柴油发电机组的基本原理是什么？-机械
柴油发电机组的基本原理是什么？
发布时间： 12:34
柴油发电机组以体积小，灵活，轻便，配套齐全，便于操作和维护而广泛应用于矿山，铁路，野外工地，道路交通维护，电力以及工厂，邮局，小区，大楼， 学校，企业，医院等部门，作为备用电源。
&&1，什么叫自然功率。 &&答:运行中的输电线路既能产生无功功率(由于分布电容)又消耗无功功率(由于串联阻抗)，当线路中输送某一数值的有功功率时，线路上的这两种无功功率恰好能相互平衡，这个有功功率的数值叫做线路的”自然功率”或”波阻抗功率”。 &&2，什么叫发电机的次同步振荡，其产生原因是什么，如何防止。 &&答:当发电机经由串联电容补偿的线路接入系统时，如果串联补偿度较高，网络的电气谐振频率较容易和大型汽轮发电机轴系的自然扭振频率产生谐振，造成发电机大轴扭振破坏，此谐振频率通常低于同步(50赫兹)频率，称之为次同步振荡，对高压直流输电线路(HVDC)，静止无功补偿器(SVC)，当其控制参数选择不当时，也可能激发次同步振荡。 &&措施有:1，通过附加或改造一次设备，2，降低串联补偿度，3，通过二次设备提供对扭振模式的阻尼(类似于PSS的原理)。 &&3，发电机组接地网的电阻不合规定有何危害。 &&答:接地网起着工作接地和保护接地的作用，当接地电阻过大则。 &&(1)发生接地故障时，使中性点电压偏移增大，可能使健全相和中性点电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。 &&(2)在雷击或雷电波袭击时，由于电流很大，会产生很高的残压，使附近的设备遭受到反击的威胁，并降低接地网本身保护设备(架空输电柴油发电机组线路及变电站电气设备)带电导体的耐雷水平，达不到设计的要求而损坏设备。增值税发票
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什么叫有功功率、无功功率和视在功率？三者单位是什么？三者关系
什么叫有功功率、无功功率和视在功率？三者单位是什么？三者关系
有功功率又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，对电动机来说是指它的出力，以字母P表示，单位为千瓦（ｋW）。??? 无功功率：在具有电感（或电容）的电路里，电感（或电容）在半周期的时间里把电源的能量变成磁场（或电场）的能量贮存起来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母Q表示，单位干乏（kvar）。??? 视在功率：在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫视在功率，以字母S或符号Pｓ表示，单位为千伏安（kVA）。??? 有功功率、无功功率、视在功率三者关系可以用功率三角形表示
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电力系统频率及有功功率的调节
电力系统频率及有功功率的 调节一、电力系统的频率特性 二、调频与调频方程式目的要求：了解电力系统调频的实质和重要性； 了解负荷的静态频率特性及负荷调节效应； 了解调速器的工作原理及其静态调节特性、配 有调速器的发电机组的功率频率特性.重点：负荷的静态频率特性及负荷调节效应
