電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課件

1、) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第五章 電力系統(tǒng)的有功功率平衡與頻率調(diào)整 （電力系統(tǒng)的有功功率平衡 ）主講 周任軍) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一、電力系統(tǒng)頻率變化的影響一、電力系統(tǒng)頻率變化的影響1 1、對用戶的影響、對用戶的影響 （1 1）異步電機(jī)轉(zhuǎn)速：紡織工業(yè)、造紙工業(yè)）異步電機(jī)轉(zhuǎn)速：紡織工業(yè)、造紙工業(yè) （2 2）異步電機(jī)功率下降）異步電機(jī)功率下降 （3 3）電子設(shè)備的準(zhǔn)確度）電子設(shè)備的準(zhǔn)確度2 2、對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響、對發(fā)電廠和電

2、力系統(tǒng)的影響 （1 1）對發(fā)電廠廠用機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的影響）對發(fā)電廠廠用機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的影響 （2 2）對汽輪機(jī)葉片的影響）對汽輪機(jī)葉片的影響 （3 3）對異步電機(jī)及變壓器勵磁的影響，增加無功消耗。）對異步電機(jī)及變壓器勵磁的影響，增加無功消耗。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析二、電力系統(tǒng)運(yùn)行頻率與有功功率平衡的關(guān)系二、電力系統(tǒng)運(yùn)行頻率與有功功率平衡的關(guān)系 要保持電力系統(tǒng)在某要保持電力系統(tǒng)在某一頻率下運(yùn)行，就必須保一頻率下運(yùn)行，就必須保證在該頻率下電力系統(tǒng)的證在該頻率下電力系統(tǒng)的有功率功率平衡；有功不有功率功率平衡；有功不足，頻率下降

3、；有功過剩足，頻率下降；有功過剩，頻率升高。，頻率升高。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析三、頻率變化原因及分類三、頻率變化原因及分類1 1、負(fù)荷波動分類、負(fù)荷波動分類P1一類負(fù)荷波動一類負(fù)荷波動 周期短；幅值小；由用電設(shè)備周期短；幅值??；由用電設(shè)備 的投入和退出引起；不可預(yù)測。的投入和退出引起；不可預(yù)測。P2二類負(fù)荷波動二類負(fù)荷波動 周期較長，幅值較大；由大容周期較長，幅值較大；由大容 量用電設(shè)備的投入和退出引起，量用電設(shè)備的投入和退出引起， 不可預(yù)測。不可預(yù)測。P3三類負(fù)荷波動三類負(fù)荷波動 周期最長，幅值最大；由生產(chǎn)周期最長

4、，幅值最大；由生產(chǎn) 生活規(guī)律和氣象條件變化引起；可生活規(guī)律和氣象條件變化引起；可 以預(yù)測。以預(yù)測。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析2 2、頻率變化原因、頻率變化原因 負(fù)荷變化破壞電力系統(tǒng)的有功率平衡關(guān)系。負(fù)荷變化破壞電力系統(tǒng)的有功率平衡關(guān)系。3 3、電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整方法及頻率調(diào)整分類、電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整方法及頻率調(diào)整分類 頻率調(diào)整方法頻率調(diào)整方法 根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整有功電源（發(fā)電機(jī)）出力。根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整有功電源（發(fā)電機(jī)）出力。 頻率調(diào)整分類頻率調(diào)整分類 一次調(diào)整一次調(diào)整針對第一類負(fù)荷變動進(jìn)行的調(diào)整，由于這類針對第一類負(fù)荷變動

