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1、第五章 电力系统的有功功率和频率调整第五章 电力系统的有功功率和频率调整1o 电力系统？电力系统？2o 正常运行方式？正常运行方式？3o 调整控制什么？调整控制什么？4o 为什么要调整控制？为什么要调整控制？5o 怎么调整控制？怎么调整控制？回 顾 与 问 题回 顾 与 问 题2发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电RTURTURTURTURTURTU数据采集和传输数据采集和传输通讯服务器通讯服务器通讯服务器通讯服务器应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器电电电 电 网网网 网 调调调 调 度度度度电力系统电力系统电力系统电力系统示意图示意图示意图示
2、意图50.0Hz50.0Hz49.849.850.250.2发发发发 电电电电用用用用 电电电电第第一一讲 电力系统有功功率和频率的调 整控制第讲 电力系统有功功率和频率的调 整控制第二二讲 电力系统运行方式的优化讲 电力系统运行方式的优化第五章 电力系统的有功功率和频率调整第五章 电力系统的有功功率和频率调整55.1.1 概述概述5.1.2 有功功率和频率有功功率和频率5.1.3 电力系统频率特性电力系统频率特性5.1.4 电力系统频率控制电力系统频率控制5.1.5 有功功率平衡有功功率平衡第第一一讲 电力系统有功功率和频率的调整控制讲 电力系统有功功率和频率的调整控制第第一一讲 电力系统有
3、功功率和频率的调整控制讲 电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.1 概述（概述（f、P 调控的必要 性调控的必要 性）75.1.1 概述概述（f、P 调控的必要性调控的必要性）一、电力系统一、电力系统频率控制频率控制的必要性的必要性A 频率对电力频率对电力用户用户的影响(1)频率 的影响(1)频率 f 变化，会引起异步电动机变化，会引起异步电动机转速转速 n 变化,使得电动机所驱动的加工工业产品的 机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品。变化,使得电动机所驱动的加工工业产品的 机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品。8（3）频率（3）频
4、率 f 波动，会影响某些测量和控制用的 波动，会影响某些测量和控制用的 电子设备的准确性和性能电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作，这对一些重要工业和国防是不能允许的（2）频率,频率过低时有些设备甚至无法工作，这对一些重要工业和国防是不能允许的（2）频率 f 降低，将使电动机的转速和降低，将使电动机的转速和输出功率输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。9B 频率对频率对电力系统电力系统的影响（1）频率的影响（1）频率 f 下降时,汽轮机下降时,汽轮机叶片的振动叶片的振动会
5、变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。当频率低到45Hz附近时,汽轮机叶片可能发生共振而断裂,造成重大事故。会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。当频率低到45Hz附近时,汽轮机叶片可能发生共振而断裂,造成重大事故。10（2）频率（2）频率f 下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机 辅机（如送风机）的出力随之下降,从而使发电机发出的有功功率下降。（如送风机）的出力随之下降,从而使发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降 到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。-出现频率雪崩会造成
6、大面积停电,甚至使整个系统瓦解。11（3）在核电厂中,（3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵 反应堆冷却介质泵 对供电频率 对供电频率 f 有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。12（4）电力系统频率（4）电力系统频率f 下降时,异步电动机和变压器的下降时,异步电动机和变压器的励磁电流励磁电流增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降；频率下降还会引起增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降；频率下降还会引起励磁机出力励磁机出力下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的
