电力系统自动化---第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节ppt课件

1、3.1 3.1 电力系统的频率特性电力系统的频率特性一、一、 有功平衡和频率调整有功平衡和频率调整 1.1.电力系统频率变化的影响电力系统频率变化的影响对用户的影响对用户的影响1 1异步电机转速：纺织工业、造纸工业异步电机转速：纺织工业、造纸工业2 2异步电机功率下降异步电机功率下降3 3电子设备的准确度电子设备的准确度对发电厂和电力系统的影响对发电厂和电力系统的影响1 1对发电厂厂用机械设备运转的影响对发电厂厂用机械设备运转的影响2 2对汽轮机叶片的影响对汽轮机叶片的影响3 3对异步电机及变压器励磁的影响，添对异步电机及变压器励磁的影响，添加无加无 功耗费。功耗费。一、有功功率和频率调整一、

2、有功功率和频率调整2 2 频率与有功平衡的关系频率与有功平衡的关系转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡转矩不平衡时转矩不平衡时, ,转子转转子转 速变化速变化, ,引起频率变化引起频率变化坚持频率恒定不变是非常困难的坚持频率恒定不变是非常困难的 ! ! ETETPPMM 60pnf 一、有功功率和频率调整一、有功功率和频率调整3 3有功功率负荷的变化及其调整有功功率负荷的变化及其调整负荷总的变化情况负荷总的变化情况 随机分量随机分量 脉冲分量脉冲分量 继续分量继续分量 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动的变动 负荷组成：负荷组成：1 1变

3、动周期小于变动周期小于10s10s，变化幅度小，变化幅度小: :小操作、线路摇摆等小操作、线路摇摆等3 3变动周期最大，变化幅度最大：气候、消费、生活规律变动周期最大，变化幅度最大：气候、消费、生活规律2变动周期在变动周期在10s，180s，变化幅度较大：大电机、电，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负根据预测负荷，在各机荷，在各机组间进展最组间进展最优负荷分配优负荷分配电力系统的经济运转调度发电方案电力系统的经济运转调度发电方案4 4 有功功率平衡与备用容量有功功率平衡与备用容量备用容量：备用容量：1

4、5%15%20%20%作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷。容量应大于发电负荷。定义：备用容量定义：备用容量 系统可用电源容量系统可用电源容量 发电负荷发电负荷 有功功率平衡：8760t(h)P(MW)发电负荷发电负荷备用容备用容量量新增容新增容量量lossDiGPPPi按作用分：按作用分：(1)负荷备用：满足负荷动摇、负荷备用：满足负荷动摇、方案外的负荷增量方案外的负荷增量2%5%(2)事故备用：发电机因故退事故备用：发电机因故退出运转而预留的容量出运转而预留的容量5%10%(3)检修备用：发电机方案检检修备用：发

5、电机方案检修修4%5%(4)国民经济备用：满足工农国民经济备用：满足工农业超方案增长业超方案增长3%5%按其存在方式分：按其存在方式分：(1)热备用热备用(2)冷备用冷备用备用容量的分类备用容量的分类1. 1.负荷的有功功率频率静态特性负荷的有功功率频率静态特性二、电力系统的频率特性二、电力系统的频率特性 332210NDNNDNNDNDNDffPaffPaffPaPaP13210 aaaa 332210fafafaaPD的标幺值表达式的标幺值表达式为基准值为基准值和和以以DNNPf负荷的有功功率频率静态特性简化表达负荷的有功功率频率静态特性简化表达当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率静态特性

6、用一当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率静态特性用一条近似直线来表示。条近似直线来表示。fPtgKDD fPffPPKDNDNDD/负荷的频率调理效应系负荷的频率调理效应系数或称为负荷的频率调数或称为负荷的频率调理效应，表示负荷随频理效应，表示负荷随频率的变化程度。率的变化程度。2. 2.发电机组的有功功率频率静态特性发电机组的有功功率频率静态特性1 1静态调差系数静态调差系数: :某台机组负荷改动时相应的频某台机组负荷改动时相应的频率偏移率偏移假设假设2 2为额定运转点，为额定运转点，1 1为空载为空载运转点：运转点：PfPPff 1212 PfPPffGNN/ 01122 0 ffPffP

