1、第五章第五章 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整1o 电力系统？电力系统？2o 正常运行方式？正常运行方式？3o 调整控制什么？调整控制什么？4o 为什么要调整控制？为什么要调整控制？5o 怎么调整控制？怎么调整控制？回回顾顾与与问问题题2数据采集和传输数据采集和传输通讯服务器通讯服务器35.1 概述概述 5.2 有功功率和频率有功功率和频率5.3 电力系统频率特性电力系统频率特性5.4 电力系统频率控制电力系统频率控制5.5 有功功率平衡有功功率平衡第五章第五章 电力系统的有功功率和频率调整电力系统的有功功率和频率调整第五章第五章 电力系统有功功率和频率的调整控制电力系
2、统有功功率和频率的调整控制5.1 概述概述（f、P 调控的必要性调控的必要性）55.1 概述概述（f、P 调控的必要性调控的必要性）一、电力系统一、电力系统频率控制频率控制的必要性的必要性A 频率对电力频率对电力用户用户的影响的影响 (1)(1)频率频率 f 变化，变化，会引起异步电动机会引起异步电动机转速转速 n 变化变化,使得电动机所驱动的加工工业产品的使得电动机所驱动的加工工业产品的 机械的转速发生变化机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品。甚至会出现次品和废品。6（3 3）频率）频率 f 波动波动，会影响某些测量和控制用的会影响某些测
3、量和控制用的 电子设备的准确性和性能电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作，频率过低时有些设备甚至无法工作，这对一些重要工业和国防是不能允许的这对一些重要工业和国防是不能允许的（2 2）频率）频率 f 降低，降低，将使电动机的转速和将使电动机的转速和输出功率输出功率降低降低,导致其所带动机械的转速和出力降低导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行影响电力用户设备的正常运行。7B 频率对频率对电力系统电力系统的影响的影响 （1 1）频率频率 f 下降时下降时,汽轮机汽轮机叶片的振动叶片的振动会变大会变大,轻则影响使用寿命轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。重则
4、可能产生裂纹。当频率低到当频率低到45Hz45Hz附近时附近时,汽轮机叶片可能发生共振而断裂汽轮机叶片可能发生共振而断裂,造成重大事故。造成重大事故。8（2 2）频率频率 f 下降到下降到47-48Hz47-48Hz时时,火电厂由异步电动机驱动的火电厂由异步电动机驱动的辅机辅机 （如送风机）的出力随之下降（如送风机）的出力随之下降,从而使发电机发出的有功功率下降从而使发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降 到不能允许的程度。这种现象称为频率雪崩。-出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。9（3 3）在核电厂中在核电厂中,反应堆冷却介质泵反
5、应堆冷却介质泵 对供电频率对供电频率 f 有严格要求有严格要求。当频率降到一定数值时当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行使反应堆停止运行。10（4 4）电力系统频率电力系统频率 f 下降时下降时,异步电动机和变压器的异步电动机和变压器的励磁电流励磁电流增加增加,使无功消耗增加使无功消耗增加,引起系统电压下降引起系统电压下降；频率下降还会引起频率下降还会引起励磁机出力励磁机出力下降下降,并使发电机电势下降并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低如果电力系统原来的电压水平偏低,当频率下降到一定值时
6、当频率下降到一定值时,可能出现可能出现电压雪崩电压雪崩,也会造成大面积停电也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。甚至使系统瓦解。11二、二、电力系统电力系统有功功率控制有功功率控制的必要性的必要性 A 维持电力系统维持电力系统频率频率在允许范围之内在允许范围之内 电力系统频率电力系统频率f，是靠并联运行的发电机组是靠并联运行的发电机组发出的有功发出的有功功率总和功率总和与系统内所有负荷与系统内所有负荷(包括网损包括网损)消耗的有功消耗的有功功率总功率总和之间的和之间的平衡平衡来维持的。来维持的。但是电力系统的但是电力系统的负荷是时刻变化负荷是时刻变化的的,从而导致系统频率变化。从而导致系统频率变
