me电力系统频率及有功功率调节

1、第三章电力系统频率及有第三章电力系统频率及有功功率的调节功功率的调节 一、电力系统的频率特性一、电力系统的频率特性二、调频与调频方程式二、调频与调频方程式三、电力系统的经济调度三、电力系统的经济调度目的要求：目的要求： 了解电力系统调频的实质和重要性；了解负荷的静态频率特性及负荷调节效应；了解调速器的工作原理及其静态调节特性、配有调速器的发电机组的功率频率特性.重点：重点： 负荷的静态频率特性及负荷调节效应难点：难点： 电力系统的功率-频率特性分析 第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 一、概述一、概述 1)1)并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的关并列运行的每一台发电机组

2、的转速与系统频率的关系为：系为：式中式中 P P发电机组转子极对数发电机组转子极对数 n n 发电机组的转数（发电机组的转数（r/minr/min） f f电力系统频率（电力系统频率（HzHz） 显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速。转速。 60pnf第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 2) 2) 电力系统频率一致。电力系统频率一致。3)3)任一时刻，发供平衡。任一时刻，发供平衡。4)4)负荷增加时，系统出现了功率缺额，机组的转速下负荷增加时，系统出现了功率缺额，机组的转速下降，整个系统的频率降低。降，整个系统的频

3、率降低。5) 5) 调频与有功功率调节是不可分开的。调频与有功功率调节是不可分开的。6)6)调频是一个要有整个系统来统筹调度与协调的问题，调频是一个要有整个系统来统筹调度与协调的问题，不允许任何电厂有一点不允许任何电厂有一点“各自为政各自为政”的趋向。的趋向。7)7)调频与运行费用的关系也十分密切。调频与运行费用的关系也十分密切。8)8)力求使系统负荷在发电机组之间实现经济分配。力求使系统负荷在发电机组之间实现经济分配。第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 电力系统负荷变化情况第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 9 9）负荷的变动情况可以分成几种不同的分量：）负荷

4、的变动情况可以分成几种不同的分量：一是变化周期一般小于一是变化周期一般小于10s10s的随机分量；的随机分量；二是变化周期在二是变化周期在10s10s3min3min之间的脉动分量；之间的脉动分量；三是变化周期在三是变化周期在3min3min以上的持续分量，负荷预测预报以上的持续分量，负荷预测预报这一部分。这一部分。1010）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。1111）第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调）第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频

5、器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。1212）第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷，这称）第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷，这称为频率的三次调整。为频率的三次调整。第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 二、电力系统负荷的调节效应二、电力系统负荷的调节效应1 1）当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也）当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，即要随着改变，即 这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率功率频率特性，是负荷的静态频率特性，也频率特性，是负荷的静态频率特性，也称作负荷的

6、调节效应。称作负荷的调节效应。)( fFPL2 2）电力系统中各种有功负荷）电力系统中各种有功负荷与频率的关系：与频率的关系：负荷的功率负荷的功率频率特性一般可表示为频率特性一般可表示为 式中式中 额定频率额定频率 系统频率为系统频率为f f时，整个系统的有功负时，整个系统的有功负荷荷 系统频率为额定值系统频率为额定值 时，整个系统的时，整个系统的有功负荷有功负荷 为上述各类负荷占为上述各类负荷占 的比例系数的比例系数 nNLNnNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaP)()()(2210 NfLPLNPNfnaaa,.1,0LNP第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 将

7、上式除以将上式除以 ，则得标么值形式，即，则得标么值形式，即 通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略其影响，并将上式对频率微分，得其影响，并将上式对频率微分，得 称为负荷的调节效应系数。称为负荷的调节效应系数。 LNPnnLNLfafPafaaP*2*2*10* *2*3*21*32LLKfafaadfdP*LKNLNLLffPPfPfPK/%*第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 说明：说明： 1 1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。）负荷的频率效应起到减轻

