電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載整理

電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)1-電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻1.1 電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)的原因頻率是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，在穩(wěn)態(tài)條件下，電力系統(tǒng)的頻率是一個(gè)全系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù).系統(tǒng)頻率的波動(dòng)直接原因是發(fā)電機(jī)輸入功率&輸出功率之間的不平衡，眾所周知，單一電源的系統(tǒng)頻率是同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)：戶nP60n電機(jī)的轉(zhuǎn)速,r/min；f電力系統(tǒng)的頻率,HZ；p 電機(jī)的極對(duì)數(shù)；對(duì)于一般的火力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)為1,額定轉(zhuǎn)速為3000r/min,亦即額定頻率為50HZ.此時(shí),系統(tǒng)頻率又可以用同步發(fā)電機(jī)的角速度的函數(shù)來表示：wf=——2冗為了研究系統(tǒng)頻率變換的規(guī)律，需要研究同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)方程為：d T-T=AT=J石T 輸入機(jī)械轉(zhuǎn)距；mT――輸出電磁轉(zhuǎn)距〔忽略空載轉(zhuǎn)距，即負(fù)荷轉(zhuǎn)距〕;eJ 發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 發(fā)電機(jī)組的角加速度；dt由于功率和力矩之間存在轉(zhuǎn)換關(guān)系〔P=wT〕上式經(jīng)過規(guī)格化處理和拉氏變換后,可得傳遞函數(shù)：P-P=2HSA——P原動(dòng)機(jī)功率〔發(fā)電機(jī)的輸入功率〕；mP 發(fā)電機(jī)電磁功率；HS發(fā)電機(jī)組的慣性常數(shù)；――角速度變化量；由此可知，當(dāng)原動(dòng)機(jī)功率和發(fā)電機(jī)電磁功率之間產(chǎn)生不平衡的時(shí)候,必然引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，即引起系統(tǒng)頻率的變化在眾多發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的電力系統(tǒng)中盡管原動(dòng)機(jī)功率P不是恒定不變的但它主要取m決與本臺(tái)發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)和調(diào)速器的特性因而是相對(duì)容易限制的因素;而發(fā)電機(jī)電磁功率Pe的變化那么不僅與本臺(tái)發(fā)電機(jī)的電磁特性有關(guān)更取決于電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性是難以控制的因素，而這正是引起電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)的主要原因1.2調(diào)頻的必要性電力系統(tǒng)的頻率變動(dòng)對(duì)用戶、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會(huì)產(chǎn)生不良的影響，所以必須保持頻率在額定值50hz上下，且其偏移量不能超過一定范圍.電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí)，對(duì)用戶的影響：頻率變化將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量.例如，紡織工業(yè)、造紙工業(yè)等都將因頻率變化而出現(xiàn)次品.近代工業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)都已經(jīng)廣泛使用電子設(shè)備，頻率不穩(wěn)將會(huì)影響電子設(shè)備的工作.雷達(dá)、電子計(jì)算機(jī)等重要設(shè)施將會(huì)由于頻率過低而無法運(yùn)行頻率變動(dòng)對(duì)發(fā)電廠和系統(tǒng)本身也有影響：〔a)火力發(fā)電廠的主要廠用機(jī)械一一風(fēng)機(jī)和泵，在頻率降低時(shí),所能供給的風(fēng)量&水量將迅速減少，影響鍋爐的正常運(yùn)行.(b)低頻運(yùn)行還將增加氣輪機(jī)葉片所受的應(yīng)力，引起葉片的共振，縮短葉片的壽命，甚至使葉片斷裂.（C）低頻運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的通風(fēng)量將減少，而為了維持正常的電壓，又要求增加勵(lì)磁電流,以致使發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫升都將增加.為了不超過溫升限額,不得不降低發(fā)電機(jī)所發(fā)的功率.（d） 低頻運(yùn)行時(shí)，由于磁通密度增大，變壓器鐵芯損耗&勵(lì)磁電流都增大.也為了不超過溫升限額，不得不降低變壓器的負(fù)載（e） 低頻運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷將增大而無功功率負(fù)荷將增大又將促使系統(tǒng)電壓水平的下降（f） 發(fā)生頻率崩潰現(xiàn)象：當(dāng)頻率下降到47?48hz時(shí)，火電廠的廠用機(jī)械（如給水泵等）的處理明顯降低，使鍋爐出力減少，導(dǎo)致發(fā)電廠發(fā)電功率進(jìn)一步減少，致使功率缺額更為嚴(yán)重.于是系統(tǒng)頻率進(jìn)一步下降，這樣惡性循環(huán)將使發(fā)電廠運(yùn)行受到破壞，從而造成所謂的“頻率崩潰〃現(xiàn)象.（g） 發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象：總之，由于所有設(shè)備都是根據(jù)系統(tǒng)額定頻率設(shè)計(jì)的,系統(tǒng)頻率質(zhì)量的下降將影響各行各業(yè),而頻率過低時(shí)，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電.1.3調(diào)頻方法系統(tǒng)頻率的波動(dòng)主要是由于負(fù)荷的變化引起的，調(diào)頻與有功功率的調(diào)節(jié)是分不開的.調(diào)頻問題實(shí)質(zhì)上是電力系統(tǒng)載正常運(yùn)行中，限制發(fā)電機(jī)的輸入功率使之與負(fù)荷所需功率之間的平衡問題.調(diào)頻是二次調(diào)節(jié)，是通過調(diào)整機(jī)組的輸入功率來實(shí)現(xiàn)的.當(dāng)系統(tǒng)機(jī)組輸入功率與負(fù)荷功率失去平衡而使頻率偏離額定值時(shí)限制系統(tǒng)必須調(diào)節(jié)機(jī)組的出力，以保證電力系統(tǒng)頻率的偏移在允許范圍之內(nèi)（一般允許偏差不得超過0.2HZ）.調(diào)節(jié)頻率或調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的根本方法是改變單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力元素（即蒸汽或水）.當(dāng)一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)組來調(diào)節(jié)頻率時(shí)還會(huì)引起機(jī)組間負(fù)荷分配的改變，這就涉及到電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題.因此，頻率的調(diào)節(jié)和電力系統(tǒng)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配有密切的關(guān)系機(jī)組功率改變時(shí)，它所需要的燃料費(fèi)用也就跟著改變，同時(shí)，全電網(wǎng)的潮流分布以至系統(tǒng)中的網(wǎng)損也都隨著改變.在電力系統(tǒng)中，燃料費(fèi)用和線路網(wǎng)損是考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，所以現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)頻的主要任務(wù)有二：（1）維持系統(tǒng)頻率在給定水平；（2）同時(shí)還要考慮機(jī)組負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配和保持電鐘的準(zhǔn)確性調(diào)度在確定各個(gè)發(fā)電廠的發(fā)電方案和安排調(diào)頻任務(wù)時(shí)，一般降運(yùn)行電廠分為調(diào)頻廠、挑峰廠和帶基頻負(fù)荷的發(fā)電廠三類.峰値負(fù)荷峰値負(fù)荷基本負(fù)荷日負(fù)荷曲線如下圖的日負(fù)荷曲線，其中全天不變的根本負(fù)荷又帶根本負(fù)荷的發(fā)電廠承當(dāng)，這類電廠般為經(jīng)濟(jì)性能好的高參數(shù)電廠、熱電廠及核電廠.負(fù)荷變動(dòng)局部按方案下達(dá)給調(diào)峰電廠，調(diào)峰電廠一般由經(jīng)濟(jì)性能較差的機(jī)組擔(dān)任.在實(shí)際運(yùn)行中，方案負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷不可能完全一致,其差值局部稱為方案外負(fù)荷，由調(diào)頻電廠擔(dān)任.為了保證調(diào)頻任務(wù)的完成，系統(tǒng)中需要備有足夠容量的調(diào)頻機(jī)組來應(yīng)付方案外負(fù)荷的變動(dòng),而且還須具有一定的調(diào)整速度以適應(yīng)負(fù)荷的變化，當(dāng)電網(wǎng)容量較大，一個(gè)調(diào)頻電廠不能滿足調(diào)節(jié)要求時(shí)，那么選擇幾個(gè)電廠共同完成調(diào)頻任務(wù).2.電力系統(tǒng)的頻率特性2.1電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率-頻率特性當(dāng)系統(tǒng)的頻率發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨之發(fā)生變化，即PL二F(f).這種有功負(fù)荷隨著頻率變化的特性叫做負(fù)荷的功率-頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性.電力系統(tǒng)中,各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系，可以歸納為以下幾類：與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電弧爐、電阻爐、整流負(fù)荷等；與頻率變化成正比的負(fù)荷，如切削機(jī)床，壓縮機(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(但比重很小)；與頻率的三次方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不達(dá)的給水泵等；與頻率的更高次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等.負(fù)荷的功率-頻率特性一般表達(dá)式為：PL=0Ce+1PPL=0Ce+1PLe2Le3PLenLe式中：fe 額定頻率；P 系統(tǒng)頻率為f時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；LP 系統(tǒng)頻率為額定值時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷;Lea~a——各類負(fù)荷的比例系數(shù).0n將上式等式兩邊除以得到標(biāo)么值形式，即：P=a+af+af2+afz+...+afnL* 0 1*2* 3* n*顯然，當(dāng)系統(tǒng)的頻率為額定值2,弓*二1,二1,于是a+a+a+a+...+a=1一般情況下，應(yīng)用上面的兩個(gè)式子進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，通常取到三次方即可，由于系統(tǒng)中與頻率高次方成正比的負(fù)荷很小，一般可以忽略.上面的兩個(gè)式子稱為電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性方程.當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷的組成和性質(zhì)確定后，負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性方程也就確定了，因此也可以Fl. 用曲線來表不.如右圖所不?%——__丄 由圖可知，在額定頻率fe時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷功率為P[e（圖中a點(diǎn)），V! 當(dāng)頻率下降到f時(shí)，系統(tǒng)的負(fù)荷功率由P下降到P〔圖中b———- | b Le LbblI 點(diǎn)[.如果系統(tǒng)的頻率升高，負(fù)荷功率將增大，也就是說，當(dāng)系統(tǒng)!; 內(nèi)機(jī)組的輸入功率和負(fù)荷失去平衡時(shí),系統(tǒng)負(fù)荷也參與了調(diào)節(jié)fi.f.1作用，它的特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率值下重新平衡.這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)?通常用：必憶必憶nLJ.K KnLJ.K KnK= ~a+2af+3alMm-lm** m-l由上式可知,系統(tǒng)的A**取決與負(fù)荷的性質(zhì)，它與各類負(fù)荷所占總負(fù)荷的比例有關(guān).在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，允許頻率變化范圍是很小的，在此較小的頻率變化范圍內(nèi),根據(jù)國內(nèi)外一些系統(tǒng)的是實(shí)測，有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系曲線接近于一條直線，直線的斜率為:

APK匕LAPK匕L* Af*(K*是一個(gè)無綱的常數(shù)，它說明系統(tǒng)頻率變化1%時(shí)負(fù)荷功率變化LT的百分比?)AP(MW/HZ)，有名值與標(biāo)么值之間的換算關(guān)系為Af(MW/HZ)，有名值與標(biāo)么值之間的換算關(guān)系為AfLL*LK=Kf.Kl*?Kl都是負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，是系統(tǒng)調(diào)度部門要求掌握的一個(gè)數(shù)L* LPL*LLe據(jù).在實(shí)際系統(tǒng)中，需要經(jīng)過測試求得，也可以根據(jù)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料分析估算確定.對(duì)于不同的電力系統(tǒng)，因負(fù)荷的組成不同,Kl*的值也不同,一般在1?3之間.同時(shí)，每個(gè)系統(tǒng)的KL*值也隨著季節(jié)和晝夜的交替而變化.L2.2發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性發(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)來實(shí)現(xiàn)的.因此，發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性取決與調(diào)速系統(tǒng)的特性.當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷變化引起頻率改變時(shí)，發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)工作，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)進(jìn)氣量(或進(jìn)水量)，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸入功率以適應(yīng)負(fù)荷的需求.通常把由于頻率變化而引起的發(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-頻率特性或調(diào)節(jié)特性.2.2.1發(fā)電機(jī)的功率-頻率特性1?未配置調(diào)速器的功率-頻率特性.為了便于說明問題,先討論發(fā)電機(jī)組假定未配置調(diào)速器的功率-頻率特性.發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)距方程可以近似的表示為:M發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)距方程可以近似的表示為:M=A-BwG*故功率方程式為：P=C,w-C,w2G* 1*2*或PG*故功率方程式為：P=C,w-C,w2G* 1*2*G* 1* 22常C1=2C.丄2上式可以用曲線來表示如圖1：

10圖1未配有調(diào)速器的發(fā)電圖2配有調(diào)速器的發(fā)電圖3發(fā)電機(jī)組的:機(jī)組

的功率一頻率特性大值是在額定條件下.即轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)距都是額定值時(shí)出現(xiàn).10圖1未配有調(diào)速器的發(fā)電圖2配有調(diào)速器的發(fā)電圖3發(fā)電機(jī)組的:機(jī)組

的功率一頻率特性大值是在額定條件下.即轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)距都是額定值時(shí)出現(xiàn).2.有調(diào)速器時(shí)的靜態(tài)功率-頻率特性當(dāng)發(fā)電機(jī)配有調(diào)速系統(tǒng)的時(shí)候,情況就發(fā)生了變化.由于調(diào)速系統(tǒng)的作用，隨著轉(zhuǎn)色的變動(dòng)而不斷的改變進(jìn)氣或進(jìn)水量，是原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)不斷的從一根靜態(tài)特性向另一根靜態(tài)特性過渡，如圖2所示，由丐到a等等.連接這些不同曲線上的運(yùn)行點(diǎn)所構(gòu)成的曲線〔圖中虛線）2就是有調(diào)速器時(shí)的靜態(tài)功率-頻率特性.一般近似的以直線代替.即發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)功率-頻率特性反映的是頻率變化而引發(fā)的發(fā)電機(jī)組出力的變化的關(guān)系.配有調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)功晝頻率特性，如圖3所示.如果發(fā)電機(jī)以額定頻率匚運(yùn)行〔圖中a點(diǎn)〕，其輸出功率為P；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加而使頻率下降到f］時(shí)，那么發(fā)電機(jī)組由于Gb 1調(diào)速器的作用，使輸出功率增加到P〔圖中b點(diǎn)）.可見，對(duì)應(yīng)于頻率下降小，發(fā)電機(jī)組的輸Ga出功率增加了AP.很顯然，這是一種有差調(diào)節(jié)，其特性稱為有差調(diào)節(jié)特性.特性曲線的斜率為:GR=-A-,R是發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù).負(fù)號(hào)表示發(fā)電機(jī)輸出功率的變化和頻率APG的變化是相反的.調(diào)差系統(tǒng)R的標(biāo)么值表達(dá)式為:R=-、je=-工,或?qū)懗葾f+RAP=0〔發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程）.*AP/P AP **g*GGe G*在計(jì)算功率&頻率的關(guān)系的時(shí)候,常常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)：1A1APK= =--G*R AfG** *卽KAf+AP=0,其中KG*是發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性靜態(tài)系數(shù),或原動(dòng)機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率.它也可以用有名值表示K=-".

Af一般發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率,可采用以下數(shù)值：對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組R*=(4?6)%或K*=16.6?25G對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)組R*=(2?4)%或K*二25?50G發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性的調(diào)差系數(shù)主要取決于調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性,它與機(jī)組間的有功功率的分配密切相關(guān)2.2.2調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率的分配關(guān)系兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)允許時(shí)，有R*二或,即發(fā)電機(jī)組的功率增量用各自的標(biāo)么值表述時(shí)，R*Ap2*在發(fā)電機(jī)組的功率分配與機(jī)組的調(diào)差系數(shù)成反比.調(diào)差系數(shù)小的機(jī)組承當(dāng)?shù)呢?fù)荷增長標(biāo)么值要大,而調(diào)差系數(shù)大的機(jī)組承當(dāng)?shù)呢?fù)荷增長標(biāo)么值要小.間這個(gè)結(jié)論可以推廣到系統(tǒng)中多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的情況，由Af*+RAP*=0,可得第iGA臺(tái)發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)方程為：AP=-AxfP,i=1,2,..?nRfGiJGeii* e對(duì)上式求和,并考慮到穩(wěn)態(tài)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的頻率的變化^￡是相同的，那么得:APXAP二-竺x￡L工 fRGii=1 ei-1i*如果用一臺(tái)等值機(jī)來代替時(shí)，那么有：AP=-竺P-xRfSJAP=-竺P-xRfSJZe工e,P=￡P(guān)是全系統(tǒng)總額定容量,R二-P人是系 E寸PE—GRi=1i*統(tǒng)等值機(jī)組的調(diào)差系數(shù)(或稱平均調(diào)差系數(shù)).所以當(dāng)系統(tǒng)中負(fù)荷發(fā)生變化時(shí),每臺(tái)機(jī)組所承RZe Geii=1擔(dān)的功率可用下式確定：Ap二二GiAppxzyeAZei*2.3電力系統(tǒng)的頻率特性PlPi＞發(fā)電機(jī)組Pg-*負(fù)荷PL=f<Pu=f〔f〕PlPi＞發(fā)電機(jī)組Pg-*負(fù)荷PL=f<Pu=f〔f〕圖2電力系統(tǒng)須軍特性圖1電力系統(tǒng)功率-頻率關(guān)系電力系統(tǒng)主要是由發(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)荷的一局部，那么電力系統(tǒng)功率-頻率關(guān)系,可以簡化為圖1所示.在穩(wěn)態(tài)頻率f下,PlPGPT都相等,因此討論他們的功率-頻率特性時(shí)候,可以看成由兩個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng).發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性與負(fù)荷的功率-頻率特性曲線的交點(diǎn)就是電力相同頻率穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)如圖2中a點(diǎn).2.3.1 頻率的一次調(diào)整如果系統(tǒng)中的負(fù)荷增加"P,那么總負(fù)荷靜態(tài)頻率特性變成P=f〔f），假設(shè)這時(shí)候系統(tǒng)內(nèi)的L L1所有機(jī)組都沒有調(diào)速器，機(jī)組的輸入功率恒定為PT且等于PL，那么系統(tǒng)頻率將逐漸下降，負(fù)荷所取用的有功功率也逐漸減小.依靠負(fù)荷調(diào)節(jié)效用系統(tǒng)到達(dá)新的平衡，運(yùn)行點(diǎn)移到圖中的b點(diǎn),頻率穩(wěn)定值下降到f3,系統(tǒng)負(fù)荷所取用的有功功率仍然為原來的PL值.在這種情況下，頻率偏差值△￡取決與負(fù)荷變化值"P的大小，一般都是相當(dāng)大的.L但是，實(shí)際上各發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，頻率開始下降時(shí)，調(diào)速器就要起作用,增加機(jī)組的輸入功率PT.經(jīng)過一段時(shí)間后,允許點(diǎn)穩(wěn)定在C點(diǎn)，這時(shí)候系統(tǒng)負(fù)荷所取用的功率為P，小于額定頻率下所需要的功率P，頻率穩(wěn)定在f.此時(shí)的頻率偏差值要比無調(diào)速器L2 L1 2時(shí)小的多.由此可見，調(diào)速器對(duì)頻率的調(diào)節(jié)作用是很明顯的.