7、化。为了保证电力系统频率在允许范围之内为了保证电力系统频率在允许范围之内，就要及时调节并联运行机组有功功率。就要及时调节并联运行机组有功功率。12 B 提高电力系统运行的提高电力系统运行的经济性经济性 当系统频率当系统频率f在额定值附近时，在额定值附近时，虽然频率满足要求，虽然频率满足要求，但是没有说明哪些机组参与并联运行，但是没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应发多少有功功率并联运行的机组各应发多少有功功率电力系统有功控制的任务之一就是要解决这个问题电力系统有功控制的任务之一就是要解决这个问题 这就是电力系统这就是电力系统经济调度经济调度问题。问题。13 C 保证联合电力系统的保
8、证联合电力系统的协调运行协调运行 电力系统的规模在不断地扩大电力系统的规模在不断地扩大,已经出现了联合电力系统已经出现了联合电力系统 （将几个区域电力系统联在一起组成的）将几个区域电力系统联在一起组成的）有的联合电力系统实行有的联合电力系统实行分区域控制分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量要求不同区域系统间交换的电功率和电量 按事先约定的协议进行。按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统间这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统间 联络线联络线上通过的功率和电量实行控制上通过的功率和电量实行控制 14Introduction：本讲的主要内容本讲的主要内容 为什
9、么为什么 P 和和 f 联系起来联系起来 频率调控原理频率调控原理 频率调控方法频率调控方法和措施和措施 有功功率平衡有功功率平衡5.2 有功功率和频率有功功率和频率第五章第五章 电力系统有功功率和频率的调整控制电力系统有功功率和频率的调整控制165.2 有功功率和频率有功功率和频率一、基本概念一、基本概念 电力系统的频率电力系统的频率 f 由发电机的转速由发电机的转速 n 决定决定 相联系统相联系统只有一个频率只有一个频率，是一个全局问题，是一个全局问题 这与电压不同（存在电压损耗、分布）这与电压不同（存在电压损耗、分布）60/nfp17二、频率二、频率v 额定频率：额定频率：50Hzv 频
10、率偏移：系统运行频率与额定频率偏移：系统运行频率与额定频率之差频率之差 f =f fN18电网频率电网频率f：发电机转速：发电机转速的体现的体现当发电机输出功率当发电机输出功率PE与原动机与原动机PM平衡时，平衡时，f 和和不变不变负荷负荷PD随机变化随机变化PE随机变化，随机变化，PM无法突变无法突变f 随机变化随机变化频率偏移可以避免吗？频率偏移不可避免1920目前我国国标规定：目前我国国标规定：500.2Hz发达国家：发达国家：500.1Hz随着频率自动控制技术的进步，华东电网已随着频率自动控制技术的进步，华东电网已做到做到500.1Hz频率偏移的允许范围？负荷要求频率偏差一般应控制在（
11、负荷要求频率偏差一般应控制在（0.2 0.5）Hz内内21如果如果有功电源充足有功电源充足，能保证用户需要，能保证用户需要，且具有及时进行且具有及时进行调整的能力调整的能力，则能保证频率在合理的范围之内，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。反之，则将出现较大的频率偏移。频率特性频率特性如何将频率控制在合理的范围之内？三、系统频率水平由有功功率三、系统频率水平由有功功率平衡平衡决定决定5.3 电力系统频率特性电力系统频率特性第五章第五章 电力系统有功功率和频率的调整控制电力系统有功功率和频率的调整控制231.日负荷曲线日负荷曲线一、电力系统综合负荷的静态频率特性5.3 电
12、力系统频率特性电力系统频率特性24实际的负荷变化要复杂得多，除了上图所示在总体上呈连续变化的趋势以外，还包含呈随机变化的部分 随机变化的部分：主要是变化幅度较小、变主要是变化幅度较小、变化周期较短化周期较短(以几秒钟为周以几秒钟为周期期)的随机分量；的随机分量；有的还具有变化幅度稍大、有的还具有变化幅度稍大、变化周期稍长的变化周期稍长的(以几分钟以几分钟为周期为周期)脉动分量。脉动分量。日负荷曲线中的随机变化部分日负荷曲线中的随机变化部分252.静态频率特性静态频率特性静态特性静态特性：指电压或频率变化后进入稳态：指电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系。时负荷功率与电压或频率的
