電力系統(tǒng)自動(dòng)化第3章__電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)

1、GiLjLS0kPPP60pnf ！ T1miiPG1miiPTG11mmiiiiPPG1G2Gm 系統(tǒng)系統(tǒng)LmiGimikimiTiPPWdtdP111)(Wki各機(jī)組各機(jī)組的動(dòng)能的動(dòng)能G1G2Gm 系統(tǒng)系統(tǒng)LmiGimiTiPPP11這說(shuō)明，即使沒(méi)有調(diào)速器參與調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率，這說(shuō)明，即使沒(méi)有調(diào)速器參與調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率，機(jī)組也可以從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行工況過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定工況機(jī)組也可以從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行工況過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定工況運(yùn)行。這種能力稱為自平衡能力或調(diào)節(jié)能力。運(yùn)行。這種能力稱為自平衡能力或調(diào)節(jié)能力。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n nb b遠(yuǎn)離了原來(lái)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離了原來(lái)的轉(zhuǎn)速n na a。這說(shuō)明僅僅依靠機(jī)組的自。

2、這說(shuō)明僅僅依靠機(jī)組的自平衡能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速平衡能力進(jìn)行調(diào)節(jié)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速( (頻率頻率) )會(huì)在較大范圍內(nèi)會(huì)在較大范圍內(nèi)變化。變化。電力系統(tǒng)負(fù)荷的變動(dòng)情況電力系統(tǒng)負(fù)荷的變動(dòng)情況電力系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)情況電力系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)情況L( )PF ff fN N 額定頻率；額定頻率；P PL L 系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f f時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；P PLN LN 系統(tǒng)頻率為額定值系統(tǒng)頻率為額定值f fN N時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；a a0 0，a a1 1，a an n各類(lèi)負(fù)荷占各類(lèi)負(fù)荷占P PLNLN的比例系數(shù)。的比例系數(shù)?；蓸?biāo)么值的形式化成標(biāo)么值的形式

3、nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(332210將上式除以將上式除以PLN，則得標(biāo)么值形式，即，則得標(biāo)么值形式，即 1LP1f當(dāng)系統(tǒng)的頻率為額定值時(shí)當(dāng)系統(tǒng)的頻率為額定值時(shí): :通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，可忽略其影響。通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，可忽略其影響。13210naaaaa于是于是nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(332210nnLffffP332210由圖可知：由圖可知：在系統(tǒng)頻率下降時(shí)在系統(tǒng)頻率下降時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率下降。用的有功功率下降。

4、如果系統(tǒng)的頻率升高，如果系統(tǒng)的頻率升高，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率將增大。取用的有功功率將增大。通常用負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)通常用負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)K KL L* *來(lái)衡量負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小。來(lái)衡量負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小。nnLffffP332210dfPKLLd*nmmmnnLLfmfnffdfdPK1112321*32nnLffffP332210而而KL*定義：定義：LPPe綜合負(fù)載的功率綜合負(fù)載的功率-頻率特性近似表達(dá)式：頻率特性近似表達(dá)式：fpLtanfpLtan活塞調(diào)節(jié)氣閥錯(cuò)油門(mén)錯(cuò)油門(mén)從鍋爐來(lái)的蒸汽從鍋爐來(lái)的蒸汽活塞 活塞在特性曲線上任取兩點(diǎn)，我們?cè)谔匦郧€上任取兩點(diǎn)

5、，我們定義機(jī)組的定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：GPR。 GPRGGNGNPPPR/：0GPR一般發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用下列數(shù)值：一般發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，可采用下列數(shù)值： 對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組 R*=(46)% 或或KG * = 6.16 25； 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組R*=(24)% 或或KG * =25 50；與與KL不同的是不同的是KG可以人為調(diào)節(jié)整定，但其大小，即調(diào)整范可以人為調(diào)節(jié)整定，但其大小，即調(diào)整范圍受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制。圍受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制。KG*GGPRK*1 12LPPP當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，經(jīng)過(guò)調(diào)速器調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在當(dāng)系統(tǒng)負(fù)

6、荷增加，經(jīng)過(guò)調(diào)速器調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f f1 1，這時(shí)這時(shí)1 1號(hào)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為號(hào)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為P P1 1，增加了，增加了P P1 1；2 2號(hào)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為號(hào)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為P P2 2，增加了，增加了P P2 2；兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的增量之和為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的增量之和為P PL L 。1221PRPR0GfRP22RPf 11RPf 1221PRPR在電力系統(tǒng)中，如果沒(méi)有調(diào)節(jié)容量的發(fā)電機(jī)，則取該機(jī)組的單在電力系統(tǒng)中，如果沒(méi)有調(diào)節(jié)容量的發(fā)電機(jī)，則取該機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為零。位調(diào)節(jié)功率為零。電力系統(tǒng)中所有機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)節(jié)，由它們共同承擔(dān)電力系統(tǒng)中所有機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)節(jié)，由它們

