詷?biāo)幺值計(jì)算時(shí)，取KB=PLN/fN，按按 計(jì)算各類發(fā)電機(jī)組的計(jì)算各類發(fā)電機(jī)組的KG：%100%*LNGNGPPK5100MW水輪機(jī)組：水輪機(jī)組：06. 61005 . 23300500*GK575MW水輪機(jī)組：水輪機(jī)組：14. 410075. 23300375*GK6100MW汽輪機(jī)組：汽輪機(jī)組：2 . 51005 . 33300600*GK2050MW汽輪機(jī)組：汽輪機(jī)組：58. 7100433001000*GK1000MW小容量汽輪機(jī)組：小容量汽輪機(jī)組：58. 7100433001000*GK河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院42

51、2022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整系統(tǒng)負(fù)荷：系統(tǒng)負(fù)荷：5 . 1*LK全部機(jī)組都參加調(diào)頻全部機(jī)組都參加調(diào)頻:06.325 . 1)58. 758. 72 . 514. 406. 6(LGSKKK全部機(jī)組都不參加調(diào)頻全部機(jī)組都不參加調(diào)頻:5 . 1LSKK僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻:7 .115 . 1)14. 406. 6(SK僅水輪機(jī)組和僅水輪機(jī)組和20臺(tái)臺(tái)50MW汽輪機(jī)組參加調(diào)頻汽輪機(jī)組參加調(diào)頻:28.195 . 1)58. 714. 406. 6(SK河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院432022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力

52、系統(tǒng)的頻率調(diào)整 四、頻率的二次調(diào)整四、頻率的二次調(diào)整O 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加 時(shí)，時(shí)，如不進(jìn)行二次調(diào)整，運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)如不進(jìn)行二次調(diào)整，運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)為為 ，系統(tǒng)頻率為，系統(tǒng)頻率為 ，頻率變，頻率變化為化為 。0f 0LP00fff 二次調(diào)頻通過(guò)調(diào)頻器的作二次調(diào)頻通過(guò)調(diào)頻器的作用將發(fā)電機(jī)的功頻靜特性移到用將發(fā)電機(jī)的功頻靜特性移到 ，運(yùn)行點(diǎn)移到，運(yùn)行點(diǎn)移到 ，系統(tǒng)頻率，系統(tǒng)頻率為為 ，頻率變化，頻率變化 0f 00fff GPO 圖圖5-10 頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院442022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整由由圖圖5-10

53、可知，系統(tǒng)負(fù)荷增量可知，系統(tǒng)負(fù)荷增量 由三部分組成：由三部分組成：0LP由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機(jī)組功率：由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機(jī)組功率： fKCBG （一次調(diào)整）（一次調(diào)整）由于調(diào)頻器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機(jī)組功率：由于調(diào)頻器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機(jī)組功率： 0GPOC（二次調(diào)整）（二次調(diào)整）由于本身的調(diào)節(jié)作用而變化的負(fù)荷功率：由于本身的調(diào)節(jié)作用而變化的負(fù)荷功率： fKABL fKfKPABCBOCBACBOCOAPLGGL 00fKKPPLGGL )(00河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院452022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 f

54、PPKKKGLLGS 00當(dāng)時(shí)，即二次調(diào)頻增發(fā)的功率與系統(tǒng)的負(fù)荷增當(dāng)時(shí)，即二次調(diào)頻增發(fā)的功率與系統(tǒng)的負(fù)荷增量相等時(shí)，則，頻率將始終不變，亦即實(shí)現(xiàn)了無(wú)差調(diào)量相等時(shí)，則，頻率將始終不變，亦即實(shí)現(xiàn)了無(wú)差調(diào)節(jié)。無(wú)差調(diào)節(jié)如節(jié)。無(wú)差調(diào)節(jié)如圖圖5-10中虛線所示。中虛線所示。00GLPP0f河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院462022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整需要指出：需要指出：二次調(diào)頻一般由部分發(fā)電廠（調(diào)頻廠）承擔(dān)。二次調(diào)頻一般由部分發(fā)電廠（調(diào)頻廠）承擔(dān)。 v調(diào)頻廠應(yīng)滿足的條件：調(diào)頻廠應(yīng)滿足的條件：v調(diào)頻廠的選擇原則：調(diào)頻廠的選擇原則：系統(tǒng)中有水電廠時(shí)，選擇水電