13、关系。动态特性动态特性：指电压或频率急剧变化过程中：指电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系。负荷功率与电压或频率的关系。负荷特性指负荷功率随负荷端电压或系统频率变化而变化的规律，因而有电压特性和频率特性之分，进一步可分为静态特性和动态特性。26有的与频率有的与频率无关无关，有的与频率的有的与频率的一次一次方成正比，方成正比，有的与频率的有的与频率的二次二次方成正比，方成正比，有的与频率的有的与频率的更高次方更高次方成正比。成正比。综合负荷由各种各样的负荷组成。综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负荷吸取的有功功率这些负荷吸取的有功功率27综合综合负荷与频率负荷与频率的关系：的关系：
14、2012nLLNLNLNnLNNNNfffPa Pa Pa Pa Pfff201*2*nLnPaa fa fa f*012 1LLLNNnPfPfPfaaaa28在在额定频率附近额定频率附近，负荷的静，负荷的静态频率特性态频率特性近似为直线近似为直线特性曲线的斜率特性曲线的斜率 KL 负荷的频率 调节效应系数 (MW/Hz)负荷的静态频率特性1-实际曲线 2-近似直线电力系统电力系统综合负荷的静态频率特性：综合负荷的静态频率特性：29负荷的频率调节效应系数负荷的频率调节效应系数 KL*fPKfPKLLLL/LLNLNKKfP说明说明:其值与系统各类负荷的比重和性质有关，其值与系统各类负荷的比重
15、和性质有关，一般一般KL*取值取值13；不能人为整定不能人为整定30二、发电机组的功率频率静态特性负荷是随时间不断变化的针对负荷连续和较大的变化而对发电机出力和频率的调整，则称为频率的二次和三次调整。对于随机变化分量，由于它的数量较小而变化较快，发电机有功出力的调整在速度上必须能与之相适应，而要求出力改变的数量则较小。原动机调速器频率的一次频率的一次调整调整31 系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动 负荷组成：负荷组成：（1 1）变动周期小于）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
16、3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（变动周期在（10s10s，180s180s），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根据预测负荷，在负荷，在各机组间各机组间进行最优进行最优负荷分配负荷分配频率的三次调整（频率的三次调整（经济运行调度）经济运行调度）32电气液压式电气液压式将发电机的转速转换成相应的将发电机的转速转换成相应的电信号电信号(或数或数字信号字信号)，再通过电气，再通过电气-液压转换器
17、液压转换器(简称电简称电液转换器液转换器)转变为液压变化信号。转变为液压变化信号。1发电机组的自动调速系统发电机组的自动调速系统根据其根据其转速测量元件转速测量元件的不同的不同机械液压式机械液压式采用离心飞摆采用离心飞摆(或其它机械装置或其它机械装置)将转速变化将转速变化信号转变为位移信号转变为位移(或液压或液压)变化信号变化信号331 为转速测量元件为转速测量元件离心飞摆及其附件；离心飞摆及其附件；2 为放大元件为放大元件错油错油门门(或称配压阀或称配压阀)；3 为执行机构为执行机构油动油动机机(或称接力器或称接力器)；4 为转速控制机构或为转速控制机构或称同步器称同步器(调频器调频器)离心
18、飞锤式机械液压调速装置工作原理34离心飞锤式机械液压调速装置工作原理伺服马达控制的转伺服马达控制的转速速整定整定元件元件nREF进汽量增进汽量增加，机组加，机组出力加大出力加大35离心飞锤式机械液压调速装置工作原理伺服马达控制的转伺服马达控制的转速速整定整定元件元件nREF转速不能维持恒定：有差调节转速不能维持恒定：有差调节36电气液压式调速系统：电气液压式调速系统：转速测量元件、转速测量元件、放大元件、放大元件、执行结构、执行结构、转速控制机构转速控制机构 电压信号372.发电机组的功率频率静态特性发电机组的功率频率静态特性对于机械液压式调速系统，原动机功率的增大对应于机组转速的降低由于发电
19、机的有功功率随着原动机的功率的增加而增加而且系统的频率与机组转速成正比在自动调速系统作用下，发电机组输出的有功功率与频率之间的稳态关系称为机组的有功功率静态频率特性，简称机组的频率特性。因此可以近似地认为机组的频率特性为一条直线38稳态下发电机发出的有稳态下发电机发出的有功功率与频率之间的关功功率与频率之间的关系为系为()GsetGsetPPKff其斜率为其斜率为KG。对于不同的功率给定值。对于不同的功率给定值Pset，相应的，相应的频率特性将在垂直方向移动，而其斜率不变。频率特性将在垂直方向移动，而其斜率不变。39由上可见，由上可见，（等效）发电等效）发电机组机组功率功率 P 频率频率 f
