1、1电力系统稳态分析电力系统稳态分析合肥工业大学合肥工业大学 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院.2合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院.35.1 电力系统中有功功率的平衡电力系统中有功功率的平衡合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院一、有功功率负荷的变化和调整控制一、有功功率负荷的变化和调整控制变动周期小于变动周期小于10s，变化幅度较小，变化幅度较小变动周期在（变动周期在（10s，180s），变化幅度较大），变化幅度较大变化周期最长，变化幅度也很大变化周期最长，变化幅度也很大系统负荷可以看作由以下三种具有不同系统负荷可以看作由以
2、下三种具有不同变化规律的变动负荷组成：变化规律的变动负荷组成：有功功率负有功功率负荷的变化会荷的变化会造成什么问造成什么问题？题？由发电机组的调速器进行频率的一次调整由发电机组的调速器进行频率的一次调整由发电机组的调频器进行频率的二次调整由发电机组的调频器进行频率的二次调整根据预测负荷，在各机组间按最优化准则进行根据预测负荷，在各机组间按最优化准则进行负荷分配负荷分配缺电情况下，另有负荷控制（负荷需求侧管理）缺电情况下，另有负荷控制（负荷需求侧管理）.4合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、有功功率负荷曲线的预计二、有功功率负荷曲线的预计负荷：电力需求量（功率）
3、或用电量；负荷：电力需求量（功率）或用电量；负荷预测：根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等诸多负荷预测：根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等诸多因素，在满足一定精度要求的条件下，因素，在满足一定精度要求的条件下，确定未来某特定时刻的负荷数据确定未来某特定时刻的负荷数据。负荷预测是电力系统负荷预测是电力系统经济调度经济调度中的一项重要内容，是能量管理系统中的一项重要内容，是能量管理系统(EMS)的一个重要模块。的一个重要模块。系统负荷预测包括系统负荷预测包括最大负荷功率最大负荷功率、负荷电量负荷电量及及负荷曲线负荷曲线的预测。的预测。最大负荷功率预测确定电力系统最大负
4、荷功率预测确定电力系统。为选择适当的为选择适当的机组类型、电源结构及燃料计划机组类型、电源结构及燃料计划等，必须预测负荷及电量。等，必须预测负荷及电量。负荷曲线的预测可为研究电力系统的峰值、抽水蓄能电站的容量以及发输负荷曲线的预测可为研究电力系统的峰值、抽水蓄能电站的容量以及发输电设备的协调运行提供数据电设备的协调运行提供数据。.5合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、有功功率负荷曲线的预计二、有功功率负荷曲线的预计负荷预测根据目的不同可分为超短期、短期、中期和长期。负荷预测根据目的不同可分为超短期、短期、中期和长期。电力负荷预测分为电力负荷预测分为经典经典预测
5、方法和预测方法和现代现代预测方法。预测方法。经典预测方法：趋势外推法、时间序列法、回归分析法。经典预测方法：趋势外推法、时间序列法、回归分析法。现代预测方法：灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测现代预测方法：灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。理论等。.6合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、有功功率负荷曲线的预计二、有功功率负荷曲线的预计两种曲线上最大、最小负荷等特征点应一致；两种曲线上最大、最小负荷等特征点应一致；两种曲线下的面积，即消耗的电量应该相等。两种曲线下的面积，即消耗的电量应该相等。根据用电大户申报的预计负荷，并
6、参照长根据用电大户申报的预计负荷，并参照长期累积的实测数据，汇总、调整用户的用期累积的实测数据，汇总、调整用户的用电，并加上网络损耗。电，并加上网络损耗。应特别注意气象条件的变化。应特别注意气象条件的变化。编制预计负荷曲线时，网络损耗和厂用电是两个重要指标。编制预计负荷曲线时，网络损耗和厂用电是两个重要指标。Pt0与负荷大小无关的与负荷大小无关的不变损耗不变损耗（变压器空载损耗）（变压器空载损耗）与负荷的平方成正比的与负荷的平方成正比的可变损耗可变损耗（变压器和线路电阻中的损耗）（变压器和线路电阻中的损耗）6%10%水电厂的厂用电率非常小（水电厂的厂用电率非常小（0.1%1%）火电厂的厂用电率