7、共同承擔(dān)負(fù)荷的波動(dòng)。負(fù)荷的波動(dòng)。WNff - -調(diào)速器不能分辨的最大頻率誤差調(diào)速器不能分辨的最大頻率誤差 Wff1f2fNWWfRPWWWNWWNfffRPPPWPRNwWffRP1WNff而而NwWffRP1f1f2fNWPRf1f2fN 發(fā)電機(jī)組的功率發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性與負(fù)荷的功率、頻率特頻率特性與負(fù)荷的功率、頻率特性曲線的交點(diǎn)就是電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。性曲線的交點(diǎn)就是電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)組、輸電網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷組成，如果把輸電電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)組、輸電網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷組成，如果把輸電網(wǎng)絡(luò)的功率損耗看成是負(fù)荷的一部分，則電力系統(tǒng)功率頻率關(guān)網(wǎng)絡(luò)的功率損耗看成是負(fù)荷的一

8、部分，則電力系統(tǒng)功率頻率關(guān)系可簡(jiǎn)化為如圖所示。系可簡(jiǎn)化為如圖所示。在頻率穩(wěn)態(tài)為在頻率穩(wěn)態(tài)為f 時(shí)時(shí):LGTPPP圖圖6.9 6.9 電力系統(tǒng)功率電力系統(tǒng)功率- -頻率特性頻率特性圖圖6.9 6.9 電力系統(tǒng)功率電力系統(tǒng)功率- -頻率特性頻率特性fGGPKf LPKffLLLLPPPKfP GLPPfKfKKPLGL)(上式說(shuō)明，系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組功頻特性和上式說(shuō)明，系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組功頻特性和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下，又達(dá)到了新的平衡。負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下，又達(dá)到了新的平衡。一方面，負(fù)荷增加，頻率下降，發(fā)電機(jī)組按照有差調(diào)一方面，負(fù)荷增加，頻率下降，發(fā)電機(jī)組按照有差調(diào)

9、節(jié)特性增加輸出；節(jié)特性增加輸出；另一方面，負(fù)荷實(shí)際取用的功率也因頻率下降而有所另一方面，負(fù)荷實(shí)際取用的功率也因頻率下降而有所減少。減少。GLPPfKPPLLL LGLPKKKf fKPGGfKPfLLrGKKKK 當(dāng)轉(zhuǎn)速給定裝置推動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)速給定裝置推動(dòng)D點(diǎn)向點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速和油上移動(dòng)時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速和油動(dòng)機(jī)活塞的位置尚未來(lái)的及變動(dòng)機(jī)活塞的位置尚未來(lái)的及變化，化，A,B,C,F各點(diǎn)都不會(huì)動(dòng)。各點(diǎn)都不會(huì)動(dòng)。 這樣，這樣，D點(diǎn)向上移動(dòng)，就以點(diǎn)向上移動(dòng)，就以F點(diǎn)點(diǎn)為軸推動(dòng)為軸推動(dòng)E點(diǎn)向下移動(dòng)，引起錯(cuò)點(diǎn)向下移動(dòng)，引起錯(cuò)油門(mén)凸肩下移，壓力油進(jìn)入油油門(mén)凸肩下移，壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔，動(dòng)機(jī)活塞下腔

10、，引起閥門(mén)引起閥門(mén)開(kāi)度增大，機(jī)組轉(zhuǎn)速增加，開(kāi)度增大，機(jī)組轉(zhuǎn)速增加，A點(diǎn)點(diǎn)上移上移,C、F點(diǎn)上移，點(diǎn)上移，E點(diǎn)上移，點(diǎn)上移，直到錯(cuò)油門(mén)完全堵住高壓油入直到錯(cuò)油門(mén)完全堵住高壓油入口，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。口，調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。顯然調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速升高了。顯然調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速升高了。DLGGLPPKfKf 進(jìn)一步進(jìn)行二次調(diào)頻時(shí)：進(jìn)一步進(jìn)行二次調(diào)頻時(shí)：在同步器的作用下，機(jī)組的功頻特性上移到在同步器的作用下，機(jī)組的功頻特性上移到P PG3G3( f )( f )，運(yùn)行點(diǎn)也隨之移到運(yùn)行點(diǎn)也隨之移到6 6點(diǎn)，此時(shí)的頻率恢復(fù)為點(diǎn)，此時(shí)的頻率恢復(fù)為f fN N ，這樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了無(wú)差調(diào)節(jié)就實(shí)現(xiàn)

11、了無(wú)差調(diào)節(jié)。LGPP 0f 結(jié)論結(jié)論2 2：（1 1）在多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)）在多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，配置了調(diào)速器的機(jī)組，只要還有可調(diào)的荷變化時(shí)，配置了調(diào)速器的機(jī)組，只要還有可調(diào)的容量，都毫無(wú)例外地按靜態(tài)特性參加頻率的一次調(diào)容量，都毫無(wú)例外地按靜態(tài)特性參加頻率的一次調(diào)整。整。（2 2）而頻率的二次調(diào)整一般只是由一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)）而頻率的二次調(diào)整一般只是由一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組( (一個(gè)或幾個(gè)廠一個(gè)或幾個(gè)廠) )承擔(dān)，這些機(jī)組承擔(dān)，這些機(jī)組( (廠廠) )稱為稱為主調(diào)頻機(jī)組主調(diào)頻機(jī)組( (廠廠) )。16. 0064. 0400100024. 0