20、静态静态特性特性 都是向下倾斜的，都是向下倾斜的，其下降程度用其下降程度用调差系数调差系数或或单位调节功率单位调节功率KG表示：表示：11GGGGGfPPKfPKf或(MW/Hz)注意负号！注意负号！小结：小结：调差系数越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。调差系数越小，单位调节功率越大，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。40kG的标幺值为的标幺值为GGNG*G*N*PPPkfff GNGG*NPkkf kG可人为调节整定；可人为调节整定；kG的大小与机组类型、调速机构有关，的大小与机组类型、调速机构有关，不同类型机组的不同类型机组的 kG取值范围不同取值范围不同 汽轮
21、发电机组汽轮发电机组kG*2516.7 水轮发电机组水轮发电机组kG*5025 说明：说明：41电力系统主要由发电机、输电网和负荷组成。电力系统主要由发电机、输电网和负荷组成。如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。三、电力系统的频率特性 发电机组发电机组的功率频率特性和的功率频率特性和综合负荷综合负荷的功率频率特性的的功率频率特性的交点交点就是电力系统的频率的稳定运行点。就是电力系统的频率的稳定运行点。42如图，当等效发电机运行在特性如图，当等效发电机运行在特性G1 综合负荷特性为
22、综合负荷特性为L1时，时，系统运行在系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f1OPPL1ff1oL1G143当系统负荷增加，综合负荷特性为当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，时，如果不改变发电机调速系统的设定值，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为等效发电机特性仍然为G1,系统运行在系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f2。POPL1ff1f2ooPL2L1L2G144OPL1ff1f2ooPL2L1L2G1G2of3如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为L2时时 改变发电机调速系统的设定值，改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性
23、变为等效发电机特性变为G2,则系统运行在则系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为f3。P455.1 概述概述 （f、P 调控的必要性调控的必要性）5.2 有功功率和频率有功功率和频率 （f、f、0.2Hz、有功平衡）、有功平衡）5.3 电力系统频率特性电力系统频率特性简简要要回回顾顾fPKfPKPfGGGGG11或*fPKfPKLLLL注意负注意负号！号！5.4 电力系统频率控制电力系统频率控制第五章第五章 电力系统有功功率和频率的调整控制电力系统有功功率和频率的调整控制47在额定频率附近，在额定频率附近，负荷的静态频率特负荷的静态频率特性性近似为直线近似为直线斜率为斜率为负荷的频率负荷的频
24、率调节效应系数调节效应系数KL 负荷的静态频率特性1-实际曲线 2-近似直线a.电力系统综合电力系统综合负荷负荷的静态频率特性：的静态频率特性：回顾：回顾：2012nLLNLNLNnLNNNNfffPa Pa Pa Pa Pfff48b.发电机发电机的功率的功率-频率静态特性：频率静态特性：发电机组功率发电机组功率 P 频频率率 f 静态特性近似是静态特性近似是向下倾斜的直线向下倾斜的直线其下降程度用调差系其下降程度用调差系数数或单位调节功率或单位调节功率KG表示表示()GsetGsetPPKff一次调频一次调频:调速器作用调速器作用二次调频二次调频:调频器作用调频器作用 Pset 一组平行线
25、一组平行线49c.c.电力系统的频率特性电力系统的频率特性 发电机组发电机组的功率频率特性和的功率频率特性和综合负荷综合负荷的功率频率特性的的功率频率特性的交点交点就是电力系统的频率的稳定运行点。就是电力系统的频率的稳定运行点。电力系统主要由发电机、输电网和负荷组电力系统主要由发电机、输电网和负荷组成。成。如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。50如图，当等效发电机运行在特性如图，当等效发电机运行在特性G1 综合负荷特性为综合负荷特性为L1时，时，系统运行在系统运行在o点，系统频率
