電力系統(tǒng)的有功功率和頻率ppt課件

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1,概述,電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。如何保證正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性問題，是我們考慮的重點(diǎn)問題之一。 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)包括：頻率質(zhì)量、電壓質(zhì)量和波形質(zhì)量，分別以頻率偏移、電壓偏移和波形畸變率表示。 衡量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)為：比耗量和線損率 有功功率的最優(yōu)分布包括：有功功率負(fù)荷預(yù)計(jì)、有功功率電源的最優(yōu)組合、有功功率負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分配等。,第五章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整,2,第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡 一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，負(fù)荷作功需要一定的有功功率，同時(shí)，傳輸這些功率也要在網(wǎng)絡(luò)中造成有功功率損耗。因此，電源發(fā)出的有功功率必須滿足下列平衡式。式中 所有電源發(fā)出的有功功率所有負(fù)荷需要的有功功率網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗,3,可見，發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率要比負(fù)荷功率大的多才行。當(dāng)系統(tǒng)中負(fù)荷增大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)損耗也將增大，發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率也要增加。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，負(fù)荷隨時(shí)在變化，所以必須調(diào)節(jié)電源側(cè)，使發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率隨負(fù)荷功率的變化而變化。負(fù)荷曲線的形狀往往是無一定規(guī)律可循，但可將這種無規(guī)則的曲線分解成幾種有規(guī)律可循的負(fù)荷曲線。如圖所示將一種負(fù)荷曲線分解成三種負(fù)荷曲線。,4,如圖5－1中所示，負(fù)荷可以分為三種。 第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動有很大的偶然性。 第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這一種的主要有電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷。 第三種變動幅度最大， 周期也最長，這一種 是由于生產(chǎn)、生活、 氣象等變化引起的負(fù) 荷變動。第三種負(fù)荷 基本上可以預(yù)計(jì)。,5,第三種負(fù)荷基本上可以預(yù)計(jì)。據(jù)此，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為一次、二次、三次調(diào)整三種。 一次調(diào)整或頻率的一次調(diào)整指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的、對第一種負(fù)荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。,6,二次調(diào)整或頻率的二次調(diào)整指由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行的、對第二種負(fù)荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。 三次調(diào)整實(shí)際上就是根據(jù)預(yù)計(jì)的負(fù)荷曲線，按照一定的優(yōu)化分配原則，在各發(fā)電廠間、發(fā)電機(jī)間實(shí)現(xiàn)功率的經(jīng)濟(jì)分配，稱為有功功率的最優(yōu)分配。,7,前兩種是事后的，第三種是事前的。 一次調(diào)頻是所有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參加的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠。 二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來承擔(dān)。,8,二、有功功率電源和備用容量 裝機(jī)容量——所有發(fā)電設(shè)備容量總和。 有功功率電源：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和，不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)（總）發(fā)電負(fù)荷。 系統(tǒng)的備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分（包括網(wǎng)損、負(fù)荷、廠用電等）。 可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用等。,9,所謂熱備用是指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差。 冷備用則指未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率。 負(fù)荷備用是指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。,10,事故備用是使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。 檢修備用是使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。 