12、06. 0250100021RR2211PRPR1112125 . 116. 024. 0PPPRRPLPRP2110005005 . 111PPMWP2002 . 05 . 25 . 01)(3005 . 112MWPP0625. 005. 080010001 . 004. 0400100021RR13. 01000130LR負(fù)荷變化量負(fù)荷變化量005. 0161013. 01121RRPLSSLSSSSPRR)(21-0.30(Hz)60-0.005f)(70.5930. 0600Hzfff)(5005. 010. 0005. 011MWRP)(8008. 00625. 0005. 022

13、MWRP（1）由于）由于=0，穩(wěn)態(tài)頻率偏差標(biāo)幺值為：，穩(wěn)態(tài)頻率偏差標(biāo)幺值為：因此，因此，穩(wěn)態(tài)頻率偏差為：穩(wěn)態(tài)頻率偏差為：新的頻率為：新的頻率為：兩個(gè)單元的發(fā)電變化量分別為：兩個(gè)單元的發(fā)電變化量分別為：（1）當(dāng)）當(dāng)=0.804時(shí)，穩(wěn)態(tài)頻率偏差標(biāo)幺值為：時(shí)，穩(wěn)態(tài)頻率偏差標(biāo)幺值為：00485. 0804. 0161013. 01121RRPLSSLSSSSPRR-21-0.291(Hz)60-0.00485f因此，因此，穩(wěn)態(tài)頻率偏差為：穩(wěn)態(tài)頻率偏差為：)(709.59291. 0600Hzfff新的頻率為：新的頻率為：)(5 .480485. 010. 000485. 011MWRP)(6 .770

14、776. 00625. 000485. 022MWRP兩個(gè)單元的發(fā)電變化量分別為：兩個(gè)單元的發(fā)電變化量分別為：負(fù)荷功率變化：負(fù)荷功率變化：）（MW9 . 30039. 0804. 000485. 0一、有差調(diào)頻法一、有差調(diào)頻法 有差調(diào)頻法指系統(tǒng)中的調(diào)頻機(jī)組用有差調(diào)頻器并聯(lián)運(yùn)有差調(diào)頻法指系統(tǒng)中的調(diào)頻機(jī)組用有差調(diào)頻器并聯(lián)運(yùn)行，達(dá)到系統(tǒng)調(diào)頻的目的。行，達(dá)到系統(tǒng)調(diào)頻的目的。 1、調(diào)頻方程式：、調(diào)頻方程式： 有差調(diào)頻器的穩(wěn)態(tài)工作特性可以用下式表示，有差調(diào)頻器的穩(wěn)態(tài)工作特性可以用下式表示， 即即 f 、Pref調(diào)頻過(guò)程結(jié)束時(shí)系統(tǒng)頻率的增量與調(diào)頻過(guò)程結(jié)束時(shí)系統(tǒng)頻率的增量與 調(diào)調(diào) 頻機(jī)組有功功率的增量。頻機(jī)組

15、有功功率的增量。 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)0frefPR2、調(diào)頻過(guò)程：、調(diào)頻過(guò)程： 調(diào)頻器的調(diào)整是向著滿足調(diào)頻方程式的方調(diào)頻器的調(diào)整是向著滿足調(diào)頻方程式的方 向進(jìn)行的。向進(jìn)行的。0frefPR3、機(jī)組間有功功率的分配：、機(jī)組間有功功率的分配： 當(dāng)系統(tǒng)中有當(dāng)系統(tǒng)中有 n 臺(tái)機(jī)組參加調(diào)頻臺(tái)機(jī)組參加調(diào)頻0f0f0f0fni2211refnrefirefrefPRPRPRPRxnnLRfRRRfPPPP)111(21ref2ref1ref設(shè)系統(tǒng)的負(fù)荷增量（即計(jì)劃外的負(fù)荷）設(shè)系統(tǒng)的負(fù)荷增量（即計(jì)劃外的負(fù)荷）為為PL，則調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)，必有，則調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)，必有上式也可以寫(xiě)為上式也可