26、为点，系统频率为f1OPPL1ff1oL1G151负荷的有功功率发生变化时，在调速器作负荷的有功功率发生变化时，在调速器作用下，用下，发电机功率、负荷功率发电机功率、负荷功率和系统的和系统的频频率率将如何变化？将如何变化？负荷的有功功率发生变化时，在调频器作负荷的有功功率发生变化时，在调频器作用下，用下，发电机功率、负荷功率发电机功率、负荷功率和系统的和系统的频频率率将如何变化？将如何变化？一次调频二次调频电力系统频率调整的分析电力系统频率调整的分析52f1of2o一、电力系统频率的一次调整（一次调频）当发电机运行在特性当发电机运行在特性G1，综合负荷特性为综合负荷特性为L1时，则系统运行在时
27、，则系统运行在o点，频率为点，频率为 f1当系统负荷增加，综合负荷特性为当系统负荷增加，综合负荷特性为 L2时时 发电机的调速系统的设定值不变，发电机特性仍然为发电机的调速系统的设定值不变，发电机特性仍然为 G1 则系统运行在则系统运行在o点，系统频率为点，系统频率为 f2OPPL1fL1L2G1PL253当系统负荷增加当系统负荷增加PL0f2OPPL1ff1oL1L2G1PL2oPL0a(1).负荷负荷的频率特性将向上移动的频率特性将向上移动(2).由于由于发电机组发电机组的惯性，的惯性，它们的转速不能突然变化它们的转速不能突然变化机组的出力小于负荷的功率机组的出力小于负荷的功率所有的发电机
28、组都开始减速所有的发电机组都开始减速在调速系统的作用下，增加原动机的机械在调速系统的作用下，增加原动机的机械功率并同时增加发电机发出的有功功率。功率并同时增加发电机发出的有功功率。转速n减小，则f 降低负荷吸收的有功功率减少。负荷吸收的有功功率减少。PL354这种由这种由发电机特性发电机特性和和负荷调节效应负荷调节效应共同承担共同承担整个系统负荷变化整个系统负荷变化使系统运行在另一使系统运行在另一f此称为一次调频此称为一次调频负荷调节效应使负荷少吸收有功负荷调节效应使负荷少吸收有功PL3PL2 KL(f2f1)f2OPPL1ff1oL1L2G1PL2oPL0aPL3频率一次调整的结果：系统频率
29、降低到 f2，并且发电机有功功率增加了发电机有功功率增加了PL2PL1KG(f2 f1)550LGLPKKf KS：称为：称为系统的单位调节功率系统的单位调节功率，单位，单位MW/Hz 它表示它表示发电机组调速器发电机组调速器和和负荷负荷本身的调节效应共本身的调节效应共同作用下同作用下引起频率发生单位变化的负荷变化量。引起频率发生单位变化的负荷变化量。数学表达式：数学表达式：0LGLSPKKKf56在系统中有多台发电机组且它们的调差系在系统中有多台发电机组且它们的调差系数不相等的情况下数不相等的情况下 需要根据各台机组的额定出力和调差需要根据各台机组的额定出力和调差系数进行计算，得出全系统系数
30、进行计算，得出全系统(或者由一部分或者由一部分发电机组成的等值发电机组发电机组成的等值发电机组)的的综合调差系综合调差系数和相应的单位调节功率数和相应的单位调节功率标幺值。标幺值。57【例例5-2】设某一电力系统中所含机组台数、单机容量及其设某一电力系统中所含机组台数、单机容量及其调速系统的调差系数分别为：调速系统的调差系数分别为：机组形式机组形式 单机容量单机容量 台数台数 总容量总容量 调差系数调差系数%(MW)(MW)水轮机组水轮机组 225 4 900 2.5 汽轮机组汽轮机组 200 10 2000 4.0 汽轮机组汽轮机组 300 7 2100 5.0 计算系统全部发电机组的单位调
31、节功率及其标幺值计算系统全部发电机组的单位调节功率及其标幺值.58【解解】由式由式(5-10)和式和式(5-9)，各类发电机组的单位调节功率，各类发电机组的单位调节功率分别为分别为 4225MW水轮机组水轮机组 KG*=1/(%)*100=100/2.5=40 KG=KG*PGN/fN=40(4225)/50=720MW 10200MW汽轮机组汽轮机组 KG*=100/4.0=25 KG=25(10200)/50=1000MW 7300MW水轮机组水轮机组 KG*=100/5.0=20 KG=20(7300)/50=840MW 全部发电机的全部发电机的单位调节功率单位调节功率:KG=720+1