7、电压水平偏低,当频率下降到一定值时,可能出现下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低,当频率下降到一定值时,可能出现电压雪崩电压雪崩,也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。,也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。13二、电力系统二、电力系统有功功率控制有功功率控制的必要性的必要性A 维持电力系统维持电力系统频率频率在允许范围之内电力系统频率在允许范围之内电力系统频率f，是靠并联运行的发电机组是靠并联运行的发电机组发出的有功发出的有功功率总和 与系统内所有负荷功率总和 与系统内所有负荷(包括网损包括网损)消耗的有功消耗的有功功率总 和之间的功率总 和之间的平衡
8、平衡来维持的。但是电力系统的来维持的。但是电力系统的负荷是时刻变化负荷是时刻变化的的,从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就要及时调节并联运行机组有功功率。从而导致系统频率变化。为了保证电力系统频率在允许范围之内，就要及时调节并联运行机组有功功率。14B 提高电力系统运行的提高电力系统运行的经济性经济性当系统频率当系统频率f在额定值附近时，虽然频率满足要求，但是没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应发多少有功功率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但是没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应发多少有功功率电力系统有功控制的任务之一就是要解决这个问题 电力系
9、统有功控制的任务之一就是要解决这个问题 这就是电力系统这就是电力系统经济调度经济调度问题。问题。15C 保证联合电力系统的保证联合电力系统的协调运行协调运行电力系统的规模在不断地扩大电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了联合电力系统（已经出现了联合电力系统（将几个区域电力系统联在一起组成的）将几个区域电力系统联在一起组成的）有的联合电力系统实行有的联合电力系统实行分区域控制分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。，要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统间 这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统间 联
10、络线联络线上通过的功率和电量实行控制上通过的功率和电量实行控制16Introduction：本讲的主要内容本讲的主要内容 为什么 为什么 P 和和 f 联系起来 频率调控原理 频率调控方法和措施 有功功率平衡联系起来 频率调控原理 频率调控方法和措施 有功功率平衡第第一一讲 电力系统有功功率和频率的调整控制讲 电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.2 有功功率和频率有功功率和频率185.1.2 有功功率和频率有功功率和频率一、基本概念电力系统的频率一、基本概念电力系统的频率 f 由发电机的转速由发电机的转速 n 决定相联系统决定相联系统只有一个频率只有一个频率，是一个全局问题 这与电压不同（
11、存在电压损耗、分布），是一个全局问题 这与电压不同（存在电压损耗、分布）60/nfp=19二、频率二、频率?额定频率：额定频率：50Hz?频率偏移：系统运行频率与额定频率之差频率偏移：系统运行频率与额定频率之差f =ffN20?电网频率电网频率f：发电机转速的体现：发电机转速的体现?当发电机输出功率当发电机输出功率PE与原动机与原动机PM平衡时，平衡时，f 和不变和不变?负荷负荷PD随机变化随机变化PE随机变化，随机变化，PM无法突变无法突变f 随机变化随机变化频率偏移可以避免吗？频率偏移不可避免2122?目前我国国标规定：目前我国国标规定：500.2Hz?发达国家：发达国家：500.1Hz?