5、進(jìn)行的調(diào)整，由于這類負(fù)荷的變動周期很短、幅值較小，又具有很強(qiáng)的偶然性，所以負(fù)荷的變動周期很短、幅值較小，又具有很強(qiáng)的偶然性，所以只能靠自動裝置（調(diào)速器）來實(shí)現(xiàn)。只能靠自動裝置（調(diào)速器）來實(shí)現(xiàn)。 二次調(diào)整二次調(diào)整針對第二類負(fù)荷變動進(jìn)行的調(diào)整，由調(diào)頻器改針對第二類負(fù)荷變動進(jìn)行的調(diào)整，由調(diào)頻器改變調(diào)頻電廠的機(jī)組出力來實(shí)現(xiàn)。變調(diào)頻電廠的機(jī)組出力來實(shí)現(xiàn)。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 三次調(diào)整三次調(diào)整針對第三類負(fù)荷變動進(jìn)行的調(diào)整，由于此類負(fù)針對第三類負(fù)荷變動進(jìn)行的調(diào)整，由于此類負(fù)荷基本上可以預(yù)測，所以通常都是根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷曲線按最優(yōu)荷

6、基本上可以預(yù)測，所以通常都是根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷曲線按最優(yōu)分配原則在系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)（發(fā)電廠）之間進(jìn)行分配。所以三次分配原則在系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)（發(fā)電廠）之間進(jìn)行分配。所以三次調(diào)整又稱為負(fù)荷的最優(yōu)分配，由人工完成。調(diào)整又稱為負(fù)荷的最優(yōu)分配，由人工完成。 ) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析四、電力系統(tǒng)有功率平衡及備用容量四、電力系統(tǒng)有功率平衡及備用容量1 1、電力系統(tǒng)的負(fù)荷與電源容量、電力系統(tǒng)的負(fù)荷與電源容量 綜合負(fù)荷綜合負(fù)荷= =系統(tǒng)中所有負(fù)荷之和；系統(tǒng)中所有負(fù)荷之和； 供電負(fù)荷供電負(fù)荷= =綜合負(fù)荷綜合負(fù)荷+ +網(wǎng)損；網(wǎng)損； 發(fā)電負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷

7、= =供電負(fù)荷供電負(fù)荷+ +廠用負(fù)荷；廠用負(fù)荷； 系統(tǒng)額定容量系統(tǒng)額定容量= =系統(tǒng)裝機(jī)額定容量之和；系統(tǒng)裝機(jī)額定容量之和； 系統(tǒng)電源容量系統(tǒng)電源容量= =系統(tǒng)中可運(yùn)行機(jī)組的可發(fā)容量之和。系統(tǒng)中可運(yùn)行機(jī)組的可發(fā)容量之和。2 2、有功功率平衡與系統(tǒng)備用容量、有功功率平衡與系統(tǒng)備用容量有功功率平衡：有功功率平衡： （額定頻率下）（額定頻率下）系統(tǒng)備用容量：系統(tǒng)備用容量：定義：定義：系統(tǒng)備用容量系統(tǒng)備用容量= =系統(tǒng)電源容量系統(tǒng)電源容量- -發(fā)電負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷 （15152020）% %) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析作用：作用： 在

8、系統(tǒng)出現(xiàn)第一類、第二類負(fù)荷的波動、負(fù)荷的超計(jì)劃增在系統(tǒng)出現(xiàn)第一類、第二類負(fù)荷的波動、負(fù)荷的超計(jì)劃增長、事故導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行和設(shè)備檢修導(dǎo)致的設(shè)備退出運(yùn)長、事故導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行和設(shè)備檢修導(dǎo)致的設(shè)備退出運(yùn)行情況下，保證電力系統(tǒng)在要求頻率水平下的功率平衡，以保行情況下，保證電力系統(tǒng)在要求頻率水平下的功率平衡，以保證供電可靠性和電能質(zhì)量。證供電可靠性和電能質(zhì)量。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析分類： 按用途： 負(fù)荷備用針對一類、二類負(fù)荷波動和預(yù)測外負(fù)荷設(shè)置（2%5%）。 事故備用針對事故導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備退出設(shè)置（5%10%，且不小于

9、系統(tǒng)最大一臺機(jī)組的額定容量）。 檢修備用針對發(fā)電設(shè)備檢修退出運(yùn)行設(shè)置（視情況）。 國民經(jīng)濟(jì)備用針對國民經(jīng)濟(jì)的超計(jì)劃增長設(shè)置（3%5%） 按形式： 熱備用系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)組所具有的備用容量； 冷備用系統(tǒng)中可運(yùn)行而未運(yùn)行機(jī)組的可發(fā)容量。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析發(fā)電負(fù)荷 負(fù)荷備用 （熱備用） 運(yùn)行機(jī)組可發(fā)容量事故備用 （熱備用） 可運(yùn)行機(jī) （冷備用） 組的可發(fā)檢修備用 （冷備用） 容量國名經(jīng)濟(jì)備用（冷備用）) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析五、有功電源的合理組合五、