〔由于負(fù)荷的忽然增加，發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)隨之變動(dòng)，機(jī)組將減速，系統(tǒng)頻率將下降，而系統(tǒng)頻率下降的同時(shí)，發(fā)電機(jī)組的功率將因他的調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷的功率將會(huì)因它自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少.前者將沿著原動(dòng)機(jī)的頻率特性向下減少，經(jīng)過一個(gè)振蕩衰減的過程，重新抵達(dá)一個(gè)新的平衡運(yùn)行點(diǎn)?1調(diào)速器的這種調(diào)節(jié)作用通常稱為一次調(diào)節(jié).這樣，由調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用而增大的發(fā)電機(jī)組的功率APG=-Kg時(shí)，由負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少的負(fù)荷功率APl=J4A可以得到AP=APG-APL=—〔Kg+Kl)A=-KsAf,其中K 稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，以MW/HZ或MW/〔0.1〕Hz為單位.系統(tǒng)S Af的單位調(diào)節(jié)功率也可以用標(biāo)要值表示.以標(biāo)要值表示時(shí)候的基準(zhǔn)功率通常就取系統(tǒng)原始運(yùn)行狀態(tài)下的總負(fù)荷.系統(tǒng)的系統(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)候，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)頻率下降或上升的多寡2.3.2頻率的二次調(diào)整在電網(wǎng)中所有有調(diào)節(jié)水平的發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參與頻率的一次調(diào)整.但由于系統(tǒng)中負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率不可調(diào)，發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率不可能很大，從而系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率也不可能很大.所以依靠調(diào)速器進(jìn)行的一次調(diào)整，只能限制周期較短，幅度較小的負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移.負(fù)荷變動(dòng)周期長,幅度大的調(diào)頻任務(wù)自然的落在了二次調(diào)整方面.即，為了使電網(wǎng)恢復(fù)于額定頻率，那么需要電網(wǎng)進(jìn)行二次調(diào)頻.同時(shí)為了預(yù)防在調(diào)整過程中出現(xiàn)過調(diào)或頻率長時(shí)間不能穩(wěn)定的現(xiàn)象，電網(wǎng)頻率的二次調(diào)整就需要對(duì)電網(wǎng)中運(yùn)行電廠進(jìn)行分工和分級(jí)調(diào)整，即將電網(wǎng)中所有電廠分為主調(diào)頻廠、輔助調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠三類頻率的二次調(diào)整就是手動(dòng)或自動(dòng)的操作調(diào)頻器使發(fā)電機(jī)組的頻率特性平行的上下移動(dòng)從而使負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移可保持在允許范圍內(nèi)例如圖2中，不進(jìn)行二次調(diào)整，系統(tǒng)中的負(fù)荷增加"P時(shí)，最后穩(wěn)定運(yùn)行于c點(diǎn)，頻率穩(wěn)定在Lf.功率增加到P.在一次調(diào)整的根底上進(jìn)行二次調(diào)整，就是在負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率2 L22 L2下降越出允許范圍時(shí)，操作調(diào)頻器，增加發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率，使頻率特性向上移動(dòng)，經(jīng)過一個(gè)過渡過程，最終穩(wěn)定在d點(diǎn),這是系統(tǒng)的頻率升到額定值〔或在允許范圍內(nèi)〕.一般負(fù)荷的原始增量4PL，可能有三局部承當(dāng)：〔1〕由調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用而增大的發(fā)電機(jī)組的功率：APG=-KgAf；GG〔2〕由負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少的負(fù)荷功率：AP=KLAf；〔3〕由于進(jìn)行了二次調(diào)頻，發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率：oG。那么AP-AP=-K+K如二-KAf或-aP0-aPG0=K+K=KAf.L0 GO GL S Af GLS如果AP二"P，即發(fā)電機(jī)組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量APL〕，那么△f二0，也LoGo就是實(shí)現(xiàn)了所謂的無差調(diào)節(jié).如上的情況，可以推廣到n臺(tái)發(fā)電機(jī)組,且由第n臺(tái)機(jī)組擔(dān)負(fù)二次調(diào)整任務(wù)的情形.這種情況也就相當(dāng)于一臺(tái)機(jī)組進(jìn)行二次調(diào)整,n臺(tái)機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)整.可得：△PGN0二K+KGnL由于n臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率AK遠(yuǎn)大與一臺(tái)機(jī)組的，在同樣的功率盈虧「PGn L—AP）T,系統(tǒng)的頻率變化要比僅有一臺(tái)機(jī)組時(shí)候，小的多.G由上可見，進(jìn)行二次調(diào)整時(shí)候，系統(tǒng)中負(fù)荷的增減根本上要有調(diào)頻機(jī)組或調(diào)頻廠承擔(dān).雖然可以適當(dāng)增加其他機(jī)組或電廠的單位調(diào)節(jié)功率以減少調(diào)頻廠或調(diào)頻機(jī)組的負(fù)擔(dān)，但數(shù)值畢竟有限.這就使調(diào)頻廠的功率變化幅度遠(yuǎn)大于其他電廠.如果調(diào)頻廠不位于負(fù)荷中央,那么這種情況可能使調(diào)頻廠與系統(tǒng)的其他局部聯(lián)系的聯(lián)絡(luò)線上流通的功率超出允許值.這樣，就出現(xiàn)了在調(diào)整系統(tǒng)頻率的同時(shí)限制聯(lián)絡(luò)線上流通功率的問題.B 為了討論這個(gè)問題，我們來看兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合的例例'例 例子.如圖，A、B兩個(gè)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率分別（:二是一三然）是KA/.為了使討論的結(jié)論更具有普遍意義，VZ2L-7、二二設(shè)A、B兩個(gè)系A(chǔ)統(tǒng)都設(shè)有二次調(diào)整的電廠,它們的兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)含 功率變量分別是.Pga、AP?.兩個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷變量那么分別是°Pla、Apa.設(shè)聯(lián)絡(luò)線上的交換功率”Pab由A流向B時(shí)為正.于是，在聯(lián)合前,對(duì)于A系統(tǒng)：△pLA-△PGA_-KA^fA對(duì)于B系統(tǒng)△ _△二一△心pLB心pGBkB心fB聯(lián)合后，通過聯(lián)絡(luò)線由A向B輸送的交換功率，對(duì)A系統(tǒng)，也可以看作是一個(gè)負(fù)荷，從而：4P+4Pab_4P__K4f；對(duì)于B系統(tǒng),這個(gè)交換功率也可以看作是電源，從而：dLB-APab-APGB二-LA GAAAkBfB聯(lián)合后，兩個(gè)系統(tǒng)的頻率應(yīng)該相等，即△%_△%_△￡,可得:(△pLA-△pGA)+(4pLB_APGB)__(kA+KB)4f，帶回上式可得，交換功率為：AP K(AP上—ApJ—K，(AP,—ApJK+KAB令：二-△PGA,^P_△P—△P,^P>△P分別是A、B兩個(gè)系統(tǒng)的ALA UR B LB GBA B功率缺額，那么有： AP+AP=-KAAfAabaa△pB-APab=-KBAfBAf\Pa『一A+KBKKAP—KAPAP二一K+KI—"AabAB由此可見，聯(lián)合系統(tǒng)頻率的變化取決于系統(tǒng)總的功率缺額和總的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率.2.4聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻1聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻方式?恒定頻率限制FFC(flatfrequencycontrol)根據(jù)頻率偏差八￡進(jìn)行調(diào)節(jié)，在^￡二0的時(shí)候，調(diào)節(jié)結(jié)束.所以最終維持的是系統(tǒng)頻率，而對(duì)聯(lián)絡(luò)線上的交換功率那么不加限制，這實(shí)際上是單一系統(tǒng)的觀點(diǎn)，因此這種方式只適用與電廠之間聯(lián)系緊密的小型系統(tǒng),對(duì)于龐大的聯(lián)合電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來有不少困難..恒交換功率限制FTC(flattie-linecontrol)限制調(diào)頻機(jī)組保持交換功率恒定，而對(duì)系統(tǒng)的頻率并不限制.這種方式適用于兩個(gè)電力相同間根據(jù)協(xié)議交換功率的情況.它要求保持聯(lián)絡(luò)線上功率不變，而頻率那么要求通過兩個(gè)相鄰系統(tǒng)同時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)的功率來維持..頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差限制TBC(tielineloadfrequencybiascontrol)既按頻差又按聯(lián)絡(luò)線交換功率調(diào)節(jié)，最終維持的是系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)的就地平衡，這實(shí)際是多系統(tǒng)調(diào)頻觀點(diǎn)這種調(diào)頻方式是大型電力系統(tǒng)或聯(lián)合電力系統(tǒng)中常用的一種方式2頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差限制TBC電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置(第二版)？,上海交通大學(xué)，楊冠城，中國電力出版社.Page164,148采用頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差限制TBC方式,不僅要消除頻差(八仁。)，而且還要消除聯(lián)絡(luò)線中的交換功率偏差(△?二0).這就是說每個(gè)限制區(qū)負(fù)責(zé)本區(qū)域的功率調(diào)整，通常把本區(qū)ab域調(diào)節(jié)作用的信號(hào)稱為區(qū)域限制ACE(areacontrolerror)B 依然以左圖這樣兩個(gè)互連的系統(tǒng)為例，來說明其調(diào)節(jié)特點(diǎn)?A、B系統(tǒng)的區(qū)域限制誤差分別為：&P翊 \二丿兩個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)_ XVXV ▲ACEaPtA+KAAfAacEb=4ptB+kB—B其中"PtA為限制區(qū)A輸出的總有功功率增量；△P為限制區(qū)A輸出的總tA有功功率增量；K為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率補(bǔ)充start：即"Pti為限制區(qū)i輸出的總有功功率增量它等于與區(qū)域I相連的各個(gè)聯(lián)絡(luò)線中功率增量之和，即=￡AP (j=1,2...n)ti tijUU由電網(wǎng)理論知，傳輸線中的功率為P=—PUUj卩sin其中：UjUi――傳輸線兩端母線的電壓；

盤=614兩母線電壓相角之差；sinx——輸電線的電抗.L當(dāng)聯(lián)絡(luò)線中功率發(fā)生微小變化時(shí)，其值可以表示為：UUAP=/txA5dAP=/txA5d5tij jUUcos5xA5- ijijUUL&s北’)AScosu——5A5-A5ij令P —七工,稱為輸電線的極限傳輸容量，..XmaxijLTijMPmaxijCosbj稱為傳輸線的同步系數(shù).