7、PNGN GNNPff0 NNNNffffff 00 100(%)0 NNfff 单位调理功率单位调理功率: :调差系数的倒数，表示频率变化时调差系数的倒数，表示频率变化时发电机组输出功率的变化量。发电机组输出功率的变化量。fPKGG1fPKGG1NGNGGfPKK小结：调差系数越小，单位调理功率越大，频率偏移越小。小结：调差系数越小，单位调理功率越大，频率偏移越小。调差系数是可以整定的。调差系数是可以整定的。3 电力系统的有功功率频率静态特性电力系统的有功功率频率静态特性PfP1f1A)( fPDC)( fPD BP2f2GP 0DP DP 012ffffKPGGfKPDD负荷功率的实践增量

8、：负荷功率的实践增量：它同发电机功率增量平衡：它同发电机功率增量平衡：fKPPPDDDD00GDDPPP0fKfKKPPPDGDGD)(0fPKKKDDG0系统的单位调理功率：计及发电机和负荷的调理效系统的单位调理功率：计及发电机和负荷的调理效应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。PfP1f1A)(fPDC)(fPD BP2f2GP 0DP DP 标幺值表示fPKKKDDG 0fPfPKfPKDNDNDNGNG 0 fPffPPKPPKDNDNDDDNGNG00 fPKKkKDDGr0*系统的单位调理功率系统的单位调理功率kr=PGN/PDN为备用系数为备

9、用系数 等式两端同除以等式两端同除以PDN/fN小结：系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频小结：系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频率下系统对有功功率的需求，而且应有一定的备用。率下系统对有功功率的需求，而且应有一定的备用。3.2 3.2 调频与调频方程式调频与调频方程式一、电力系统的频率调整一、电力系统的频率调整一、频率的一次调整一、频率的一次调整n n台装有调速器的机组并列运转时，系统频率台装有调速器的机组并列运转时，系统频率变化变化ff时时)21(,n,i fKPGiGiniGniGiGiGfKfKPP11NGiNniGiniGiGfPKKK11n台机组的等值台机组的等值单位

10、调理功率单位调理功率结论：结论：n台机组的等值单位调理功率远大于一台机组的台机组的等值单位调理功率远大于一台机组的 单位调理功率。单位调理功率。一、频率的一次调整一、频率的一次调整NGiNniGiniGiGfPKKK11把把n台机组用一台等值机代表，等值单位调理功率标幺值台机组用一台等值机代表，等值单位调理功率标幺值GNGiNniGiGPPKK1niiGiNGNGPPK11niGiNGNPP1NGNGGfPKK代入代入频率的一次调整的计算过程频率的一次调整的计算过程fPKKKDDG0NGiNniGiniGiGfPKKK11NGiNiiGiGifPfffKP1iGiNGifPP求出频率偏向求出频

11、率偏向每台机组的功每台机组的功率增量率增量小结：调差系数越小的机组小结：调差系数越小的机组添加的有功输出相对越多。添加的有功输出相对越多。频率的二次调整：经过操作调频器，使发电机组的频率特频率的二次调整：经过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的挪动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的动性平行的挪动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的动摇范围内。摇范围内。1.1.主调频厂的选择主调频厂的选择调频厂：负有二次调频义务的电厂，分为主调频调频厂：负有二次调频义务的电厂，分为主调频厂和辅助厂和辅助 调频厂。调频厂。调频厂应满足的条件：调频厂应满足的条件：1 1足够的调整容量足够的调整容量2 2较快

12、的调整速度较快的调整速度3 3调整范围内的经济性较好调整范围内的经济性较好二、频率的二次调整二、频率的二次调整调整容量调整容量: : 水电厂水电厂 火电厂火电厂中温中压电厂中温中压电厂7575 高温高压电厂高温高压电厂3030 调整速度：调整速度： 水电厂水电厂 火电厂火电厂调频厂选择：调频厂选择： 首选：水电厂首选：水电厂 其次：中温中压电厂其次：中温中压电厂2.2.频率二次调整的过程频率二次调整的过程pf0)( fPDf1A)( fPGB)(fPD f22f )(fPG C0DP EFB 频率的二次调整频率的二次调整fKfKPPDGGD0fKfKKPPDGGD)(0KPPfGD0结论：结论

13、：1由于二次调频添加了发电机的出力，在同样的频率由于二次调频添加了发电机的出力，在同样的频率 偏移下，系统能接受的负荷变化量添加了。偏移下，系统能接受的负荷变化量添加了。2可以做到无差调理。可以做到无差调理。AE EF FC多台机组并列运转三台机组，多台机组并列运转三台机组，1号机组为主调频机组号机组为主调频机组fKKfKfKKKPPPPPDGDGGGDD )( )(3213210fKKPPDGGD )(10调频机组未动作时调频机组未动作时调频机组动作后调频机组动作后3 3 互联络统的频率调整互联络统的频率调整AAGAABDAfKPPP BBGBABDBfKPPP KPPKKPPPPfGDBA