8、系统能量不平衡的作用。2 2）称）称 为负荷的频率调节效应系数。为负荷的频率调节效应系数。 3 3）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率与频率的关系曲线可近似地视为具有不变斜率的直线。与频率的关系曲线可近似地视为具有不变斜率的直线。这斜率即为这斜率即为 。 4 4） 表明系统频率变化表明系统频率变化1%1%时，负荷功率变化的百分数。时，负荷功率变化的百分数。 5 5）对于不同的电力系统，）对于不同的电力系统， 值也不相同。一般值也不相同。一般 =1=13 3。即使是同一系统的即使是同一系统的 ，也随季度及昼夜交替导致负荷，也随季度及昼夜交替

9、导致负荷组成的改变而变化。组成的改变而变化。 *LK*LK*LK*LK*LK*LK第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 例例3-1 3-1 某电力系统中，与频率无关的负荷占某电力系统中，与频率无关的负荷占3030，与频率一次方成比例的负荷占与频率一次方成比例的负荷占4040，与频率二，与频率二次方成比例的负荷占次方成比例的负荷占1010，与频率三次方成比，与频率三次方成比例的负荷占例的负荷占2020。求系统频率由。求系统频率由50Hz50Hz下降到下降到47Hz47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。第一节第一节 电力系统的频率特性电力

10、系统的频率特性 解解 由（由（3-33-3）式）式可求出当频率下降到可求出当频率下降到47Hz47Hz时系时系统的负荷为统的负荷为 则则 于是于是 nnLNLfafPafaaP*2*2*10* 3294.02.094.01.094.04.03.093.0166.0088.0376.03.07100)93.01(%LP17.167%*fPKLL第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 三、发电机组的功率三、发电机组的功率频率特性频率特性a)a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。实现的。b)b)通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率

11、通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率变化的关系称为发电机组的功率频率特性或频率特性或调节特性。调节特性。c)c)发电机组的功率发电机组的功率频率特性取决于调速系统的频率特性取决于调速系统的特性。特性。第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ( (一一) ) 机械式调速器简介机械式调速器简介1 1）两个重锤开度减小）两个重锤开度减小A A降至降至A AC C点尚未移点尚未移动动B B点降至点降至B B点点D D点代表有伺服马达控制的点代表有伺服马达控制的转速整定元件，它不会因转速整定元件，它不会因转速而变动转速而变动E E、F F下降下降至至E E、F

12、 F。接力器接力器活塞移动，活塞移动，导叶开度导叶开度增加增加转速回升。转速回升。 第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 2 2）转速上升时）转速上升时重锤开度增加重锤开度增加A A、B B、E E、F F各点各点也随之不断改变；这个过程要到也随之不断改变；这个过程要到C C点升到某一位置时，点升到某一位置时，比如比如C C，即导叶开大到某一位置时，机组的转速，即导叶开大到某一位置时，机组的转速通过重锤的开度使杠杆通过重锤的开度使杠杆DEFDEF重新回复到使重新回复到使的活门完的活门完全关闭的位置时才会结束，这时全关闭的位置时才会结束，这时B B点就回到原来的位点就回到原来的位置

13、。置。 3 3）由于）由于C C上升了，所以上升了，所以A A必定低于必定低于A A。这说明。这说明调速过程结束时，出力增加，转速稍有降低。调速过程结束时，出力增加，转速稍有降低。 4 4）调速器是一种有差调节器。）调速器是一种有差调节器。 5 5）通过伺服马达改变）通过伺服马达改变D D点的位置，就可以达到将调速点的位置，就可以达到将调速器特性上下平移的目的。器特性上下平移的目的。 第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 （二）发电机的调差系数（二）发电机的调差系数 同步发电机的频率调差系数同步发电机的频率调差系数R R 负号表示发电机输出功率的变化和频率负号表示发电机输出功率的