12、随着频率自动控制技术的进步，华东电网已做到随着频率自动控制技术的进步，华东电网已做到500.1Hz频率偏移的允许范围？负荷要求频率偏差一般应控制在（负荷要求频率偏差一般应控制在（0.2 0.5）Hz内内23如果如果有功电源充足有功电源充足，能保证用户需要，且具有及时进行，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力调整的能力，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。频率特性频率特性如何将频率控 制在合理的范 围之内？三、系统频率水平由有功功率三、系统频率水平由有功功率平衡平衡决定决定第第一一讲 电力系统有功功率和频率
13、的调整控制讲 电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.3 电力系统频率特性电力系统频率特性251.日负荷曲线日负荷曲线一、电力系统综合负荷的静态频率特性5.1.3 电力系统频率特性电力系统频率特性26实际的负荷变化要复杂得多，除了上图所示在总体上呈连 续变化的趋势以外，还包含呈随机变化的部分随机变化的部分：?主要是变化幅度较小、变化周期较短主要是变化幅度较小、变化周期较短(以几秒钟为周期以几秒钟为周期)的随机分量；的随机分量；?有的还具有变化幅度稍大、变化周期稍长的有的还具有变化幅度稍大、变化周期稍长的(以几分钟为周期以几分钟为周期)脉动分量。脉动分量。日负荷曲线中的随机变化部分日负荷曲线中的
14、随机变化部分272.静态频率特性静态频率特性?静态特性静态特性：指电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系。：指电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系。?动态特性动态特性：指电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系。：指电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系。负荷特性指负荷功率随负荷端电压或系统频率变 化而变化的规律，因而有电压特性和频率特性 之分，进一步可分为静态特性和动态特性。28?有的与频率有的与频率无关无关，?有的与频率的有的与频率的一次一次方成正比，方成正比，?有的与频率的有的与频率的二次二次方成正比，方成正比，?有的与频率的有的与频率
15、的更高次方更高次方成正比。成正比。综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负荷吸取的有功功率综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负荷吸取的有功功率29综合综合负荷与频率负荷与频率的关系：的关系：2012nLLNLNLNnLNNNNfffPa Pa Pa Pa Pfff=+L201*2*nLnPaa fa fa f=+L*012 1LLLNNnPfPfPfaaaa=+=L30在在额定频率附近额定频率附近，负荷的静 态频率特性，负荷的静 态频率特性近似为直线近似为直线特性曲线的斜率 特性曲线的斜率 KL 负荷的频率 调节效应系数(MW/Hz)fNfLPLNP12负荷的静态频率特性1-实际曲线 2-近似直线
16、电力系统电力系统综合负荷的静态频率特性：综合负荷的静态频率特性：31负荷的频率调节效应系数 负荷的频率调节效应系数 KL*fPKfPKLLLL=/LLNLNKKfP=说明说明:其值与系统各类负荷的比重和性质有关，一般其值与系统各类负荷的比重和性质有关，一般KL*取值取值13；不能人为整定；不能人为整定32二、发电机组的功率频率静态特性负荷是随时间不断变化的?针对负荷连续和较大的变化而对发电机出力和频率的调整，则称为频率的二次和三次调整。?对于随机变化分量，由于它的数量较小而变化较快，发电机有功出力的调整在速度上必须能与之相适应，而要求出力改变的数量则较小。原动机调速器频率的一次 调整频率的一次
17、 调整33系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：负荷组成：（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电炉启停炉启停调速器调速器频率的一次调整频率的一次调整调频器调频器频率的二次调整频率的二次调整根据预测根据预测 负荷，在负荷，在 各机组
18、间各机组间 进行最优进行最优 负荷分配负荷分配频率的三次调整（经济运行调度）频率的三次调整（经济运行调度）34?电气液压式将发电机的转速转换成相应的电气液压式将发电机的转速转换成相应的电信号电信号(或数 字信号或数 字信号)，再通过电气，再通过电气-液压转换器液压转换器(简称电 液转换器简称电 液转换器)转变为液压变化信号。转变为液压变化信号。1发电机组的自动调速系统发电机组的自动调速系统根据其根据其转速测量元件转速测量元件的不同的不同?机械液压式采用离心飞摆机械液压式采用离心飞摆(或其它机械装置或其它机械装置)将转速变化 信号转变为位移将转速变化 信号转变为位移(或液压或液压)变化信号变化信