难点：电力系统的功率-频率特性分析第一节 电力系统的频率特性一、概述 1)并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的关系 为： pnf ? 60式中 P――发电机组转子极对数 n ――发电机组的转数（r/min） f――电力系统频率（Hz） 显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的 转速。第一节 电力系统的频率特性2) 电力系统频率一致。 3)任一时刻，发供平衡。 4)负荷增加时，系统出现了功率缺额，机组的转速下降， 整个系统的频率降低。 5) 调频与有功功率调节是不可分开的。 6)调频是一个要有整个系统来统筹调度与协调的问题， 不允许任何电厂有一点“各自为政”的趋向。 7)调频与运行费用的关系也十分密切。 8)力求使系统负荷在发电机组之间实现经济分配。第一节 电力系统的频率特性第一节 电力系统的频率特性9）负荷的变动情况可以分成几种不同的分量： 一是变化周期一般小于10s的随机分量； 二是变化周期在10s～3min之间的脉动分量； 三是变化周期在3min以上的持续分量，负荷预测预报这 一部分。 10）第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调 整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整。 11）第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频 器参与控制和调整，这称为频率的二次调整。 12）第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷，这称为 频率的三次调整。第一节 电力系统的频率特性二、电力系统负荷的调节效应 1）当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也 要随着改变，即P L ? F( f )这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的 功率―频率特性，是负荷的静态频率特性，也 称作负荷的调节效应。2）电力系统中各种有功负荷 与频率的关系：负荷的功率―频率特性一般可表示为PL ? a0 PLN f f 2 f n ? a1 PLN ( ) ? a2 PLN ( ) ? ? ? ? ? an PLN ( ) fN fN fN式中f N ―额定频率 P L ―系统频率为f时，整个系统的有功负荷 PLN ―系统频率为额定值f N 时，整个系统的 有功负荷 a0, a1 ,... an―为上述各类负荷占PLN 的比例系数第一节 电力系统的频率特性将上式除以 P ，则得标么值形式，即 LNP L* ? a0 ? a 1 f* ? a2 P LN f* ? ? ? ? ? an f*2 n通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，如忽略 其影响，并将上式对频率微分，得dP 2 L* ? a1 ? 2a2 f* ? 3a3 f* ? K L* df* ?PL* ?P% ?P / PLN K L* ? ? ? ?f* ?f % ?f / f NK L*称为负荷的调节效应系数。第一节 电力系统的频率特性第一节 电力系统的频率特性说明： 1）负荷的频率效应起到减轻系统能量不平衡的作用。 2）称 K L* 为负荷的频率调节效应系数。 3）电力系统允许频率变化的范围很小，为此负荷功率 与频率的关系曲线可近似地视为具有不变斜率的直线。 这斜率即为 。 K L* 4） K L*表明系统频率变化1%时，负荷功率变化的百分数。 5）对于不同的电力系统， 值也不相同。一般 =1-3。 K L* K L* 即使是同一系统的 ，也随季度及昼夜交替导致负荷 组成的改变而变化。 K L*第一节 电力系统的频率特性例3-1 某电力系统中，与频率无关的负荷占30％， 与频率一次方成比例的负荷占40％，与频率二 次方成比例的负荷占10％，与频率三次方成比 例的负荷占20％。求系统频率由50Hz下降到 47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。