7、大得多（火电厂的厂用电率大得多（5%8%）核电厂的厂用电率比较大（核电厂的厂用电率比较大（4%5%）.7合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、有功功率电源和备用容量三、有功功率电源和备用容量系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和。系统电源容量：可投入发电设备的可发功率之和。（用电负荷、网损、厂用电）（用电负荷、网损、厂用电）热备用、冷备用；热备用、冷备用；负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。2%5%运转中的发电设备可能发出的运转中的发电设备可能发出的最大功率与系统发电负荷之差，最大功率与系统发电负荷之差，又
8、称运转备用或旋转备用。又称运转备用或旋转备用。调整系统中短时的负荷调整系统中短时的负荷波动并担负计划外的负波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用。荷增加而设置的备用。使电力用户在发电设备发生偶使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响并维然性事故时不受严重影响并维持系统正常供电所需的备用。持系统正常供电所需的备用。系统备用容量：系统电源容量超过发电负荷的部分。系统备用容量：系统电源容量超过发电负荷的部分。未运转的发电设备可能发未运转的发电设备可能发的最大功率。检修中的发的最大功率。检修中的发电设备不属于冷备用。电设备不属于冷备用。使系统中的发电使系统中的发电设备能定期检修设备能定期检修而
9、设置的备用。而设置的备用。考虑负荷超计划增考虑负荷超计划增长而设置的备用。长而设置的备用。5%10%.8合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院5.2 电力系统中有功功率的最优分配电力系统中有功功率的最优分配有功电源的最优组合有功电源的最优组合有功功率负荷的最优分配有功功率负荷的最优分配机组的合理开停（最优组合顺序、最优组合数量、最优开停时间），机组的合理开停（最优组合顺序、最优组合数量、最优开停时间），涉及电力系统中冷备用容量的合理分布问题，涉及电力系统中冷备用容量的合理分布问题，方法有最优组合顺序法、动态规划法、整数规划法。方法有最优组合顺序法、动态规划法、整数规
10、划法。系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电机或发电厂的合理分配，系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电机或发电厂的合理分配，涉及电力系统热备用容量的合理分布问题，涉及电力系统热备用容量的合理分布问题，方法是按所谓等耗量微增率准则的分配。方法是按所谓等耗量微增率准则的分配。.9合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院火电厂火电厂的特点的特点怎么组合怎么组合呢？呢？具有技术最小负荷；具有技术最小负荷；开停机耗时、费钱、易损设备；开停机耗时、费钱、易损设备；急剧变动负荷时耗时且费钱；急剧变动负荷时耗时且费钱；各类型火电机组效率不同；各类型火电机组效率不同；热电机组效率高由
11、热负荷定其最小出力。热电机组效率高由热负荷定其最小出力。火电厂一般以承担基本不变的负荷为宜。火电厂一般以承担基本不变的负荷为宜。核电厂核电厂的特点的特点具有技术最小负荷；具有技术最小负荷；开停机或急剧变动负荷时耗时、费钱、易损设备；开停机或急剧变动负荷时耗时、费钱、易损设备；一次投资大，运行费用小。一次投资大，运行费用小。核电厂原则上应持续承担额定容量负荷。核电厂原则上应持续承担额定容量负荷。水电厂水电厂的特点的特点具有强迫功率和技术最小负荷；具有强迫功率和技术最小负荷；开停机或急剧变动负荷时省时、省钱、省心；开停机或急剧变动负荷时省时、省钱、省心；可发功率受水头和水库类型（无调节水库、有调节
12、水库、抽水蓄能电厂）限制。可发功率受水头和水库类型（无调节水库、有调节水库、抽水蓄能电厂）限制。水电厂应根据水库类型不同、洪水与枯水水电厂应根据水库类型不同、洪水与枯水季节不同来合理分配负荷。季节不同来合理分配负荷。.10合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院各类发电厂的合理组合各类发电厂的合理组合洪水季节洪水季节枯水季节枯水季节负荷曲线的最高部分的调频任负荷曲线的最高部分的调频任务由系统中的大水电厂承担。务由系统中的大水电厂承担。负荷曲线的最高部分的调频任务负荷曲线的最高部分的调频任务由系统中的中温中压火电厂承担。由系统中的中温中压火电厂承担。抽水蓄能电厂在其发抽