14、GBGADBDA )()(BAGADABGBDBAABKKPPKPPKP )()(BGBDBKPP AGADAKPPABP BAGADABGBDBAABKKPPKPPKP )()(联络线功率联络线功率BGBDBAGADAKPPKPP 0 ABPBAGADBDBBAGADABDBAABKKPPKPKKPPKPKP )()(B系统不参系统不参与二次调整与二次调整二、各类发电厂的合理组合二、各类发电厂的合理组合 系统中有备用容量时，可思索有功功率的最优分配问系统中有备用容量时，可思索有功功率的最优分配问题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。题，包括有功电源的最优组合及有功负荷的最优分配。

15、有功电源的最优组合：系统中发电设备和发电厂的合有功电源的最优组合：系统中发电设备和发电厂的合理组合。理组合。 有功负荷的最优分配：系统中的有功负荷在各个正在有功负荷的最优分配：系统中的有功负荷在各个正在运转的发电设备或发电厂之间的合理分配。运转的发电设备或发电厂之间的合理分配。一、一、 各类发电厂的运转特点各类发电厂的运转特点1 1 火电厂火电厂1 1燃料及运输费用燃料及运输费用2 2有功出力最小限制有功出力最小限制3 3效率与蒸汽参数有关效率与蒸汽参数有关4 4启停时间长且启停费用高启停时间长且启停费用高5 5热电厂总效率较高，但与热负荷相应热电厂总效率较高，但与热负荷相应的输出功率是不可调

16、理的强迫功率。的输出功率是不可调理的强迫功率。一、一、 各类发电厂的运转特点各类发电厂的运转特点2 2 水电厂水电厂1 1不需燃料费，但一次投资大不需燃料费，但一次投资大2 2出力调理范围比火电机组大出力调理范围比火电机组大3 3启停费用低，且操作简单启停费用低，且操作简单4 4出力受水头影响出力受水头影响5 5抽水蓄能抽水蓄能6 6必需释放水量强迫功率必需释放水量强迫功率一、一、 各类发电厂的运转特点各类发电厂的运转特点3 3 核电厂核电厂1 1最小技术负荷小，为额定负荷最小技术负荷小，为额定负荷10101515。2 2启停费用高；负荷急剧变化时，调启停费用高；负荷急剧变化时，调理费用高；启

17、停及急剧调理时，易于理费用高；启停及急剧调理时，易于损坏设备。损坏设备。3 3一次投资大，运转费用小。一次投资大，运转费用小。二、各类发电厂的合理组合二、各类发电厂的合理组合原那么原那么1 1充分利用水源。充分利用水源。2 2降低火电机组的单位煤耗，发扬降低火电机组的单位煤耗，发扬高效机组的作用。高效机组的作用。3 3尽量降低火力发电本钱。尽量降低火力发电本钱。枯水期枯水期丰水期丰水期抽水抽水发电发电三、电力系统有功功率的最优分配三、电力系统有功功率的最优分配1 1 发电机组的耗量特性：反映发电机组单位时间内能量发电机组的耗量特性：反映发电机组单位时间内能量输入和输出关系的曲线。输入和输出关系

18、的曲线。耗量特性耗量特性三、电力系统有功功率的最优分配三、电力系统有功功率的最优分配 比耗量：耗量特性曲线上某比耗量：耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，点的纵坐标和横坐标之比，即输入和输出之比即输入和输出之比 效率：比耗量倒数效率：比耗量倒数 耗量微增率：耗量特性曲线耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在上某点切线的斜率，表示在该点的输入增量与输出增量该点的输入增量与输出增量之比。之比。PF / FP / dPdF / 效率曲线和微增率曲线效率曲线和微增率曲线 二、目的函数和约束条件二、目的函数和约束条件 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷继续有功负荷最优分配的目的：在