16、以寫(xiě)為 ：0fxrefPR)2 , 1()111(21refiniRRRRPRRPniLix則每臺(tái)調(diào)頻機(jī)組所承擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷為：則每臺(tái)調(diào)頻機(jī)組所承擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷為： 4、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)： （1）各機(jī)組同時(shí)參加調(diào)頻，沒(méi)有先后之分）各機(jī)組同時(shí)參加調(diào)頻，沒(méi)有先后之分 ； （2）計(jì)劃外負(fù)荷在調(diào)頻機(jī)組間是按一定的比）計(jì)劃外負(fù)荷在調(diào)頻機(jī)組間是按一定的比例分配的例分配的 ； （3）頻率穩(wěn)定值的偏差較大。）頻率穩(wěn)定值的偏差較大。 負(fù)荷增量越大，頻率的偏差值也就越大。負(fù)荷增量越大，頻率的偏差值也就越大。二、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法二、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法無(wú)差調(diào)頻器雖具有頻率偏差值為零的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)差調(diào)頻器不能并無(wú)差調(diào)頻器雖具有頻率

17、偏差值為零的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)差調(diào)頻器不能并聯(lián)運(yùn)行。為此，聯(lián)運(yùn)行。為此，只可在一臺(tái)主要的調(diào)頻機(jī)組上使用無(wú)差調(diào)頻器只可在一臺(tái)主要的調(diào)頻機(jī)組上使用無(wú)差調(diào)頻器，而在而在其余的調(diào)頻機(jī)組上均只安裝其余的調(diào)頻機(jī)組上均只安裝功率分配器功率分配器，這樣的調(diào)頻方法稱，這樣的調(diào)頻方法稱為主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法。為主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法。 1、調(diào)頻方程式：、調(diào)頻方程式：)nkkk2k10(f111123112（發(fā)電機(jī)）（發(fā)電機(jī)，主導(dǎo)發(fā)電機(jī)）發(fā)電機(jī)refnrefnrefirefirefrefrefrefPPPPPPPP功率分配系數(shù)發(fā)電機(jī)的有功增量臺(tái)調(diào)頻第-K-irefiiPLP1refP0f)1 (1111irennrefiLPKKPPLxiL

18、nifiPKKPKKKP1111re_14、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)： 1）各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配）各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配 的。的。 2）在無(wú)差調(diào)頻器為主導(dǎo)調(diào)頻器的主要缺點(diǎn)是各機(jī)）在無(wú)差調(diào)頻器為主導(dǎo)調(diào)頻器的主要缺點(diǎn)是各機(jī)組組 在調(diào)頻過(guò)程中的作用有先有后，在調(diào)頻過(guò)程中的作用有先有后，缺乏缺乏“同時(shí)同時(shí)性性”。穩(wěn)態(tài)性能較好，但動(dòng)態(tài)性能不夠理想。穩(wěn)態(tài)性能較好，但動(dòng)態(tài)性能不夠理想。0frefPKdtNfff ikIKiIKK1refPdtKPIreff-（2）調(diào)節(jié)過(guò)程）調(diào)節(jié)過(guò)程10d0tf t10d0tCIPKf t 21d0ttf t2C0dtIPKf t 21C1d0t

19、ItKf tP 即調(diào)頻機(jī)組增加有功出力，頻率下降達(dá)到某一最低值后，逐步上即調(diào)頻機(jī)組增加有功出力，頻率下降達(dá)到某一最低值后，逐步上升，直至升，直至t t2 2時(shí)刻為止時(shí)刻為止. . 43d0ttf t244133CC1C2dddtttIItttPKf tf tPKf tP 即調(diào)頻機(jī)組有功出力減小，直至即調(diào)頻機(jī)組有功出力減小，直至t t4 4時(shí)刻，調(diào)頻機(jī)組出力增量又與時(shí)刻，調(diào)頻機(jī)組出力增量又與計(jì)劃外負(fù)荷變化相等，調(diào)節(jié)過(guò)程又一次結(jié)束。計(jì)劃外負(fù)荷變化相等，調(diào)節(jié)過(guò)程又一次結(jié)束。0f32dttt0f dft1C 12C 2nCd0d0d0iiinkPf tkPf tkPf tCdiIiPKf t (1,2

20、,)in由于各機(jī)組的由于各機(jī)組的f是相等的。設(shè)系統(tǒng)計(jì)劃外負(fù)荷為是相等的。設(shè)系統(tǒng)計(jì)劃外負(fù)荷為PL ，則，則 LC11dnniIiiiPPftK C1I1dniiniiPf tK 式（式（6-38）LCLI1I1iiniiiPPaPKKCdiIiPKf t C1I1dniiniiPftK LC1niiPPCdiIiPKf t C(d )0iiifRPakf t(1,2,)inP PC Ci i第第i i臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的功率調(diào)節(jié)量；臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的功率調(diào)節(jié)量；R Ri i第第i i臺(tái)機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；臺(tái)機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；i i第第i i 臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)，臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)， kk系統(tǒng)功率與頻率的