10、有功電源的合理組合1、有功負(fù)荷最優(yōu)分配的內(nèi)容、有功負(fù)荷最優(yōu)分配的內(nèi)容 有功電源的最優(yōu)組合（有功電源的最優(yōu)組合（冷備用分布冷備用分布） 最優(yōu)組合順序最優(yōu)組合順序 最優(yōu)組合數(shù)量最優(yōu)組合數(shù)量 最優(yōu)開停機(jī)時間最優(yōu)開停機(jī)時間 有功負(fù)荷最優(yōu)分配（有功負(fù)荷最優(yōu)分配（熱備用分布熱備用分布）2 2、有功電源的合理組合順序、有功電源的合理組合順序1 1）各類發(fā)電廠的特點(diǎn)）各類發(fā)電廠的特點(diǎn) 凝汽式火力發(fā)電廠凝汽式火力發(fā)電廠 礦物能源、環(huán)境污染、燃料及運(yùn)輸費(fèi)用。礦物能源、環(huán)境污染、燃料及運(yùn)輸費(fèi)用。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 高溫高壓：高溫高壓：

11、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較好、出力可調(diào)范圍小、不易頻繁運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較好、出力可調(diào)范圍小、不易頻繁 開停機(jī)、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷。開停機(jī)、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷。 中溫中壓：中溫中壓：運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差、出力調(diào)節(jié)范圍較大、不易頻運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差、出力調(diào)節(jié)范圍較大、不易頻 繁開停機(jī)、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷。繁開停機(jī)、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷。 熱電廠熱電廠 礦物能源、環(huán)境污染、燃料及運(yùn)輸費(fèi)用、供熱情況下發(fā)礦物能源、環(huán)境污染、燃料及運(yùn)輸費(fèi)用、供熱情況下發(fā)電時效率高，但存在強(qiáng)迫功率、不易頻繁開停機(jī)、不易承擔(dān)急電時效率高，但存在強(qiáng)迫功率、不易頻繁開停機(jī)、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷。劇變動負(fù)荷。 核電廠核電廠 礦物能源、環(huán)境不良影響小、建設(shè)

12、投資大、周期長、發(fā)礦物能源、環(huán)境不良影響小、建設(shè)投資大、周期長、發(fā)電成本低、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷、不易頻繁開停機(jī)。電成本低、不易承擔(dān)急劇變動負(fù)荷、不易頻繁開停機(jī)。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 水電廠水電廠 可再生能源、環(huán)境不良影響小、開停機(jī)時間短、調(diào)節(jié)速度可再生能源、環(huán)境不良影響小、開停機(jī)時間短、調(diào)節(jié)速度快、開停機(jī)及調(diào)節(jié)出力時經(jīng)濟(jì)性好、建設(shè)周期長，投資大、出快、開停機(jī)及調(diào)節(jié)出力時經(jīng)濟(jì)性好、建設(shè)周期長，投資大、出力受水頭影響。力受水頭影響。 徑流式水電站：徑流式水電站：強(qiáng)迫功率、無調(diào)節(jié)能力；強(qiáng)迫功率、無調(diào)節(jié)能力； 具有調(diào)節(jié)庫

13、容的水電站：具有調(diào)節(jié)庫容的水電站：存在強(qiáng)迫功率、技術(shù)最小出力存在強(qiáng)迫功率、技術(shù)最小出力小，調(diào)節(jié)范圍大。小，調(diào)節(jié)范圍大。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析2）各類發(fā)電廠合理組合順序NoImage) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第五章 電力系統(tǒng)的有功功率平衡與頻率調(diào)整 （電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分配頻率的三次調(diào)整）主講 周任軍) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一、有功負(fù)荷的最優(yōu)分配一、有