那么 =/4與二%(△si-△aj) ,其中： 輸電線兩端母線電壓相角的變化量補(bǔ)充end相應(yīng)的限制功率為:△pGA=-KiA(△ptA+KA^fA)dt△pGB=-KiB(△ptB+KB^fB)dt其中，KiA、KiB是積分增益,常數(shù)；負(fù)號(hào)表示限制功率與聯(lián)絡(luò)線功率增量八%和頻率偏差八￡的方向相反，即當(dāng)系統(tǒng)的八￡或△［為負(fù)值時(shí)，調(diào)頻機(jī)組的限制功率4P為正的增加的輸出功率.G任一限制區(qū)的負(fù)荷變動(dòng)，調(diào)整結(jié)果在穩(wěn)態(tài)條件下,必然使ACEaACEb為零，即：△Pab+KA^fA=0

△Pab+kb、B=o負(fù)荷上述條件時(shí)，只有使△f=0,==0,這正是我們所需要的限制要求.必須指出的是，如果A系統(tǒng)采用了TBC調(diào)節(jié)，而B系統(tǒng)采用有差調(diào)節(jié)或甚至無二次調(diào)頻，那么仍有可能出現(xiàn)△《和^匕,為了更好的理解,從一般情況入手開始討論.設(shè)系統(tǒng)A有二次調(diào)頻，系統(tǒng)B只有調(diào)速器一次調(diào)頻，系統(tǒng)的負(fù)荷增量分別為AP、“P,聯(lián)TOC\o"1-5"\h\zLA LB絡(luò)線上的功率增量為AP，在穩(wěn)定條件下有:tA△P-AP=-K△f.+APTiLiLi ti即發(fā)電機(jī)功率增量與負(fù)荷增量間差值，由負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)&聯(lián)絡(luò)線增量來平衡，又通常4P與4P相等，因此對(duì)系統(tǒng)A、B又以下關(guān)系:T GpGA-△pLA=KLA△f+PtAPGB-dLB=KLBd+'tB其中△PtA=-APtB.所以=4 -△_△所以dLApGAKAj心PtAP=AP _KAf_AP=_KAf+AP〔B系統(tǒng)只有一次調(diào)頻）LBGBB tBB tAA系統(tǒng)按頻率及聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),最終使ACE=AP+Kf=0AtAAA所以由上面的兩個(gè)式子可得:△P=4PLA所以由上面的兩個(gè)式子可得:△P=4PLAGA△ptA=-2f再帶回到上面兩式可得Nf= 1—APK+KLBABAPAPKtA可見,A系統(tǒng)維持了系統(tǒng)的就地平衡.整個(gè)系統(tǒng)的頻率及聯(lián)絡(luò)線功率變化只與B系統(tǒng)負(fù)荷增量△P有關(guān).由于B系統(tǒng)沒有自動(dòng)調(diào)頻,所以整個(gè)聯(lián)合系統(tǒng)對(duì)B系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng),仍然是只有一次*LB…調(diào)頻的.3.電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)涉及系統(tǒng)中有功功率平衡和潮流分布.再保證頻率質(zhì)量和系統(tǒng)平安運(yùn)行前提下，如何使電力系統(tǒng)運(yùn)行具有良好的經(jīng)濟(jì)性，這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度限制〔EDC,economicdispatchcontrol）的任務(wù).它是聯(lián)合自動(dòng)調(diào)頻的重要目標(biāo)之一,因此也有人把AGC列為AGC功能的一局部，稱之為AGC/EDC功能.一般的EDC是按數(shù)據(jù)模型編制的程序，調(diào)用時(shí)需要一定的時(shí)間開銷,但它可以較長時(shí)間啟動(dòng)一次〔一般5分鐘以上）.有人稱EDC為三次經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié).3.1等微增率分配負(fù)荷的根本概念電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置〔第二版〕？,上海交通大學(xué)，楊冠城，中國電力出版社.Pagel67電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析〔第二版〕?,東南大學(xué)，陳衍，中國電力出版社.Page203-電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配在很久以前，曾誤認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)的分配負(fù)荷是，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，使效率最好的機(jī)組先增加負(fù)荷，直至其最高效率；然后再讓效率次之的機(jī)組也增加負(fù)荷直到其最高效率時(shí)的負(fù)荷為止，以次類推.這種方法已經(jīng)被證實(shí)并不經(jīng)濟(jì),最經(jīng)濟(jì)的是根據(jù)等微增率分配負(fù)荷.這一方法至今還被廣泛應(yīng)用.微增率是指輸入耗量的微增量與輸出功率微增量的比值.對(duì)發(fā)電機(jī)組來說，為燃料消耗量〔或消消耗用）的微增量與發(fā)電機(jī)輸出功率微增量的比值所謂等微增率法那么，就是運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組根據(jù)微增率相等的原那么來分配負(fù)荷，這樣就可使系統(tǒng)的總的燃料消耗〔或費(fèi)用）為最小，從而是最經(jīng)濟(jì)的.3.1.1最優(yōu)分配負(fù)荷的目標(biāo)函數(shù)和約束條件耗量特性電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是在滿足一定的約束條件下，盡可能節(jié)約消耗的〔一次）能源.因此，要分析這個(gè)問題,必須先確定發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備輸入與輸出的關(guān)系，這種關(guān)系稱為耗量特性.如圖a所示.圖中縱坐標(biāo)可以是單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料F,例如每小時(shí)多少噸含熱量為29.31MJ/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤；也可以為單位時(shí)間內(nèi)消耗的水量W,例如每秒鐘多少立方米.橫坐標(biāo)那么為KW或MW為單位的電功率P.G耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的比值，即單位時(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之間的比值稱為比耗量氣顯然，比耗量實(shí)際是原點(diǎn)和耗量特性曲線上某一點(diǎn)連線的斜率,R=F/P或U=W/P.而當(dāng)耗量特性縱橫坐標(biāo)單位相同時(shí),它的倒數(shù)就是發(fā)電設(shè)備的效率n.耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率稱為耗量微增率晨耗量微增率是單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值，即k=AF/Ap=dF/dP或X=AW/AP=dW/dPo比耗量和比耗量微增率雖然通常具有相同的單位如t/(MW.h),卻是兩個(gè)不同的概念.而且它們的數(shù)值一般也不相等.只有在耗量特性曲線上某一個(gè)特殊的點(diǎn)m,它們才相等.如圖b所示.這個(gè)特殊的點(diǎn)m就是從原點(diǎn)做直線與耗量特性曲線相切時(shí)的切點(diǎn).顯然，在這個(gè)點(diǎn)上，比耗量的數(shù)值恰好最小.這個(gè)比耗量的最小值就稱為最小比耗量%詛.合理組合發(fā)電設(shè)備的方法之一，就是根據(jù)這個(gè)最小比耗量由小到大的順序，隨負(fù)荷的由小到大增加，逐套投入發(fā)電設(shè)備；或負(fù)荷的由大到小減少,逐套推出發(fā)電設(shè)備.比耗量和耗量微增率的變化如圖C所示.目標(biāo)函數(shù)和約束條件明確了有功功率負(fù)荷的大小和耗量特性，在系統(tǒng)中有一定備用容量時(shí)候，就可以考慮這些負(fù)荷在已經(jīng)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題了.這個(gè)問題實(shí)際上屬于非線性規(guī)劃范疇.因在數(shù)學(xué)上，其性質(zhì)是,在一定的約束條件下，使某一目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)，而這些約束條件和目標(biāo)函數(shù)都是這種變量一一狀態(tài)變量、限制變量、擾動(dòng)變量的非線性函數(shù)，換而言之，在數(shù)學(xué)上這個(gè)問題表達(dá)為：在滿足等約束調(diào)件：f(X、u、d)=。和不等約束條件：g(X、u、d)W0的前提下，使目標(biāo)函數(shù)C=C(x、u、d)為最優(yōu).現(xiàn)在的問題在于，如何表示分析有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束調(diào)件.由于討論有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目的在于：在供給相同大小負(fù)荷有功功率的前提下，單位時(shí)間內(nèi)的能源耗量最少.這里的目標(biāo)函數(shù)就應(yīng)該是總耗量.原那么上，這總耗量應(yīng)該與所有變量有關(guān)，但通常認(rèn)為，它只是各發(fā)電設(shè)備所發(fā)有功功率PGi的函數(shù)，即這里的目標(biāo)函數(shù)寫作：，=f1(pG1)+f2(PG2)+f3(pG3)+…+Fn(pGn)=Fi(pG)式中,肖(PGi)表示某發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率PGi時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所消耗的能源.這里的等約束條件也就是有功功率必須保持平衡的條件.就每個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，這條件是：pGi-PLi-ui卬(g產(chǎn)s6ij+Bijsin6ij)=0式中，i=1,2...n就整個(gè)系統(tǒng)而言,那么為：EPGiTPLi-AP}0式中AP為網(wǎng)絡(luò)總損耗.這里的不等約束條件有3,分別為各節(jié)點(diǎn)發(fā)電設(shè)備有功功率PP無功功率Q&電壓4的大小G Gi不能逾越限額，即：GimmGiGimaxQr.WQrWQ「〈〈Gimin<GiGimaxu.?wu.wu.iminiimax式中,P就取發(fā)電設(shè)備的額定功率；P 那么因發(fā)電設(shè)備的類型的差異有所不同,例如火Gimax Gimin力發(fā)電設(shè)備的P 不能低于額定有功功率的20%?75%。Q取決于發(fā)電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子繞組的Gimin Gimax溫升；Q 主要取決于發(fā)電機(jī)并列允許的穩(wěn)定性和定子端部溫升等等.U和U那么由對(duì)電能Gimin imax imin質(zhì)量的要求決定.