21、轉(zhuǎn)換系數(shù)；系統(tǒng)功率與頻率的轉(zhuǎn)換系數(shù)；11nii 當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，按當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，按ff 啟動(dòng)的調(diào)速器會(huì)啟動(dòng)的調(diào)速器會(huì)使按積差工作的調(diào)頻器先進(jìn)行使按積差工作的調(diào)頻器先進(jìn)行大幅度大幅度的調(diào)整的調(diào)整 , ,但不但不會(huì)達(dá)到額定頻率；會(huì)達(dá)到額定頻率； 到頻差累積到一定值時(shí)，調(diào)頻器會(huì)取代調(diào)速器到頻差累積到一定值時(shí)，調(diào)頻器會(huì)取代調(diào)速器的工作特性，使調(diào)頻按照式（的工作特性，使調(diào)頻按照式（6-386-38）調(diào)節(jié)，使頻率）調(diào)節(jié)，使頻率穩(wěn)定在穩(wěn)定在 f fN N 。C(d )0iiifRPak f t 在調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)在調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束時(shí)f f 必須為零必須為零。計(jì)劃外負(fù)荷調(diào)節(jié)量計(jì)劃外負(fù)荷調(diào)節(jié)量:LC11ddnn

22、iiiiPPak f tk f t CdiiPakf t 每臺(tái)機(jī)組分擔(dān)的容量每臺(tái)機(jī)組分擔(dān)的容量：C(d )0iiifRPak f t CLdiiiPakftaP 即即dkf t CdiiPakf t dk f t為了使各調(diào)頻機(jī)組所在地測(cè)得的為了使各調(diào)頻機(jī)組所在地測(cè)得的f盡可能一致，避免盡可能一致，避免頻率偏差積分值的差異而造成功率分配上的誤差，所頻率偏差積分值的差異而造成功率分配上的誤差，所以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率的要求比較高，通常用石英晶體振蕩器以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率的要求比較高，通常用石英晶體振蕩器經(jīng)分頻后得到。經(jīng)分頻后得到。0d)(.irefitieiPtPfK0)(istieatieiPdtPPfKif0)

23、(iPdtACEaitiepsitiepirefp.eiifffitiep0itieiPfKACE0)(0)(.BrefBtieBBArefAtieAAPdtPfKPdtPfK0)(0)(sBtieaBtieBBBsAtieaAtieAAAPPfKACEPPfKACE0.121nisitieeeneePffff0aBtieaAtiePP一、等微增率分配負(fù)荷的基本概念一、等微增率分配負(fù)荷的基本概念 微增率微增率是指是指輸入耗量輸入耗量微增量與微增量與輸出功率輸出功率微增量的微增量的比值。比值。 等微增率法則等微增率法則就是運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組按微增率相等就是運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組按微增率相等的原則來(lái)分配負(fù)荷，

24、這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消的原則來(lái)分配負(fù)荷，這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消耗（或費(fèi)用）為最小。耗（或費(fèi)用）為最小。 對(duì)應(yīng)于某一輸出功率時(shí)的微增率就是耗量特性對(duì)應(yīng)于某一輸出功率時(shí)的微增率就是耗量特性曲線上對(duì)應(yīng)于該功率點(diǎn)切線的斜率，即曲線上對(duì)應(yīng)于該功率點(diǎn)切線的斜率，即 b耗量微增率（或簡(jiǎn)稱微增率）；耗量微增率（或簡(jiǎn)稱微增率）； F輸入耗量微增量輸入耗量微增量P輸出功率微增量輸出功率微增量小。時(shí)，總的燃料消耗為最當(dāng)21bb 數(shù)學(xué)推導(dǎo)：數(shù)學(xué)推導(dǎo)： 設(shè)有設(shè)有n臺(tái)機(jī)組，臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為每臺(tái)機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P1，P2， ，Pn， 對(duì)應(yīng)的燃料消耗為對(duì)應(yīng)的燃料消耗為F1，F(xiàn)2， ，F(xiàn)n， 則總的燃料消耗為：

25、則總的燃料消耗為：而總負(fù)荷功率而總負(fù)荷功率PL為為：用拉格朗日乘子法則來(lái)求解：用拉格朗日乘子法則來(lái)求解：取拉格朗日方程取拉格朗日方程這里功率平衡就是相應(yīng)的約束條件，即這里功率平衡就是相應(yīng)的約束條件，即（3-31）使總?cè)剂舷淖钚〉臈l件是（使總?cè)剂舷淖钚〉臈l件是（3-31）式對(duì)功率的偏導(dǎo)數(shù)為零。）式對(duì)功率的偏導(dǎo)數(shù)為零。即即因因PL是常數(shù)，同時(shí)各機(jī)組的輸出功率又是相互無(wú)關(guān)的，所以是常數(shù)，同時(shí)各機(jī)組的輸出功率又是相互無(wú)關(guān)的，所以或或 設(shè)每臺(tái)機(jī)組都是獨(dú)立的，那么每臺(tái)機(jī)組燃料消耗設(shè)每臺(tái)機(jī)組都是獨(dú)立的，那么每臺(tái)機(jī)組燃料消耗只與本身的輸出功率有關(guān)。只與本身的輸出功率有關(guān)。 因此，上式可寫(xiě)成：因此，上式可寫(xiě)