19、号35离心飞锤式机械液压调速装置工作原理伺服马达控制的伺服马达控制的 转速转速整定整定元件元件nREF进汽量增进汽量增 加，机组加，机组 出力加大出力加大36离心飞锤式机械液压调速装置工作原理伺服马达控制的伺服马达控制的 转速转速整定整定元件元件nREF转速不能维持恒定：有差调节转速不能维持恒定：有差调节37电气液压式调速系统：电气液压式调速系统：转速测量元件、转速测量元件、放大元件、放大元件、执行结构、执行结构、转速控制机构转速控制机构fsetfGPsetPerrU电压信号382.发电机组的功率频率静态特性发电机组的功率频率静态特性?对于机械液压式调速系统，原动机功率的增大对应于机组转速的降
20、低?由于发电机的有功功率随着原动机的功率的增加而增加?而且系统的频率与机组转速成正比在自动调速系统作用下，发电机组输出的有功 功率与频率之间的稳态关系称为机组的有功功 率静态频率特性，简称机组的频率特性。因此可以近似地认为机组的频率特性为一条直线39稳态下发电机发出的有 功功率与频率之间的关 系为稳态下发电机发出的有 功功率与频率之间的关 系为setP()GsetGsetPPKff=+其斜率为其斜率为KG。对于不同的功率给定值。对于不同的功率给定值Pset，相应的 频率特性将在垂直方向移动，而其斜率不变。，相应的 频率特性将在垂直方向移动，而其斜率不变。40由上可见，（等效）发电机组由上可见，
21、（等效）发电机组功率功率 P 频率频率 f 静态特性 静态特性 都是向下倾斜的，其下降程度用都是向下倾斜的，其下降程度用调差系数调差系数或或单位调节功率单位调节功率KG表示：表示：1GGGfPPKf=或(MW/Hz)注意负 号！注意负 号！41kG的标幺值为的标幺值为GGNG*G*N*PPPkfff=GNGG*NPkkf=kG可人为调节整定；可人为调节整定；kG的大小与机组类型、调速机构有关，不同类型机组的的大小与机组类型、调速机构有关，不同类型机组的 kG取值范围不同取值范围不同汽轮发电机组汽轮发电机组kG*2516.7水轮发电机组水轮发电机组kG*5025说明：说明：42?电力系统主要由发
22、电机、输电网和负荷组成。电力系统主要由发电机、输电网和负荷组成。?如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。三、电力系统的频率特性发电机组发电机组的功率频率特性和 的功率频率特性和 综合负荷综合负荷的功率频率特性的的功率频率特性的交点交点就是电力系统的频率的稳定运行点。就是电力系统的频率的稳定运行点。43如图，当等效发电机运行在特性如图，当等效发电机运行在特性G1 综合负荷特性为综合负荷特性为L1时，系统运行在时，系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f1OPPL1ff1oL1L2G
23、1G244当系统负荷增加，综合负荷特性为当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为时，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为G1,系统运行在系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f2。POPL1ff1f2ooPL2L1L2G1G245OPL1ff1f2ooPL2L1L2G1G2of3如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为L2时 改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性变为时 改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性变为G2,则系统运行在则系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f3。P46
24、5.1.1 概述概述（f、P 调控的必要性）调控的必要性）5.1.2 有功功率和频率有功功率和频率（f、f、0.2Hz、有功平衡）、有功平衡）5.1.3 电力系统频率特性电力系统频率特性简 要 回 顾简 要 回 顾=fPKGG1fPKLL=注意负 号！注意负 号！第第一一讲 电力系统有功功率和频率的调整控制讲 电力系统有功功率和频率的调整控制5.1.4 电力系统频率调控电力系统频率调控48OPPL1ff1oL1L2G1PL2f2o一、电力系统频率的一次调整（一次调频）当发电机运行在特性 当发电机运行在特性 G1，综合负荷特性为 综合负荷特性为 L1时，则系统运行在 时，则系统运行在 o点，频率