13、水蓄能电厂在其发电期间也可参加调频。电期间也可参加调频。图图5-4怎么组合怎么组合呢？呢？怎么分配怎么分配呢？呢？.11合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件二、最优分配负荷时的目标函数和约束条件1、耗量特性、耗量特性发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率之间的关系（发电设备输入与输出的关系）率之间的关系（发电设备输入与输出的关系）PGF，WPWPF/或比耗量（单位时间内输入能量与输出功率之比）比耗量（单位时间内输入能量与输出功率之比）PWPWPFPFd/d/d/d/或耗量微增率（
14、单位时间内输入能量耗量微增率（单位时间内输入能量微增量与输出功率微增量之比）微增量与输出功率微增量之比）比耗量与比耗量与耗量微增耗量微增率之间的率之间的关系？关系？两者单位相同，但概念不同，数值一般也不相等，只两者单位相同，但概念不同，数值一般也不相等，只有在特殊点上两者数值相等，其值称为最小比耗量。有在特殊点上两者数值相等，其值称为最小比耗量。前面所述的合理组合发电设备的方法之一就是按最小前面所述的合理组合发电设备的方法之一就是按最小比耗量由小到大的顺序安排的。比耗量由小到大的顺序安排的。怎么分配怎么分配呢？呢？.12合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院怎么分配
15、怎么分配呢？呢？PWPF/或PWPWPFPFd/d/d/d/或GGPG1PG2PG两台发电机如何分配输出功率使得两台机组的总耗量之和最小？两台发电机如何分配输出功率使得两台机组的总耗量之和最小？1G11ddPF2G22ddPF21若G2G1GPPP负荷在机组间分配负荷功率时，如果它们的燃料消耗微增率相等，负荷在机组间分配负荷功率时，如果它们的燃料消耗微增率相等，则总的燃料消耗量是最小的，即按等耗量微增率准则进行分配。则总的燃料消耗量是最小的，即按等耗量微增率准则进行分配。.13合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院2、目标函数和约束条件、目标函数和约束条件对于水电厂
16、来说，其消耗的水资源也有可能受到限制。对于水电厂来说，其消耗的水资源也有可能受到限制。n最优化：是指人们在生产过程或生活中为某个目的而选择的一个最优化：是指人们在生产过程或生活中为某个目的而选择的一个“最好最好”方案或一组方案或一组“得力得力”措施以取得措施以取得“最佳最佳”效果这样一个宏效果这样一个宏观过程。观过程。gxggxhtsxf)(0)(.)(min目标函数：所有机组在满足运行要求的目标函数：所有机组在满足运行要求的前提下单位时间内的能源消耗最少。前提下单位时间内的能源消耗最少。等式约束条件：有功功率保持平衡。等式约束条件：有功功率保持平衡。不等式约束条件：发电设备的有功出不等式约束
17、条件：发电设备的有功出力、无功出力和节点电压不得越界。力、无功出力和节点电压不得越界。niGiiPFF1)(minniniiiiPPP11LG0maxminmaxGGminGmaxGGminGiiiiiiiiiUUUQQQPPP定值tPWijd)(0GniniiiiPP11LG0.14合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则niGiiPFF1)(minniniLiiPP11G0niniiiPPFL11LG)(),2,1(0niPFPLGiGi),2,1(niPFGi根据目标函数和等式约束条件根据目
18、标函数和等式约束条件建立一个新的、不受约束的目建立一个新的、不受约束的目标函数标函数拉格朗日函数。拉格朗日函数。h/t)0007.03.04(2111GGPPFh/t)0004.032.03(2222GGPPFh/t)00045.03.05.3(2333GGPPF当总负荷为当总负荷为700MW和和400MW时，三台发电机组的功率时，三台发电机组的功率如何实现经济分配？如何实现经济分配？.15合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则),2,1(0niPFPLGiGi),2,1(niPFGih/t)0