14、功負(fù)荷的最優(yōu)分配1 1、目的、目的 滿足負(fù)荷需求，經(jīng)濟(jì)合理分配各發(fā)電機(jī)組有功出力，使系滿足負(fù)荷需求，經(jīng)濟(jì)合理分配各發(fā)電機(jī)組有功出力，使系統(tǒng)總的能源消耗（燃料費(fèi)用、統(tǒng)總的能源消耗（燃料費(fèi)用、市場市場調(diào)度總費(fèi)用）最少。調(diào)度總費(fèi)用）最少。2 2、發(fā)電機(jī)的耗量特性、發(fā)電機(jī)的耗量特性 耗量特性耗量特性 火電廠：火電廠： 水電廠：水電廠：)/(22102210hTPaPaaPaPaaFGGGG)/(322102210smPbPbbPbPbbWGGGG) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 汽輪發(fā)電機(jī)組耗量特性曲線汽輪發(fā)電機(jī)組耗量特性曲線 水輪發(fā)

15、電機(jī)組耗量特性曲線水輪發(fā)電機(jī)組耗量特性曲線 比耗量比耗量 火力發(fā)電機(jī)組：火力發(fā)電機(jī)組： 水力發(fā)電機(jī)組：水力發(fā)電機(jī)組： 反映發(fā)電機(jī)在該運(yùn)行狀態(tài)下平均效率的高低。反映發(fā)電機(jī)在該運(yùn)行狀態(tài)下平均效率的高低。)./(hMWTPFGiii)./(3sMWmPWGiii) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 耗量微增率耗量微增率 火力發(fā)電機(jī)組：火力發(fā)電機(jī)組： 水力發(fā)電機(jī)組：水力發(fā)電機(jī)組： 反映發(fā)電機(jī)組在該運(yùn)行狀態(tài)下，出力增加或減少單位值反映發(fā)電機(jī)組在該運(yùn)行狀態(tài)下，出力增加或減少單位值時，能源消耗增加或減少的多少。時，能源消耗增加或減少的多少。).

16、/(3sMWmdPdWGiii)./(hMWTdPdFGiiiniGiiGnnGGPFPFPFPFF12211)()()()(min) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析3、有功負(fù)荷的最優(yōu)分配（火電廠、不計(jì)能源消耗受限） 目標(biāo)函數(shù) 約束條件 等約束條件： （或 潮流方程 ） 不等約束條件：PPPniLiniGi11niLiniGiPP11maxminGiGiGiPPPmaxminGiGiGiQQQmaxminiiiUUU)(1121*niLiniGiGnGGPPPPPFC）、) / (22102210h T P a P a aP a

17、 P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 簡單最優(yōu)分配 不計(jì)不等約束、不計(jì)網(wǎng)損影響情況下，根據(jù)拉格朗日乘數(shù)法有： C*取得極值條件，即原函數(shù)在滿足等約束條件下取得極值條件為： （1） （2） 即： （3）等耗量微 增率準(zhǔn)則 （4）)21( 0*nidPdFPCGiGi、0)(11*niLiniGiPPC011niLiniGiPPnGnGGdPdFdPdFdPdF2121niGiiPFF1)(-等耗量微增率準(zhǔn)則) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 計(jì)及有功不等約束時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配計(jì)及有功不等約束時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配 先不考

18、慮不等約束條件，按等耗量微增率準(zhǔn)則對負(fù)荷進(jìn)行先不考慮不等約束條件，按等耗量微增率準(zhǔn)則對負(fù)荷進(jìn)行分配；分配； 對于分配功率超過上限的機(jī)組取上限，低于下限的機(jī)組取對于分配功率超過上限的機(jī)組取上限，低于下限的機(jī)組取下限；下限； 從總負(fù)荷中減去按上限或下限發(fā)電機(jī)組的出力，將剩余的從總負(fù)荷中減去按上限或下限發(fā)電機(jī)組的出力，將剩余的負(fù)荷在剩余機(jī)組中再按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配。負(fù)荷在剩余機(jī)組中再按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配。 節(jié)點(diǎn)電壓及無功不等約束條件的考慮節(jié)點(diǎn)電壓及無功不等約束條件的考慮 不能違背；不能違背； 與有功負(fù)荷最優(yōu)分配無直接關(guān)系；與有功負(fù)荷最優(yōu)分配無直接關(guān)系； 有功負(fù)荷最優(yōu)分配后，在潮流計(jì)算中考