25、为点，频率为 f1当系统负荷增加，综合负荷特性为当系统负荷增加，综合负荷特性为 L2时 发电机的调速系统的设定值不变，发电机特性仍然为时 发电机的调速系统的设定值不变，发电机特性仍然为 G1 则系统运行在则系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为 f249当系统负荷增加当系统负荷增加PL0f2OPPL1ff1oL1L2G1PL2oPL0a(1).负荷负荷的频率特性将向上移动的频率特性将向上移动(2).由于由于发电机组发电机组的惯性，它们的转速不能突然变化机组的出力小于负荷的功率所有的发电机组都开始减速的惯性，它们的转速不能突然变化机组的出力小于负荷的功率所有的发电机组都开始减速?在调速系统的作
26、用下，增加原动机的机械功率并同时增加发电机发出的有功功率。在调速系统的作用下，增加原动机的机械功率并同时增加发电机发出的有功功率。转速n减 小，则f 降低?负荷吸收的有功功率减少。负荷吸收的有功功率减少。PL350这种由这种由发电机特性发电机特性和 和 负荷调节效应 负荷调节效应 共同承担 整个系统负荷变化 使系统运行在另一共同承担 整个系统负荷变化 使系统运行在另一f此称为一次调频此称为一次调频负荷调节效应使负荷少吸收有功负荷调节效应使负荷少吸收有功PL3PL2 KL(f2f1)f2OPPL1ff1oL1L2G1PL2oPL0aPL3频率一次调整的结果：系统频率降低到 f2，并且发电机有功功
27、率增加了发电机有功功率增加了PL2PL1KG(f2 f1)51()0LGLPKKf=+KS：称为：称为系统的单位调节功率系统的单位调节功率，单位，单位MW/Hz 它表示它表示发电机组调速器发电机组调速器和和负荷负荷本身的调节效应共 同作用下引起频率发生单位变化的负荷变化量。本身的调节效应共 同作用下引起频率发生单位变化的负荷变化量。?数学表达式：数学表达式：0LGLSPKKKf=+=52?在系统中有多台发电机组且它们的调差系数不相等的情况下需要根据各台机组的额定出力和调差 系数进行计算，得出全系统在系统中有多台发电机组且它们的调差系数不相等的情况下需要根据各台机组的额定出力和调差 系数进行计算
28、，得出全系统(或者由一部分 发电机组成的等值发电机组或者由一部分 发电机组成的等值发电机组)的的综合调差系 数和相应的单位调节功率综合调差系 数和相应的单位调节功率标幺值。标幺值。53【例【例5-2】设某一电力系统中所含机组台数、单机容量及其 调速系统的调差系数分别为：】设某一电力系统中所含机组台数、单机容量及其 调速系统的调差系数分别为：机组形式 单机容量 台数 总容量 调差系数机组形式 单机容量 台数 总容量 调差系数%(MW)(MW)水轮机组 水轮机组 225 4 900 2.5汽轮机组 汽轮机组 200 10 2000 4.0汽轮机组 汽轮机组 300 7 2100 5.0计算系统全部
29、发电机组的单位调节功率及其标幺值计算系统全部发电机组的单位调节功率及其标幺值.54【解】【解】由式由式(5-10)和式和式(5-9)，各类发电机组的单位调节功率，各类发电机组的单位调节功率 分别为分别为4225MW水轮机组水轮机组 KG*=1/(%)*100=100/2.5=40 KG=KG*PGN/fN=40(4225)/50=720MW10200MW汽轮机组汽轮机组 KG*=100/4.0=25 KG=25(10200)/50=1000MW7300MW水轮机组水轮机组 KG*=100/5.0=20 KG=20(7300)/50=840MW 全部发电机的全部发电机的单位调节功率单位调节功率:
30、KG =720+1000+840=2560MW系统发电机组总容量为系统发电机组总容量为900+2000+2100=5000MW从而得从而得KG*=256050/5000=25.655?为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；+=LGSKKK?注意：注意：?取功率的增大或频率的上升为正；取功率的增大或频率的上升为正；?对于系统有若干台机参加一次调频：对于系统有若干台机参加一次调频：?对于对于满载满载机组，不再参加调整。机组，不再参加调整。56一次调频后的系统一次调频后的系统:0LSGLPKKKf=+=-0()LGLGLS
31、PPPKKfKf=+=0GNLNLGLNNPPPKKfff+=0LrGLSPk KKKf+=LNGNrPPk/=称为系统的热备用系数57二、电力系统频率的二次调整（二次调频）当系统负荷变化较当系统负荷变化较 大，大，而频率的一次而频率的一次 调整使得系统频率调整使得系统频率 过高或过低时需要过高或过低时需要 发电机的调频器，发电机的调频器，使系统使系统 f 恢复到规恢复到规 定范围内定范围内发电机特性变为发电机特性变为 G2,系统频率回到系统频率回到 f3。(f3可能等于可能等于f1)OPPL1ff1oL1L2G1PL2f2oG2of3GPGKfLKfPL3a58当系统负荷变化较大，通过改变发