19、满足对一定量负荷继续供电的前提下，使发电设备在消费电能的过程中单位供电的前提下，使发电设备在消费电能的过程中单位时间内所耗费的能源最少。时间内所耗费的能源最少。 满足条件：满足条件： 等式约束等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束不等式约束 g(x、u、d)0 使使 目的函数目的函数 F=F(x、u、d) 最优最优1 1 目的函数目的函数 系统单位时间内耗费的燃料火电机组系统单位时间内耗费的燃料火电机组 niGiiGnnGGPFPFPFPFF12211)()()()(该目的函数是各发电设备发出有功功率的函数，该目的函数是各发电设备发出有功功率的函数，描画的是单位时间内能源的耗费量。描画的是

20、单位时间内能源的耗费量。2 2 约束条件约束条件 等式约束等式约束 不等式约束不等式约束 nimjLLDjGiPPP11 nimjLDjGiPP11忽略有功网损忽略有功网损 maxminmaxminGiGiGiGiGiGiQQQPPP三、三、 等耗量微增率准那么等耗量微增率准那么 以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组的燃料以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组的燃料耗费量和输出功率不受限制，要求：确定负荷功率在两台机耗费量和输出功率不受限制，要求：确定负荷功率在两台机组间的分配，使总的燃料耗费量最小。组间的分配，使总的燃料耗费量最小。 等式约束等式约束 目的函数目的函数021

21、 LDGGPPP)()( min2211GGPFPFF 三、三、 等耗量微增率准那么等耗量微增率准那么 作图法求解只需两台机组作图法求解只需两台机组 在在OO上找到一点作垂线，上找到一点作垂线， 与两条耗量特性曲线的交点与两条耗量特性曲线的交点 间间隔最短。间间隔最短。 在耗量特性曲线具有凸性的在耗量特性曲线具有凸性的情情 况下，两条曲线的切线平行况下，两条曲线的切线平行时，燃料耗费量最少。时，燃料耗费量最少。 曲线的切线即斜率，就是该曲线的切线即斜率，就是该点的耗量微增率。点的耗量微增率。 切线平行时，斜率相等，也就是耗量微增率相等。切线平行时，斜率相等，也就是耗量微增率相等。这就是等微增率

22、准那么。这就是等微增率准那么。 物理意义物理意义2211GGdP/dFdP/dF ，节约的燃料消耗为：，节约的燃料消耗为：增加增加，机组，机组减少减少调整负荷分配，机组调整负荷分配，机组，并且总输出功率不变，并且总输出功率不变等：等：假如两台机组微增率不假如两台机组微增率不PPdPdFdPdFGG 212211022112211 P)dPdFdPdF(PdPdFPdPdFFGGGG 四、多个发电厂间的负荷经济分配四、多个发电厂间的负荷经济分配1.1.不计网损的有功最优分配不计网损的有功最优分配目的函数最小：目的函数最小：等式约束条件：等式约束条件：这是多元函数求条件极值问题，可以利用拉格朗日乘

23、这是多元函数求条件极值问题，可以利用拉格朗日乘数法求解。数法求解。构造拉格朗日函数构造拉格朗日函数 niGii)P(FF1 niLDGiPP10 niLDGiPPFL1 求拉格朗日函数的无条件极值求拉格朗日函数的无条件极值 niLDGiPPFL1 )n,i (PFPLGiGi21 0 GiPF)n,1,2,i (dPdFGii niGii)P(FF1不等式约束的处置不等式约束的处置 功率上下限约束功率上下限约束 先不思索该约束条件进展经济分配计算，假设发先不思索该约束条件进展经济分配计算，假设发现越限，越限的发电厂按极限分配负荷，其他发电现越限，越限的发电厂按极限分配负荷，其他发电厂再按经济分

24、配。厂再按经济分配。 节点电压及无功功率约束节点电压及无功功率约束 在经济功率分配后的潮流计算中处置。在经济功率分配后的潮流计算中处置。maxGiGiminGiPPP maxGiGiminGiQQQ maxiiminiVVV 例例482.2.思索网损的有功最优分配思索网损的有功最优分配 等式约束变为等式约束变为 目的函数不变目的函数不变 拉格朗日函数为拉格朗日函数为 niLDLGiPPP10 niniLDLGiiPPPFL11 01 GiLGiiGiPPdPdFPL )n,i (dPdFPPdPdFiGiiGiLGii 2 1 11 经过网损修经过网损修正后的等微正后的等微增率准那么增率准那么