19、慮。有功負(fù)荷最優(yōu)分配后，在潮流計(jì)算中考慮。) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 考慮網(wǎng)損時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配考慮網(wǎng)損時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配 目標(biāo)函數(shù)不變：目標(biāo)函數(shù)不變： 等約束條件：等約束條件： 拉格朗日函數(shù)：拉格朗日函數(shù)： 取得極值條件：取得極值條件：）、GnGGniLiniGiPPPPPP2111()(1121*niLiniGiGnGGPPPPPPFC）、0)1 (*GiGiGiPPdPdFPC)21(ni、0)(11*niLiniGiPPPC) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG

20、 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析最優(yōu)分配原則：最優(yōu)分配原則： 將各發(fā)電機(jī)的耗量微增率用相應(yīng)的網(wǎng)損修正系數(shù)修正將各發(fā)電機(jī)的耗量微增率用相應(yīng)的網(wǎng)損修正系數(shù)修正后，在滿足等約束條件下，按等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則分配。后，在滿足等約束條件下，按等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則分配。4、例題、例題1kmkkTTtPFdtPFF1. 11011)()() / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析二、能源消耗受限制（既有火電廠，又有水電二、能源消耗受限制（既有火電廠，又有水電 廠）時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配廠）時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配（一水一火）（一水一火）1 1、目標(biāo)、目標(biāo) 在整個運(yùn)行時間段內(nèi)

21、滿足用戶的電力需求，合理分配水火在整個運(yùn)行時間段內(nèi)滿足用戶的電力需求，合理分配水火電電廠的負(fù)荷，使總?cè)剂舷牧孔钌?。廠的負(fù)荷，使總?cè)剂舷牧孔钌佟? 2、最優(yōu)分配原則、最優(yōu)分配原則 目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)： 等約束條件：等約束條件：01. 2222)()()(定值mkkkHHKtPWdtPWkLkHkTPPP.2.1)21(mk、mkk LkHkTkmkkkHmkkkTPPPKtPWtPFC1. 2. 11. 2212. 11*)()()() / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析拉格朗日函數(shù)：拉格朗日函數(shù)：取得極值條件：取得極值條件：0.

22、222.2*kkHkHdPdWPC0.11.1*kkTkTdPdFPC0)(1.222*mkkkHKtPWC0)(. 2. 1*kLkHkTkPPPC)21(mk、)21(mk、kkHkHkkTkTkdPPdWdPPdF. 2. 2. 22. 1. 1. 1)()(kkHkHkkTkTkdPPdWdPPdF. 2. 2. 22. 1. 1. 1)()() / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析最優(yōu)分配原則：最優(yōu)分配原則： 即在每個時間段內(nèi)，在滿足功率平衡的情況下，按即在每個時間段內(nèi)，在滿足功率平衡的情況下，按 分配，并使總的水量消耗等于

23、規(guī)定值。分配，并使總的水量消耗等于規(guī)定值。kkHkHkkTkTkdPPdWdPPdF. 2. 2. 22. 1. 1. 1)()(kLkHkTPPP. 2. 1mkkkHkKtPW12.2)(kkHkHkkTkTkdPPdWdPPdF. 2. 2. 22. 1. 1. 1)()(kHkTk2HkTk2kkHkHkkTkTkdPPdWdPPdF. 2. 2. 22. 1. 1. 1)()(HkTk2) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析3 3、 的物理意義及計(jì)算的物理意義及計(jì)算 物理意義物理意義 就發(fā)電而言，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤相當(dāng)于就發(fā)電而言