32、电机的 调频器使系统频率恢复到规定范围内的频率调 整称为频率的当系统负荷变化较大，通过改变发电机的 调频器使系统频率恢复到规定范围内的频率调 整称为频率的二次调整二次调整。因此，当系统负荷增加时，其由以下三方面提供：因此，当系统负荷增加时，其由以下三方面提供：?二次调频的发电机组增发的功率；二次调频的发电机组增发的功率；?发电机组执行一次调频，按调差系数分配而增发的功率；发电机组执行一次调频，按调差系数分配而增发的功率；?由负荷频率调节效应所减少的负荷功率。由负荷频率调节效应所减少的负荷功率。GPfKGfKL59二次调频手动或电动发电机组的调频器来调节其有 功功率输出的过程。二次调频的特点可以
33、实现频率的二次调频手动或电动发电机组的调频器来调节其有 功功率输出的过程。二次调频的特点可以实现频率的无差调节无差调节。在一次调频的基础上，由一个或数个 发电厂来承担。在一次调频的基础上，由一个或数个 发电厂来承担。(1)电厂的分类电厂的分类主调频厂主调频厂:负责全系统的频率调整工作，一 般由一个发电厂担任；负责全系统的频率调整工作，一 般由一个发电厂担任；辅助调频厂辅助调频厂:协助主调频厂调频，一般由协助主调频厂调频，一般由1 2个电厂承担；个电厂承担；非调频厂非调频厂：一般按负荷曲线发电，不参与调 频。主调频厂的选择：一般按负荷曲线发电，不参与调 频。主调频厂的选择：61具有足够的调节容量
34、和范围具有较快的调节速度具有安全性与经济性具有足够的调节容量和范围具有较快的调节速度具有安全性与经济性(2)主调频厂的选择条件主调频厂的选择条件还应注意以下两点：还应注意以下两点：电源联络线上的交换功率；调频引起的电压波动是否在允许偏移 范围之内。电源联络线上的交换功率；调频引起的电压波动是否在允许偏移 范围之内。62300万以上大系统的调度规程规定：万以上大系统的调度规程规定：?频率偏移不超过频率偏移不超过0.2Hz时由主调频厂调频时由主调频厂调频?频率偏移超过频率偏移超过0.2Hz时，辅助调频厂参加调频时，辅助调频厂参加调频?频率偏移超过频率偏移超过0.5Hz时，系统内所有电厂参与调频时，
35、系统内所有电厂参与调频(3)各电厂的调频职责各电厂的调频职责63枯水季节：枯水季节：水电厂为主调频厂；水电厂为主调频厂；丰水季节：丰水季节：选择装有中温中压机组的火电 厂作为主调频厂。选择装有中温中压机组的火电 厂作为主调频厂。(4)水火电厂并存系统中的主调频厂选择水火电厂并存系统中的主调频厂选择64多台机组并列运行（三台机组，1号机组为主调 频机组）0123123()()LLGGGLGLPPPPPKKKfKfKKf=+=+=+01()LGGLPPKKf=+调频机组未动作时调频机组动作后调频机组未动作时调频机组动作后65?例：某系统中有容量为例：某系统中有容量为100MW的四台发电机并联运行，
36、每台发电机调差系数为的四台发电机并联运行，每台发电机调差系数为4%，系统频率为，系统频率为50Hz，系统总负荷为，系统总负荷为320MW，在下列运行情况下，当负荷增加，在下列运行情况下，当负荷增加50MW时频率为多少（负荷的频率调节效应系数为时频率为多少（负荷的频率调节效应系数为1.5）？（）？（1）机组平均分配负荷；（）机组平均分配负荷；（2）两台机组满载，余下负荷由另两台机组承 担；（）两台机组满载，余下负荷由另两台机组承 担；（3）如果在）如果在(1)中，机组二次调整增发中，机组二次调整增发20MW功 率，系统频率变为多少？如果要使功 率，系统频率变为多少？如果要使f维持在 维持在 50
37、Hz，二次调整应增发多少功率？，二次调整应增发多少功率？66【解】首先计算每台机组的单位调节功率和负荷的频率 调节效应系数【解】首先计算每台机组的单位调节功率和负荷的频率 调节效应系数KG=(1/*)PGN/fN=1/0.04100/50=50 MW/HzKL=KL*PLN/fN=1.5320/50=9.6 MW/Hz(1)机组平均分配负荷时：每台机承担机组平均分配负荷时：每台机承担80MW负荷，未满载，全部参加一次调整负荷，未满载，全部参加一次调整KG =4*50=200 MW/Hz0()LGLPKKf=+500.239 Hz2009.6f=+f =50-0.239=49.761 Hz67(
38、2)两台机组满载，余下负荷由另两台机组承担：两台机满载，不参加一次调整，即两台机组满载，余下负荷由另两台机组承担：两台机满载，不参加一次调整，即KG =2*50=100 MW/Hz500.456 Hz1009.6f=+f =50-0.456=49.544 Hz68(3)二次调频：二次调频：f =50-0.143=49.857 Hz0()LGGDPPKKf=+50200.143 Hz2009.6f=+00LGsPPfK=要使频率维持在要使频率维持在50Hz，即实现无差调节，即实现无差调节050 MWGLPP=69三、互联系统频率的调整由几个地区系统互联为一个大系统的情 况，对某一个地区系统而言，