第一节 电力系统的频率特性解 由（3-3）式可求出当频率下降到47Hz时系统 的负荷为P L* ? a0 ? a 1 f* ? a2 P LN f* ? ? ? ? ? an f*2 n? 0.3 ? 0.4 ? 0.94 ? 0.1? 0.942 ? 0.2 ? 0.943则 于是? 0.3 ? 0.376 ? 0.088 ? 0.166 ? 0.93 ?PL % ? (1 ? 0.93) ?100 ? 7 ?PL % 7 K L* ? ? ? 1.17 ?f % 6第一节 电力系统的频率特性例3-2 某电力系统总有功负荷为3200MW（包括电 网的有功损耗），系统的频率为50Hz，若 K L* ? 1.5 ，求负荷频率调节效应系数KL值。 ple 3200 K ? K ? ? 1 . 5 ? ? 96( MW / Hz) 解 ： L L* fe 50 若系统KL*值不变，负荷增长到3650MW时，则 即频率降低1Hz，系统负荷减少l09.5MW，由此可 知，KL的数值与系统的负荷大小有关。ple 3650 K L ? K L* ? ? 1.5 ? ? 109.5( MW / Hz) fe 50第一节 电力系统的频率特性三、发电机组的功率―频率特性 a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来 实现的。 b)通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率 变化的关系称为发电机组的功率―频率特性或 调节特性。 c)发电机组的功率―频率特性取决于调速系统的 特性。第一节 电力系统的频率特性(一) 机械式调速器简介1）两个重锤开度减小――A 降至A′――C点尚未移 动――B点降至B′点――D 点代表有伺服马达控制的 转速整定元件，它不会因 转速而变动――E、F下降 至E′、F′。――活塞提 升，――汽门提升，进汽 量增加――转速就会回升。第一节 电力系统的频率特性2）转速上升时――重锤开度增加――A、B、E、F各点 也随之不断改变；这个过程要到C点升到某一位Z时， 比如C′′，即汽门开大到某一位Z时，机组的转速 通过重锤的开度使杠杆DEF重新回复到使Ⅱ的活门完 全关闭的位Z时才会结束，这时B点就回到原来的位 Z。 3）由于C′′上升了，所以A′′必定低于A。这说明调 速过程结束时，出力增加，转速稍有降低。 4）调速器是一种有差调节器。 5）通过伺服马达改变D点的位Z，就可以达到将调速器 特性上下平移的目的。第一节 电力系统的频率特性（二）发电机的调差系数 同步发电机的频率调差系数RR?? ?f ?P G负号表示发电机输出功率的变化和频率 的变化符号相反。调差系数R的标幺值表示为R* ? ? ?f / f e ?f* ?? ?P ?P Ge / P Ge G*?f* ? R*?P G* ? 0上式又称为发电机组的静态调节方程。第一节 电力系统的频率特性在计算功率与频率的关系时，常常采用调差系数的 倒数， ?P 1 G*K G* ? R ?? ?f*KG*――发电机的功率-频率特性系数，或原动机的单位调节功率。 一般发电机的调差系数或单位调节功率，可采用 下列数值： 对汽轮发电机组 R *=(4-6)%或KG * =16.6-25 ； 对水轮发电机组 R *=(2-4)%或KG * =25-50 ；第一节 电力系统的频率特性（三）调差特性与机组间有功功率分配的关系 曲线①代表1号发电机组的调节特性。 曲线②代表2号发电机组的调节特性。 系统频率为fe： 线段CB的长度所示系统总负荷ΣPL。 1号机承担的负荷为P1，2号机承担的负荷为P2， 于是有 P1+P2=ΣPL第一节 电力系统的频率特性系统频率稳定在f1： 1号机组的负荷增加了ΔP1 2号机组的负荷增加了ΔP2 两台机组增量之和等于ΔPL ?P R ? 可得 ?P R 此式表明： 在发电机组间的功率分配与 机组的调差系数成反比。