24、，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤相當(dāng)于 立方米水，稱為水煤立方米水，稱為水煤換算系數(shù)。換算系數(shù)。2)()()()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdFHkTk2)/(3mT)()()()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdF) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 與允許耗水量與允許耗水量 的關(guān)系的關(guān)系 越大，水輪發(fā)電機(jī)分配得到的出力越大，水輪發(fā)電機(jī)分配得到的出力 越小，耗水量越小，耗水量 越小。反之，允許的耗水量越大越小。反之，允許的耗水量越大 ，則，則 的取值應(yīng)越小。的取值應(yīng)越小。)()()

25、()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdFKK)()()()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdF)()()()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdFHP）（ 02HP) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 的確定的確定 采用采用迭代法迭代法，步驟如下：，步驟如下： （1）給定出）給定出 ,按最優(yōu)分配原則求按最優(yōu)分配原則求 （2）將）將 與允許耗水量與允許耗水量 進(jìn)行比較，若進(jìn)行比較，若 ， 則重取則重取 ；若；若 ，則重取，則重取 。 再按所

26、取再按所取 循環(huán)計(jì)算，直到循環(huán)計(jì)算，直到 ，則，則 即為所求。即為所求。)()()()(22112221112HTHHTTPdWPdFdPPdWdPPdF）（12)2 1() 0 (. 2mkPkH、mkkkHkKtPW1)0()0(.22)()0(KKKK) 0 (KK)0()0(2)1(2)0(2)1(2)21() 1 (. 2mkPkH、)21() 1 (. 2mkPkH、)21() 1 (. 2mkPkH、mkkkHkKtPW1)1()1(.22)(）（p2)21() 1 (. 2mkPkH、KKp) ()21() 1 (. 2mkPkH、）（）（）（、00201bKKp) (例題例題

27、2) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析三、多個火電廠和多個水電廠的負(fù)荷分配三、多個火電廠和多個水電廠的負(fù)荷分配 給定給定 與已知與已知 比較比較 直到直到 與與 相等，則最后一相等，則最后一次次 求得的求得的 就是最優(yōu)分就是最優(yōu)分 配。配。)21)(21() 0 (.bimkPkHi、)21()0(biKi、)21(biKi、）（）（）（、11211b)21()(biKpi、)21() 1 (. 2mkPkH、)21() 1 (. 2mkPkH、)21() 1 (. 2mkPkH、)21() 1 (. 2mkPkH、)21(biK

28、i、)21)(21()21)(21()(.)(.nbbimkPbimkPpkTipkHi、水電機(jī)組數(shù)火電機(jī)組數(shù)，調(diào)度周期時段數(shù)，調(diào)度周期總費(fèi)用，21nnmF一種概念?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中優(yōu)化調(diào)度方法一種概念?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)中優(yōu)化調(diào)度方法) / (221 0221 0h T P a P a a P a P a a FGGGG ) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析例例) )()(21.111. njkTjjmknikTiiPFPFF目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)函數(shù)： 等式約束條件：等式約束條件：不等式約束不等式約束:21.,.,1,)(njKPWmkjkH

29、jjmkPPPknjkHjnjkTi,.,2 , 1,21.11.總費(fèi)用總費(fèi)用火電費(fèi)用火電費(fèi)用水電費(fèi)用水電費(fèi)用332210NLNNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaPmaxminGiGiGiQQQ優(yōu)化模型及求解優(yōu)化模型及求解) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第五章 電力系統(tǒng)的有功功率平衡與頻率調(diào)整3主講 周任軍) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析負(fù)荷的變化將引起頻率的相應(yīng)變化，電力系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷的變化將引起頻率的相應(yīng)變化，電力系統(tǒng)的有功

30、功率和頻率調(diào)整大體上分一次、二次、三次調(diào)整。和頻率調(diào)整大體上分一次、二次、三次調(diào)整。 頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整（或稱為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)（或稱為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的，是對一次負(fù)荷變動引起的頻率偏移作調(diào)整。速器進(jìn)行的，是對一次負(fù)荷變動引起的頻率偏移作調(diào)整。 頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整（或稱為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)（或稱為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的，是對二次負(fù)荷變動引起的頻率偏移作調(diào)整。頻器進(jìn)行的，是對二次負(fù)荷變動引起的頻率偏移作調(diào)整。 頻率的三次調(diào)整頻率的三次調(diào)整（或稱為三次調(diào)頻）是對三次負(fù)荷變動（或稱為三次調(diào)頻）是對三次負(fù)荷變動引起的頻率偏移作調(diào)整。