25、网损修正系数网损修正系数3.3 3.3 电力系统的经济调度电力系统的经济调度与自动调频与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频一、等微增率分配负荷的根本概念一、等微增率分配负荷的根本概念微增率：是指输入耗量微增量与输出微增率：是指输入耗量微增量与输出功率微增量的比值。功率微增量的比值。等微增率法那么：就是运转的发电机等微增率法那么：就是运转的发电机组按微增率相等的原那么来分配负荷，组按微增率相等的原那么来分配负荷，这样就可使系统总的燃料耗费或费这样就可使系统总的燃料耗费或费用为最小。用为最小。 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

26、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 b b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。PFb F P 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频 设有设有n n台机组，每台机组承当的负荷为台机组，每台机组承当的负荷为P1P1，P2P2，,Pn,Pn，对应的燃料耗费为，对应的燃料耗费为F1F1，F2F2，FnFn，那么总的燃料耗费为，那么总的燃料耗费为 而总负荷功率而总负荷功率PLPL为

27、为 niiFF1 niiLPP13.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频用拉格朗日乘子法那么来求解用拉格朗日乘子法那么来求解取拉格朗日方程取拉格朗日方程式中式中 - -总燃料耗费；总燃料耗费； - -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 FLF 0.21 LnPPPP0).(121 LniinPPPPP 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频 使总燃料耗费最小的条件是使总燃料耗费最小的条件是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 )

28、333)(,.,2,1(0 niPPFPLiii 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频 因因PLPL是常数，同时各机组的输出功率又是相互是常数，同时各机组的输出功率又是相互无关的，所以无关的，所以 iiiLniiiiiPFPFPFPPPPFPL或或0001013.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频 设每台机组都是独立的，那么每台机组燃料耗设每台机组都是独立的，那么每台机组燃料耗费只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成费只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成 nniiPFPFPFPF.2211 nbbb.213.3 电力系统的经济调度与自

29、动调频电力系统的经济调度与自动调频 因此，发电厂内并联运转机组的经济调度准那因此，发电厂内并联运转机组的经济调度准那么为：各机组运转时微增率么为：各机组运转时微增率b1,b2,b1,b2, ,bn,bn相等，并等相等，并等于全厂的微增率于全厂的微增率。 3.3 电力系统的经济调度与自动调频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 设有设有n n个发电厂，每个电厂承当的负荷个发电厂，每个电厂承当的负荷分别为分别为P1P1，P2P2，PnPn，相应的燃料耗，相应的燃料耗费为费为F1F1，F2F2，FnFn，那么全系统总的，那么全系统总的燃料耗费为燃料耗费

30、为 总的发电功率与总负荷总的发电功率与总负荷PLPL及线损及线损Pe Pe 相平衡，相平衡，即即 niinFFFF111.eLniiPPP 1 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统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。 )(11 nieLiniiPPPFL iiiieiieiiLPFPPPFPPPFPL )1/(0)1( iL ieiPpL 11iiibPF 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济

31、调度与自动调频 在思索线损条件下，负荷经济分配的准那么是每个在思索线损条件下，负荷经济分配的准那么是每个电厂的微增率与相应的线损修正系数的乘积相等。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为了求得各电厂的微增率bibi，必需计算出线损，必需计算出线损pepe普普通事先根据运转工况而选定的线损系数求得，然后通事先根据运转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算出各电厂的线损微增率ii，即，即 由上式得由上式得 )1(iiieibPp nnbbb1.1122113.3 电力系统的经济调度与自动调频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

32、AGC/EDC功能功能一一 概述概述电力系统中发电量的控制，普通分为三种电力系统中发电量的控制，普通分为三种情况情况 由同步发电机的调速器实现的控制一由同步发电机的调速器实现的控制一次调整，次调整，10S； 由自动发电控制简称由自动发电控制简称AGC，即英文，即英文Automatic Generation Control的缩写的缩写二次调整，二次调整，10S3min； 按照经济调度简称按照经济调度简称EDC，即英文，即英文Economic Dispatch Control三次调整，三次调整，3min。3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频2 2自动发电控制的根本原理自

33、动发电控制的根本原理 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频2 2自动发电控制的根本原理自动发电控制的根本原理 图中图中PzdPzd为输电线路功率的整定值，为输电线路功率的整定值，fzdfzd为系统频率为系统频率整定值，整定值，P P为输电线路功率的实践值，为输电线路功率的实践值，f f为系统频率为系统频率的实践值，的实践值，BfBf为频率修正系数，为频率修正系数，)(K(S)(K(S)外部控制回外部控制回路，用来根据电力系统频率偏向和输电线路上的功路，用来根据电力系统频率偏向和输电线路上的功率偏向来确定输出控制信号，率偏向来确定输出控制信号，PcPc为系统要求调整的