1* 2* 2* 1*第一节 电力系统的频率特性（四）调节特性的失灵区 由于测量元件的不灵敏性，对微小的转速变化不能反 应，调速器具有一定的失灵区，因而调节特性实际上 是一条具有一定宽度的带子。不灵敏区的宽度可以用 失灵度ε来描述，即 ?f w? ?fe式中 ΔfW―调速器的最大频率呆滞 有失灵区产生的分配功率上的误差为（用标幺值表示）：?Pw ??R第一节 电力系统的频率特性1）ΔPW*与失灵度ε成正比， 而与调差系数R*成反比。 过小的调差系数将会引起 较大的功率分配误差，所 以R*不能太小。 2）如果不灵敏区太小或完 全没有，那么当系统频率 发生微小波动时，调速器 也要调节，这样会使阀门 的调节过分频繁。第一节 电力系统的频率特性四、电力系统的频率特性 发电机组的功率―频率特 性与负荷的功率--频率特 性曲线的交点就是电力系 统频率的稳定运行点。第一节 电力系统的频率特性a点：fe，PL b点：负荷增加ΔPL，负荷静态频率特性变为PL1， 无调速器，频率稳定值下降到f3，取用功率仍然为 原来的PL值 c点：调速器一次调节，增加机组的输入功率PT。 频率稳定在f2 d点：调频器二次调节，增加机组的输入功率PT。 频率稳定在fe第二节 调频与调频方程式一、有差调频法 1)调频方程式： 有差调频法指用有差调频器进行并联运行，达 到系统调频的目的的方法。有差调频器的稳态 工作特性可以用下式表示， 即 Δf+RΔPc = 0 式中Δf 、ΔPc――调频过程结束时系统频率的 增量与调频机组有功功率的增量 R ――有差调频器的调差系数第二节 调频与调频方程式2）调频过程： ? 调频器的调整是向着 满足调频方程式的方 向进行的。第二节 调频与调频方程式3）机组间有功功率的分配： 当系统中有 n 台机组参加调频?f ? R1?PC1 ? 0 ? ?f ? R2 ?PC 2 ? 0? ? ? ??????? ? ?f ? Rn ?PCn ? 0 ? ?式中 Δf―系统的频率增量 Ri ―第 i 台机组的调差特性 ΔPCi―第 i 台机组的有功功率增量（调频功率)第二节 调频与调频方程式设系统的负荷增量（即计划外的负荷）为ΔPL，则调 节过程结束时，必有 1 1 1 ?f?PL ? ?P c1 ? ?P c 2 ? ... ? ?P cn ? ??f ( R1 ? R2 ? ... ? Rn )?? Rx上式也可以写为 其中Rx ? 1?f ? Rx ?P c ?01 1 1 ? ? ... ? R1 R2 Rn是系统的等值调节系数则每台调频机组所承担的计划外负荷为?P Ci ? Rx ?PL (i ? 1,2,3...... n) Ri第二节 调频与调频方程式4）优缺点： 1、各机组同时参加调频，没有先后之分 2、计划外负荷在调频机组间是按一定的比例分 配的 3、频率稳定值的偏差较大第二节 调频与调频方程式二、主导发电机法 1）调频方程式：?f ? 0(发电机 1 ，主导发电机 )? ? ?PC 2＝K1?PC1 (发电机2) ? ? ??????? ? ? ?PCn ? K n ?1?Pn ?1 (发电机n) ?式中 ΔPci―第 i 调频发电机的有功增量 Ki ―功率分配系数第二节 调频与调频方程式2）调频过程： 设系统负荷有了新的增量ΔP ，主 导发电机 调频器的调节方程的原有 平衡状态被首先打破，无差调频器 向着满足其调节方程的方向对 机组 的有功出力进行调整，随之出现了 新的ΔP 1 值，于是其余 n－1 个 调频机组的功率分配。方程式的原 有平衡状态跟着均被打破，它们都 会向着满足其功率分方程的方向对 各自机组的有功出力进行调节，即 出现了“成组调频” 的状态。调频 过程一直要到ΔPC1不再出 现新值 才告结束。第二节 调频与调频方程式3）机组间有功功率的分配： 调频结束时必有 ?P ? ? ?P ? (1 ? Kn fhe i ?1 ci?f ? 