19、007.03.04(2111GGPPFh/t)0004.032.03(2222GGPPFh/t)00045.03.05.3(2333GGPPF当总负荷为当总负荷为700MW和和400MW时，三台发电机组的功率时，三台发电机组的功率如何实现经济分配？如何实现经济分配？MW200MW1001GPMW250MW1202GPMW300MW1503GPPG1=168MW，PG2=270MW，PG3=262MWPG1=99MW，PG2=147MW，PG3=154MWPG1=176MW、PG2=250MW、PG3=274MWPG1=100MW、PG2=147MW、PG3=153MW对于有功功率限制，计算之后
20、发现某发对于有功功率限制，计算之后发现某发电设备越过下限或上限，则该发电设备电设备越过下限或上限，则该发电设备就直接取其下限值或上限值，不参加最就直接取其下限值或上限值，不参加最优分配计算，而其他发电设备重新对剩优分配计算，而其他发电设备重新对剩余的其他负荷量进行最优分配计算。余的其他负荷量进行最优分配计算。怎么绘制耗量怎么绘制耗量微增率曲线？微增率曲线？.16合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则h/t)0007.03.04(2111GGPPFh/t)0004.032.03(2222GGPPF
21、h/t)00045.03.05.3(2333GGPPF当总负荷为当总负荷为700MW和和400MW时，三台发电机组的功率时，三台发电机组的功率如何实现经济分配？如何实现经济分配？MW200MW1001GPMW250MW1202GPMW300MW1503GP怎么绘制耗量怎么绘制耗量微增率曲线？微增率曲线？100 200120 2501503000.40.50.6400300500 600 700387.5651.58 742.86 750如果电厂间的如果电厂间的煤价不一样呢？煤价不一样呢？.17合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则
22、三、最优分配负荷时的等耗量微增率准则若要考虑燃料价格的影响，按电能成本进行最优分配时，将耗若要考虑燃料价格的影响，按电能成本进行最优分配时，将耗量微增率乘以成本价格得到耗量成本微增率，再按量微增率乘以成本价格得到耗量成本微增率，再按“等电能成等电能成本微增率准则本微增率准则”分配电厂的出力。分配电厂的出力。如果电厂间的如果电厂间的煤价不一样呢？煤价不一样呢？水电厂怎么水电厂怎么考虑？考虑？niGiiPFF1)(minniniLiiPP11G0niniiiPPFL11LG)(),2,1(0niPFPLGiGi),2,1(niPFGi.18合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化
23、工程学院四、等耗量微增率准则的推广应用四、等耗量微增率准则的推广应用水电厂怎么水电厂怎么考虑？考虑？仍然采用拉格朗日函数的方法，但是需要加入仍然采用拉格朗日函数的方法，但是需要加入“水电厂消耗的水量受到水电厂消耗的水量受到水库调度的等式约束条件水库调度的等式约束条件”，除了火电厂最优分配时加入的拉格朗日乘，除了火电厂最优分配时加入的拉格朗日乘数数外，还需要增加一个拉格朗日乘数外，还需要增加一个拉格朗日乘数，称为水煤换算系数，单位是，称为水煤换算系数，单位是“t（煤）（煤）/m3（水）（水）”，按发出相同数量的电功率进行比较，按发出相同数量的电功率进行比较，1立方米立方米的水相当于的水相当于吨煤
24、。把水电厂的水耗量乘以吨煤。把水电厂的水耗量乘以，相当于把水换成了煤，相当于把水换成了煤，水电厂就变成了等值的火电厂，然后直接套用火电厂间负荷分配的等微水电厂就变成了等值的火电厂，然后直接套用火电厂间负荷分配的等微增率准则。增率准则。大家自己自学！大家自己自学！丰水季节、枯丰水季节、枯水季节水煤换水季节水煤换算系数的不同？算系数的不同？.19合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院网络损耗怎网络损耗怎么考虑？么考虑？.20合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院五、网络损耗的修正五、网络损耗的修正网络损耗怎网络损耗怎么考虑？么考虑？niGii
25、PFF1)(min),2,1(01niPPPFPLGiGiGi）（),2,1(11niPFPPPFiGiGiGi经过网损修正后经过网损修正后的等微增率准则的等微增率准则网损修正系数网损修正系数网损微增率网损微增率0GiPP0GiPP说明电厂出力增加会引起网损的增加。说明电厂出力增加会引起网损的增加。说明电厂出力增加会引起网损的减少。说明电厂出力增加会引起网损的减少。niniiiPPP11LG0niniiiPPPFL11LG)(.21合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院5.3 电力系统的频率调整电力系统的频率调整一、频率调整的必要性一、频率调整的必要性对用户的影响对