系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備消耗的能源可能收到限制.例如，水電廠一晝夜消耗的水量受約束于水庫調(diào)度.出現(xiàn)這種情況時(shí)，目標(biāo)函數(shù)就不應(yīng)再是單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源而應(yīng)是一段時(shí)間內(nèi)消耗的能源,即應(yīng)該為：，二￡/tFf(P)dt0L1Gi而等約束條件增加：/tW1-(p)”二定值0lJGj這里的Fj可以理解為單位時(shí)間內(nèi)火力發(fā)電設(shè)備的燃料消耗;必為單位時(shí)間內(nèi)水利發(fā)電設(shè)備的水量消耗，t為時(shí)間段長，例如24h.而這里設(shè)1=1,2,...m為火力發(fā)電設(shè)備，j=(m+1),(m+2)...n為水力發(fā)電設(shè)備.1.2最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的等耗量微增率準(zhǔn)那么所謂等微增率法那么，就是運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組根據(jù)微增率相等的原那么來分配負(fù)荷我們以兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行為例，說明等微增率法那么.如下圖兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組，原來所帶的負(fù)荷，機(jī)組1為Pp微增率為耳，機(jī)組2為P)微增率為b,且耳〉b,如果機(jī)組1的功率減小4P,即功率變?yōu)?P,相應(yīng)的微增率變?yōu)閎,而機(jī)組2的增加相同的△P,使其功率變?yōu)镻,微增率變?yōu)閎，此時(shí)總2 2的負(fù)荷不變.由圖可知，機(jī)組1減少的燃料耗量(圖中陰影局部，由bpbpPrP1所圍的面積)，，大于機(jī)組2增加的燃料耗量(由b、b、2 2P、P所圍的面積)，這兩個(gè)面積之差即為減少2 2(或增加)的燃料消耗量，如果上述過程是使總的燃料消耗減少，那么這樣的轉(zhuǎn)移負(fù)荷的過程就繼續(xù)下去，總的燃料消耗就繼續(xù)減少，直到兩臺(tái)機(jī)組的微增率相等時(shí)為止.即b]=b時(shí),總的燃料」 2耗量為最小.如果微增率曲線時(shí)反函數(shù)曲線，即微增率隨負(fù)荷增加而減小,用上述同樣的方法,可以證明，把機(jī)組負(fù)荷加到最大時(shí)那么最經(jīng)濟(jì).當(dāng)然，等微增率準(zhǔn)那么的嚴(yán)格證實(shí)應(yīng)該由數(shù)學(xué)推導(dǎo)獲得.3.2各類發(fā)電廠之間負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配電力系統(tǒng)中,有功功率的最優(yōu)分配其實(shí)有兩方面的內(nèi)容，即有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配和有功功率電源的最優(yōu)組合.有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合也就是通常所說機(jī)組的合理開停.它大體上包括三局部：機(jī)組的最優(yōu)組合順序、機(jī)組的最后組合數(shù)量，和機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間.簡而言之,涉及的是電力系統(tǒng)中冷備用容量的合理分布問題.合理組合機(jī)組的方法，目前有最優(yōu)組合順序法，動(dòng)態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)法、整數(shù)規(guī)劃法等等.各類發(fā)電廠的合理組合：一般,火電廠以承當(dāng)根本不變的負(fù)荷為宜.這樣可預(yù)防頻繁開停設(shè)備或增減負(fù)荷.其中，高壓高溫電廠由于功率因數(shù)高，應(yīng)優(yōu)先投入，而且，它們可靈活調(diào)節(jié)的范圍較窄，在負(fù)荷曲線的更基底局部運(yùn)行更恰當(dāng).其次是中溫中壓電廠.低溫低壓電廠設(shè)備陳舊，效率很低，應(yīng)該及早淘汰.而在淘汰前只能在頂峰負(fù)荷期間用于發(fā)必要的功率核能電廠的可調(diào)容量雖大,但因核能電廠的一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小，建成后應(yīng)盡可能利用,原那么上是應(yīng)該持續(xù)承當(dāng)額定容量負(fù)荷，在負(fù)荷曲線的更基底局部運(yùn)行.無調(diào)節(jié)水庫水電廠的全部功率和有調(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.有調(diào)節(jié)水庫水電廠的可調(diào)功率，在洪水季節(jié)，為了預(yù)防棄水，往往也優(yōu)先投入；在苦水季節(jié)恰好相反，應(yīng)承當(dāng)頂峰負(fù)荷.抽水蓄能電廠在低谷負(fù)荷時(shí)，其水輪發(fā)電機(jī)組做電動(dòng)機(jī)-水泵方式運(yùn)行，因而應(yīng)做負(fù)荷考慮；在頂峰負(fù)荷時(shí)發(fā)電，與常規(guī)水電廠無異.雖然這一抽水蓄能放水發(fā)電循環(huán)的總效率只有70%左右，但因這類電廠的介入,使火電廠的負(fù)荷進(jìn)一步平穩(wěn)，就系統(tǒng)總體而言，是很合理的.另外，由于發(fā)電廠之間通過傳輸線路相聯(lián)，所以考慮發(fā)電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配時(shí)，要考慮線路的功率損耗.在考慮線損的條件下，負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配的準(zhǔn)那么是每個(gè)電廠的微增率與相應(yīng)的線損修正系數(shù)的乘積相等.調(diào)頻電廠根據(jù)下式運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的〔公式的推導(dǎo)省略）.bb1—O1—0 1—O式中：〕一一各電廠的微增率；o.――各電廠線損微增率；九一一系統(tǒng)微增率；

4.電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載圖電力系統(tǒng)頻率的動(dòng)態(tài)特性4.1電力系統(tǒng)頻率的動(dòng)態(tài)特性圖電力系統(tǒng)頻率的動(dòng)態(tài)特性經(jīng)過分析可知，當(dāng)分發(fā)電機(jī)功率&負(fù)荷功率失去平衡的時(shí)候，系統(tǒng)頻率f按指數(shù)曲線化.功率缺額△Ph*是一個(gè)隨機(jī)不定的數(shù)，但系統(tǒng)的頻率f的變化總是可以歸納為如下幾種情況..由于△￡、的值與功率缺額aPh*成比例，當(dāng)”Ph*不同時(shí)，系統(tǒng)頻率特性分別如左圖中曲線a、b所示.該兩曲線說明，事故初期，頻率的下降速率與功率缺額的標(biāo)要值成正比，即△Ph*值越大，頻率下降的速率也越大.它們的頻率穩(wěn)定值分別是faf「aSb2?設(shè)系統(tǒng)的功率缺額是ap,當(dāng)頻率下降到§時(shí),切除負(fù)荷功率ap，如果ap等于△p,那h L L h么發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率剛好與切除后的系統(tǒng)功率平衡.系統(tǒng)頻率根據(jù)指數(shù)規(guī)律恢復(fù)到額定頻率fe允許，如圖中的C所示.3?上述事故情況下,如果在§時(shí),切除負(fù)荷功率apl小于功率缺額"Ph值，那么系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率就低于額定值.設(shè)切除負(fù)荷AP/后，正好使系統(tǒng)的頻率fx維持在fl運(yùn)行，那么，它的頻率特性就如圖中直線d所示.4.設(shè)頻率下降到fl時(shí)切除的負(fù)荷功率為△PL2,且小于上述情況的AP,，這時(shí),系統(tǒng)頻率fx降繼續(xù)下降,如果這時(shí)候系統(tǒng)功率缺額所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)頻率也為fj于是系統(tǒng)頻率的變化過程如b圖中曲線e所示.比擬b、e曲線也可以說明，如果能及早切除負(fù)荷功率，可以延緩系統(tǒng)頻率下降的過程.4.2自動(dòng)低頻減載的工作原理當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重功率缺額時(shí)候，自動(dòng)低頻減載裝置的任務(wù)就是迅速斷開相應(yīng)數(shù)量的用戶的負(fù)荷，時(shí)系統(tǒng)的頻率在不低于某一允許值的情況下，到達(dá)有功功率的平衡,以保證電力系統(tǒng)平安允許，預(yù)防事故的擴(kuò)大.4.2.1最大功率缺額確實(shí)定在電力系統(tǒng)中，自動(dòng)低頻減載裝置是用來應(yīng)付嚴(yán)重功率缺額事故的重要舉措之一，它通過切除負(fù)荷功率〔通常是比擬不重要的負(fù)荷〕的方法來制止系統(tǒng)頻率的下降藉以取得逐步恢復(fù)系統(tǒng)正常工作的條件.因此，必須考慮即使系統(tǒng)發(fā)生最嚴(yán)重事故的情況下，即出現(xiàn)最大的可能功能缺額的情況下，接至低頻減載裝置的用戶功率量也能使系統(tǒng)頻率恢復(fù)在可運(yùn)行的水平，以預(yù)防系統(tǒng)事故的擴(kuò)大.可見，確定系統(tǒng)事故情況下的最大可能功率缺額，以及接入自動(dòng)低頻減載裝置的相應(yīng)的功率值，是保證系統(tǒng)平安允許的重要舉措.確定系統(tǒng)中可能發(fā)生的功率缺額涉及到對(duì)系統(tǒng)事故的設(shè)想，為此應(yīng)作具體分析.一般應(yīng)該根據(jù)不利的允許方式下發(fā)生故障時(shí)，實(shí)際可能發(fā)生的最大功率缺額來考慮，例如按系統(tǒng)中斷最大機(jī)組或某一電廠來考慮，如果系統(tǒng)有可能解列成幾個(gè)子系統(tǒng)〔即幾個(gè)局部）運(yùn)行時(shí)，還必須考慮各子系統(tǒng)可能發(fā)生的最大功率缺額.自動(dòng)低頻減載裝置是針對(duì)事故情況的一種反故障舉措，并不要求系統(tǒng)頻率恢復(fù)至額定值,一般希望它的恢復(fù)頻率fh低于額定值，約為49.5?50HZ之間,所以接到低頻減載裝置最大可能的斷開功率APLax可小于最大功率缺額?設(shè)正常允許時(shí)候系統(tǒng)負(fù)荷為p，額定頻率與恢復(fù)Ja hmax Le頻率fh之差△%，那么有：hA AP -APAP=A AP -APAP=一hmax *P-APLmaxAP—KAfP-A=KAnAP=、一 it111UA"L*h*Lmax L*h*~~Le-1-KAfL*h*LeLmaxL*h*其中：4p*功率缺額;△p ——切負(fù)荷總量；Lmax△P 系統(tǒng)最大功率缺額；hmax上式說明，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷P，系統(tǒng)最大功率缺額^Ph后，只要系統(tǒng)恢復(fù)頻率fh確定，就可以Le 1Amax h求得接到自動(dòng)低頻減載裝置的功率總數(shù).4.2.1自動(dòng)低頻減載裝置的動(dòng)作順序在電力相同發(fā)生故障的情況下，被迫釆取斷開局部的負(fù)荷的方法以確定系統(tǒng)的平安運(yùn)行，這對(duì)于被切除的用戶來說,無疑會(huì)造成不少困難，因此，應(yīng)該力求盡可能少的斷開負(fù)荷.