0? ? ...... ? K ) ? P 1 n ?1 c1 ? ? ? ?而各调频机组分担的频率为?P ci ?x 1 n?1K K ? ?Pfhe ? i ?1 ?Pfhe 1 ? K1 ? ......? K n ?1 Kx式中 K ? 1? K ? ......? K 上式说明各调频机组间的出力也是按照一定的比 例分配的。第二节 调频与调频方程式4）优缺点： 1、各调频机组间的出力也是按照一定的比例分 配的。 2、在无差调频器为主导调频器的主要缺点是各 机组 在调频过程中的作用有先有后，缺乏 “同时性”。第二节 调频与调频方程式三、积差调频法（同步时间法） 1）调频方程式： 积差调频法 （或称同步时间 法）是根据 系统频率偏差的累积值进行工 作的。单机积差调节的调频方 程式为： ? ?fdt ? K?Pc ? 0式中 K-调频功率比例系数第二节 调频与调频方程式2）调频过程：在t=0 时： f = fe 、∫Δ fdt =0、Δ Pc = 0 ，上式是得到 满足的。 在 t1- tA 时： 负荷增大，频率下降，出现了Δf & 0
左端∫Δfdt 不断增加其负值，使该式的原有平衡状态遭到破坏 调节器向着满足上式的方向进行调整，增加机组设定功率ΔP c 直到Δf=0, 这时 f=fe ，∫Δfdt =A=常数，调节过程才会结 束
ΔPc= PCA = ?A/K 保持不变第二节 调频与调频方程式在t2-tB 时：
负荷减小，频率升高， Δf &0 ，∫Δfdt 向正方向 积累，使其负值 减小
平衡被破坏，调节器动作，减小功率的设定值 ΔPc 直到频率恢复到fe ，调节过程结束
这 时 有 Δf = 0 ，∫Δfdt=B=常数 ， 发电机的出力为?Pc ? PCB ? ? B ? PCA K第二节 调频与调频方程式由此可见，积差调节法的特点是调节过程只能在 Δf = 0时结束， ? ?fdt ? ? K?Pc ? 常数 ，此常数与计划外负荷成 正比。第二节 调频与调频方程式3）机组间有功功率的分配：多台机组用积差法实现调频时，可采用集中制、分散制两种方式第二节 调频与调频方程式其调频方程组如下?0? ? ? 2 c 2 ? 0? ? ...... ? ? ? ?fdt ? K n ?Pcn ? 0 ? ?? ?fdt ? K ?P ? ?fdt ? K ?P1c1第二节 调频与调频方程式各机组的∫Δfdt 也可以认为是相等的，系统的调频方程式为? Pi ? ? ? ?fdt(?i ?1 i ?1nn1 ) Kin? ?fdt ? ?n?Pi ?1 nni1 ? i ?1 K i? ? K x (? Pi )i ?1式中 K x ? 1 / ?1 / K ii ?1第二节 调频与调频方程式每台调频机组分担的计划外负荷为Kx n P (? P i ? i) K i i ?1按积差调频法实现调频时，各机组的出力也是 按照一定 比例自动进行分配的。第二节 调频与调频方程式4）优缺点： 1. 频率积差调节法的优点是能使系统频率维持 额定。 2. 计划外的负荷能在所有参加调频的机组间按 一定的比例进行分配。 3. 缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变 化， 因此调节过程缓慢。第二节 调频与调频方程式四、改进积差调频法1）调频方程式： 在频率积差调节的基础上增加频率瞬时偏差的信息?f ? Ri ( ?Pci ? ? i ? K?fdt ) ? 0(i ? 1,2,......,n)式中 ΔPci―第 i 机组承担的功率调节量 Ri ―第i台机组的调差系数 n ?i ? 1 ? ?i ―第i台机组的调节功率的分配系数， 1 K―功率频率换算系数第二节 调频与调频方程式2）调频过程： ??当系统频率变化时，按Δf 启动的调速器会比按积差 工作的调频器先进行大幅度的调整. 到频差累积到一定值时，调频器会取代调速器的工作 特性，使频率稳定在fe.