26、成：由此可得由此可得 ： 結(jié)論：發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度準(zhǔn)則為：結(jié)論：發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度準(zhǔn)則為：各機(jī)組運(yùn)各機(jī)組運(yùn)行時(shí)微增率行時(shí)微增率b1,b2, ,bn相等，并等于全廠的微增率相等，并等于全廠的微增率。圖圖3-16為發(fā)電廠內(nèi)為發(fā)電廠內(nèi)n臺(tái)機(jī)組按等微增率運(yùn)行分配負(fù)荷時(shí)的臺(tái)機(jī)組按等微增率運(yùn)行分配負(fù)荷時(shí)的示意圖示意圖。二、發(fā)電廠之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配（考慮網(wǎng)損時(shí)）二、發(fā)電廠之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配（考慮網(wǎng)損時(shí)） 設(shè)有設(shè)有n個(gè)發(fā)電廠，個(gè)發(fā)電廠， 每個(gè)電廠承擔(dān)的負(fù)荷分別為每個(gè)電廠承擔(dān)的負(fù)荷分別為P1，P2， ，Pn， 相應(yīng)的燃料消耗為相應(yīng)的燃料消耗為F1，F(xiàn)2， ，F(xiàn)n， 則全系統(tǒng)總的燃料消耗為

27、：則全系統(tǒng)總的燃料消耗為：總的發(fā)電功率與總負(fù)荷總的發(fā)電功率與總負(fù)荷PL及線損及線損Pe相平衡，即相平衡，即拉格朗日方程為：拉格朗日方程為：上式對(duì)功率的偏導(dǎo)數(shù)為零，得：上式對(duì)功率的偏導(dǎo)數(shù)為零，得： 結(jié)論：在考慮線損條件下，負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的準(zhǔn)則結(jié)論：在考慮線損條件下，負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的準(zhǔn)則是是每個(gè)電廠的微增率與相應(yīng)的線損修正系數(shù)的乘每個(gè)電廠的微增率與相應(yīng)的線損修正系數(shù)的乘積相等。積相等。為了求得各電廠的微增率為了求得各電廠的微增率bi，必須計(jì)算出線損，必須計(jì)算出線損Pe（一般事先（一般事先根據(jù)運(yùn)行工況而選定的線損系數(shù)求得），然后算出各電廠的根據(jù)運(yùn)行工況而選定的線損系數(shù)求得），然后算出各電廠的線損微增率線

28、損微增率i，即，即在在和和i已知后，就可求出已知后，就可求出bi，即，即調(diào)頻電廠按（調(diào)頻電廠按（3-42）式運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷分配方案）式運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷分配方案三、自動(dòng)發(fā)電控制（三、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC/EDC功能）功能）（一）概述（一）概述電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況:1、由同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的控制、由同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的控制（一次調(diào)整，（一次調(diào)整，10S）；2、由自動(dòng)發(fā)電控制（簡(jiǎn)稱、由自動(dòng)發(fā)電控制（簡(jiǎn)稱AGC，即英文，即英文Automatic Generation Control的縮寫(xiě)）的縮寫(xiě)）（二次調(diào)整，（二次調(diào)整，10S3

29、min）；（以控制發(fā)電機(jī)組輸出功率來(lái)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的反饋控制。以控制發(fā)電機(jī)組輸出功率來(lái)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的反饋控制。）3、按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度（簡(jiǎn)稱、按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度（簡(jiǎn)稱EDC，即英文，即英文Economic Dispatch Control）（三次調(diào)整，（三次調(diào)整，3min） （在保證頻率質(zhì)量和系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下、如何使電力系統(tǒng)在保證頻率質(zhì)量和系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下、如何使電力系統(tǒng)運(yùn)行具合良好的經(jīng)濟(jì)性，這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制。運(yùn)行具合良好的經(jīng)濟(jì)性，這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制。）（二）（二） 自動(dòng)發(fā)電控制的基本原理自動(dòng)發(fā)電控制的基本原理單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的單臺(tái)發(fā)電機(jī)組的AGC系統(tǒng)系統(tǒng)2、具有多臺(tái)發(fā)電機(jī)的、具有多臺(tái)發(fā)電

30、機(jī)的AGC系統(tǒng)系統(tǒng)G1、G2、G3為發(fā)電機(jī)組；為發(fā)電機(jī)組；ACE稱為區(qū)域控制誤差稱為區(qū)域控制誤差，用用來(lái)根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差以及輸來(lái)根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差以及輸電線路功率偏差來(lái)確定輸出電線路功率偏差來(lái)確定輸出控制信號(hào)；控制信號(hào)；負(fù)荷分配器負(fù)荷分配器根據(jù)輸入的控制根據(jù)輸入的控制信號(hào)大小并且根據(jù)等微增率信號(hào)大小并且根據(jù)等微增率準(zhǔn)則或其他原則來(lái)控制各臺(tái)準(zhǔn)則或其他原則來(lái)控制各臺(tái)發(fā)電機(jī)輸出功率的大小。發(fā)電機(jī)輸出功率的大小。（三）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和目標(biāo)：（三）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的基本任務(wù)和目標(biāo)： 使全系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率和總負(fù)荷功率相匹配；使全系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)輸出功率和總負(fù)荷功率相匹配； 將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)