14、变化和频率的变化符号相反。的变化符号相反。 调差系数调差系数R R的标幺值表示为的标幺值表示为 上式上式又称为发电机组的静态调节方程。又称为发电机组的静态调节方程。 GPfR*/GGeGeePfPPffR0*GPRf第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的倒数，倒数， K KG G* *发电机的功率发电机的功率- -频率特性系数，或原动机的单频率特性系数，或原动机的单位调节功率。位调节功率。 一般发电机的调差系数或单位调节功率，可采用一般发电机的调差系数或单位调节功率，可采用下列数值：下列数值：

15、 对汽轮发电机组对汽轮发电机组 R R * *=(4-6)%=(4-6)%或或K KG G* * =16.6-25 =16.6-25 ； 对水轮发电机组对水轮发电机组 R R * *=(2-4)%=(2-4)%或或K KG G* * =25-50 =25-50 ； *1fPRKGG第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 （三）调差特性与机组间有功功率分配的关系（三）调差特性与机组间有功功率分配的关系 曲线曲线代表代表1 1号发电机组的调节特性。号发电机组的调节特性。 曲线曲线代表代表2 2号发电机组的调节特性。号发电机组的调节特性。 系统频率为系统频率为f fe e： 线段线段CB

16、CB的长度所示系统总负荷的长度所示系统总负荷P PL L。 1 1号机承担的负荷为号机承担的负荷为P P1 1，2 2号机承担的负荷为号机承担的负荷为P P2 2，于是有于是有 P P1 1+P+P2 2= =P PL L第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 系统频率稳定在系统频率稳定在f f1 1： 1 1号机组的负荷增加了号机组的负荷增加了P P1 1 2 2号机组的负荷增加了号机组的负荷增加了P P2 2 两台机组增量之和等于两台机组增量之和等于P PL L 可得可得 此式表明：此式表明： 在发电机组间的功率分配与在发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。机组的调差系数

17、成反比。 *1*2*2*1RRPP第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 （四）调节特性的失灵区（四）调节特性的失灵区 由于测量元件的不灵敏性，对微小的转速变化不能反由于测量元件的不灵敏性，对微小的转速变化不能反应，调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上应，调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上是一条具有一定宽度的带子。不灵敏区的宽度可以用是一条具有一定宽度的带子。不灵敏区的宽度可以用失灵度失灵度来描述，即来描述，即 式中式中 f fW W调速器的最大频率呆滞调速器的最大频率呆滞 有失灵区产生的分配功率上的误差为（用标幺值表有失灵区产生的分配功率上的误差为（用标幺值表示）：

18、示）：ewffRPw第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 1 1）P PW W* *与失灵度与失灵度成正比，成正比，而与调差系数而与调差系数R R* *成反比。成反比。过小的调差系数将会引起过小的调差系数将会引起较大的功率分配误差，所较大的功率分配误差，所以以R R* *不能太小。不能太小。2 2）如果不灵敏区太小或完）如果不灵敏区太小或完全没有，那么当系统频率全没有，那么当系统频率发生微小波动时，调速器发生微小波动时，调速器也要调节，这样会使阀门也要调节，这样会使阀门的调节过分频繁。的调节过分频繁。 第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 四、电力系统的频率特性四、

19、电力系统的频率特性 发电机组的功率发电机组的功率频率特性与频率特性与负荷的功率、频率特性曲线的负荷的功率、频率特性曲线的交点就是电力系统频率的稳定交点就是电力系统频率的稳定运行点。运行点。第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 a a点：点：f fe e，P PL L b b点：负荷增加点：负荷增加P PL L，负荷静态频率特性变为，负荷静态频率特性变为P PL L1 1，无调速器，频率稳定值下降到无调速器，频率稳定值下降到f f3 3，取用功率仍然，取用功率仍然为原来的为原来的P PL L值值 c c点：调速器一次调节，增加机组的输入功率点：调速器一次调节，增加机组的输入功率P