電力工業(yè)是先行工業(yè)，除滿足當(dāng)前負(fù)荷的需要設(shè)置上述備用外，還應(yīng)計(jì)及負(fù)荷超計(jì)劃增長而設(shè)置一定的備用。這種備用就稱國民經(jīng)濟(jì)備用。 具備了備用容量，才可能談?wù)撍鼈冊谙到y(tǒng)中各發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配以及系統(tǒng)的頻率調(diào)整問題。,11,第二節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 一、有功功率最優(yōu)分配 電力系統(tǒng)中有功功率的分配有兩個(gè)主要內(nèi)容，即有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。 有功功率電源的最優(yōu)組合是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠的合理組合，也就是通常所謂機(jī)組的合理開停。它大體上包括三個(gè)部分： 機(jī)組的最優(yōu)組合順序、 機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量 機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間。,12,有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配是指系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配。 最常用的是按所謂等耗量微增率準(zhǔn)則分配。,13,二、最優(yōu)分配負(fù)荷時(shí)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件 1．耗量特性 電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷合理分配的目標(biāo)是在滿足一定約束條件的前提下，盡可能節(jié)約消耗的一次能源。因此，必須先明確發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有功功率的關(guān)系，即發(fā)電設(shè)備輸入與輸出的關(guān)系。這關(guān)系稱耗量特性，如圖5－2所示。,14,圖中，縱坐標(biāo)可為單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃料F， 例如，每小時(shí)消耗的多少噸含熱量為29.31MJ/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤； 也可為單位時(shí)間內(nèi)消耗的水量W， 例如，每秒鐘多少 立方米。 橫坐標(biāo)則為 以kW或MW表示的 電功率PG,15,耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，即單位時(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比稱比耗量μ，即 。 耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率稱耗量微增率λ，是單位時(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。 即,,,,16,2．目標(biāo)函數(shù)和約束條件 在數(shù)學(xué)上，其性質(zhì)是在一定的約束條件下，使某一目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)，而這些約束條件和目標(biāo)函數(shù)都是各種變量－狀態(tài)變量、控制變量、擾動變量的非線性函數(shù)，可表達(dá)為： 在滿足等約束條件 和不等約束條件 的前提下，使目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu),17,由于討論有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的目的在于：在供應(yīng)同樣大小負(fù)荷有功功率 的前提下，單 位時(shí)間內(nèi)的能源消耗最少。這里的目標(biāo)函數(shù)就應(yīng)該是總耗量，它是各發(fā)電設(shè)備所發(fā)有功功率的函數(shù)PGi 即 式中，以Fi (PGi)表示某發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率PGi時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所需消耗的能源。 這里的等約束條件也就是有功功率必須保持平衡的條件。,,,18,對每個(gè)節(jié)點(diǎn)，即就整個(gè)系統(tǒng)而言，式中 △P∑ 為網(wǎng)絡(luò)總損耗。從而不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗時(shí)，上式可改寫為,,,,19,這里的不等約束條件有三，分別為各節(jié)點(diǎn)發(fā)電設(shè)備有功功率、無功功率和電壓大小不得逾越的限額，即式中的PGimax一般就取發(fā)電設(shè)備的額定有功功率； PGimin則因發(fā)電設(shè)備的類型而異。 QGimax取決于發(fā)電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子繞組的溫升； QGimin主要取決于發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性和定子端部溫升等。 UGimax和UGimin則由電能質(zhì)量的要求所決定。,,,,,20,由數(shù)學(xué)知識可知，為求有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配問題，可以用求條件極值的拉格朗日乘數(shù)法。 為求滿足等約束條件f (PG1 ，PG2)＝0時(shí)，目標(biāo)函數(shù)C=C(PG1 ，PG2)的最小值，可根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等約束條件建立如下拉格朗日函數(shù)式中λ稱拉格朗日乘數(shù)。 由于拉格朗日函數(shù)中有三個(gè)變量PG1 ，PG2 ， λ ，,21,求它的最小值時(shí)應(yīng)有三個(gè)條件則由所以可得上式就是等耗量微增率準(zhǔn)則。