26、用户的影响n影响电动机的转速，降低产品质量影响电动机的转速，降低产品质量n影响电子设备的工作影响电子设备的工作 对系统和发电厂的影响（低频时）对系统和发电厂的影响（低频时）n辅机功能下降辅机功能下降n汽轮机叶片谐振汽轮机叶片谐振n发电机降额运行发电机降额运行n变压器降低负荷变压器降低负荷n无功负荷增大使得系统电压下降无功负荷增大使得系统电压下降n频率下降过多时甚至整个系统解列频率下降过多时甚至整个系统解列二、自动调速系统及其调节特性二、自动调速系统及其调节特性1、自动调速系统、自动调速系统.22合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院ABCDEF汽（水）汽（水）调频器
27、调频器飞摆飞摆弹簧弹簧错油门错油门（1）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡状态，活塞不移动。状态，活塞不移动。（2）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。油动机油动机.23合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院BDEF汽（水）汽（水）调频器调频器飞摆飞摆弹簧弹簧错油门错油门（1）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡状态，活塞不移动。状态，活塞不移动。（2）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。A点下点下移至移至A,C点
28、下降到点下降到C，F点下降到点下降到F，E点下降到点下降到E。AC（3）错油门活塞下移，）错油门活塞下移，油动机活塞上升。进气油动机活塞上升。进气量上升，转速上升，量上升，转速上升，A上移，上移，B点上移，点上移，BCA杠杆平移上升。杠杆平移上升。油动机油动机.24合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院BDEF汽（水）汽（水）调频器调频器飞摆飞摆弹簧弹簧错油门错油门油动机油动机（1）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡状态，活塞不移动。状态，活塞不移动。（2）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。）当负荷增加时，转速下降，离心力减
29、小。A点下点下移至移至A,C点下降到点下降到C，F点下降到点下降到F，E点下降到点下降到E。AC（3）错油门活塞下移，）错油门活塞下移，油动机活塞上升。进气油动机活塞上升。进气量上升，转速上升，量上升，转速上升，A上移，上移，B点上移，点上移，BCA杠杆平移上升。杠杆平移上升。（4）C点回到点回到C点，点，平移结束，重新达平移结束，重新达到平衡状态。到平衡状态。AB（5）调频器动作，）调频器动作，有差调节特性有差调节特性.25合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院BDEF汽（水）汽（水）调频器调频器飞摆飞摆弹簧弹簧错油门错油门油动机油动机（1）转速恒定、频率稳定时，
30、各杠杆处于平衡）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡状态，活塞不移动。状态，活塞不移动。（2）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。A点下点下移至移至A,C点下降到点下降到C，F点下降到点下降到F，E点下降到点下降到E。AC（3）错油门活塞下移，）错油门活塞下移，油动机活塞上升。进气油动机活塞上升。进气量上升，转速上升，量上升，转速上升，A上移，上移，B点上移，点上移，BCA杠杆平移上升。杠杆平移上升。（4）C点回到点回到C点，点，平移结束，重新达平移结束，重新达到平衡状态。到平衡状态。AB（5）调频器动作，）调频器动作，D点上移，点上移，E点下降点下降有差
31、调节特性有差调节特性.26合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院BDEF汽（水）汽（水）调频器调频器飞摆飞摆弹簧弹簧错油门错油门油动机油动机（1）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡）转速恒定、频率稳定时，各杠杆处于平衡状态，活塞不移动。状态，活塞不移动。（2）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。）当负荷增加时，转速下降，离心力减小。A点下点下移至移至A,C点下降到点下降到C，F点下降到点下降到F，E点下降到点下降到E。C（3）错油门活塞下移，）错油门活塞下移，油动机活塞上升。进气油动机活塞上升。进气量上升，转速上升，量上升，转速上升，A上移，上移，B点上移，点上移