39、负荷变化（增 加）时，可能伴随着与其他系统交换功 率的变化，则有PtP()()fKfKKPPPSDGGt=+=A B tP 流入或流出流入或流出70若设若设A、B两系统互联，两系统负荷变化（增加）分别为，引起互联系统的频率变化（降 低），及联络线交换功率的变化，如下图：两系统互联，两系统负荷变化（增加）分别为，引起互联系统的频率变化（降 低），及联络线交换功率的变化，如下图：A B tP DBDAPP,ftP对系统对系统A：()DAtGAAPPPKf+=()DBtGBBPPPKf=对系统对系统B：()()ADBGBBDAGAABBAtABABABKPPKPPKPKPPKKKK=+()()DAG
40、ADBGBABABABPPPPPPfKKKK+=+71四、AGC（Automation Generation Control）?目的是使电力系统的出力与负荷相适应，保持目的是使电力系统的出力与负荷相适应，保持频率额定频率额定和通过和通过联络线的交换功率联络线的交换功率等于 计划值，并尽可能实现机组等于 计划值，并尽可能实现机组(电厂电厂)间负荷的间负荷的经济分配经济分配72AGC的基本目标?使全系统的出力与负荷相匹配使全系统的出力与负荷相匹配?将电力系统的频率偏差调节到将电力系统的频率偏差调节到0，保持系统频率为额定值，保持系统频率为额定值?控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内
41、有功功率的平衡控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡?在区域各个电厂间进行负荷的经济分配在区域各个电厂间进行负荷的经济分配73?上述的第一个目标与所有发电机的调速器有关。上述的第一个目标与所有发电机的调速器有关。?第二个和第三个目标与频率的二次调整有关，也称为第二个和第三个目标与频率的二次调整有关，也称为负荷频率控制（负荷频率控制（LFC）。?第四个目标也与二次调整有关，又称为第四个目标也与二次调整有关，又称为经济调度（经济调度（EDC）。5.1.5 有功功率平衡及负荷的合理分配有功功率平衡及负荷的合理分配第一讲 电力系统有功功率和频率的调整控制第一讲 电力系统有功
42、功率和频率的调整控制75发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（1）火力发电厂火力发电厂：总容量一半以上。：总容量一半以上。?燃油火力发电厂?燃汽火力发电厂?燃烧火力发电厂效率高容量大?低温低压（450，35大气压）?中温中压（520，100大气压）?高温高压（550，180大气压）?超临界机组(575，200以上)（2）热力发电厂热力发电厂：发电：发电+供热强迫出力：为保证供热而必须发出的有功供热强迫出力：为保证供热而必须发出的有功一、有功电源76（3）水力发电厂水力发电厂?多年调节库容水力发电厂?日调节库容水力发电厂?径流式库容水力发电厂?抽水蓄
43、能库容水力发电厂（4）核能发电厂核能发电厂77二、各类发电厂的运行特点1 火电厂1 火电厂（1）燃料及运输费用（2）有功出力最小限制（3）效率与蒸汽参数有关（4）启停时间长且启停费用高（5）热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出 功率是不可调节的强迫功率。782 水电厂2 水电厂（1）不需燃料费，但一次投资大（2）出力调节范围比火电机组大（3）启停费用低，且操作简单（4）出力受水头影响（5）抽水蓄能（6）必须释放水量强迫功率793 核电厂3 核电厂（1）最小技术负荷小，为额定负荷1015。（2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停及急剧调节时，易于损坏设备。（3）一次投资大，运行费用小
44、。80三、各类发电厂的合理组合?原则原则（1）充分利用水源。（2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作 用。（3）尽量降低火力发电成本。（1）充分利用水源。（2）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作 用。（3）尽量降低火力发电成本。81枯水期枯水期丰水期丰水期抽水抽水发电发电82 负荷备用负荷备用：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置 的备用（最大负荷的：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置 的备用（最大负荷的3-5%）。）。事故备用事故备用：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为 保证向用户正常供电而设置的备用。（：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为 保证向用户正常供电而设置