调速器的作用为一次调频，积差调频为二次调频.?第二节 调频与调频方程式3）机组间有功功率的分配： ∫KΔfdt 代表了系统计划外负荷的数值（K 是 一个转换常数），在调频结束时，计划外负荷 是按一定比例在调频机组间进行分配的。第二节 调频与调频方程式4）优缺点： 1、集中制调频的主要优点是各机组的功率分配 是有比例的，也即式中的 αi，αi是按照经 济分配的原则给出的。 2、图 3-13 所示分散机制调频的主要缺点是各 调频装Z的误差会带来系统内无休止的无谓的 功率交换。第二节 调频与调频方程式五、分区调频法（一）、分区控制误差 ACE
? 联络线功率应维持为计划功率
? A区负荷不变时，B区负荷增长，Δf &0 ，联络线上出现 A 端 流向 B 端的功率增量，即ΔPAB &0 ? Δf 和ΔPAB的符号相同，本区有负荷变动 ? Δf 和ΔPAB的符号不同，它区有负荷变动
? 找到 KA 使KAΔf +ΔPAB =0 ? 分区控制误差（area control error ）ACE= KiΔf +ΔPtie?ACE=0表明本区无负荷变动，无须调频第二节 调频与调频方程式（二）、分区调频方程式 1）调频方程式： ACE 积差调频方程式为：? ( ACE )dt ? ?Pi ? 0? ( K ?fi? Ptie?a ? Ptie?s ) dt ? ?Pi ? 0式中 ?f― i 系统频率的偏差,即 ?f i ? f i ? f e ptie?i?a―i区联络线功率和的实际值 ptie?i?s ―i区联络线功率和的计划值 ?pi ―i区调频机组的出力增量第二节 调频与调频方程式2）频率恢复到额定值： 在调频过程结束时，必有分区 控制误差 ACE 为零ACE ? Ki ?f ? ?P tie?i ? 0系统分区调频方程组为? (K ? (K?f A ? ?PA )dt ? ?PA ? 0 ? ? ? B ?f B ? ?P tie? B )dt ? ?P B ? 0? ?A第二节 调频与调频方程式分区调频结束时，各区的控制误差 ACE 都等于零，任何调频机 组都不再出现新的功率增量，即有ACEA ? K A ?f A ? ( P tie? A?a ? P tie? A?s ) ? 0? ? ACEB ? K B ?f B ? ( P ? P ) ? 0 tie? B?a tie? B?s ?由于 Ptie? A?a ? Ptie?B?a ? 0 ，如果各区调频中心都没有装Z误差，即f e1 ? f e 2 ? ......? f en ? f e ? ? n ? P ? 0 ? tie?i?s ? i ?1 ?系统频率必维持在额定值 f e ，并有ΔP tie.I=0 。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频一、等微增率分配负荷的 基本概念?微增率是指输入耗量微增量 与输出功率微增量的比值。 ?等微增率法则，就是运行的 发电机组按微增率相等的 原则来分配负荷，这样就 可使系统总的燃料消耗 （或费用）为最小。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频对应于某一输出功率时的微增率就是耗量特性 曲线上对应于该功率点切线的斜率，即b ? ?F ?P式中 b―耗量微增率（或简称微增率） ?F ―输入耗量微增率； ? P―输出功率微增量。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频第三节 电力系统 的经济调度与自动调频设有n台机组，每台机组承担的负荷为P1， P2，…,Pn，对应的燃料消耗为F1，F2，…，Fn，则 总的燃料消耗为F ?而总负荷功率PL为P L ??Fi ?1 nni?Pi ?1 i第三节 电力系统 的经济调度与自动调频用拉格朗日乘子法则来求解 L ? F ? ?? 取拉格朗日方程 式中 F-总燃料消耗； ?-拉格朗日乘子； ?-约束函数。 这里功率平衡就是相应的约束条件，即P 1 ? P 2 ? ... ? P n ? P L ? 0? (P 1 ? P 2 ? ... ? P n) ? ?P i ? P L ? 0i ?1n第三节 电力系统 的经济调度与自动调频使总燃料消耗最小的条件是（3-31）式对功率的 偏导数为零。即?L ?F ?? ? ?? ? 0(i ? 1,2,...,n)(3 ? 33) ?P ?P ?P i i i第三节 电力系统 的经济调度与自动调频因PL是常数，同时各机组的输出功率又是相互无 关的，所以n ?L ?F ? ? ?? [? P i ? P L] ? 0 ?P ?P ?P i ?1 i i i?F ? ?[1 ? 0] ? 0 ?P i ?F ?? ? 0 ?P i 或 ?F ?? ?P i第三节 电力系统 的经济调度与自动调频设每台机组都是独立的，那么每台机组燃料消耗 只与本身的输出功率有关。因此，上式可写成?Fi ?? ?P i ?Fn ?F ?F2 1 ? ? ... ? ?? ?P ?P ?P 1 2 nb 1 ? b2 ? ... ? bn ? ?第三节 电力系统 的经济调度与自动调频因此，发电厂内并联运行机组的经济调度准则为： 各机组运行时微增率b1,b2,?,bn相等，并等于全厂的 微增率λ。