20、PT T。频率稳定在频率稳定在f f 2 2 d d点：调频器二次调节，增加机组的输入功率点：调频器二次调节，增加机组的输入功率P PT T。频率稳定在频率稳定在f fe e 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 一、有差调频法一、有差调频法 1)1)调频方程式：调频方程式： 有差调频法指用有差调频器进行并联运行，达有差调频法指用有差调频器进行并联运行，达到系统调频的目的的方法。有差调频器的稳态到系统调频的目的的方法。有差调频器的稳态工作特性可以用下式表示，工作特性可以用下式表示， 即即 f f+ +R RP Pc c = 0= 0式中式中f f 、P Pc c调频过程结束时系统频率

21、的调频过程结束时系统频率的增量与调频机组有功功率的增量增量与调频机组有功功率的增量 R R 有差调频器的调差系数有差调频器的调差系数 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式2 2）调频过程：）调频过程： 调频器的调整是向着调频器的调整是向着 满足调频方程式的方满足调频方程式的方 向进行的。向进行的。 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 3 3）机组间有功功率的分配：）机组间有功功率的分配： 当系统中有当系统中有 n n 台机组参加调频台机组参加调频 式中式中 f f系统的频率增量系统的频率增量 R Ri i 第第 i i 台机组的调差特性台机组的调差特性 P PCiCi第第

22、 i i 台机组的有功功率增量（调频功率台机组的有功功率增量（调频功率) ) 0002211CnnCCPRfPRfPRf第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为P PL L，则调，则调节过程结束时，必有节过程结束时，必有 上式也可以写为上式也可以写为其中其中 是系统的等值调节系数是系统的等值调节系数 则每台调频机组所承担的计划外负荷为则每台调频机组所承担的计划外负荷为xncnccLRfRRRfPPPP)1.11(.21210cxPRfnxRRRR1.11121).3 ,2, 1(niPRRPLixCi第二节第二节

23、调频与调频方程式调频与调频方程式 4 4）优缺点：）优缺点： 1 1、各机组同时参加调频，没有先后之分、各机组同时参加调频，没有先后之分 2 2、计划外负荷在调频机组间是按一定的比例分、计划外负荷在调频机组间是按一定的比例分配的配的 3 3、频率稳定值的偏差较大、频率稳定值的偏差较大 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 二、主导发电机法二、主导发电机法 1 1）调频方程式：）调频方程式： 式中式中 P Pcici第第 i i 调频发电机的有功增量调频发电机的有功增量 K Ki i 功率分配系数功率分配系数 )()2()1(011112nPKPPKPfnnCnCC发电机发电机，主导发

24、电机发电机第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 2 2）调频过程：）调频过程： 设系统负荷有了新的增量设系统负荷有了新的增量P P ，主，主导发电机调频器的调节方程的原有导发电机调频器的调节方程的原有平衡状态被首先打破，无差调频器平衡状态被首先打破，无差调频器向着满足其调节方程的方向对机组向着满足其调节方程的方向对机组的有功出力进行调整，随之出现了的有功出力进行调整，随之出现了新的新的P P 1 1 值，于是其余值，于是其余 n n1 1 个个调频机组的功率分配。方程式的原调频机组的功率分配。方程式的原有平衡状态跟着均被打破，它们都有平衡状态跟着均被打破，它们都会向着满足其功率分方程

25、的方向对会向着满足其功率分方程的方向对各自机组的有功出力进行调节，即各自机组的有功出力进行调节，即出现了出现了“成组调频成组调频” 的状态。调的状态。调频过程一直要到频过程一直要到P PC C1 1不再出现新值不再出现新值才告结束。才告结束。 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 3 3）机组间有功功率的分配：）机组间有功功率的分配： 调频结束时必有调频结束时必有 而各调频机组分担的频率为而各调频机组分担的频率为 式中式中上式上式说明各调频机组间的出力也是按照一定的比说明各调频机组间的出力也是按照一定的比例分配的。例分配的。 0).1 (1111fPKKPPcnnicifhefhex