32、，BCA杠杆平移上升。杠杆平移上升。（4）C点回到点回到C点，点，平移结束，重新达平移结束，重新达到平衡状态。到平衡状态。有差调节特性有差调节特性ABBADFFEAE（5）调频器动作，）调频器动作，D点上移点上移，E点下降，错点下降，错油门和油动机动作，油门和油动机动作，BCA杠杆平移杠杆平移上升。上升。直到直到A回到回到A点。点。无差调节特性无差调节特性.27二、自动调速系统及其调节特性二、自动调速系统及其调节特性1、自动调速系统、自动调速系统2、电源有功功率静态频率特性、电源有功功率静态频率特性221221fCfCCCPm，fPm Mm各变量都是标幺值各变量都是标幺值在叶片上施加的转矩在叶
33、片上施加的转矩转速很小时，虽然转矩很大，但因输转速很小时，虽然转矩很大，但因输出功率为转矩和转速的乘积，所以输出功率为转矩和转速的乘积，所以输出功率出功率Pm很小；当转速很快时，由于很小；当转速很快时，由于转矩很小，功率输出也很小。只有在转矩很小，功率输出也很小。只有在额定条件下，转速和转矩适中，它们额定条件下，转速和转矩适中，它们的乘积最大，功率输出也最大。的乘积最大，功率输出也最大。如果有调速如果有调速器呢？器呢？合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院.28二、自动调速系统及其调节特性二、自动调速系统及其调节特性1、自动调速系统、自动调速系统2、电源有功功率静态
34、频率特性、电源有功功率静态频率特性221221fCfCCCPm发电机的调速器随机组转速的变动不发电机的调速器随机组转速的变动不断改变进汽或进水量，使原动机的运断改变进汽或进水量，使原动机的运行点不断从一根静态频率特性曲线向行点不断从一根静态频率特性曲线向另一根静态频率特性曲线过渡。另一根静态频率特性曲线过渡。如果有调速如果有调速器呢？器呢？，fPm123为简化分析，常用直线为简化分析，常用直线1-2-3，代替，代替曲线曲线1-2-3，认为进汽或进水量达到，认为进汽或进水量达到最大后，原动机功率可保持不变。最大后，原动机功率可保持不变。3如果有调频如果有调频器呢？器呢？合肥工业大学合肥工业大学.
35、电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院仅靠调速器进行功率调仅靠调速器进行功率调节是一种有差调节。节是一种有差调节。各变量都是标幺值各变量都是标幺值.29发电机的调速器随机组转速的变动不发电机的调速器随机组转速的变动不断改变进汽或进水量，使原动机的运断改变进汽或进水量，使原动机的运行点不断从一根静态频率特性曲线向行点不断从一根静态频率特性曲线向另一根静态频率特性曲线过渡。另一根静态频率特性曲线过渡。如果有调速如果有调速器呢？器呢？，fPm123为简化分析，常用直线为简化分析，常用直线1-2-3，代替，代替曲线曲线1-2-3，认为进汽或进水量达到，认为进汽或进水量达到最大后，原动机功率可保持不变
36、。最大后，原动机功率可保持不变。3如果有调频如果有调频器呢？器呢？合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院发电机的调频器动作后，使原动机的发电机的调频器动作后，使原动机的运行点不断从一根运行点不断从一根“有一次调整的静有一次调整的静态频率特性曲线态频率特性曲线”过渡到另一根过渡到另一根“有有一次调整的静态频率特性曲线一次调整的静态频率特性曲线”。为简化分析，常用直线为简化分析，常用直线I-II，代替曲，代替曲线线I-II，表示一次调整的静态频率特，表示一次调整的静态频率特性曲线平行移动（上移或下移）。性曲线平行移动（上移或下移）。有调频器进行功率调有调频器进行功率调节
37、是一种无差调节。节是一种无差调节。能不能定能不能定量计算呢？量计算呢？仅靠调速器进行功率调仅靠调速器进行功率调节是一种有差调节。节是一种有差调节。.30发电机的单位调节功率表示发电机的单位调节功率表示随频率的升降，发电机输出随频率的升降，发电机输出功率减少或增加的多寡。功率减少或增加的多寡。合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院能不能定能不能定量计算呢？量计算呢？三、频率的一次调整三、频率的一次调整，fPmf0fNPNfPKGG发电机的单位调节发电机的单位调节功率（功率（MW/HZ）GNNGGPfKK*GNNGNNGPffPffPf000发电机的发电机的调差系数调差
