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第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 一、等微增率分 配负荷的基本概 念 微增率是指输入耗量 微增量与输出功率微 增量的比值。 等微增率法则，就是 运行的发电机组按微 增率相等的原则来分 配负荷，这样就可使 系统总的燃料消耗 （或费用）为最小。 )(b)(a)(c )(d)(e)( f F P F P F P PP b P ooo ooo 图 3-14 三种典型的耗量特性及其微增率曲线 b b 对应于某一输出功率时的微增率就是耗量 特性曲线上对应于该功率点切线的斜率，即 P F b = 式中 b耗量微增率 （或简称微增率） ； F输入耗量微增量； P输出功率微增量。 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 图 3-15 机组负荷改变时耗量的变化示意图 P1P2 P2P1P 1机组 2机组 b2 b1 b b1 b2 b1 b2 PP 2211 PPPP=Q 22221111 bPPbbPPb SS 省煤 耗煤 数学推导 设有 n台机组， 每台机组承担的负荷为P1， P2， ，Pn， 对应的燃料消耗为F1，F2， ， Fn，则总的燃料消耗为 = n i iF F 1 而总负荷功率PL为 = = n i iLPP 1 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 用拉格朗日乘子法则来求解 取拉格朗日方程 = FL 式中 F总燃料消耗； 拉格朗日乘子； 约束函数。 这里功率平衡就是相应的约束条件，即 0 21 =+ PPPPLn 或 ()= PPPn ，, 21 = n i iP 1 0= PL 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 使总燃料消耗最小的条件是（3-31）式对功率的 偏导数为零。即 0= = PP F P L iii （i1， 2， ， n） （3-33） 因PL是常数， 同时各机组的输出功率又是相互无关的， 所以 0 1 = = = PP PP F P L L n i i iii 001= P F i 0= P F i 或 = P F i 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 设每台机组都是独立的，那么每台机组燃料消耗 只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成 = P F i i 由此可得 = = = n n P F P F P F 2 2 1 1 即 = n bbb 21 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 因此，发电厂内并联运行机组的经济调度准则为：各机组运行时微 增率b1,b2,bn相等，并等于全厂的微增率。 图 3-16 为发电厂内 n台机组按等微增率运行分配负荷时的示意图。 图 3-16 多台机组间按照等微增率分配负荷示意图 b1b2bn b1b2bn PnP1P1P2P2Pn 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 二、发电厂之间负荷的经济分配二、发电厂之间负荷的经济分配 设有 n 个发电厂， 每个电厂承担的负荷分别为P1，P2， ，Pn， 相应的燃料消耗为F1，F2，Fn，则全系统总的燃料消耗为 =+ = n i inFFFF 1 21 总的发电功率与总负荷PL及线损 pe相平衡，即 0 1 = = p PP e L n i i 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 拉格朗日方程为： )( 11 eL n i i n i i pPPFL= = 上式对功率的偏导数为零，得： 01= = i e ii P p P F P L （i1，2，n） 或 i i i i e i L P F P p P F = =1 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 式中 i L 线损修正系数， i e i P p L = 1 1 ； 系统微增率； bi i i P F = 电厂微增率。 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 在考虑线损条件下，负荷经济分配的准则是每个电厂的微增率与相应的线 损修正系数的乘积相等。 为了求得各电厂的微增率bi，必须计算出线损pe（一般事先根据运 行工况而选定的线损系数求得） ，然后算出各电厂的线损微增率 i，即 i e i P p = ，在和i已知后，就可求出bi，即 )1 ( iib = 由上式得 = = = n n bbb 111 2 2 1 1 （3-42） 调频电厂按（3-42）式运行是最经济的负荷分配方案。 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 三、自动发电控制（三、自动发电控制（AGC/EDC功能）功能） （一）概 述 电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况 由同步发电机的调速器实现的控制（一次调整，10S）； 由自动发电控制（简称AGC，即英文Automatic Generation Control的缩写） （二次调整， 10S3min） ； 按照经济调度（简称EDC，即英文Economic Dispatch Control） （三次调整，3min） 。 （2） 自动发电控制的基本原理 图中Pzd为输电线路功率的 整定值，f zd 为系统频率整定值， P为输电线路功率的实际值，f 为系统频率的实际值，Bf为频率 修正系数，)(SK外部控制回路， 用来根据电力系统频率偏差和输 电线路上的功率偏差来确定输出控制信号，Pc为系统要求调整的控 制信号功率，)(SN为内部控制回路， 用来控制调整调速器阀门开度， 以达到所需要的输出功率。 图 3-17 单台发电机组的 AGC 系统 + + 系统 电力 )(SN 机组调速器输电线路 Bf f ZdPZd )(SK f P PG PC系统AGC 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 G1、G2、G3为发 电机组；ACE称为 区域控制误差，用 来根据系统频率偏 差以及输电线路功 率偏差来确定输出 控制信号；负荷分 配器根据输入的控 制信号大小并且根 据等微增率准则或 其他原则来控制各 台发电机输出功率 的大小。 + + + )( 1 S N )( 2 S N )( 3 S N 统 系 力 电 负荷分配器)(SK ACE区域控制误差 fP G1 G3 G2 图3-18 具有多台发电机的AGC系统 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 自动发电控制系统具有四个基本任务和目标： 使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配； 将电力系统的频率偏差调整控制到零，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，以实现各个区 域内有功功率和负荷功率的平衡； 在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。 自动发电控制系统包括两大部分： （1）负荷分配器 （2）发电机组控制器 各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配： += = n i bi n i GiibiCi PACEPPP 11 式中 Pci各台发电机组的设定调整功率； Pbi各台发电机的基点经济功率； PGi每台发电机的实际输出功率； i分配系数。 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 经济负荷分配（EDC）每隔五分钟修改一次Pbi和 i 值，以适 应经济调度的要求。有时为了增大加到发电机组上的误差信 号信息，可以使用一个或者多个附加的负荷分配回路，如图 3-19 所示。 这样的附加分配回路可以用一个分配系数 i 来表 示，但它与按经济调度调整负荷的“分配系数 i ”不同，它 不受经济调度的约束，所以称为调整分配。 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 分配 调整 分配 经济 ACE P Gi PG1 PGn 图3-19 具有一个并联附加分配回路的AGC 控制系统示意图 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 自动发电控制（AGC）的分配方式为 ACEACE i n i bi n i GiibiciPPPP + += = 11 或 ()ACEPPPP ii n i bi n i Giibici + += = 11 当 ACE=0，负荷按经济调度（EDC）分配 当 ACE0，ACE 功率按 )( ii + 分配 第三节电力系统的经济调度与自动调频第三节电力系统的经济调度与自动调频 图3-20 计算机数字遥测遥控发电机组控制系统 PC 收信机 遥控 测量 功