页数：53页文件大小：1.06 MB来源： 电力系统分析基础ppt课件
本课件先说明频率变化的影响、有功负荷变化规律与备用容量，继而比较火电、水电、核电的运行特点与组合原则，推导耗量特性、等微增率准则及计及网损、水火电协调的有功最优分配；最后讲解负荷与发电机组的频率静态特性、频率一次与二次调整及互联系统调频与自动发电控制。
电力系统分析基础（五）封面：本页为课件封面，标示课程名称与本讲主题。
第五章电力系统的有功功率和频率调整
电力系统频率变化的影响
一.电力系统频率变化的影响 对用户的影响
频率与有功平衡的关系：二频率与有功平衡的关系 频率—由发电机转速决定 转速与其轴上的转矩平衡有关 转矩平衡与功率平衡§5.1电力系统中有功功率的平衡负荷变化MT：由于惯性大变化慢ME：有功负荷变化快产生瞬时不平衡转矩不平衡发电机转速变化频率变化(+0.2HZ+0.5HZ)
有功功率负荷的变化及其调整：本页以图示为主。
三有功功率负荷的变化及其调整
系统负荷的三种变化规律
系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成：
备用容量
7§5.1电力系统中有功功率的平衡–备用容量：15%～20% 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。 定义：备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷–有功功率平衡：8760t
备用容量的分类
有功功率的最优分配：9 系统中有备用容量时，可考虑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。 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。包括：机组的最优组合顺序，机组的最优组合数量，机组的最优开停时间。 有功负荷的最优分配：系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。
火电厂的运行特点
承担急剧变化负荷时与投、退相似，额外耗能、费时
水电厂的运行特点
核电厂的运行特点
各类发电厂组合的原则
枯水期与丰水期的运行方式：本页以图示为主。
枯水期丰水期抽水发电
发电机组的耗量特性
151、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。耗量特性
比耗量与耗量微增率
16 比耗量：耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，即输入和输出之比 效率：比耗量倒数 耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在该点的输入增量与输出增量之比。效率曲线和微增率曲线
有功负荷最优分配的目的
17 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位时间内所消耗的能源最少。 满足条件：等式约束f(x、u、d)=0不等式约束g(x、u、d)≤0使目标函数F=F(x、u、d)最优
最优分配的目标函数
18(1)目标函数 系统单位时间内消耗的燃料（火电机组）该目标函数是各发电设备发出有功功率的函数，描述的是单位时间内能源的消耗量。
最优分配的约束条件
19(2)约束条件 等式约束 不等式约束忽略有功网损
两台火电机组间的负荷分配
20 以两台火电机组为例，忽略有功网损；假定各台机组的燃料消耗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，使总的燃料消耗量最小。等式约束目标函数
作图法求解负荷分配
21 作图法求解（只有两台机组）在OO’上找到一点作垂线，与两条耗量特性曲线的交点间距离最短。在耗量特性曲线具有凸性的情况下，两条曲线的切线平行时，燃料消耗量最少。曲线的切线即斜率，就是该点的耗量微增率。
等微增率准则：22 切线平行时，斜率相等，也就是耗量微增率相等。这就是等微增率准则。 物理意义
不计网损的有功最优分配
23（1）.不计网损的有功最优分配 目标函数最小： 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数法求解。 构造拉格朗日函数
拉格朗日函数的无条件极值：本页以图示为主。
24 求拉格朗日函数的无条件极值
不等式约束的处理：不等式约束的处理 功率上下限约束先不考虑该约束条件进行经济分配计算，若发现越限，越限的发电厂按极限分配负荷，其余发电厂再按经济分配。 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理。
考虑网损的有功最优分配：26（2）.考虑网损的有功最优分配 等式约束变为 目标函数不变 拉格朗日函数为经过网损修正后的等微增率准则网损修正系数网损微增率的物理意义：某发电厂所发功率的变化引起的网路总损耗的变化——阻抗矩阵法网损微增率