32、000+840=2560MW系统发电机组总容量为系统发电机组总容量为900+2000+2100=5000MW从而得从而得KG*=256050/5000=25.659为保证调速系统本身运行的稳定，为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；不能采用过大的单位调节功率；LGSKKK注意：注意：取功率的增大或频率的上升为正；取功率的增大或频率的上升为正；对于系统有若干台机参加一次调频：对于系统有若干台机参加一次调频：对于对于满载满载机组，不再参加调整。机组，不再参加调整。60为保证调速系统本身运行的稳定，为保证调速系统本身运行的稳定，不能采用过大的单位调节功率；不能采用过大的单位调节功
33、率；LGSKKK注意：注意：取功率的增大或频率的上升为正；取功率的增大或频率的上升为正；对于系统有若干台机参加一次调频：对于系统有若干台机参加一次调频：对于对于满载满载机组，不再参加调整。机组，不再参加调整。61一次调频后的系统一次调频后的系统:0LSGLPKKKf=-0()LGLGLSPPPKKfKf 0GNLNLGLNNPPPKKfff 0LrGLSPk KKKf LNGNrPPk/称为系统的热备用系数 62二、电力系统频率的二次调整（二次调频）当系统负荷变化较当系统负荷变化较大，大，而频率的一次而频率的一次调整使得系统频率调整使得系统频率过高或过低时需要过高或过低时需要发电机的调频器，发
34、电机的调频器，使系统使系统 f 恢复到规恢复到规定范围内定范围内 发电机特性变为发电机特性变为G2,系统频率回到系统频率回到 f3。OPPL1ff1oL1L2G1PL2f2oG2of3GPGKfLKfPL3af3可能等于可能等于f1(G3)G363 当系统负荷变化较大，通过改变当系统负荷变化较大，通过改变发电机的发电机的调频器调频器使系统频率恢复到规定范围内的频率调使系统频率恢复到规定范围内的频率调整称为频率的整称为频率的二次调整二次调整。因此，当系统负荷增加时，其由以下三方面提供：因此，当系统负荷增加时，其由以下三方面提供：二次调频的发电机组增发的功率二次调频的发电机组增发的功率 ；发电机组
35、执行一次调频，按调差系数分配而增发的发电机组执行一次调频，按调差系数分配而增发的功率功率 ；由负荷频率调节效应所减少的负荷功率由负荷频率调节效应所减少的负荷功率 。GPfKGfKL64二次调频后的系统二次调频后的系统0LGGLPPKfKf 0()LGGLsPPKKfKf 0LGsPPfK 65结论：结论：（1）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率）由于二次调频增加了发电机的出力，在同样的频率 偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了。偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了。00LGsPPfK （3）在一次调频的基础上，由一个或数个发电厂来承担。）在一次调频的基础上，由一个或数个发电厂来承担。
36、（2）可以做到）可以做到无差调节无差调节。66例：某系统中有容量为例：某系统中有容量为100MW的四台发电机并的四台发电机并联运行，每台发电机调差系数为联运行，每台发电机调差系数为4%，系统频率，系统频率为为50Hz，系统总负荷为，系统总负荷为320MW，在下列运行，在下列运行情况下，当负荷增加情况下，当负荷增加50MW时频率为多少（负时频率为多少（负荷的频率调节效应系数为荷的频率调节效应系数为1.5）？）？（1）机组平均分配负荷；）机组平均分配负荷；（2）两台机组满载，余下负荷由另两台机组承）两台机组满载，余下负荷由另两台机组承担；担；（3）如果在）如果在(1)中，机组二次调整增发中，机组二
37、次调整增发20MW功功率，系统频率变为多少？如果要使率，系统频率变为多少？如果要使f维持在维持在50Hz，二次调整应增发多少功率？二次调整应增发多少功率？67【解解】首先计算每台机组的单位调节功率和负荷的频率首先计算每台机组的单位调节功率和负荷的频率调节效应系数调节效应系数 KG=(1/*)PGN/fN=1/0.04100/50=50 MW/Hz KL=KL*PLN/fN=1.5320/50=9.6 MW/Hz(1)机组平均分配负荷时：机组平均分配负荷时：每台机承担每台机承担80MW负荷，负荷，未满载，未满载，全部参加一次调整全部参加一次调整KG=4*50=200 MW/Hz0()LGLPKK
38、f 500.239 Hz2009.6f f =50-0.239=49.761 Hz68(2)两台机组满载，余下负荷由另两台机组承担：两台机组满载，余下负荷由另两台机组承担：两台机满载，不参加一次调整，即两台机满载，不参加一次调整，即KG=2*50=100 MW/Hz500.456 Hz1009.6f f =50-0.456=49.544 Hz69(3)二次调频：二次调频：f =50-0.143=49.857 Hz0()LGGDPPKKf 50200.143 Hz2009.6f 00LGsPPfK 要使频率维持在要使频率维持在50Hz，即实现无差调节，即实现无差调节050 MWGLPP(1)(1