34、为系统要求调整的控制信号功率，控制信号功率，)(N)(NS S为内部控制回路，用来控为内部控制回路，用来控制调整调速器阀门开度，以到达所需求的输出功率。制调整调速器阀门开度，以到达所需求的输出功率。3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频 G1 G1、G2G2、G3G3为发电机组；为发电机组；ACEACE称为区域控制误差，称为区域控制误差，用来根据系统频率偏向以及输电线路功率偏向来用来根据系统频率偏向以及输电线路功率偏向来确定输出控制信号；负荷分配器根据输入的控制确定输出控制信号；负荷分配器根据输入的控制信

35、号大小并且根据等微增率准那么或其他原那么信号大小并且根据等微增率准那么或其他原那么来控制各台发电机输出功率的大小。来控制各台发电机输出功率的大小。3.3 电力系统的经济调度与自动调频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根本义务和目的：自动发电控制系统具有四个根本义务和目的：使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配；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向调整控制到零，坚持系统频率将电力系统的频率偏向调整控制到零，坚持系统频率为额定值；为额定值；控制区域间联络线的交换功率与方案值相等，以实现控制区域间联络线的交换功率与方案值相等，以实现各个区域内有功功率

36、和负荷功率的平衡；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展负荷的经济分配。在区域网内各发电厂之间进展负荷的经济分配。自动发电控制系统包括两大部分：自动发电控制系统包括两大部分：1 1负荷分配器负荷分配器2 2发电机组控制器发电机组控制器3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配：各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配： 式中式中 - -各台发电机组的设定调整功率；各台发电机组的设定调整功率； - -各台发电机的基点经济功率；各台发电机的基点经济功

37、率； - -每台发电机的实践输出功率；每台发电机的实践输出功率； - -每台发电机的分配系数；每台发电机的分配系数； ciPbiPGiPi )(11 nibiniGiibiCiPACEPPP 经济负荷分配经济负荷分配EDCEDC每隔五分钟修正一次每隔五分钟修正一次PbiPbi和和ii值，以顺应经济调度的要求。有时为了增大加值，以顺应经济调度的要求。有时为了增大加到发电机组上的误差信号信息，可以运用一个或到发电机组上的误差信号信息，可以运用一个或者多个附加的负荷分配回路，如图者多个附加的负荷分配回路，如图3-193-19所示。这所示。这样的附加分配回路可以用一个分配系数样的附加分配回路可以用一个

38、分配系数ii来表示，来表示，但它与按经济调度调整负荷的但它与按经济调度调整负荷的“分配系数分配系数ii不不同，它不受经济调度的约束，所以称为调整分配。同，它不受经济调度的约束，所以称为调整分配。 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频自动发电控制自动发电控制AGCAGC的分配方式为的分配方式为 或或 当当ACEACE信息为零时，负荷按经济调度信息为零时，负荷按经济调度 EDCEDC分配分配当当ACEACE信息不为零时，信息不为零时，ACEACE功率按功率按 分配分配 ACEPACEPPPinibiniGi

39、ibiCi )(11ACEPACEPPPiinibiniGiibiCi )()(11 )(ii 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频N N满足：满足：地域间规定的净交换地域间规定的净交换功率功率PA+PB+PCPA+PB+PC 坚持本系统的频率为坚持本系统的频率为额定值额定值 3.3 电力系统的经济调度与自动调频电力系统的经济调度与自动调频AGC (Automatic Generation Control) 目的是使电力系统的出力与负荷相顺应，目的是使电力系统的出力与负荷相顺应，坚持频率额定和经过联络线

40、的交换功率坚持频率额定和经过联络线的交换功率等于方案值，并尽能够实现机组电厂等于方案值，并尽能够实现机组电厂间负荷的经济分配。间负荷的经济分配。AGC的根本目的的根本目的 1.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 2.将电力系统的频率偏向调理到将电力系统的频率偏向调理到0，坚持系，坚持系统频率为额定值统频率为额定值 3.控制区域间联络线的交换功率与方案值控制区域间联络线的交换功率与方案值相等，实现各区域内有功功率的平衡相等，实现各区域内有功功率的平衡 4.在区域各个电厂间进展负荷的经济分配在区域各个电厂间进展负荷的经济分配第二、三个目的也称为第二、三个目的也称为LFCLoad