55、廠做調(diào)頻廠；系統(tǒng)中有水電廠時(shí)，選擇水電廠做調(diào)頻廠；當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好；調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好；注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院472022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 五、互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整五、互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整 圖圖5-11為為A、B兩個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)，圖中兩個(gè)系統(tǒng)互聯(lián)，圖中 為兩系統(tǒng)負(fù)為兩系統(tǒng)負(fù)荷變

56、化（增加）；荷變化（增加）； 為兩系統(tǒng)二次調(diào)整增發(fā)的功率，為兩系統(tǒng)二次調(diào)整增發(fā)的功率， 為兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率；為兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率； 為聯(lián)絡(luò)線交換的功率。為聯(lián)絡(luò)線交換的功率。LBLAPP,GBGAPP,BAKK ，abP對(duì)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)A， 相當(dāng)于一個(gè)負(fù)荷：相當(dāng)于一個(gè)負(fù)荷： abPfKPPPAGAabLAfKPPPBGBabLB對(duì)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)B， 相當(dāng)于一個(gè)電源：相當(dāng)于一個(gè)電源： abPBABABAGBLBGALAKKPPKKPPPPf)()( 圖圖5-11 互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院482022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系

57、統(tǒng)的頻率調(diào)整BAABBABAGALABGBLBAabKKPKPKKKPPKPPKP)()(BAPP、式中，式中， 分別稱為分別稱為A、B兩系統(tǒng)的功率缺額。兩系統(tǒng)的功率缺額。討論：討論：當(dāng)互聯(lián)系統(tǒng)增發(fā)功率的總和與負(fù)荷增量的總和相平衡，即當(dāng)互聯(lián)系統(tǒng)增發(fā)功率的總和與負(fù)荷增量的總和相平衡，即 ，則，則 ，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，否則將出現(xiàn)頻率偏移。否則將出現(xiàn)頻率偏移。LBLAGBGAPPPP0f當(dāng)當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)頻，且兩部分的功率缺額與其兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)頻，且兩部分的功率缺額與其單位調(diào)節(jié)功率成正比時(shí)，即滿足單位調(diào)節(jié)功率成正比時(shí)，即滿足fKPPKPPBGBLBAGALA河北科技大

58、學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院492022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整0f0abP則聯(lián)絡(luò)線上的交換功率則聯(lián)絡(luò)線上的交換功率 ；0GALBLAPPP當(dāng)有一個(gè)系統(tǒng)不進(jìn)行二次調(diào)頻，例如當(dāng)有一個(gè)系統(tǒng)不進(jìn)行二次調(diào)頻，例如 ，則，則B系統(tǒng)的系統(tǒng)的負(fù)荷變化量將由負(fù)荷變化量將由A系統(tǒng)的二次調(diào)頻來(lái)承擔(dān)，并由通過(guò)聯(lián)絡(luò)線送系統(tǒng)的二次調(diào)頻來(lái)承擔(dān)，并由通過(guò)聯(lián)絡(luò)線送來(lái)的來(lái)的 來(lái)抵償，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線的交換功率為來(lái)抵償，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線的交換功率為0GBPabPBAGALBLABLBBAGALABLBAabKKPPPKPKKPPKPKP)()( 若整個(gè)系統(tǒng)的功率能夠平衡，即若整個(gè)系統(tǒng)的功率能夠平衡，即 時(shí)，時(shí)，則則 ，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線上的交換功率，此時(shí)聯(lián)絡(luò)線上的交換功率 最大。最大。 abP河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院502022-4-235.2 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整例例5-3 如圖如圖5-12所示，正常運(yùn)行時(shí)所