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频二、发电厂之间负荷的经济分配 设有n个发电厂，每个电厂承担的负荷分别为P1， P2，…，Pn，相应的燃料消耗为F1，F2，…，Fn，则 全系统总的燃料消耗为F 1 ? F 1 ? ... ? F n ??Fi ?1ni总的发电功率与总负荷PL及线损Pe 相平衡，即? ? ?P i ? P L ? P ei ?1 n第三节 电力系统 的经济调度与自动调频拉格朗日方程为：L??Fi ?1ni? ? (? P i ? P L ? P e)i ?1n上式对功率的偏导数为零，得：?P ?L ?F e ? ? ? (1 ? )?0 ?P ?P ?P i i i???P ?Fi ?F e /(1 ? )? Li ?P ?P ?P i i iLi ? 1 ?p 1? e ?Pi式中-线损修正系数； ? -系统微增率； ?F ?b -电厂微增率。 ?PLii i i第三节 电力系统 的经济调度与自动调频在考虑线损条件下，负荷经济分配的准则是每个电厂 的微增率与相应的线损修正系数的乘积相等。 为了 求得各电厂的微增率bi，必须计算出线损pe（一般事 先根据运行工况而选定的线损系数求得），然后算出 各电厂的线损微增率σi，即?i ??pe ?P i bi ? (1 ? ? i )?由上式得bn b1 b2 ? ? ... ? ?? 1 ? ?1 1?? 2 1?? n第三节 电力系统 的经济调度与自动调频三、自动发电控制（AGC/EDC功能）（一） 概述 电力系统中发电量的控制，一般分为三种情况 ?由同步发电机的调速器实现的控制（一次调整，10S）； ?由自动发电控制（简称AGC，即英文Automatic Generation Control的缩写）（二次调整，10S3min）； ?按照经济调度（简称EDC，即英文Economic Dispatch Control）（三次调整，&3min）。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频（2） 自动发电控制的基本原理 图中Pzd为输电线路功率的整 定值，fzd为系统频率整定值， P为输电线路功率的实际值，f 为系统频率的实际值，Bf为频 率修正系数，)(KS外部控制回 路，用来根据电力系统 频率偏差和输电线路上的功率偏差来确定输出控制 信号，Pc为系统要求调整的控制信号功率，)(NS为 内部控制回路，用来控制调整调速器阀门开度，以 达到所需要的输出功率。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频G1、G2、G3为发电机组； ACE称为区域控制误差，用 来根据系统频率偏差以及输 电线路功率偏差来确定输出 控制信号；负荷分配器根据 输入的控制信号大小并且根 据等微增率准则来控制各台 发电机输出功率的大小。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频自动发电控制系统具有四个基本任务和目标： ①使全系统的发电机输出功率和总负荷功率相匹配； ②将电力系统的频率偏差调整控制到零，保持系统频率 为额定值； ③控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，以实现 各个区域内有功功率和负荷功率的平衡； ④在区域网内各发电厂之间进行负荷的经济分配。 自动发电控制系统包括两大部分： （1）负荷分配器 （2）发电机组控制器第三节 电力系统 的经济调度与自动调频各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配：P Ci ? P bi ? ? i (? P Gi ? ACE ? ? P bi )i ?1 i ?1 n n式中-各台发电机组的设定调整功率； P bi -各台发电机的基点经济功率； P Gi -每台发电机的实际输出功率； ? i -每台发电机的实际输出功率；P ci第三节 电力系统 的经济调度与自动调频经济负荷分配（EDC）每隔五分钟修改一次Pbi和αi值， 以适应经济调度的要求。有时为了增大加到发电机组 上的误差信号信息，可以使用一个或者多个附加的负 荷分配回路，如图3-19所示。这样的附加分配回路可 以用一个分配系数βi来表示，但它与按经济调度调 整负荷的“分配系数αi”不同，它不受经济调度的约 束，所以称为调整分配。第三节 电力系统 的经济调度与自动调频第三节 电力系统 的经济调度与自动调频自动发电控制（AGC）的分配方式为P Ci ? P bi ? ? i (? P Gi ? ACE ? ? P bi ) ? ? i ? ACEi ?1 n i ?1 n Ci ? P bi ? ? i (? P Gi ? ACE ? ? P bi ) ? (? i 或 P i ?1 i ?1 当ACE=0，负荷按经济调度（ EDC）分配 当ACE=0，ACE功率按 (? i ? ?i ) 分配 n n? ? i ) ? ACE第三节 电力系统 的经济调度与自动调频第三节 电力系统 的经济调度与自动调频N满足