如上所述，接于自動(dòng)低頻減載裝置的總功率是根據(jù)系統(tǒng)最嚴(yán)重的事故的情況來考慮的.然而,系統(tǒng)的運(yùn)行方式是很多的,而且事故的嚴(yán)重程度也是有差異的，對(duì)于各種可能發(fā)生的事故，都要求自動(dòng)低頻減載裝置能作出恰當(dāng)?shù)姆从常谐喈?dāng)數(shù)量的負(fù)荷功率，既不能過多又不能過少,只有分批斷開負(fù)荷功率采用逐步修正的方法，才能取得較為滿意的結(jié)果.在頻率下降速率信號(hào)df/dt，中,載有功率缺額的信息，從理論上講，它提供了切除相應(yīng)功率X量的數(shù)學(xué)描述，是較為理想的檢測信號(hào).然而，目前得到的實(shí)際應(yīng)用的是根據(jù)頻率降低值切除負(fù)荷,即按頻率自動(dòng)減載.自動(dòng)低頻減載裝置,是在電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)系統(tǒng)頻率下降的過程中，根據(jù)頻率的不同數(shù)值按順序的切除負(fù)荷.也就是將接至低頻減載裝置的總功率/配在不同啟動(dòng)頻率值來分批Lma的切除，以適應(yīng)不同功率缺額的需要.根據(jù)啟動(dòng)頻率的不同，低頻減載可以分為假設(shè)干級(jí)，也稱為假設(shè)干輪.為了確定自動(dòng)低頻減載裝置的級(jí)數(shù)，首先應(yīng)該定出裝置的動(dòng)作頻率范圍，即選定第一級(jí)啟動(dòng)頻率fl和最末一級(jí)啟動(dòng)頻率f的數(shù)值.1 N?第一級(jí)啟動(dòng)頻率f的選那么有前面的“電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性〃圖可知，在事故初期，如果能夠很快的及早切除負(fù)荷功率，這對(duì)于延緩頻率的下降是有利的.因此，第一級(jí)啟動(dòng)頻率有選擇得高一些，但又必須考慮電力系統(tǒng)動(dòng)用旋轉(zhuǎn)備用容量所需要的時(shí)間延遲預(yù)防因暫時(shí)性頻率下降而不必要的斷開負(fù)荷情況,所以一般第一級(jí)的啟動(dòng)頻率整定在48.5?49Hz.在以水電廠為主的電力系統(tǒng)中，由于水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)作較慢，所以第一級(jí)啟動(dòng)頻率宜取低值..最末一級(jí)啟動(dòng)頻率fN的選擇電力系統(tǒng)允許的最低頻率受“頻率崩潰〃或“電壓崩潰〃的限制，對(duì)于高溫高火的火電廠,在頻率低于46?46.5HZ時(shí),廠用電已經(jīng)不能夠正常工作，在頻率低于45hz時(shí)，就有“電壓崩潰〃的危險(xiǎn).因此，末級(jí)啟動(dòng)頻率以不低于46?46.5HZ為宜.頻率級(jí)差在f1和f確定后，就可以在該頻率范圍內(nèi)按頻率級(jí)差^￡分為N級(jí)斷開負(fù)荷，即lN級(jí)數(shù)N越大，每極斷開的負(fù)荷就越小，這樣裝置所切除的負(fù)荷量就越有可能近于實(shí)際功率缺額，具有較好的適應(yīng)性..2.3頻率級(jí)差^￡的選擇關(guān)于頻率級(jí)差△￡的選擇問題，當(dāng)前有兩種截然不同的原那么.1.按選擇性確定級(jí)差強(qiáng)調(diào)各級(jí)動(dòng)作的次序，要在前一級(jí)動(dòng)作以后還不能抑止頻率下降的情況下，后一級(jí)才動(dòng)作.考慮選擇性的最小頻率級(jí)差為：△f=2Af+Af+AfQty其中：△/ 頻率測量元件的最大誤差；如果土0.15Hz,那么△f=0.5Hz;如果＜0.15Hz,那么△f=0.2?0.3Hz;Aft——對(duì)應(yīng)于At時(shí)間內(nèi)的變化率，一般可取0.15Hz;△f,一頻率欲度，-般可取0.05Hz;根據(jù)各級(jí)有選擇性的順序切斷負(fù)荷功率，級(jí)差△￡的值主要決定于頻率測量元件的最大誤差△中和At時(shí)間內(nèi)的變化率AR.當(dāng)頻率測量元件本身的最大誤差為土0.15Hz,那么二0.5Hz,這樣,整個(gè)低頻減載裝置只可分成5?6級(jí).現(xiàn)在數(shù)字式頻率繼電器巳經(jīng)在電力系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，其測量誤差巳經(jīng)大為減小，且動(dòng)作延時(shí)也縮短，為此頻率級(jí)差可相應(yīng)減小為0.2?0.3Hz.1.1.1 強(qiáng)調(diào)選擇性由于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和負(fù)荷水平是不固定的，針對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)功率缺額有很大分散性的特點(diǎn)，低頻減載裝置遵循逐步試探求解的原那么分級(jí)切除少量負(fù)荷，以求到達(dá)最正確的限制效果.這就要求減小級(jí)壑￡，增加總的頻率動(dòng)作級(jí)數(shù)N,同時(shí)相應(yīng)的減少每極的切負(fù)荷功率,那么兩級(jí)間的選擇性問題并不突出所以近來的趨勢時(shí)增加級(jí)數(shù)N的方法.2.4每極切除負(fù)荷△P的限值Li低頻減載裝置采用了分級(jí)切除負(fù)荷的方法,以適應(yīng)各種事故條件下系統(tǒng)功率缺額大小等不同的情況.在同一事故情況下，切除負(fù)荷越多，系統(tǒng)恢復(fù)頻率越高，可見每一級(jí)切除負(fù)荷的功率受到恢復(fù)頻率的限制.我們不希望恢復(fù)頻率過高，更不希望頻率恢復(fù)值大于額定值.* 設(shè)第i級(jí)動(dòng)作頻率為f.,它所切除的用戶上 功率為R.,電力相同頻率f下降特性是與功率B Li xr缺額相對(duì)應(yīng)的，顯然它是隨機(jī)的，是不確定的.[ / 典型的系統(tǒng)頻率變化過程總可表達(dá)為如下圖./ 其中如果特性曲線的穩(wěn)態(tài)頻率恰好是f「這是勺‘__ - / 能使第I級(jí)啟動(dòng)的功率缺額為最小的臨界情況，因此，當(dāng)切除后系統(tǒng)頻率恢復(fù)值fh到°r達(dá)最大值. 圍麒型的系統(tǒng)頻率変化過程 七在其他功率缺額較大的情況下，也能使第i級(jí)啟動(dòng)，不過它們的恢復(fù)頻率均低于如如曲線2、3所示.曲線2表示切除后頻率正好穩(wěn)定在阜曲線3表示切除后頻率還繼續(xù)下降.如上所述，假設(shè)系統(tǒng)恢復(fù)頻率fh為,那么第i級(jí)啟動(dòng)切除功率的限值就不難求得，即按第〔i—1〕級(jí)動(dòng)作切除負(fù)荷后,系統(tǒng)的穩(wěn)定性頻率正好為第i級(jí)啟動(dòng)頻率fi來考慮.此時(shí)頻率的變化率△「二*一?系統(tǒng)當(dāng)前的頻率缺額為△[“由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的減少功率來補(bǔ)償，因此：其中￡iAP――前1〕輪斷開的負(fù)荷頻率;其中￡iAP――前1〕輪斷開的負(fù)荷頻率;Lkk=1PLe-￡Lkk1如果把所有功率都表示為系統(tǒng)總負(fù)荷PLe為：的標(biāo)么值，那么上式寫出標(biāo)么值形式APi—1*當(dāng)?shù)趇輪切負(fù)荷^PLi*，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到fh,同樣當(dāng)前系統(tǒng)的功率缺額4phi相應(yīng)的由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)來補(bǔ)償，即：AP IJAP IJhi k=1 Lk*JL*ff1—￡AP]KAf由于第i級(jí)動(dòng)作前的功率缺額等于第i級(jí)切除功率與動(dòng)作后頻率恢復(fù)為fh時(shí)系統(tǒng)功率缺額之h和，即："?]*=△[?*+△”*Pi—1* PLi* Phi*所以第i級(jí)切除負(fù)荷量為：A [1—2AP])AP [A]心「％*Li* (Lk*J 1—KAfk=1 L*h*一般希望各級(jí)切除功率小于按上式計(jì)算所得的值，特別是在采用N增大,級(jí)差減小的系統(tǒng)中，每極切除功率值就更應(yīng)該小一些.小結(jié)：第〔i1輪切負(fù)荷〔減載〕后，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到fi，當(dāng)前系統(tǒng)的功率缺額為卬第i輪切負(fù)荷〔減載〕后，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到用,當(dāng)前系統(tǒng)的功率缺額為卬.，那么第i輪減載為〔空「？〕二在自動(dòng)低頻減載裝置的動(dòng)作過程中，當(dāng)?shù)趇級(jí)動(dòng)作切除負(fù)荷后，如果系統(tǒng)頻率仍然下降，那么下面的各級(jí)會(huì)相繼動(dòng)作，直到頻率下降被制止為止.如果出現(xiàn)這種情況：第i級(jí)動(dòng)作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在fhi，它低于恢復(fù)頻率的極限值fh，但又缺乏以使下一級(jí)減載裝置啟動(dòng)，例如像圖中曲線2所示的那樣，因此要裝設(shè)后備輪，以便使頻率能恢復(fù)到允許的限制f之上.h后備輪的動(dòng)作頻率應(yīng)該不低于前面根本段第一級(jí)的啟動(dòng)頻率，它是在系統(tǒng)頻率已經(jīng)比擬穩(wěn)定的時(shí)候動(dòng)作的.因此，其動(dòng)作時(shí)限可以為系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)t的2~3倍,最小動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該為10?x15秒.后備段可以根據(jù)時(shí)間分為假設(shè)干級(jí)，也就是其動(dòng)作頻率相同，但動(dòng)作時(shí)延不一樣，各級(jí)時(shí)間差可不小于5秒，按時(shí)間的先后次序分批切除用戶負(fù)荷，以適應(yīng)功率缺額大小不等的需要?在分批切負(fù)荷的過程中，一旦系統(tǒng)恢復(fù)頻率高于后備段的返回頻率，低頻減載裝置就停止切除負(fù)荷.接于后備輪的功率總數(shù)應(yīng)該根據(jù)最不利的情況來考慮，即低頻減載裝置切除負(fù)荷后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在可能最低的頻率值，按此條件考慮后備輪段所切除負(fù)荷功率總數(shù)的最大值，并且保證具有足以使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到務(wù)的水平.4.2.5自動(dòng)低頻減載裝置的動(dòng)作時(shí)延及預(yù)防誤操作舉措自動(dòng)低頻減載裝置動(dòng)作時(shí)，原那么上應(yīng)盡可能快,這是延遲系統(tǒng)頻率下降的最有效的舉措，但考慮到系統(tǒng)發(fā)生事故，電壓急劇下降期間有可能引發(fā)頻率繼電器的誤動(dòng)作,所以往往采用一個(gè)不大的時(shí)限〔通常用0.1?0.2s〕以躲過暫態(tài)過程可能出現(xiàn)的誤動(dòng)作.