它表示為使總耗量 最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。,,,,,22,對不等式約束進(jìn)行處理 對于有功功率限制，當(dāng)計(jì)算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限，則該發(fā)電設(shè)備取其限制，不參加最優(yōu)分配計(jì)算，而其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。 無功功率和電壓限制和有功功率負(fù)荷的分配沒有直接關(guān)系，可暫時(shí)不計(jì)，當(dāng)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配完成后計(jì)算潮流分布在考慮。,23,用迭代法求解,設(shè)耗量微增率的初值 ； 求與 對應(yīng)的各發(fā)電設(shè)備應(yīng)發(fā)功率 ； 校驗(yàn)求得的 是否滿足等式約束條件：如不能滿足，則如 ，取 ；如 ，取 ，自2）開始重新計(jì)算。 直到滿足條件。,24,例：兩臺容量均為200MW的發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行，耗量特性噸/小時(shí)噸/小時(shí) 求負(fù)荷分別為55MW、100MW、300MW、390MW時(shí)的經(jīng)濟(jì)功率分配并求在負(fù)荷300MW為時(shí)所消耗的燃料。,,,,,25,四、等耗量微增率原則的推廣應(yīng)用 在此討論能源消耗受限制時(shí)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配問題。在實(shí)踐中可理解為有功功率負(fù)荷在火力發(fā)電廠與水力發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配問題。 電力系統(tǒng)中既有火電廠又有水電廠時(shí)，要考慮到水電廠發(fā)電設(shè)備消耗的能源受到限制，例如水電廠一晝夜間消耗的水量受水庫調(diào)度約束。于是約束條件（比討論火電廠間的最優(yōu)分配時(shí)）就多一個(gè)。 為了簡化分析，將負(fù)荷的分配局限于一個(gè)火電和一個(gè)水力發(fā)電設(shè)備之間，并略去網(wǎng)損。 以W表示單位時(shí)間內(nèi)水電廠消耗的水量，它是所發(fā)出功率PH的函數(shù)，K2表示水電廠在0至τ時(shí)間可消耗的水量。因此有約束條件,,,26,水電的約束條件 由此式可知，水電廠在τ時(shí)間段內(nèi)消耗的水量不得超過水庫的容水量 對簡單的系統(tǒng)有 目標(biāo)函數(shù) 不等約束條件,27,上列各式中，將原來表示一般發(fā)電設(shè)備的下標(biāo)“G”改為“T”和 “H”，以分別表示火力發(fā)電和水力發(fā)電設(shè)備，并以K2表示水力發(fā)電設(shè)備在0至τ時(shí)間間隔內(nèi)規(guī)定消耗的水量。除不等約束條件可暫緩考慮外，當(dāng)前要解決的問題是使在兩個(gè)等約束條件的目標(biāo)函數(shù)為最優(yōu)。而尤為不同的是，這些約束條件和目標(biāo)函數(shù)現(xiàn)在都改以對時(shí)間t的積分出現(xiàn)。為解決后一個(gè)問題可將0至τ時(shí)間間隔分成若干更短的時(shí)間段，將積分改為求和,28,以表示在各個(gè)不同時(shí)間段的功率平衡關(guān)系。 建立新的拉格朗日函數(shù)為上式中用小的時(shí)間段求和來表示積分效果，表示火電廠消耗的燃料，表示水電廠消耗的水量。 式中的λ1， λ2 ，… λt都是拉格朗日乘數(shù)，而其中的γ2則是為引入水電廠的約束條件新增加的,29,即求取目標(biāo)函數(shù)為最小值時(shí)的條件。其中， 為水電廠的耗量微增率， γ2為拉各朗日乘數(shù)，可看作是一個(gè)煤水換算系數(shù)。,30,考慮到水力發(fā)電廠之間最優(yōu)分配負(fù)荷的條件，嚴(yán)格說，是對某一瞬間而言的。這里，如時(shí)間段取得足夠短，上式也可以表示某一瞬間火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠之間的最優(yōu)分配負(fù)荷的條件。因而，可將式中的下標(biāo)“k”略去，而改寫為,,,,,31,由上式可見，只要將水力發(fā)電廠的水耗量乘以某一個(gè)待定的拉格朗日乘數(shù)，就可將等耗量微增率準(zhǔn)則應(yīng)用到火力發(fā)電廠與水力發(fā)電廠之間負(fù)荷的最優(yōu)分配。 同時(shí)還滿足如下兩個(gè)原始的等約束條件這樣的分析方法和所得結(jié)論可推廣適用于更多火力發(fā)電設(shè)備和水力發(fā)電設(shè)備之間的負(fù)荷分配。,,,,,32,根據(jù)給定的可消耗水量K2，設(shè)換算系數(shù)的初值 ； 求與 相對應(yīng)的，各個(gè)不同時(shí)刻的有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配方案； 計(jì)算與這最優(yōu)分配方案對應(yīng)的消耗水量 ； 校驗(yàn)求得的 是否與給定的K2相等； 當(dāng) 時(shí)，取 ；當(dāng) ，取 。自第二步開始重復(fù)計(jì)算； 繼續(xù)計(jì)算，直到求得的 與給定的K2相等為止。,33,如果系統(tǒng)中有n個(gè)電廠，其中m個(gè)火電廠，（n-m）個(gè)水電廠，則有功功率最優(yōu)分配準(zhǔn)則可表示為即以上是不計(jì)網(wǎng)損時(shí)的負(fù)荷最優(yōu)分配。如果網(wǎng)絡(luò)中線路較長，負(fù)荷很重，則網(wǎng)損較大，忽略網(wǎng)損就會產(chǎn)生分配上的誤差。,34,五、網(wǎng)損的修正 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)損耗較大，例如系統(tǒng)中有長距離重載線路時(shí)，就應(yīng)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗對負(fù)荷分配的影響。