38、系数100100%0NNGNGNfffPffPNGNNGNGGffPffPfPK000100%1NGNGfPK100%1*GK汽轮发电机汽轮发电机KG*=33.320。水轮发电机水轮发电机KG*=5025。说明火电、水电机组的说明火电、水电机组的频率特性相差很大。频率特性相差很大。如何考虑负如何考虑负荷的频率特荷的频率特性？性？.31负荷的单位调节功率表示随负荷的单位调节功率表示随频率的升降，负荷消耗功率频率的升降，负荷消耗功率增加或减少的多寡。增加或减少的多寡。合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院三、频率的一次调整三、频率的一次调整，fPmfPKLL负荷的单位调
39、节功负荷的单位调节功率（率（MW/HZ）LNNLLPfKK*负荷的单位调节功率或频率调节效应不能像发负荷的单位调节功率或频率调节效应不能像发电机组那样整定，一般其标幺值大致为电机组那样整定，一般其标幺值大致为1.5。PLfOPOPLOOOPLABfKPGGfKPLLfKfKKPSLGL)0（PL（f）与）与PG（f）相交于）相交于O点（点（fO、PO）负荷增加负荷增加PLOPL（f）曲线变化为）曲线变化为PL（f）发电机与负发电机与负荷进行调整荷进行调整PL（f）与）与PG（f）相交于）相交于O点（点（fO、PO）fOPOf=fO-fO0.32系统的单位调节功率表示当系统负系统的单位调节功率表
40、示当系统负荷增加或减少时，在原动机调速器荷增加或减少时，在原动机调速器和负荷本身的调节效应共同作用下和负荷本身的调节效应共同作用下系统频率下降或上升的多寡。系统频率下降或上升的多寡。合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院，fPm系统的单位调节功率（系统的单位调节功率（MW/HZ）负荷增加负荷增加频率下降频率下降PLfOPOPLOOOPLABfKPGGfKPLLfKfKKPSLGL)0（PL（f）与）与PG（f）相交于）相交于O点（点（fO、PO）负荷增加负荷增加PLOPL（f）曲线变化为）曲线变化为PL（f）发电机与负发电机与负荷进行调整荷进行调整PL（f）与）与P
41、G（f）相交于）相交于O点（点（fO、PO）fOPOf=fO-fO0fKfKKPSLGL)0（发电机组按有差特性增加输出。发电机组按有差特性增加输出。负荷实际取用的功率因频率的下降而有所减少。负荷实际取用的功率因频率的下降而有所减少。KS越大系统频率越稳定，但可否为无穷大？越大系统频率越稳定，但可否为无穷大？n台发电台发电机？机？.33合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院n台机组的等值单位调节功率台机组的等值单位调节功率（MW/HZ）),2,1(nifKPGiGi多台机组并列运行时的频率变化比一台机组运行时的要小得多。多台机组并列运行时的频率变化比一台机组运行时的
42、要小得多。n台发电台发电机？机？fKfKPPGniGiniGiG1niGiNniGiNGiGPPKK11*)(KG*？在计算在计算KG或或时，若其中的第时，若其中的第j台机组已经满载，则当负荷增加时，应台机组已经满载，则当负荷增加时，应当取：当取：KGj=0或或 j=。当负荷减少，而当负荷减少，而某台机组已经在某台机组已经在其最小技术出力其最小技术出力的时候怎么办的时候怎么办？.34某电力系统现处于额定频率，总装机容量的一半机组已完全利用，某电力系统现处于额定频率，总装机容量的一半机组已完全利用，其余其余25%为火电厂，有为火电厂，有10%备用容量，其单位调节功率为备用容量，其单位调节功率为1
43、6.6；25%为水电厂，有为水电厂，有20%的备用容量，其单位调节功率为的备用容量，其单位调节功率为25；系统有；系统有功负荷点频率调节效应系数功负荷点频率调节效应系数KL*=1.5。试求试求（1）系统的单位调节功率）系统的单位调节功率KS*;（2）负荷功率增加）负荷功率增加5%时的稳态频率时的稳态频率f；（3）如频率容许降低）如频率容许降低0.2Hz，系统能够承担的负荷增量；，系统能够承担的负荷增量；fPfPKfPKLNLNLNGNG0*00*/SLNLNLLLNGNGKfPffPPKPPK*LLNGNGSKPPKK备用系数备用系数.35当发电机组二次调频增发的功率恰好当发电机组二次调频增发