39、)电厂的分类电厂的分类 主调频厂主调频厂:负责全系统的频率调整工作，一负责全系统的频率调整工作，一般由一个发电厂担任；般由一个发电厂担任；辅助调频厂辅助调频厂:协助主调频厂调频，一般由协助主调频厂调频，一般由1 12 2个电厂承担；个电厂承担；非调频厂非调频厂：一般按负荷曲线发电，不参与调：一般按负荷曲线发电，不参与调频。频。主调频厂的选择：主调频厂的选择：71具有足够的调节容量和范围具有足够的调节容量和范围 具有较快的调节速度具有较快的调节速度 具有安全性与经济性具有安全性与经济性 (2)(2)主调频厂的选择条件主调频厂的选择条件还应注意以下两点：还应注意以下两点：电源联络线上的交换功率；电
40、源联络线上的交换功率；调频引起的电压波动是否在允许偏调频引起的电压波动是否在允许偏移范围之内。移范围之内。72300300万以上大系统的调度规程规定万以上大系统的调度规程规定 ：频率偏移不超过频率偏移不超过0.2Hz0.2Hz时由主调频厂调频时由主调频厂调频 频率偏移超过频率偏移超过0.2Hz0.2Hz时，辅助调频厂参加时，辅助调频厂参加调频调频 频率偏移超过频率偏移超过0.5Hz0.5Hz时，系统内所有电厂时，系统内所有电厂参与调频参与调频 (3)(3)各电厂的调频职责各电厂的调频职责73枯水季节：枯水季节：水电厂为主调频厂；水电厂为主调频厂；丰水季节：丰水季节：选择装有中温中压机组的火电选
41、择装有中温中压机组的火电厂作为主调频厂。厂作为主调频厂。(4)(4)水火电厂并存系统中的主调频厂选择水火电厂并存系统中的主调频厂选择74多台机组并列运行（三台机组，1号机组为主调频机组）0123123()()LLGGGLGLPPPPPKKKfKfKKf 01()LGGLPPKKf 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75三、互联系统频率的调整 由几个地区系统互联为一个大系统的情况，对某一个地区系统而言，负荷变化（增加）时，可能伴随着与其他系统交换功率的变化 ，则有PtPfKfKKPPPSDGGt A B tP 流入或流出流入或流出76 若设若设A、B两系统互联，两系统负
42、荷变化（增加）两系统互联，两系统负荷变化（增加）分别为分别为 ，引起互联系统的频率变化（降，引起互联系统的频率变化（降低）低），及联络线交换功率的变化，及联络线交换功率的变化 ，如下图：，如下图：A B tP DBDAPP,ftP对系统对系统A：DAtGAAPPPKfDBtGBBPPPKf对系统对系统B：ADBGBBDAGAABBAtABABABKPPKPPKPKPPKKKK DAGADBGBABABABPPPPPPfKKKK 77四、AGC （Automation Generation Control）目的是使电力系统的出力与负荷相适应，目的是使电力系统的出力与负荷相适应，保持保持频率额定频
43、率额定和通过和通过联络线的交换功率联络线的交换功率等于等于计划值，计划值，并尽可能实现机组并尽可能实现机组(电厂电厂)间负荷的间负荷的经济分配经济分配78AGC的基本目标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将电力系统的频率偏差调节到将电力系统的频率偏差调节到0，保持系统，保持系统频率为额定值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，控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡实现各区域内有功功率的平衡在区域各个电厂间进行负荷的经济分配在区域各个电厂间进行负荷的经济分配79上述的第一个目标与所有发电机的调速器上述的第一个目标与所有发电机的调速器有关
44、。有关。第二个和第三个目标与频率的二次调整有第二个和第三个目标与频率的二次调整有关，也称为关，也称为负荷频率控制（负荷频率控制（LFC）。第四个目标也与二次调整有关，又称为第四个目标也与二次调整有关，又称为经经济调度（济调度（EDC）。5.5 有功功率平衡及负荷的合理分配有功功率平衡及负荷的合理分配第五章第五章 电力系统有功功率和频率的调整控制电力系统有功功率和频率的调整控制81发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（1）火力发电厂火力发电厂：总容量一半以上。：总容量一半以上。l 燃油火力发电厂l 燃汽火力发电厂l 燃烧火力发电厂效率高容量大l 低温低