41、Frequency Control 负载频率控制负载频率控制AGC的普经过程的普经过程跟踪控制跟踪控制调理控制调理控制机组控制机组控制发电方案发电方案调速器调速器气轮机气轮机负荷预测负荷预测机组组合机组组合水电方案水电方案交换方案交换方案电力系统电力系统发电方案发电方案区域控制误差区域控制误差机组分组机组分组dfdfPGPGAGC对机组功率的分配对机组功率的分配 AGCAGC对机组功率的分配包括两个部分：对机组功率的分配包括两个部分： 按经济调度原那么分配方案负荷和方案按经济调度原那么分配方案负荷和方案外负荷，送出基点功率值；外负荷，送出基点功率值； 将消除误差式区域控制误差所需求的调将消除误

42、差式区域控制误差所需求的调理功率理功率PRPR分配给机组分配给机组AGC与其他运用软件的关系与其他运用软件的关系机组组合机组组合发电方案发电方案水电方案水电方案负荷预测负荷预测AGCAGC交换方案交换方案平安约束调度平安约束调度形状估计形状估计最优潮流最优潮流方案方案限制限制潮流潮流网损网损修正修正3.4 3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载一、概述一、概述a)事故情况下，系统能够产生严重的有事故情况下，系统能够产生严重的有功缺额，因此导致系统频率大幅度下功缺额，因此导致系统频率大幅度下降。降。b)所缺功率曾经大大超越系统热备用容所缺功率曾经大大超越

43、系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相运用户的方法来减少系统采取切除相运用户的方法来减少系统的有功缺额，使系统频率坚持在事故的有功缺额，使系统频率坚持在事故允许的限额之内。允许的限额之内。c)这种方法称为按频率自动减负荷。中这种方法称为按频率自动减负荷。中文简拼为文简拼为“ZPJH，英文为，英文为UFLSUnder Frequency Load Shedding。 二、系统频率的事故限额二、系统频率的事故限额1 1系统频率降低使厂用机械的出力大系统频率降低使厂用机械的出力大为下降，有时能够构成恶性循环，直为下降，有时能够构成恶性循环，直至频率雪崩

44、。至频率雪崩。2 2系统频率降低使励磁机等的转速也系统频率降低使励磁机等的转速也相应降低，当励磁电流一定时，发送相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，的无功功率会随着频率的降低而减少，能够呵斥系统稳定的破坏。能够呵斥系统稳定的破坏。3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载 二、系统频率的事故限额二、系统频率的事故限额3 3电力系统频率变化对用户的不利影响：电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变频率变化将引起异步电动机转速的变化。化。 系统频率降低将使电动机的转速和功系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。率降低。4 4汽轮机对频率的限制

45、。汽轮机对频率的限制。5 5频率升高对大机组的影响。频率升高对大机组的影响。6 6频率对核能电厂的影响。频率对核能电厂的影响。3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载三、系统频率的动态特性三、系统频率的动态特性 系统频率变化不是瞬间完成的，而是按系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为指数规律变化，其表示式为 式中式中 - -由功率缺额引起的另一个稳由功率缺额引起的另一个稳定运转频率定运转频率 - -系统频率变化的时间常数，系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调它与系统等值机组惯性常数以及负荷调理效应系数理效应系数KL KL 有关，普通在有关，普通在4 4

46、1010间。大系统间。大系统TfTf较大，小系统较大，小系统TfTf较小。较小。 fTteeffff )( ffT3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载四、自动低频减载的任务原理按频率四、自动低频减载的任务原理按频率自动减负荷安装自动减负荷安装“ZPJHZPJH3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载“轮轮 ：计算点：计算点f1f1、f2,fn f2,fn 点点1 1：系统发生了大量的有功功率缺额：系统发生了大量的有功功率缺额 点点2 2：频率下降到：频率下降到f1f1，第一轮继电器起动，经一定，第一轮继电器起动，经一定时间时间t1 t1 点点3 3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额：

47、断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进展的计算。进展的计算。点点3-43-4：假设功率缺额比较大，第一次计算不能求：假设功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额曾经减小，一切频率将按缺额曾经减小，一切频率将按3-43-4的曲线而不是的曲线而不是3-33-3曲线继续下降。曲线继续下降。 3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载点点4 4：当频率下降到：当频率下降到f2f2时，时，ZPJHZPJH的第二轮频率继电的第二轮频率继电器启动，经一定