自動(dòng)低頻減載裝置是通過測量系統(tǒng)頻率來判斷系統(tǒng)是否發(fā)生頻率缺額事故的，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中往往會(huì)出現(xiàn)使裝置誤動(dòng)作的例外情況，例如地區(qū)變電所某些操作，可能會(huì)造成短實(shí)際供電中斷，該地區(qū)的旋轉(zhuǎn)機(jī)組如同步電動(dòng)機(jī)，同步調(diào)相機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)等的動(dòng)能仍短時(shí)反饋輸送功率,且維持一個(gè)不低的電壓水平，而頻率那么急劇下降,因而引發(fā)低頻減載裝置的錯(cuò)誤啟動(dòng).該地區(qū)變電所很快恢復(fù)供電時(shí)，用戶負(fù)荷已經(jīng)被錯(cuò)誤的切掉了.當(dāng)電力系統(tǒng)容量不大，系統(tǒng)中有很大沖擊負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)頻率將瞬時(shí)下跌,同樣也肯能引起低頻減載裝置啟動(dòng)，錯(cuò)誤的斷開負(fù)荷.在上述自動(dòng)低頻減載裝置誤動(dòng)作的例子中，可引入其他信號(hào)量進(jìn)行閉鎖，預(yù)防其誤動(dòng)作，如頻率急劇變化速率閉鎖等.有時(shí)可以簡單的采用自動(dòng)重合閘來補(bǔ)救即當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)的時(shí)候，將被自動(dòng)低頻減載裝置所斷開的用戶按頻率分批的的進(jìn)行自動(dòng)重合以恢復(fù)供電.按頻率進(jìn)行自動(dòng)重合閘以恢復(fù)對(duì)用戶的供電一般都是在相同頻率恢復(fù)至額定值后進(jìn)行的,而且采用分組自動(dòng)投入的方法〔每組的用戶功率不大〕.如果重合閘后系統(tǒng)頻率又下降那么自動(dòng)重合就停止.5.1傳統(tǒng)算法功率缺額情況下,系統(tǒng)功率缺額△&,輪次N,頻率之間的關(guān)系:APh Af其中：公式1：Pe5.1傳統(tǒng)算法功率缺額情況下,系統(tǒng)功率缺額△&,輪次N,頻率之間的關(guān)系:APh Af其中：公式1：Pe-2"k=1KL*50xAP7AV1P-2APILek=1LkJ用標(biāo)么值表示：A*KL* △P第〔i—1〕i— fi 第〔i—1〕其中:Lk*k=1輪后的功率缺額;后穩(wěn)定的頻率,△［二*一§； 21AP――前〔i—1〕輪斷開的負(fù)荷頻率;Lkk=1 ,公式2： APLi*Lk*k=1K(Af-Af)C—L*— h*-nAf=1-KAf iKL*Lk*k=1 )5.低頻減載的計(jì)算APf f-fTOC\o"1-5"\h\zL*=K4工1~3Af=e-NL的LP f* Le e 額定頻Kl* 額定頻△Ph 系統(tǒng)功率缺額，即系統(tǒng)負(fù)荷所減少的功率，一般切負(fù)荷量V二功率缺額fh e率50HzPL 額定頻率時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷Le 5.L1切負(fù)荷量^PLi，輪次N,求頻率f其中:Li△p 第i輪后的切除的負(fù)荷功率；其中:LiLif系統(tǒng)要求恢復(fù)功率的極限值,△?二f—f；h heh 或：用國際中的方法求.具體方法見后. 5.1.2切負(fù)荷量^P,頻率要求f,求切負(fù)荷的輪次并優(yōu)化切負(fù)荷的輪次：N=f+1Lt h時(shí)其中：匕一一第一級(jí)啟動(dòng)頻率，宜選擇高一些,火電為主的電力系統(tǒng)49Hz，水電為主的電力系統(tǒng)48.5Hz； fN——末級(jí)啟動(dòng)頻率，不低于46?46.5Hz,火電為主的電力系統(tǒng)47.5Hz,水電為主的電力系統(tǒng)46.5Hz；；△f 頻率級(jí)差原那么上越小越好.△f確實(shí)定:(1) 按選擇性確定△￡即強(qiáng)調(diào)各級(jí)啟動(dòng)的次序，要是在前一級(jí)動(dòng)作后,還不能制止頻率下降的情況，后一級(jí)才動(dòng)作;△f=2Af+Af+Af.ty其中：△/頻率測量元件的最大誤差;如果土0.15Hz,那么△f=0.5Hz;如果V0.15Hz,那么△f=0.2?0.3Hz; △f「一對(duì)應(yīng)于At時(shí)間內(nèi)的變化率，一般可取0.15Hz; △fy―-頻率欲度，一般可取0.05Hz;(2)不強(qiáng)調(diào)選擇性△f減小，增加輪次N,減小每極的切除功率，即使兩輪無選擇啟動(dòng)，系統(tǒng)恢復(fù)f也不會(huì)過高; ⑶ 假設(shè)每一輪切負(fù)荷量相等，都是“Pl，那么可以由5丄求^￡Lmax5.1.3頻率要求f,求切負(fù)荷總量△P和分配輪次NLmaxhf-f-ehfeAP-APA人「AP —KAfP aP--K八nAP A廠_hL_八f hmax--L*h*~~Le—*P-AP^ L*9* Lmax 1-紅*竺*尿LmaX 其中：4P* 功率缺額；△p 切負(fù)荷總量； Lmax△p 系統(tǒng)最大功率缺額;hmax第i輪切負(fù)荷量：APLi*（根本級(jí)各級(jí)減載量確實(shí)定）APk=1)KOf-Af)1-KJL*h*5.2國標(biāo)規(guī)定算法中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL428-91 ?電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減負(fù)荷技術(shù)規(guī)定？半適應(yīng)法：當(dāng)頻率下降到設(shè)定的頻率點(diǎn)時(shí)，測量當(dāng)前的頻率變化率df/dt,根據(jù)頻率變化率的值決定具體切負(fù)荷的量.5.2.1 采用單機(jī)帶集中負(fù)荷的最簡單模型計(jì)算推薦采用單機(jī)帶集中負(fù)荷的最簡單模型計(jì)算系統(tǒng)平均頻率的動(dòng)態(tài)變化過程.的全系統(tǒng)平均頻率變化標(biāo)么值生的表示式如下由此求得T=Pm-Pla3I)Z丄L上三式中Af——系統(tǒng)頻率變化的標(biāo)么值；ff――計(jì)算階段開始時(shí)的系統(tǒng)頻率;T――以保存在運(yùn)行中發(fā)電機(jī)力矩為基準(zhǔn)的加速力矩標(biāo)么值;Pm――保存在運(yùn)行中發(fā)電機(jī)輸出的有功功率；DT――總阻尼因數(shù)；3—-機(jī)械角速度（每秒鐘轉(zhuǎn)過的弧度）；M――以保存在運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)容量為基準(zhǔn)的系統(tǒng)慣性常數(shù)；丁一在系統(tǒng)頻率為f時(shí)的負(fù)荷有功功率，表達(dá)式為(4)pL=P.(4)其中f―一額定頻率;P f=f0時(shí)的負(fù)荷有功功率;kl——負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù).利用式⑴計(jì)算系統(tǒng)平均頻率變化和進(jìn)行自動(dòng)低頻減負(fù)荷裝置的整定分析時(shí)，對(duì)有關(guān)系統(tǒng)因素可作如下考慮：為了求得可能的最大頻率偏移,不考慮系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量的作用，即認(rèn)為Pm在頻率下降過程中保持為事件初始時(shí)之值不變.b?負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)Kl，如果缺乏實(shí)際數(shù)據(jù)，依如上同樣理由，可考慮取為1.5,但希望增強(qiáng)對(duì)實(shí)際低頻事故的過程分析，以求得較確切的數(shù)值.在頻率恢復(fù)階段中，如果按Pm為常數(shù)求得的頻率穩(wěn)態(tài)超調(diào)值低于51.0Hz,即可認(rèn)為滿足要求；如果超過51.0Hz,那么應(yīng)在頻率恢復(fù)過程中引入系統(tǒng)等價(jià)機(jī)組的綜合調(diào)速器特性作進(jìn)一步的計(jì)算分析.式〔1〕公式的應(yīng)用舉例:假定系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，忽然發(fā)生了20%的有功功率缺額.在t=0時(shí)，即發(fā)生有功功率缺額的開始，3=1.0,尸”二1.0,PL=1+0.2=1.2,M=10,Kl=1.5求得120.5x—二1.61PP112 P P120.5x—二1.61T= -L= =-0.2 D=—+(K-1〕-=1+.g1 1 tWLW假定在48.8Hz時(shí)切除了10%的負(fù)荷，計(jì)算求得切除負(fù)荷后瞬間的以下各值:△fAw50-48.81-w' 1.2 一——=—n ~50"—= nw、=1--=1-0.024=0.97650二(1.2—0.1)X0.9761.11.06060.06210.06211.0606—IYILww0.9760.976P“P“i、P1+(K-l)―—m LwLw0.9761.0606+0.5 1.57X一0.976c.假定在48.65Hz時(shí)切除了另外10%負(fù)荷,計(jì)算求得第二次切除負(fù)荷后瞬間的以下各值:時(shí)Aw50—48.651—" ,1.35n 一 nwl—1 0.973fw50 1 50Kr-(1.2-0.2)X0.9731.5=0.9600.973°，960=+0.04110.973°，960=+0.04110.973(K—1)+0.5x0960=1.52w0.973 0.973JLL全過程的頻率隨時(shí)間變化曲線如下.圖A］頻率隨時(shí)間的變5.2.圖A］頻率隨時(shí)間的變5.2.2自動(dòng)低頻減負(fù)荷裝置的整定計(jì)算算例1.整定計(jì)算的根本前提考慮有功功率缺額不過大的情況.按系統(tǒng)平均頻率變化進(jìn)行計(jì)算.認(rèn)為在系統(tǒng)平均頻率變化過程中系統(tǒng)電壓保持不變2.整定計(jì)算(1)整定計(jì)算用的根本公式按第5.2.1的公式(1)可求得頻率的絕對(duì)變化如下1-e-1Mxf(Hz)C1 式中 Af系統(tǒng)頻率的變化；f――計(jì)算階段開始時(shí)的系統(tǒng)頻率；。廠-總阻尼因素( dTP+'K一1也3L3T――以保存運(yùn)行發(fā)電機(jī)力矩為基準(zhǔn)的加速力矩標(biāo)么值，且P——保存運(yùn)行的發(fā)電機(jī)輸出有功功率標(biāo)么值，認(rèn)為恒定; P——在系統(tǒng)頻率為f時(shí)的負(fù)荷有功功率標(biāo)么值；LM――保存運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組慣性常數(shù)(s). 由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程得頻率變化率值為dfTAdt +dfC2)在式(C1)及式(C2)中，f可近似取為50Hz,那么得50T .()Af二a~~ -D]Hz~T~DHzC3df —x( +— 50T+Ddt )Af)(2)整定步驟C4:在t=0時(shí),即發(fā)生有功功率缺額的開始,p=1,w=1,p=p+^p(功率缺額)，m Lm二50Hz, ..3 分別為各級(jí)切負(fù)荷啟動(dòng)頻率，各級(jí)切負(fù)荷裝置的動(dòng)作時(shí)延與人為延時(shí)總和fe 0Hz fif2f3為At秒(即各級(jí)動(dòng)作總延時(shí)).那么: 在系統(tǒng)頻率下降到f1之后At秒的時(shí)間內(nèi)，認(rèn)為系統(tǒng)頻率的變化率df1ff/為恒定值,從而可A,—以求得第一輪裝置切負(fù)荷時(shí)的系統(tǒng)的最低頻率fmin即系統(tǒng)當(dāng)前頻率：?