計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗時(shí)，拉格朗日函數(shù)改為,35,取并計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗與所有電源都有關(guān)，可得,,,36,式中，i=1,2,…m;j=m+1,m+2,…,n;k= 1,2,…,t 這組方程式的第三和第四式顯然仍是原始的等約束條件，而第一和第二式則仍為第k時(shí)間段內(nèi)最優(yōu)分配負(fù)荷的條件，將這兩式合并，并略去下標(biāo)以表示某一瞬間的關(guān)系，可得,37,由于dFi(PTi)/dPTi ＝λi為燃料微增率， dWj(PHj)/dPHj＝λj為水耗量微增率，如再以L i 、Lj表示網(wǎng)損修正系數(shù)，上式可簡寫為λi L i = γj λj Lj = λ 此式就是計(jì)及網(wǎng)損修正后火力與水力發(fā)電設(shè)備之間最優(yōu)分配負(fù)荷的協(xié)調(diào)方程式。它實(shí)際也是等耗量微增率準(zhǔn)則的推廣運(yùn)用。,38,5－3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整 一、調(diào)整頻率的必要性由于所有用電設(shè)備都是按系統(tǒng)額定頻率設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)頻率質(zhì)量的下降將影響各行各業(yè)。電力系統(tǒng)的頻率變動對用戶、發(fā)電廠和電力系統(tǒng)本身都會產(chǎn)生不利影響，而且頻率過低時(shí)，甚至?xí)拐麄€(gè)系統(tǒng)瓦解，造成大面積停電，所以必須保持頻率在額定值上下，且偏移不超過一定范圍。 負(fù)荷要求頻率的偏差一般應(yīng)控制在（±0.2~ ±0. 5）Hz的范圍內(nèi)。 要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。,39,頻率不穩(wěn)定給運(yùn)行中的電氣設(shè)備帶來的危害：,對用戶的影響 產(chǎn)品質(zhì)量降低 生產(chǎn)率降低 對發(fā)電廠的影響汽輪機(jī)葉片諧振 輔機(jī)功能下降對系統(tǒng)的影響 互聯(lián)電力系統(tǒng)解列 發(fā)電機(jī)解列,40,二. 自動調(diào)速系統(tǒng)及其特性,關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機(jī)或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片，使其開度增大，增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。P224,41,42,三、負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 負(fù)荷從電網(wǎng)中取用有功功率與電網(wǎng)頻率的關(guān)系。稱為負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，以MW/Hz為單位，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率不能整定。它的標(biāo)么值為：,,43,即負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨頻率的升降負(fù)荷消耗功率增加或減少的多寡。 它的標(biāo)么值在數(shù)值上就等 于額定條件下負(fù)荷的頻率 調(diào)節(jié)效應(yīng)。 所謂頻率的調(diào)節(jié)效應(yīng)系指 一定頻率下負(fù)荷隨頻率變 化的變化率,44,即負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨頻率的升降負(fù)荷消耗功率增加或減少的多寡。它的標(biāo)么值在數(shù)值上就等于額定條件下負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。所謂頻率的調(diào)節(jié)效應(yīng)系指一定頻率下負(fù)荷隨頻率變化的變化率顯然，負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率或頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)不能整定。電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率大致為1.5,,45,四、發(fā)電機(jī)的靜態(tài)頻率特性如上圖，發(fā)電機(jī)頻率特性的斜率為稱發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率，以MW/Hz為單位。標(biāo)志了隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的多寡，這個(gè)單位調(diào)節(jié)功率和機(jī)組的調(diào)差系數(shù)σ有互為倒數(shù)的關(guān)系。,,,46,因機(jī)組的調(diào)差系數(shù)為而單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)么值為：所以常常用調(diào)差系數(shù)來描述一次調(diào)頻是發(fā)電機(jī)組的頻率特性。調(diào)差系數(shù)σ ％或與之對應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定，而電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整問題主要就與這個(gè)調(diào)差系數(shù)或與之對應(yīng)的發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率有關(guān)。,,,47,五、電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻發(fā)電機(jī)組原動機(jī)的頻率特性和負(fù)荷頻率特性的交點(diǎn)就是系統(tǒng)的原始運(yùn)行點(diǎn)，如圖O點(diǎn)。設(shè)在O點(diǎn)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷突然增加，即負(fù)荷的頻率特性突然向上移動，則由于負(fù)荷突增時(shí)發(fā)電機(jī)組功率不能隨,,,,48,之變動，機(jī)組將減速，系統(tǒng)頻率將下降。而在系統(tǒng)頻率下降的同時(shí)，發(fā)電機(jī)組的功率將因它的調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷的功率將因它本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少。