31、將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按引起的頻率偏移作調(diào)整。將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。 ) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一、電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功靜態(tài)頻率特性1 1、負(fù)荷有功功率靜態(tài)頻率特性、負(fù)荷有功功率靜態(tài)頻率特性13210 aaaa的標(biāo)幺值表達(dá)式為基準(zhǔn)值和以LNNPf332210f af af aaPL) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 當(dāng)頻率偏離額定值

32、不大時當(dāng)頻率偏離額定值不大時，負(fù)荷有功頻率靜態(tài)特性，負(fù)荷有功頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。用一條近似直線來表示。KL*(KL)由系統(tǒng)負(fù)荷性質(zhì)由系統(tǒng)負(fù)荷性質(zhì)決定，決定，無法調(diào)整無法調(diào)整。通常。通常5 . 1*LK負(fù)荷的負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)數(shù)或稱為負(fù)荷的或稱為負(fù)荷的頻率調(diào)頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)、負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)效應(yīng)、負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，節(jié)功率，表示負(fù)荷隨頻表示負(fù)荷隨頻率的變化程度。率的變化程度。LNNLLNNLLLLPfKfPfPKHzMwfPK/ *) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析2 2、發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)有功功率靜

33、態(tài)頻率特性靜態(tài)頻率特性 調(diào)速器工作原理調(diào)速器工作原理1 轉(zhuǎn)速測量元件轉(zhuǎn)速測量元件離離心飛擺及其附件；心飛擺及其附件；2 放大元件放大元件錯油門錯油門(或稱配壓閥或稱配壓閥)；3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動機(jī)油動機(jī)(或稱接力器或稱接力器)；4 轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)或稱轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)或稱同步器同步器(調(diào)頻器調(diào)頻器)FLASH) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 調(diào)頻器工作原理調(diào)頻器工作原理) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 發(fā)電機(jī)有功功率發(fā)電機(jī)有功功率靜態(tài)頻率特性靜態(tài)頻率特性 無調(diào)速器

34、時無調(diào)速器時 有調(diào)速器時有調(diào)速器時) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 有調(diào)頻器時有調(diào)頻器時PfPPff1212) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)、單位調(diào)節(jié)功率發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)、單位調(diào)節(jié)功率 PfPPffGNN/調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù): :某臺機(jī)組負(fù)荷改變時相應(yīng)的頻率偏移某臺機(jī)組負(fù)荷改變時相應(yīng)的頻率偏移若若2 2為額定運(yùn)行點(diǎn)，為額定運(yùn)行點(diǎn)，1 1為空載為空載運(yùn)行點(diǎn)：運(yùn)行點(diǎn)：01122 0 ffPffPPNGN GNNPff0NNNNffffff00100

35、(%)0NNfff) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析單位調(diào)節(jié)功率單位調(diào)節(jié)功率fPKGG1 調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，表示頻率變化時發(fā)電機(jī)組輸出功率調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)，表示頻率變化時發(fā)電機(jī)組輸出功率的變化量。的變化量。100%1*GK發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：一般來說發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：一般來說發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組 =35或或 =33.320水輪發(fā)電機(jī)組水輪發(fā)電機(jī)組 =24或或 =5025%*GK%*GK) / (22102210h T P a

36、 P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析二、電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整1、工作過程2、電力系統(tǒng)的有功功率 靜態(tài)頻率特性 發(fā)電機(jī)功率增量 稱為電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率。012 ffffKPGGfKPLLGLLPPP0fKfKKPPPLGLGL)(0fPKKKLLG0) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析fPKLs0LGLPPA BOBOAP 0fKKfKfKLGLG)(fPfPKfPKLNLNLNGNG0系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率定義：統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率定義： ) / (22102210h T P a P a aP a P a a