日() f=f+xt=f+—50T+DAfxAtmin1dtrAf 1MaT其中：△￡=f—fie1PP——推—wwa匕一一啟動(dòng)低頻減載時(shí)候系統(tǒng)的頻率〔即第一輪切負(fù)荷時(shí)的啟動(dòng)頻率)fmin 系統(tǒng)當(dāng)前頻率〔最低)第一輪切負(fù)荷后的頻率變化率為〔這時(shí)候△傅于0,Ta重新計(jì)算〕第一輪切負(fù)荷后的頻率變化率為〔這時(shí)候△傅于0,Ta重新計(jì)算〕A十 二X(rnT△于1二fMM1一fminKO7二一X50xfP—F］二一X50xM m注意：這里因該先由此判斷第二輪是不是需要?jiǎng)幼?P1(P 八Pf1K—P—APmwwLmn-:f)判斷的方法:￡即〔第一輪裝置切負(fù)2第一輪切負(fù)荷后的頻率變化率說產(chǎn).〔頻率是逐漸上升的〕，且￡即〔第一輪裝置切負(fù)2min荷時(shí)的系統(tǒng)頻率的最低值高于第二輪動(dòng)作頻率〕，第二輪不會(huì)動(dòng)作；計(jì)算到此結(jié)束.以上條件不滿足的，例如，計(jì)算八「<f,%<0〔頻率是逐漸下降的〕，即最小頻率小于第2輪啟2動(dòng)頻率，那么要啟動(dòng)下一輪，乃至更下一輪，繼續(xù)計(jì)算.然后，要驗(yàn)證第一輪切負(fù)荷后,新階段開始時(shí)，第二輪裝置的啟動(dòng)元件剛剛動(dòng)作，要再經(jīng)過V時(shí)f二一間切負(fù)荷時(shí),系統(tǒng)可能最低頻率：T2'=f.AfixAt，如果f,>f,說明系統(tǒng)有足夠欲度開始恢復(fù)，不TOC\o"1-5"\h\z2min 2 3需要啟動(dòng)第三輪，只啟動(dòng)第二輪就可以了.計(jì)算完畢.如果fyf,說明系統(tǒng)頻率可能降到了第三輪啟動(dòng)頻率之后，需要啟動(dòng)第三輪,那么需要計(jì)算:2 3第一輪裝置動(dòng)作前瞬間，頻率的變化率為：注意begain:以下步驟在需要啟動(dòng)第n輪〔n=3,4…〕的時(shí)候才需要進(jìn)行計(jì)算.fd? =一(50t + DT((e_ J= M501 Pm P(；+ + (K—i)p)1dtffminM w)W L= a wemin此時(shí)，到第一輪裝置動(dòng)作切負(fù)荷時(shí)候,第二輪裝置的啟動(dòng)元件已經(jīng)動(dòng)作了

〔需要第三輪動(dòng)作時(shí)計(jì)算〕另：公式中的％皿指的是系統(tǒng)的當(dāng)前頻率.注意end也就是，再經(jīng)過〔回一回J秒后，第二輪裝置動(dòng)作切負(fù)荷，此時(shí)的系統(tǒng)頻率已經(jīng)降到了：f2二f.-Af,x〔△，f2,是此時(shí)系統(tǒng)的最低頻率，即此時(shí)系統(tǒng)的最低頻率min1 1 2fmin f2‘此時(shí)，第三輪的啟動(dòng)元件已經(jīng)動(dòng)作了:A2f+f'A‘一秒;第二輪切負(fù)荷后的頻率變化率為〔這時(shí)候△傅于.，Ta重新計(jì)算〕Af—d50xAf—d50x(50T+Dx0)=-1x50P 1(P-Am pWWLi再經(jīng)過再經(jīng)過〔回一反/秒后，第二輪裝置動(dòng)作切負(fù)荷，此時(shí)的系統(tǒng)頻率已經(jīng)降到了:[-mm)ef=f3'minAf2〔△「△「），f3,是此時(shí)系統(tǒng)的最低頻率，即f.二f3,2x 2 3 min3如果fi>f4,那么不需要啟動(dòng)第四輪，否那么啟動(dòng)第四輪.繼續(xù)計(jì)算.min43 .整定計(jì)算的例子C3.1假定的系統(tǒng)條件切負(fù)荷總量為系統(tǒng)保存運(yùn)行總發(fā)電容量的35%.大型機(jī)組的低頻保護(hù)為47.7Hz,0s,要求在最嚴(yán)重情況下系統(tǒng)經(jīng)歷的最低頻率值大于48.0Hz.C.系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)未確切掌握，為平安計(jì)，取為較低值KL=1.5od.系統(tǒng)機(jī)組的慣性常數(shù)M=10s.e?低頻減負(fù)荷裝置全部采用數(shù)字頻率繼電器.C3.2自動(dòng)低頻減負(fù)荷裝置的安排自動(dòng)低頻減負(fù)荷裝置共分兩組，即根本輪與特殊輪.根本輪為快速動(dòng)作，用以抑制頻率下降；特殊輪那么為在根本輪動(dòng)作后,用以恢復(fù)系統(tǒng)頻率到可以運(yùn)行操作的較高數(shù)值.C3.2.1根本輪的整定安排a.當(dāng)K=0.35時(shí)，快速動(dòng)作的根本輪可安排5輪，每輪切負(fù)荷份額的分配可考慮平均取

為為7%.b.根本輪的最高一級(jí)可取為49.0Hz，級(jí)差0.2Hz，即分為49.0,48.8,48.6,48.4,48.2Hz5輪.C.根本輪所帶的人為延時(shí)（不包括斷路器的動(dòng)作時(shí)間）取為0.2s,考慮斷路器的動(dòng)作時(shí)延，再加0.1s,總的延時(shí)為0.3s,以保證選擇性.按以上具體整定值，試算如下，如果可以滿足要求，即可通過：如果不能滿足，那么需適當(dāng)修改頻率起動(dòng)值以及切負(fù)荷量，重新試算，直到滿足系統(tǒng)要求為止.以下是對(duì)根本輪動(dòng)作情況的分析：C3.2.1.1第一輪49.0Hz,0.2s,切7%負(fù)荷.考慮斷路器的動(dòng)作時(shí)間0.1s,當(dāng)Ta=-10%時(shí),系統(tǒng)頻率下降到49.0Hz后第一輪裝置的頻率繼電器開始動(dòng)作，經(jīng)0.2s起動(dòng)斷路器，再經(jīng)0.1s才動(dòng)作切負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率恢復(fù).df在系統(tǒng)頻率下降到49.0Hz后的0.3s間,可認(rèn)為系統(tǒng)頻率變化率?dT 為恒定值，△f=i.o從而可求得第一輪裝置切負(fù)荷時(shí)的系統(tǒng)頻率最低值fmin，由式（C4）可求得P說明：在t=0時(shí)即發(fā)生有功功率缺額的開始,3=1.0,Pm=1.0,L=1+0?1=1丄M=10,Kl=1.5求得PP111 ，， ,,――T=pm-p=1-ii=-0.1〔由這個(gè)式子可以知道負(fù)荷是1.1） 11P.八P，「一D=f+〔K-1)t=1+0.5x1.1twlw頻率下降到49.0Hz,3秒后，系統(tǒng)的頻率為：f=f+dxt=f+ GOT+ xtmindtbx0.3△= 〔 〕\〔 〕 ］x0.3△= 〔 〕\〔 〕 ］〔 〕=490 +一10 I010 丿+ 1+ 1510 丿x110」x <500490丿—J：C/?\J 十±\J ±\J 十 丄十 丄U-±\J A丄?丄UA=48.90〔Hz)x0.310第一輪切負(fù)荷后，系統(tǒng)的頻率變化率由式（C4），按｝。情況考慮,止匕時(shí)f0=48.90Hz,△f=0,可求得為f 1d'f 1d'48.90Hz =—<050xdt1Afmin49.0+-1卜-017)+11+(15一1.0)x1.171x(50.0一49.0)}x0,31-(1.10-0.07 48-90)1550)=+00195(Hz.s)其后系統(tǒng)頻率開始恢復(fù).說明：0.07是切負(fù)荷量；由于頻率變化率>0,所以第二輪不會(huì)啟動(dòng)，系統(tǒng)頻率還是逐漸恢復(fù).C3.2.1.2第二輪48.8出，0.2s,切7%負(fù)荷.〔說明：如果要進(jìn)入第二輪切時(shí)的計(jì)算，與前面的計(jì)算是獨(dú)立的，沒有關(guān)系〕按同樣過切不超過4%,在T=-0.17時(shí)，第三輪最好不動(dòng)作，此時(shí)依靠第一、二輪的動(dòng)作，可以恢復(fù)系統(tǒng)頻率到49.0Hz或以上.對(duì)于T=-0.17情況,在第一輪裝置動(dòng)作切負(fù)荷時(shí)的系統(tǒng)頻率為P說明：由此可以知道l=1+0.17=1.17f=f+dxt=f+—(50T+DAf)xt=10—48.79IHz丿〔即第一輪動(dòng)作后,f已經(jīng)下降到第二輪的啟動(dòng)值了〕然后求第一輪裝置動(dòng)作后的f.這是新階段的初始情況，即f=48.79Hz,t=0情況，由式〔C4)dt求得 第一輪動(dòng)作后的頻率變化率〔這時(shí)候△償于0,Tas新計(jì)算〕為df 1 ,l〔48.79丫5、 nTOC\o"1-5"\h\z— =—x50x11-1.10xl >dt4 10 I50)厶 〔48.79Hz 〔 J=-°3。〔HzS) 說明：式中當(dāng)前負(fù)荷為1.10—1.170.7即在第一輪中已經(jīng)切掉了0.7,而且得到的頻率變化率V0,即頻率是在下降的.新階段開始時(shí)，第二輪裝置的起動(dòng)元件剛剛動(dòng)作，再經(jīng)0.3s動(dòng)作于切負(fù)荷，此時(shí)的系統(tǒng)最低頻率為48.79-0.3X0.3=48.70Hz,然后開始恢復(fù)〔由于這時(shí)候第二輪切負(fù)荷動(dòng)作)，有足夠裕度第三輪不起動(dòng).說明："系統(tǒng)最低頻率"一由于最初的頻率變化是最大的，假設(shè)一直按最大變化率變化，得至03秒后系統(tǒng)可能最低的頻率.然后和第三輪的啟動(dòng)頻率比擬，判斷是否需要進(jìn)行第三輪啟動(dòng).

C3.2.1.3第三輪，48.6Hz,0.2s,切7%負(fù)荷.〔說明：同樣，這里指的是如果要進(jìn)入第三輪切時(shí)的計(jì)算〕按同樣過切不超過4%，在T=-0.24時(shí)第四輪最好不動(dòng)作.在這種情況下,依靠前三輪動(dòng)作，系統(tǒng)頻率可以恢復(fù)到49.0Hz以上.當(dāng)T=-0.24時(shí)，在第一輪動(dòng)作切負(fù)荷時(shí)C3.2.1.3第三輪，48.6Hz,0.2s,切7%負(fù)荷.〔說明：同樣，這里指的是如果要進(jìn)入第三輪切時(shí)的計(jì)算〕按同樣過切不超過4%，在T=-0.24時(shí)第四輪最好不動(dòng)作.在這種情況下,依靠前三輪動(dòng)作，系統(tǒng)頻率可以恢復(fù)到49.0Hz以上.當(dāng)T=-0.24時(shí)，在第一輪動(dòng)作切負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)頻率已下降到a夕廣一仁|24-〔50T+DAf〕xt=MaT()\49.0+-&0\_0.24丿+1+f=f+@狗=f+.dt?min(15-10)x12Jx(50.0-49.0)x0,310=48.69(Hz)在第一輪動(dòng)作切負(fù)荷的前一瞬間()=.110\-024,+1+10〔說明：這時(shí)候△休等于0)(15-10)x124]x(50.0-48.69)}48.59Hz一丄。(Hzs)到第一輪裝置動(dòng)作切負(fù)何時(shí)，第二輪裝置的起動(dòng)元件已動(dòng)作了-488-+48-60=0?11S.10一輪裝置動(dòng)作后說明：48.8是第二輪啟動(dòng)頻率,48.69是當(dāng)前頻率，-1.0是頻率變化率第一輪動(dòng)作后〔切調(diào)了0?7的負(fù)荷〕的頻率變化率〔這時(shí)候△博于0,10重新計(jì)算〕為:dftd48.69Hz—?1-117x10=-0.620Hz/s說明：當(dāng)前負(fù)荷功率1.17=1.24-0.7再經(jīng)〔0.3-0.11)=0.19〔s)后，第二輪裝置動(dòng)作切負(fù)荷，此時(shí)的系統(tǒng)頻率已降到48.69-0.620X0.19=48.57〔Hz)此時(shí),第三輪的起動(dòng)元件已動(dòng)作了-48.60+48.57 ()-0.620=0,05s說明：48.6是第三輪啟動(dòng)頻率,48.57是當(dāng)前頻率，-0.620是