前者沿原動機(jī)的頻率特性向上增加，后者沿負(fù)荷的頻率特性向下減少，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程，抵達(dá)一新的平衡點(diǎn)，即O/。,,,49,,,,50,這個(gè)KS稱系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率。標(biāo)志了系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時(shí)，在原動機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降和上升的多寡。因此，從這個(gè)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率可求取在允許的頻率偏移范圍內(nèi)系統(tǒng)能承受多少大的負(fù)荷增減。且一次調(diào)頻為有差調(diào)頻。即負(fù)荷變動時(shí)，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速和頻率將有所變動－隨負(fù)荷增大而降低。,51,系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率取決于兩個(gè)方面，即發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率和負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。 因?yàn)樨?fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率不可調(diào)，要控制、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率只有從控制、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率和調(diào)速器的調(diào)差系統(tǒng)入手。,52,看來只要將調(diào)差系數(shù)整定得小些或發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率整定得大些就可保證頻率質(zhì)量。 為說明這一問題，不妨設(shè)想將調(diào)差系數(shù)整定為零的極端情況。 這時(shí)，似乎負(fù)荷的變動不會引起頻率的變動，從而可確保頻率恒定。 但這樣就要出現(xiàn)負(fù)荷變化量在各發(fā)電機(jī)組之間的分配無法固定，即將使各發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問題， 因此，為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定性，不能采用過小的調(diào)差系數(shù)或過大的單位調(diào)節(jié)功率。,53,而且，系統(tǒng)中不止一臺發(fā)電機(jī)組時(shí)，有些機(jī)組可能因已滿載，以致它們的調(diào)速器受負(fù)荷限制器的限制不能再參加調(diào)整，它們的調(diào)差系數(shù)為無限大，從而使全系統(tǒng)中總的發(fā)電機(jī)組的等效調(diào)差系數(shù)增大。系統(tǒng)中多數(shù)發(fā)電機(jī)均能進(jìn)行一次調(diào)頻，如果系統(tǒng)中有n臺發(fā)電機(jī)組，n臺機(jī)組都參加調(diào)整時(shí)n臺機(jī)組中僅有m臺參加調(diào)整，即m+1,m+2, …,n臺機(jī)組不參加調(diào)整時(shí)，,54,當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載時(shí)，負(fù)荷功率增大，則相當(dāng)于KG=0，但當(dāng)負(fù)荷功率減小時(shí)， KG不等于0 ，所以仍可以參加調(diào)頻。 當(dāng)一次調(diào)頻不能使之在允許的頻率波動范圍 （△f ≤ ±0.2-0.5Hz）之內(nèi)時(shí)，則要靠二次調(diào)頻，將△f縮小在波動范圍,,55,,56,六、頻率的二次調(diào)整 頻率的二次調(diào)整就是手動或自動地操作調(diào)頻器使頻率特性平行地上下移動，從而使負(fù)荷變動引起的頻率偏移可保持在允許范圍內(nèi)。 通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器系統(tǒng)可進(jìn)行頻率的二次調(diào)整，增加發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率△PGO ，,,,57,例如，如不進(jìn)行二次調(diào)整，則在負(fù)荷增大△PLO后，運(yùn)行點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到O/，即頻率將下降為fO/ ，功率將增加為PO/ 。 在一次調(diào)整的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次調(diào)整就是在負(fù)荷變動引起的頻率下降越出允許范圍時(shí)，操作調(diào)頻器，增加發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率，使頻率特性向上移動。,,,58,設(shè)發(fā)電機(jī)組增發(fā)△PGO則運(yùn)行點(diǎn)又將從O/點(diǎn)轉(zhuǎn)移到O//。點(diǎn)O//對應(yīng)的頻率為fO// ，功率為PO// ，即頻率下降由于進(jìn)行了二次調(diào)整由僅有一次調(diào)整時(shí)的△f/減少為△f// ，可以供應(yīng)負(fù)荷的功率則由僅有一次調(diào)整時(shí)的PO/增加為PO// 。顯然，由于進(jìn)行了二次調(diào)整，系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量有了改善。,,59,如上圖，類似于一次調(diào)頻可得,,,60,如 即發(fā)電機(jī)如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量,則△f=0,亦即實(shí)現(xiàn)了所謂的無差調(diào)節(jié)。