48、时间器启动，经一定时间t2t2后后 点点5 5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。点点5-65-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开场沿：系统有功功率缺额得到补偿。频率开场沿5 56 6曲线上升，最后稳定在曲线上升，最后稳定在f(2) f(2) 。 逐次逼近：进展一次次的计算，直到找到系统功逐次逼近：进展一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值同时也断开了相应的用户。即率缺额的数值同时也断开了相应的用户。即系统频率重新稳定下来或出现上升时，这个过程系统频率重新稳定下来或出现上升时，这个过程才会终了。才会终了。 3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载

49、五、最大功率缺额确实定五、最大功率缺额确实定 1 1保证在系统发生最大能够的功率缺额保证在系统发生最大能够的功率缺额时，也能断开相应的用户，防止系统的时，也能断开相应的用户，防止系统的瓦解，使频率趋于稳定。瓦解，使频率趋于稳定。2 2对系统中能够发生的最大功率缺额应对系统中能够发生的最大功率缺额应作详细分析：有的按系统中断开最大容作详细分析：有的按系统中断开最大容量的机组来思索；有的要按断开发电厂量的机组来思索；有的要按断开发电厂高压母线来思索等。高压母线来思索等。 3 3 系统功率最大缺额确定以后，就可系统功率最大缺额确定以后，就可以思索接于减负荷安装上的负荷的总数。以思索接于减负荷安装上的

50、负荷的总数。要求恢复频率要求恢复频率fhffhf可以低于额定频率。可以低于额定频率。 4 4 思索到负荷调理效应，接于减负荷思索到负荷调理效应，接于减负荷安装上的负荷总功率安装上的负荷总功率PJHPJH可以比最大功可以比最大功率缺额率缺额PqePqe小些。小些。 3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载根据负荷调理效应系数公式根据负荷调理效应系数公式 可以得到可以得到或或式中式中 恢复频率偏向的相对值，恢复频率偏向的相对值， 减负荷前系统用户的总功率。减负荷前系统用户的总功率。 %/)(/)(*fPfPfffPPPKfhffhfeefhefhefhfL *hfLehfeLJHxJHqefKff

51、fKPPPP *1hfLhfJHxLqeJHfKfPPKPP *hff xPehfehfffff *3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载例：例：3-3 3-3 某系统的用户总功率为某系统的用户总功率为Pfhe= 2800MWPfhe= 2800MW，系统最大的功率缺额系统最大的功率缺额Pqe=900MWPqe=900MW，负荷调理效，负荷调理效应系数应系数KLKL =2=2，自动减负荷动作后，希望恢复，自动减负荷动作后，希望恢复频率值频率值fhf=48Hzfhf=48Hz，求接入减负荷安装的负荷总，求接入减负荷安装的负荷总功率功率PJHPJH。 解：减负荷动作后，残留的频率解：减负荷动作后

52、，残留的频率偏向相对值偏向相对值 由式由式3-473-47得得 MWPJH73404.0*212800*04.0*2900 04.0504850* hff3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载六、各轮动作功率的选择六、各轮动作功率的选择1 1第一级动作频率第一级动作频率 普通的一级启动频率整定在普通的一级启动频率整定在49Hz49Hz。2 2最后一轮的动作频率最后一轮的动作频率 自动减负荷安装最后一轮的动作频自动减负荷安装最后一轮的动作频率最好不低于率最好不低于464646.5Hz46.5Hz3 3前后两级动作的频率间隔前后两级动作的频率间隔 前后两级

53、动作的时间间隔是受频率前后两级动作的时间间隔是受频率丈量元件的动作误差和开关固有跳闸丈量元件的动作误差和开关固有跳闸时间限制的。时间限制的。3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载七、各轮最正确断开功率的计算七、各轮最正确断开功率的计算 1) 1) 系统频率的最后稳定值在最大恢复频系统频率的最后稳定值在最大恢复频率率fhfmaxifhfmaxi与最小恢复频率与最小恢复频率fhfminifhfmini之间之间 2) 2) fhfmaxifhfmaxifhfminifhfmini是正比于是正比于ZPJHZPJH第第i i次的计算误差的次的计算误差的 3) 3) 当当ZPJHZPJH动作后，能够出现的最大误差动作后，能够出现的最大误差为最小时，为最小时，ZPJHZPJH就具有最高的选择性。就具有最高的选择性。 4) fhfmin4) fhfmin现实上等于特殊轮的动作频率现实上等于特殊轮的动作频率fdzts fdzts 3.4 电力系统低频减载电力系统低频减载