45、的备用。（5%10%，最大单机容量）最大单机容量）检修备用检修备用：为发电设备的定期检修及设置的备用。：为发电设备的定期检修及设置的备用。国民经济备用国民经济备用：考虑到国民经济超计划增长而设置的备 用。：考虑到国民经济超计划增长而设置的备 用。?热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总负荷的差值，（根据需要随时可以投入的备用）热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总负荷的差值，（根据需要随时可以投入的备用）热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。?冷备用：处于待机状态，但设备完好，随时可以启动的发电设备。冷备用：处于待机状态，但设备完好，随时可
46、以启动的发电设备。四、有功功率电源的备用83End of End of P&f!845.2.1 概述概述5.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配5.2.3 水火电间的水火电间的P经济分配经济分配5.2.4 最优潮流最优潮流第第二二讲 电力系统运行方式的优化讲 电力系统运行方式的优化第第二二讲 电力系统运行方式的优化讲 电力系统运行方式的优化5.2.1 概述概述865.2.1 概述概述2、经济运行所研究的内容：在供应相同负荷和满足相同约束的条件下，采用 优化系统中可能的所有手段使运行费用最小。1、重要意义：降低百分之一的费用则是节约了一笔非 常可观的费用。运行费用主要体现在火电厂燃料成
47、本等。2、经济运行所研究的内容：在供应相同负荷和满足相同约束的条件下，采用 优化系统中可能的所有手段使运行费用最小。1、重要意义：降低百分之一的费用则是节约了一笔非 常可观的费用。运行费用主要体现在火电厂燃料成本等。?负荷在火电厂间的合理分配负荷在火电厂间的合理分配?降低网损降低网损常称之为经济调度(ED)3、学习方法：数学模型3、学习方法：数学模型计算方法计算方法第第二二讲 电力系统运行方式的优化讲 电力系统运行方式的优化5.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配885.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配1、基本概念1、基本概念使燃料消耗最少。使燃料消耗最少。?用煤吨数表
48、示或 money 表示。用煤吨数表示或 money 表示。有功优化的目标函数有功优化的目标函数耗量特性耗量特性反映发电设备单位时间内能量输入和输出关系的曲线。反映发电设备单位时间内能量输入和输出关系的曲线。()PFF=FP0 tg=耗量特性耗量特性?锅炉的输入是燃料（t标准煤/h），输出是蒸汽（t/h）；锅炉的输入是燃料（t标准煤/h），输出是蒸汽（t/h）；?汽轮发电机组的输入是蒸汽（t/h），输出是电功率（MW）；汽轮发电机组的输入是蒸汽（t/h），输出是电功率（MW）；?水电厂输入是水（m水电厂输入是水（m3 3/h）。/h）。89耗量特性曲线上某点的 纵横坐标之比，即输 入与输出之比。
49、耗量特性曲线上某点切线的斜率称 为该点的耗量微增率。耗量特性曲线上某点的 纵横坐标之比，即输 入与输出之比。耗量特性曲线上某点切线的斜率称 为该点的耗量微增率。dPdF=它表示在该点运行时输入增 量对输出增量之比。它表示在该点运行时输入增 量对输出增量之比。比耗量比耗量PF/=比耗量倒数 表示发电厂的效率比耗量倒数 表示发电厂的效率FP/=耗量微增率耗量微增率FP0 tg=耗量特性耗量特性902、双机运行时的有功分配2、双机运行时的有功分配1gP2gPLDP两台机组并联运行两台机组并联运行已知两台机组的耗量性、和总的负荷功率。已知两台机组的耗量性、和总的负荷功率。()11gPF()22gPFL
50、DP如何确定负荷功率在两机组间的 分配，使总的燃料消耗最小？如何确定负荷功率在两机组间的 分配，使总的燃料消耗最小？)min(21FF+目标函数：约束条件：目标函数：约束条件：LDggPPP=+21耗量特性：耗量特性：)()(222111ggPFFPFF=已知，求解，已知，求解，911212()0ggLDLFFPPP=+=采用拉格朗日乘数法求条件极值采用拉格朗日乘数法求条件极值：对 求偏导,并令其为零对 求偏导,并令其为零：,1gP2gP0222=ggdPdFPL0111=ggdPdFPL=2211ggdPdFdPdF双机运行时的有功分配1gP2gPLDP两台机组并联运行两台机组并联运行922