45、压（450，35大气压）l 中温中压（520，100大气压）l 高温高压（550，180大气压）l 超临界机组(575，200以上)（2）热力发电厂热力发电厂：发电：发电+供热供热 强迫出力：为保证供热而必须发出的有功强迫出力：为保证供热而必须发出的有功一、有功电源82（3）水力发电厂水力发电厂l 多年调节库容水力发电厂l 日调节库容水力发电厂l 径流式库容水力发电厂l 抽水蓄能库容水力发电厂（4）核能发电厂核能发电厂83二、各类发电厂的运行特点1 1 火电厂火电厂（1）燃料及运输费用（2）有功出力最小限制（3）效率与蒸汽参数有关（4）启停时间长且启停费用高（5）热电厂总效率较高，但与热负荷相
46、应的输出功率是不可调节的强迫功率。842 2 水电厂水电厂（1）不需燃料费，但一次投资大（2）出力调节范围比火电机组大（3）启停费用低，且操作简单（4）出力受水头影响（5）抽水蓄能（6）必须释放水量强迫功率853 3 核电厂核电厂（1）最小技术负荷小，为额定负荷1015。（2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费用高；启停及急剧调节时，易于损坏设备。（3）一次投资大，运行费用小。86三、各类发电厂的合理组合原则原则（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，发挥高效机组的作用。）降低火电机组的单位煤耗，发挥高效机组的作用。（3 3）尽量降低火力发电成本。）尽量降低火
47、力发电成本。87枯水期枯水期丰水期丰水期抽水抽水发电发电88负荷备用负荷备用：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置：为满足负荷波动和计划外增加的负荷而设置的备用（最大负荷的的备用（最大负荷的3-5%）。）。事故备用事故备用：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为：在电力系统中发电设备发生偶然故障时，为保证向用户正常供电而设置的备用。（保证向用户正常供电而设置的备用。（5%10%，最大单机容量）最大单机容量）检修备用检修备用：为发电设备的定期检修及设置的备用。：为发电设备的定期检修及设置的备用。国民经济备用国民经济备用：考虑到国民经济超计划增长而设置的备：考虑到国民经济超计划增长而设置的备用。
48、用。l热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总热备用：所有发电机组最大可能出力之和与该时刻总负荷的差值，（根据需要随时可以投入的备用）负荷的差值，（根据需要随时可以投入的备用）热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。热备用包括部分事故备用和全部负荷备用。l冷备用：处于待机状态，但设备完好，随时可以启动冷备用：处于待机状态，但设备完好，随时可以启动的发电设备。的发电设备。四、有功功率电源的备用895.2.1 概述概述 5.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配5.2.3 水火电间的水火电间的P经济分配经济分配5.2.4 最优潮流最优潮流第第二二讲讲 电力系统运行方式的优化电力系统运行
49、方式的优化第第二二讲讲 电力系统运行方式的优化电力系统运行方式的优化5.2.1 概述概述915.2.1 概述概述2 2、经济运行所研究的内容：、经济运行所研究的内容：在供应相同负荷和满足相同约束的条件下，采用在供应相同负荷和满足相同约束的条件下，采用优化系统中可能的所有手段使运行费用最小。优化系统中可能的所有手段使运行费用最小。1 1、重要意义：降低百分之一的费用则是节约了一笔非、重要意义：降低百分之一的费用则是节约了一笔非常可观的费用。常可观的费用。运行费用主要体现在火电厂燃料成本等。运行费用主要体现在火电厂燃料成本等。v负荷在火电厂间的合理分配负荷在火电厂间的合理分配v降低网损降低网损 常
50、称之为经济调度(ED)3 3、学习方法：、学习方法：数学模型数学模型计算方法计算方法第第二二讲讲 电力系统运行方式的优化电力系统运行方式的优化5.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配935.2.2 火电厂间的火电厂间的P经济分配经济分配1 1、基本概念、基本概念使燃料消耗最少。使燃料消耗最少。v 用煤吨数表示或用煤吨数表示或 money money 表示。表示。有功优化的有功优化的 目标函数目标函数耗量特性耗量特性反映发电设备单位时间内能量输反映发电设备单位时间内能量输入和输出关系的曲线。入和输出关系的曲线。PFF FP0 tg 耗量特性耗量特性 v锅炉的输入是燃料（锅炉的输入是燃料