37、 FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析標(biāo)幺值表示標(biāo)幺值表示 系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率fPffPPKPPKLNLNLLLNGNG00fPKKkKLLGr0*k kr r= =P PGNGN/ /P PLNLN為備用系數(shù)為備用系數(shù) 等式兩端同除以等式兩端同除以P PLNLN/f/fN NmiGiGKK1) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析3 3、多機(jī)系統(tǒng)中等值發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率、多機(jī)系統(tǒng)中等值發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率 結(jié)論：結(jié)論：參與一次調(diào)整的發(fā)電機(jī)數(shù)量越多，等值發(fā)電機(jī)的單參與一次調(diào)整的發(fā)電機(jī)數(shù)量越多，等值發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率越大，

38、從而系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率越大。位調(diào)節(jié)功率越大，從而系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率越大。4 4、一次調(diào)整的特點(diǎn)、一次調(diào)整的特點(diǎn) 不能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，因而在負(fù)荷變化較大的情況下（如不能實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，因而在負(fù)荷變化較大的情況下（如第二類負(fù)荷變化）不能保證系統(tǒng)頻率在要求的范圍；第二類負(fù)荷變化）不能保證系統(tǒng)頻率在要求的范圍； 參與一次調(diào)整的發(fā)電機(jī)數(shù)量越多，同樣負(fù)荷變化情況參與一次調(diào)整的發(fā)電機(jī)數(shù)量越多，同樣負(fù)荷變化情況下，系統(tǒng)頻率波動越小。下，系統(tǒng)頻率波動越小。 miGNGiNGiGPPKK1*計(jì)入）達(dá)最大出力的發(fā)電機(jī)不機(jī)臺數(shù)，無調(diào)速器和已為參與一次調(diào)整的發(fā)電m (LGKKK) / (22102210h T P a P

39、a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析5 5、一次調(diào)整的計(jì)算、一次調(diào)整的計(jì)算 計(jì)算系統(tǒng)等值發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率計(jì)算系統(tǒng)等值發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率 計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 計(jì)算電力系統(tǒng)的頻率偏移計(jì)算電力系統(tǒng)的頻率偏移 計(jì)算各發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率計(jì)算各發(fā)電機(jī)增發(fā)的功率（需要時）（需要時）miGNGiNGiGPPKK1*LGLLKKPKPf00fKPGiGiLGSKKK) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析v注：v取功率的增大或頻率的上升為正；v為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調(diào)節(jié)功率；v對

40、于滿載機(jī)組，不再參加調(diào)整。v 對于系統(tǒng)有若干臺機(jī)參加一次調(diào)頻：v 具有一次調(diào)頻的各機(jī)組間負(fù)荷的分配，按其調(diào)差系數(shù)即下降特性自然分配。GLGLKKPPf00) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析v三、電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整u負(fù)荷變動幅度較大 （0.5%1.5%），周期較長（幾分鐘）u僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)u需要調(diào)頻器動作u可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析1、調(diào)整過程2、計(jì)算分析若 則3、系統(tǒng)負(fù)荷變化的提供：v二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)組

41、增發(fā)的功率 ；v發(fā)電機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻，按有差特性的調(diào)差系數(shù)分配而增發(fā)的功率 ；v由系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所減少的負(fù)荷功率 fKKf KPPGLGL )(000f00LGPP 0GPfKGfKLBGBLBKPP) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析四、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的頻率調(diào)整AGALAKPPABPAAGAABLAf KPPP BBGBABLBfKPPPKPPKKPPPPfGLBAGBGALBLA)()(BAGALABGBLBAABKKPPKPPKP)()(fffBABAGALABGBLBAABKKPPKPPKP)()() / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析聯(lián)絡(luò)線功率BAGALBLBBAGALABLBAABKKPPKPKKPPKPKP)()(0ABPHz5 . 0例46例47) / (22102210h T P a P a aP a P a a FGGGG 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析HzKPfHzMWKKKHzMWKKKHzMWKKKSBASLBGBBLAGAA48. 04172