26、ifhenciPKKPKKKP111.111.1nxKKK第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 4 4）优缺点：）优缺点： 1 1、各调频机组间的出力也是按照一定的比例分、各调频机组间的出力也是按照一定的比例分配的。配的。 2 2、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是各、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是各机组在调频过程中的作用有先有后，缺乏机组在调频过程中的作用有先有后，缺乏“同同时性时性”。 3 3、调节过程慢，调节质量不高。、调节过程慢，调节质量不高。第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式三、积差调频法（同步时间法）三、积差调频法（同步时间法） 1 1）调频方程式：）

27、调频方程式： 积差调频法（或称同步时间法）是根据系统积差调频法（或称同步时间法）是根据系统频率偏差的累积值进行工作的。单机积差调频率偏差的累积值进行工作的。单机积差调节的调频方程式为：节的调频方程式为： 式中式中 K-K-调频功率比例系数调频功率比例系数0cPKfdt2调频原理调频原理ALLCiCiLCiLPPPPPffPPP:0:第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 2 2）调频过程：）调频过程： 在在t=t=0 0 时：时： f f = = f fe e 、 fdtfdt =0 =0、 Pc Pc = 0 = 0 ，上式上式是得到是得到满足的。满足的。 在在 t t1- 1- t

28、A tA 时：时：负荷增大，频率下降，出现了负荷增大，频率下降，出现了f f 0 0 0 ，fdt fdt 向正方向向正方向积累，使其负值积累，使其负值 减小。减小。 平衡被破坏，调节器动作，减小功率的设定值平衡被破坏，调节器动作，减小功率的设定值 Pc Pc 直到频率恢复到直到频率恢复到fe fe ，调节过程结束，这时有，调节过程结束，这时有f f = 0 = 0 ，fdtfdt= =B B= =常数常数 ， 发电机的出力为发电机的出力为CACBcPKBPP第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 由此可见，积差调节法的特点是调节过程只能在由此可见，积差调节法的特点是调节过程只能在 f

29、 = 0 时结束，时结束， ，此常数与计划外负荷，此常数与计划外负荷成正比。成正比。 常数cPKfdt系统调频方程系统调频方程LCnCCCnnCCPPPPPKfdtPKfdtPKfdt212211000LiXCiLXiiLPKKPPKKPdtf1第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 3 3）机组间有功功率的分配：）机组间有功功率的分配： 多台机组用积差法实现调频时，可采用集中制、分散制两种方式多台机组用积差法实现调频时，可采用集中制、分散制两种方式 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 其调频方程组如下其调频方程组如下 0.002211cnnccPKfdtPKfdtPKfd

30、t第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 各机组的各机组的fdt fdt 也可以认为是相等的，系统的调频方程式为也可以认为是相等的，系统的调频方程式为式中式中 )(1)1(11111niixniiniininiiiPKKPfdtKfdtPniixKK1/1/1第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 每台调频机组分担的计划外负荷为每台调频机组分担的计划外负荷为 按积差调频法实现调频时，各机组的出力也是按照一定比按积差调频法实现调频时，各机组的出力也是按照一定比例自动进行分配的。例自动进行分配的。 )(1niiixiPKKP第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 4 4）优

31、缺点：）优缺点： 1. 1. 频率积差调节法的优点是能使系统频率维持频率积差调节法的优点是能使系统频率维持额定。额定。 2. 2. 计划外的负荷能在所有参加调频的机组间按计划外的负荷能在所有参加调频的机组间按一定的比例进行分配。一定的比例进行分配。 3. 3. 缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，化， 因此调节过程缓慢。因此调节过程缓慢。 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 四、改进积差调频法四、改进积差调频法 1 1）调频方程式：）调频方程式： 在频率积差调节的基础上增加频率瞬时偏差的信息在频率积差调节的基础上增加频率瞬时偏差的信息 式