即負(fù)荷變動時(shí)，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率保持不變。無差調(diào)節(jié)如上 圖中虛線所示。,61,七、互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整如果調(diào)頻廠不位于負(fù)荷的中心，則應(yīng)避免調(diào)頻廠與系統(tǒng)其他部分聯(lián)系的聯(lián)絡(luò)上的流通功率超出允許值，因而必須在調(diào)整系統(tǒng)頻率的同時(shí)控制聯(lián)絡(luò)線上的流通功率。 如上圖所示，聯(lián)結(jié)前A、B為兩個(gè)獨(dú)立電力系統(tǒng),設(shè)KA、KB分別為聯(lián)合前A、B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，兩系統(tǒng)中都設(shè)有進(jìn)行二次調(diào)整的電廠，它們的功率變量分別為△PGA、△PGB ，A、B兩系統(tǒng)的負(fù)荷變量則分別為△PLA、△PLB 。聯(lián)絡(luò)線上的交換功率PAB由A向B流動時(shí)為正值。,62,互聯(lián)前 A:B: 聯(lián)合后，通過聯(lián)絡(luò)線由A向B輸送的交換功率，對A系統(tǒng)，可看作是一個(gè)負(fù)荷，對B系統(tǒng)，可看作是一個(gè)電源，即 互聯(lián)后,,,,,,,63,聯(lián)合后，則兩系統(tǒng)的頻率應(yīng)相等，即有將上兩式相加,,,,,,,64,即令 △PA、△PB 分別為A、B兩系統(tǒng)的功率缺額,則將上式代入聯(lián)合后的公式，而電力系統(tǒng)通過調(diào)度來控制頻率△f、功率△PAB,,,,,,65,由上可知，互連系統(tǒng)頻率變化取決于這個(gè)系統(tǒng)總的功率缺額和總的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率。 聯(lián)絡(luò)線上的交換功率取決于兩個(gè)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率、二次調(diào)整的能力及負(fù)荷變化的情況。當(dāng)交換功率超過線路允許的范圍時(shí),即使互連系統(tǒng)具有足夠的二次調(diào)整能力。由于受聯(lián)絡(luò)線交換功率的限制,系統(tǒng)頻率也不能保持不變。,66,五、頻率調(diào)整廠的選擇 頻率的二次調(diào)整不是所有發(fā)電機(jī)組都要進(jìn)行的，只能是很少的發(fā)電廠做為專門的調(diào)頻廠，二次調(diào)頻是在調(diào)頻廠進(jìn)行的。,調(diào)頻廠須滿足的條件： 調(diào)整的容量應(yīng)足夠大； 調(diào)整的速度應(yīng)足夠快； 調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好； 注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。,67,通過分析各種電廠的特點(diǎn)，調(diào)頻廠的選擇原則為： 系統(tǒng)中有水電廠時(shí)，選擇水電廠做調(diào)頻廠； 當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí)，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。,68,八. 自動負(fù)荷-頻率控制,這是廣義的自動調(diào)頻，其功能有： 保持系統(tǒng)頻率等于或十分接近額定值； 保持系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域或聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的交換功率為給定值； 保持各發(fā)電設(shè)備以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行。,69,本章課程總結(jié)： 1、掌握電力系統(tǒng)負(fù)荷三種變動曲線的一般規(guī)律及其同一、二、三次調(diào)頻的對應(yīng)關(guān)系。 2、掌握電力系統(tǒng)有功功率電源各種備用容量的概念。 3、了解各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和合理組合在電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分配中的意義，能正確安排電力系統(tǒng)中各類發(fā)電廠的合理組合順序。 4、理解發(fā)電機(jī)組的耗量特性、比耗量和耗量微增率等概念 5、理解并掌握電力系統(tǒng)最優(yōu)分配有功功率負(fù)荷的等耗量微增率準(zhǔn)則，能夠熟練計(jì)算在不計(jì)網(wǎng)損條件下有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配方案。掌握發(fā)電廠之間的有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配原則和計(jì)算方法。 6、了解發(fā)電機(jī)組（有功電源）的靜態(tài)頻率特性，能定,70,性分析頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷功率增大時(shí)，調(diào)速器、調(diào)頻器隨之動作時(shí)，從靜態(tài)頻率特性曲線上分析其工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)移趨勢。 8、掌握發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率和調(diào)差系數(shù)、負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率等基本概念，能熟練進(jìn)行互聯(lián)系統(tǒng)的調(diào)頻計(jì)算。負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值一律是以負(fù)荷的實(shí)際容量為基準(zhǔn)給定的，而發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率一般是以其額定容量為基準(zhǔn)給定的，在調(diào)頻計(jì)算中應(yīng)特別注意。 9、掌握調(diào)頻電廠的選擇原則。,