水火电厂间的负荷经济分配
27 目标：在整个运行周期内满足用户的电力需求，合理分配水火电厂的负荷，使总燃料消耗量最少。 等式约束： 目标函数最小：这是一个求泛函极值问题，一般应用变分法求解。
变分法求解与分段处理
28 变分法求解，分段处理 等式约束： 目标函数：
拉格朗日函数：本页以图示为主。
拉格朗日函数5、水、火发电厂间的负荷经济分配
水煤换算系数：305、水、火发电厂间的负荷经济分配任一瞬间：其中：水煤换算系数1m3水量相当于2吨煤的消耗丰水期小，枯水期大
水火电厂间的等微增率分配
水、火电厂之间的经济分配仍按等微增率原则分配，只不过，水电厂微增率乘一个2后分配，水电厂在一定时间内可消耗水量越多，单位重量燃料可折换的水量越大，2从而2 H也越小，水电厂应分配更多负荷。由于j事先未知，须假设j的初值，分配计算求出各段负荷，然后计算出T时间内的用水量物理解释：计算：与Wj比较结束计算增大j0，重复计算减小j0，重复计算
负荷与频率的关系
321、定义：负荷与用户的生产状态有关与频率无关—照明、电炉等与接入点系统电压有关与系统频率有关——仅考虑频率因素假设不变
5.3电力系统的频率调整：本页以图示为主。
33
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－频率静态特性用一条近似直线来表示。负荷的单位调节功率，表示负荷随频率的变化程度。
调速器的工作原理：调速器的工作原理1为转速测量元件—离心飞摆及其附件；2为放大元件—错油门(或称配压阀)；3为执行机构—油动机(或称接力器)；4为转速控制机构或称同步器(调频器)
调频器的工作原理：本页以图示为主。
36 调频器的工作原理
无调速系统与有调速系统的特性：37（1）、无调速系统时:PT=c1f-c2f2（2）、有调速系统时
有调频器时的频率特性：本页以图示为主。
38（3）、有调频器时
发电机的单位调节功率：392、概念介绍1)发电机的单位调节功率：发电机组原动机或电源频率特性的斜率。标志着随频率的升降发电机组发出功率减少或增加的多寡。
发电机的调差系数：40§5.3电力系统的频率调整2)发电机的调差系数：单位调节功率的倒数。
单位调节功率与调差系数的关系：41§5.3电力系统的频率调整3)发电机的单位调节功率与调差系数的关系：一般来说发电机的单位调节功率是可以整定的： 汽轮发电机组=3~5或=33.3~20 水轮发电机组=2~4或=50~25
三、频率的一次调整
42fPOP0PLf0PGPL´ΔPL0AP0'Bf0'O'B'A'
系统的单位调节功率：系统的单位调节功率：计及发电机和负荷的调节效应时，引起频率单位变化时的负荷变化量。fPOP0PLf0PGPL´ΔPL0AP0'Bf0'O'B'A'
频率一次调整的注意点：443)注意： 取功率的增大或频率的上升为正； 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； 对于满载机组，不再参加调整。对于系统有若干台机参加一次调频：具有一次调频的各机组间负荷的分配，按其调差系数即下降特性自然分配。
频率的二次调整
45 频率的二次调整：通过操作调频器，使发电机组的频率特性平行的移动，从而使负荷变化引起的频率偏移在允许的波动范围内。1.主调频厂的选择 调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助调频厂。 调频厂应满足的条件：1）足够的调整容量2）较快的调整速度3）调整范围内的经济性较好
调频厂的调整容量与速度
调整容量:水电厂>火电厂中温中压电厂（75％）>高温高压电厂（30％）调整速度：水电厂>火电厂调频厂选择：首选：水电厂其次：中温中压电厂§5.3电力系统的频率调整
频率调整图
472.频率调整图§5.3电力系统的频率调整
二次调频的功率来源
483.当系统负荷增加时，由以下三方面提供： 二次调频的发电机组增发的功率； 发电机组执行一次调频，按有差特性的调差系数分配而增发的功率； 由系统的负荷频率调节效应所减少的负荷功率。§5.3电力系统的频率调整
二次调频的数学表达式
494.数学表达式如果，即发电机组如数增发了负荷功率的原始增量，则，即所谓的无差调节。对于N台机，且由第s台机组担负二次调整的任务，则：§5.3电力系统的频率调整
五、互连系统频率的调整：本页以图示为主。
五、互连系统频率的调整
联络线功率：本页以图示为主。
联络线功率B系统不参加二次调整
调频厂的选择：五调频厂的选择 调频厂：负有二次调频任务的电厂，分为主调频厂和辅助 调频厂。 调频厂应满足的条件： 1）足够的调整容量 2）较快的调整速度 3）调整范围内的经济性较好
六、自动发电控制
六自动发电控制 1国内外自动发电控制的研究与应用情况 2对频率控制的要求 3自动发电控制是保证频率质量的重要技术手段
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