32、中式中 P Pcici第第 i i 机组承担的功率调节量机组承担的功率调节量 R Ri i 第第i i台机组的调差系数台机组的调差系数 第第i i台机组的调节功率的分配系数，台机组的调节功率的分配系数， KK功率频率换算系数功率频率换算系数 ),.,2, 1(0)(nifdtKPRficiii11ni第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 2 2）调频过程：）调频过程： 当系统频率变化时，按当系统频率变化时，按f f 启动的调速器会比按积差启动的调速器会比按积差工作的调频器先进行大幅度的调整工作的调频器先进行大幅度的调整. .到频差累积到一定值时，调频器会取代调速器的工作到频差累积到一

33、定值时，调频器会取代调速器的工作特性，使频率稳定在特性，使频率稳定在f fe e. . 调速器的作用为一次调频，积差调频为二次调频调速器的作用为一次调频，积差调频为二次调频. . 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 3 3）机组间有功功率的分配：）机组间有功功率的分配： K Kfdt fdt 代表了系统计划外负荷的数值（代表了系统计划外负荷的数值（K K 是一个转换常数），在调频结束时，计划外负是一个转换常数），在调频结束时，计划外负荷是按一定比例在调频机组间进行分配的。荷是按一定比例在调频机组间进行分配的。 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 4 4）优缺点：）优缺点

34、： 1 1、集中制调频的主要优点是各机组的功率分配、集中制调频的主要优点是各机组的功率分配是有比例的，也即式中的是有比例的，也即式中的 i i，i i是按照经济是按照经济分配的原则给出的。分配的原则给出的。 2 2、图、图 3-13 3-13 所示分散机制调频的主要缺点是各所示分散机制调频的主要缺点是各调频装置的误差会带来系统内无休止的无谓的调频装置的误差会带来系统内无休止的无谓的功率交换功率交换。 第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 五、分区调频法五、分区调频法 （一）、分区控制误差（一）、分区控制误差 ACE ACE 联络线功率应维持为计划功率联络线功率应维持为计划功率 A A

35、区负荷不变时，区负荷不变时，B B区负荷增长，区负荷增长，f f 0 00f f 和和P PABAB的符号相同，本区有负荷变动的符号相同，本区有负荷变动 f f 和和P PABAB的符号不同，它区有负荷变动的符号不同，它区有负荷变动 找到找到 K KA A 使使K KA Af f +P PABAB =0 =0 分区控制误差（分区控制误差（area control error area control error ）ACE= KiACE= Kif +f +PtiePtie ACE=0ACE=0表明本区无负荷变动，无须调频表明本区无负荷变动，无须调频 1 区域电力系统的概念区域电力系统的概念分区调

36、频的方法分区调频的方法判断非计划负荷发生的区域判断非计划负荷发生的区域对本区域负荷按计划调频对本区域负荷按计划调频对外区域负荷采取支援：对外区域负荷采取支援：正常正常不调频不调频紧急紧急 调频调频第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 （二）、分区调频方程式（二）、分区调频方程式 1 1）调频方程式：）调频方程式： ACE ACE 积差调频方程式为：积差调频方程式为： 式中式中 系统频率的偏差系统频率的偏差, ,即即 ii区联络线功率和的实际值区联络线功率和的实际值 ii区联络线功率和的计划值区联络线功率和的计划值 ii区调频机组的出力增量区调频机组的出力增量 0)(istieatie

37、iPdtPPfKif0)(iPdtACEaitiepsitiepipeiifff第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 2 2）频率恢复到额定值：）频率恢复到额定值： 在调频过程结束时，必有分在调频过程结束时，必有分区控制误差区控制误差 ACE ACE 为零为零 系统分区调频方程组为系统分区调频方程组为 0itieiPfKACE0)(0)(BBtieBBAAAAPdtPfKPdtPfK第二节第二节 调频与调频方程式调频与调频方程式 分区调频结束时，各区的控制误差分区调频结束时，各区的控制误差 ACE ACE 都等于零，任何调频机都等于零，任何调频机 组都不再出现新的功率增量，即有组都不