44、的功率恰好等于负荷功率的原始增量时，等于负荷功率的原始增量时，f=0，即实现了所谓的即实现了所谓的“无差调节无差调节”。合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院四、频率的二次调整四、频率的二次调整，fPmPLfOPOPLOOOPLABfOPOCPOfOO_BACBOCOA)()(0fKfKPPLGGOL二次调频发电机二次调频发电机的功率增量的功率增量一次调频发电机一次调频发电机的功率增量的功率增量负荷本身的调节效应负荷本身的调节效应得到的功率增量得到的功率增量fKfKKPPSLGGOL)(0当系统中的负荷变化时，配置了调速器当系统中的负荷变化时，配置了调速器的机组在有
45、可调容量时，都会参与一次的机组在有可调容量时，都会参与一次调频的过程，而二次调频一般只有一台调频的过程，而二次调频一般只有一台或几台机组（或几台机组（1个或几个电厂）承担，个或几个电厂）承担，称为主调频机组（厂）称为主调频机组（厂）。.36合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院互联系统的频率调整互联系统的频率调整AAGAabLAfKPPPKAPGAPLAKBPGBPLBPabBBGBabLBfKPPPfffBABAGLBAGBGALBLAKKPPKKPPPPf)()(BAGALABGBLBAabKKPPKPPKP)()(两者为两者为0的的条件相同吗？条件相同吗？f=
46、0的条件是：二次调的条件是：二次调频增量等于负荷增量频增量等于负荷增量Pab=0的条件是：各单的条件是：各单个子系统频率变化相同个子系统频率变化相同当某个子系统当某个子系统不进行二次调不进行二次调频怎么办？频怎么办？.371、是否承担二次调频任务、是否承担二次调频任务合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院五、频率调整厂的选择五、频率调整厂的选择主调频厂主调频厂（二次调频）（二次调频）辅助调频厂辅助调频厂（特殊情况下参与二次调频）（特殊情况下参与二次调频）非调频厂非调频厂（按预先给定的负荷曲线发电）（按预先给定的负荷曲线发电）2、选择调频厂的条件、选择调频厂的条件足够
47、的调整容量和范围；足够的调整容量和范围；与负荷变化相适应的速度；与负荷变化相适应的速度；符合安全、经济原则；符合安全、经济原则；线路功率及中枢点电压波动等问题；线路功率及中枢点电压波动等问题；3、系统调整的容量取决于负荷变动的幅度、允许的频率偏移、系统、系统调整的容量取决于负荷变动的幅度、允许的频率偏移、系统的单位调节功率。的单位调节功率。4、水轮发电机、汽轮发电机的不同特点、水轮发电机、汽轮发电机的不同特点有水电厂的系统，一般选择水电厂作为调频厂；没有水电厂或水电厂不宜有水电厂的系统，一般选择水电厂作为调频厂；没有水电厂或水电厂不宜承担调频任务时，选择中温中压火电厂作调频厂。承担调频任务时，
48、选择中温中压火电厂作调频厂。.38.39.40.41.42.431、某电力系统的额定频率为、某电力系统的额定频率为50Hz，负荷的静态特性为，负荷的静态特性为PD*=0.2+0.4f*+0.3f2*+0.1f3*；试求：；试求：（1）当系统运行频率为）当系统运行频率为50Hz时，负荷的调节效应系数时，负荷的调节效应系数KD*；（2）当系统的运行频率为）当系统的运行频率为48Hz时，负荷功率变化的百分数及此时时，负荷功率变化的百分数及此时的调节效应系数的调节效应系数KD*。2、某电力系统有、某电力系统有4台额定功率为台额定功率为100MW的发电机，每台发电机的的发电机，每台发电机的调速器的调差系
49、数调速器的调差系数=4%，额定频率为，额定频率为50Hz，系统总负荷为，系统总负荷为PD=320MW，负荷的频率调节效应系数，负荷的频率调节效应系数KD=0。在额定频率运行下，。在额定频率运行下，若系统增加负荷若系统增加负荷60MW，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。（1）4台发电机平均分配负荷；台发电机平均分配负荷；（2）原来）原来3台机组满载，台机组满载，1台带台带20MW负荷。负荷。3、某电力系统、某电力系统额定频率为额定频率为50Hz，总装机容量为总装机容量为2000MW，=5%，系统总负荷为，系统总负荷为PD=1600MW，KD=50MW/Hz。在额定频率。在额定频率运行下，若系统增加负荷运行下，若系统增加负荷430MW，试计算下列两种情况下系统频率的变，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。化值。（1）所有机组仅参加一次调频；）所有机组仅参加一次调频；（2）所有机组均参加二次调频。）所有机组均参加二次调频。合肥工业大学合肥工业大学.电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院.44.45.谢谢谢谢您的关注！您的关注！