31、整控制到零，保持系統(tǒng)將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)整控制到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；頻率為額定值； 控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，以控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域內(nèi)有功功率和負(fù)荷功率的平衡；實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域內(nèi)有功功率和負(fù)荷功率的平衡； 在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電廠之間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。在區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)電廠之間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。（四）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的組成：四）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的組成：（1）負(fù)荷分配器）負(fù)荷分配器 作用：根據(jù)電力系統(tǒng)頻率和其它有關(guān)測(cè)量信號(hào)，按照一作用：根據(jù)電力系統(tǒng)頻率和其它有關(guān)測(cè)量信號(hào)，按照一定的調(diào)節(jié)控制準(zhǔn)則確定各發(fā)電機(jī)組的最佳設(shè)定輸出功率。定的調(diào)節(jié)控制準(zhǔn)則確定各發(fā)

32、電機(jī)組的最佳設(shè)定輸出功率。 （2）發(fā)電機(jī)組控制器）發(fā)電機(jī)組控制器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配（經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配（EDC）每隔五分鐘修改一次）每隔五分鐘修改一次Pbi和和i值，以值，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。適應(yīng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率按以下公式分配：各臺(tái)發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率按以下公式分配： 有時(shí)為了增大加到發(fā)電機(jī)組上的誤差信號(hào)信息，可有時(shí)為了增大加到發(fā)電機(jī)組上的誤差信號(hào)信息，可以使用一個(gè)或者多個(gè)附加的負(fù)荷分配回路，如圖以使用一個(gè)或者多個(gè)附加的負(fù)荷分配回路，如圖3-19所示。所示。 這樣的附加分配回路可以用一個(gè)分配系數(shù)這樣的附加分配回路可以用一個(gè)分配系數(shù)i來(lái)表示，來(lái)表示，但它與按經(jīng)濟(jì)調(diào)度調(diào)整負(fù)荷的但

33、它與按經(jīng)濟(jì)調(diào)度調(diào)整負(fù)荷的“分配系數(shù)分配系數(shù)i”不同，不同，它不受經(jīng)濟(jì)調(diào)度的約束，它不受經(jīng)濟(jì)調(diào)度的約束， 所以稱為調(diào)整分配。所以稱為調(diào)整分配。 自動(dòng)發(fā)電控制（自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）的分配方式為：）的分配方式為：當(dāng)當(dāng)ACE=0，負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)調(diào)度（，負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）分配；）分配；當(dāng)當(dāng)ACE0，ACE功率按功率按 (i+i)分配。分配。（五）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)：（五）自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)：（六）互聯(lián)電力系統(tǒng)的（六）互聯(lián)電力系統(tǒng)的AGC控制控制N滿足：滿足： 地區(qū)間規(guī)定的凈交換功率地區(qū)間規(guī)定的凈交換功率 PA+PB+ PC 保持本系統(tǒng)的頻率為額定值。保持本系統(tǒng)的頻率為額定值?！拜嗇啞?/p>

34、 ：計(jì)算點(diǎn)：計(jì)算點(diǎn)f1、f2 fn 點(diǎn)點(diǎn)1：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功功率缺額；：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功功率缺額； 點(diǎn)點(diǎn)2：頻率下降到頻率下降到f1，第一輪繼電器起動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間，第一輪繼電器起動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間t1 點(diǎn)點(diǎn)3：斷開(kāi)一部分用戶，：斷開(kāi)一部分用戶，這就是第一次對(duì)功率缺額進(jìn)行的計(jì)算。這就是第一次對(duì)功率缺額進(jìn)行的計(jì)算。點(diǎn)點(diǎn)3-4：如果功率缺額比較大，如果功率缺額比較大，第一次計(jì)算不能求到系統(tǒng)有功第一次計(jì)算不能求到系統(tǒng)有功功率缺額的數(shù)值，那么頻率還功率缺額的數(shù)值，那么頻率還會(huì)繼續(xù)下降，會(huì)繼續(xù)下降，很顯然由于切除了一部分負(fù)荷，很顯然由于切除了一部分負(fù)荷，功率缺額已經(jīng)減小，所有頻率功率缺額已經(jīng)減小，所有