38、再出现新的功率增量，即有 由于由于 ，如果各区调频中心都没有装置误差，即，如果各区调频中心都没有装置误差，即 系统频率必维持在额定值系统频率必维持在额定值 f fe e ，并有，并有P P tie.Itie.I=0=0 。 0)(0)(sBtieaBtieBBBsAtieaAtieAAAPPfKACEPPfKACE0.121nisitieeeneePffff0aBtieaAtiePP第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频一、等微增率分配负荷的一、等微增率分配负荷的基本概念基本概念微增率是指输入耗量微增量微增率是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。与输出功率

39、微增量的比值。等微增率法则，就是运行的等微增率法则，就是运行的发电机组按微增率相等的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗可使系统总的燃料消耗（或费用）为最小。（或费用）为最小。 第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 对应于某一输出功率时的微增率就是耗量特性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，即曲线上对应于该功率点切线的斜率，即 式中式中 bb耗量微增率（或简称微增率）耗量微增率（或简称微增率） 输入耗量微增率；输入耗量微增率； 输出功率微增量。输出功率微增量。PFbFP第三

40、节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 设有设有n n台机组，每台机组承担的负荷为台机组，每台机组承担的负荷为P P1 1，P P2 2，,P Pn n，对应的燃料消耗为对应的燃料消耗为F F1 1，F F2 2，F Fn n，则总的燃料消耗，则总的燃料消耗为为 而总负荷功率而总负荷功率P PL L为为 niiFF1niiLPP1第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 用拉格朗日乘子法则来求解用拉格朗日乘子法则来求解取拉格朗日方程取拉格朗日方程式中式中 -

41、-总燃料消耗；总燃料消耗； - -拉格朗日乘子；拉格朗日乘子； - -约束函数。约束函数。这里功率平衡就是相应的约束条件，即这里功率平衡就是相应的约束条件，即 FLF0.21LnPPPP0).(121LniinPPPPP第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 使总燃料消耗最小的条件是使总燃料消耗最小的条件是（3-313-31）式对功率式对功率的偏导数为零。即的偏导数为零。即 )333)(,.,2,1(0niPPFPLiii第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 因因P PL L是常数，同时各机组的输出功率又是相互无是常数，同时

42、各机组的输出功率又是相互无关的，所以关的，所以 iiiLniiiiiPFPFPFPPPPFPL或000101第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频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，上式可写成耗只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成 nniiPFPFPFPF.2211nbbb.21第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频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为：各机组运行时微增率b b

43、1 1, ,b b2 2, , , ,b bn n相等，并等于全相等，并等于全厂的微增率厂的微增率。 第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频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 设有设有n n个发电厂，每个电厂承担的负荷分别为个发电厂，每个电厂承担的负荷分别为P P1 1，P P2 2，P Pn n，相应的燃料消耗为，相应的燃料消耗为F F1 1，F F2 2，F Fn n，则，则全系统总的燃料消耗为全系统总的燃料消耗为 总的发电功率与总负荷总的发电功率与总负荷P PL L及线损及线损P Pe e 相平衡，即相平衡，即niinFFFF11

44、1.eLniiPPP 1第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动调频 拉格朗日方程为：拉格朗日方程为：上式对功率的偏导数为零，得：上式对功率的偏导数为零，得： 式中式中 - -线损修正系数；线损修正系数； - -系统微增率；系统微增率； - -电厂微增率。电厂微增率。 )(11nieLiniiPPPFLiiiieiieiiLPFPPPFPPPFPL)1/(0)1(iLieiPpL11iiibPF第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频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。厂的微增率与相应的线损修正系数的乘积相等。 为为了求得各电厂的微增率了求得各电厂的微增率b bi i，必须计算出线损，必须计算出线损p pe e（一般（一般事先根据运行工况而选定的线损系数求得），然后算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出各电厂的线损微增率i i，即，即 由上式得由上式得 )1(iiieibPpnnbbb1.112211第三节第三节 电力系统电力系统 的经济调度与自动调频的经济调度与自动