35、頻率將按將按3-4的曲線而不是的曲線而不是3-3曲線曲線繼續(xù)下降。繼續(xù)下降。 點(diǎn)點(diǎn)4：當(dāng)頻率下降到當(dāng)頻率下降到f2時(shí)時(shí)，ZPJH的第二輪頻率繼電器啟動(dòng)，的第二輪頻率繼電器啟動(dòng)， 經(jīng)一定時(shí)間經(jīng)一定時(shí)間t2后后 ，點(diǎn)點(diǎn)5：又?jǐn)嚅_(kāi)了接于第二輪頻率繼電器上的用戶。：又?jǐn)嚅_(kāi)了接于第二輪頻率繼電器上的用戶。點(diǎn)點(diǎn)5-6：系統(tǒng)有功功率缺額得到補(bǔ)償。頻率開(kāi)始沿：系統(tǒng)有功功率缺額得到補(bǔ)償。頻率開(kāi)始沿56曲線回升，最后穩(wěn)曲線回升，最后穩(wěn)定在定在f2()。 逐次逼近：進(jìn)行一次次的計(jì)算，直到找到系統(tǒng)功率缺額的數(shù)值（同時(shí)也逐次逼近：進(jìn)行一次次的計(jì)算，直到找到系統(tǒng)功率缺額的數(shù)值（同時(shí)也斷開(kāi)了相應(yīng)的用戶）。即系統(tǒng)頻率重新穩(wěn)定

36、下來(lái)或出現(xiàn)回升時(shí)，這個(gè)過(guò)斷開(kāi)了相應(yīng)的用戶）。即系統(tǒng)頻率重新穩(wěn)定下來(lái)或出現(xiàn)回升時(shí)，這個(gè)過(guò)程才會(huì)結(jié)束。程才會(huì)結(jié)束。 1、保證在系統(tǒng)發(fā)生最大可能的功率缺額時(shí)，也能斷開(kāi)相應(yīng)的、保證在系統(tǒng)發(fā)生最大可能的功率缺額時(shí)，也能斷開(kāi)相應(yīng)的用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。 2、對(duì)系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應(yīng)作具體分析：、對(duì)系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應(yīng)作具體分析：有的按有的按系統(tǒng)中斷開(kāi)最大容量的機(jī)組來(lái)考慮；有的要按斷開(kāi)發(fā)電廠高系統(tǒng)中斷開(kāi)最大容量的機(jī)組來(lái)考慮；有的要按斷開(kāi)發(fā)電廠高壓母線來(lái)考慮等。壓母線來(lái)考慮等。 3、系統(tǒng)功率最大缺額確定以后，就可以考慮接于減負(fù)荷裝置、系統(tǒng)

37、功率最大缺額確定以后，就可以考慮接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷的總數(shù)。上的負(fù)荷的總數(shù)。要求恢復(fù)頻率要求恢復(fù)頻率fhf可以低于額定頻率可以低于額定頻率。 4、考慮到負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，、考慮到負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率PJH可以比最大功率缺額可以比最大功率缺額Pqe小些。小些。根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)公式根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)公式可以得到可以得到 PJH接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率Pqe最大功率缺額。最大功率缺額。(3-47)1、第一級(jí)動(dòng)作頻率、第一級(jí)動(dòng)作頻率一般的一級(jí)啟動(dòng)頻率整定在一般的一級(jí)啟動(dòng)頻率整定在49Hz。2、最后一輪的動(dòng)作頻率、最后

38、一輪的動(dòng)作頻率自動(dòng)減負(fù)荷裝置最后一輪的動(dòng)作頻率最好不低于自動(dòng)減負(fù)荷裝置最后一輪的動(dòng)作頻率最好不低于4646.5Hz。（大型機(jī)組應(yīng)大于等于（大型機(jī)組應(yīng)大于等于48Hz）3、前后兩級(jí)動(dòng)作的頻率間隔、前后兩級(jí)動(dòng)作的頻率間隔前后兩級(jí)動(dòng)作的時(shí)間間隔是受頻率測(cè)量元件的動(dòng)作誤前后兩級(jí)動(dòng)作的時(shí)間間隔是受頻率測(cè)量元件的動(dòng)作誤差和開(kāi)關(guān)固有跳閘時(shí)間限制的。差和開(kāi)關(guān)固有跳閘時(shí)間限制的。在最大恢復(fù)頻率在最大恢復(fù)頻率f hf max i與最小恢復(fù)頻率與最小恢復(fù)頻率f hf min i之間。之間。2、可以認(rèn)為（、可以認(rèn)為（f hf max i f hf min i ）是正比于）是正比于ZPJH第第i次的計(jì)算誤差的。次的計(jì)算誤差的。3、當(dāng)、當(dāng)ZPJH動(dòng)作后，可能出現(xiàn)的最大誤差為最小時(shí)，動(dòng)作后，可能出現(xiàn)的最大誤差為最小時(shí)，ZPJH就具有最高的就具有最高的選擇性。選擇性。4、f hf min i 事實(shí)上等于特殊輪的動(dòng)作頻率事實(shí)上等于特殊輪的動(dòng)作頻率f dz ts 5、一般情況下，各輪的、一般情況下，各輪的f hf max i是不同的，而是不同的，而ZPJH的最終計(jì)算誤差則應(yīng)的最終計(jì)算誤差則應(yīng)按其中最大的計(jì)算。根據(jù)極值原理，顯而易見(jiàn)，要使按其中最大的計(jì)算。根據(jù)極值原理，顯而易見(jiàn)，要使ZPJH裝置