地区间规定的净交换功率 PA+PB+PC保持本系统的频率为额定值第四节电力系统低频减载一、概述a)事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导 致系统频率大幅度下降。 b)所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统 频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少 系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额 之内。 c)这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为 “ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。第四节电力系统低频减载二、系统频率的事故限额（1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降，有时可 能形成恶性循环，直至频率雪崩。 （2）系统频率降低使励磁机等的转速也相应降低，当励 磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减 少，可能造成系统稳定的破坏。 （3）电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化。 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。 （4）汽轮机对频率的限制。 （5）频率升高对大机组的影响。 （6）频率对核能电厂的影响。第四节电力系统低频减载三、系统频率的动态特性系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化， 其表示式为 tf ? f ? ? ( f e ? f ? )e? Tf式中f ?-由功率缺额引起的另一个稳定运行频率Tf-系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数KL ? 有关，一般在（4～10）间。大系统Tf较大， 小系统Tf较小。第四节电力系统低频减载四、自动低频减载（按频率自动减负荷装Z “ZPJH”）的工作原理第四节电力系统低频减载“轮” ：计算点f1、f2,…fn 点1：系统发生了大量的有功功率缺额 点2：频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间 Δ t1 点3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行 的计算。 点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系 统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很 显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所 有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。第四节电力系统低频减载点4：当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继电器启 动，经一定时间Δt2后 点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5～6 曲线回升，最后稳定在f∞(2) 。 逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功 率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即 系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结 束。第四节电力系统低频减载五、最大功率缺额的确定 1）保证在系统发生最大可能的功率缺额时，也能断开 相应的用户，避免系统的瓦解，使频率趋于稳定。 2）对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析： 有的按系统中断开最大容量的机组来考虑；有的要按 断开发电厂高压母线来考虑等。 3） 系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负 荷装Z上的负荷的总数。要求恢复频率fhf可以低于 额定频率。 4） 考虑到负荷调节效应，接于减负荷装Z上的负荷总 功率PJH可以比最大功率缺额Pqe小些。第四节电力系统低频减载根据负荷调节效应系数公式K L* ? ( Pfhf ? Pfhe ) / Pfhe ( f ? fe ) / fe P qe ? P JH P x ? P JH ? K L* ? ?Pfhf * ?f* ? ?Pfhf % ?f* %可以得到或f e ? f hfP JH ?P qefe ? K L* P xP JH ?f hf *? K L*?f hf *1 ? K L*?f hf *? f e ? f hf fe式中 ?f hf * ――恢复频率偏差的相对值，?f hf * P ――减负荷前系统用户的总功率。 x第四节电力系统低频减载例 3-3 某系统的用户总功率为Pfhe=2800MW，系统最大 的功率缺额Pqe=900MW，负荷调节效应系数KL ? =2， 自动减负荷动作后，希望恢复频率值fhf=48Hz，求接 入减负荷装Z的负荷总功率PJH。 解 减负荷动作后，残留的频率 偏差相对值?f hf * ? 50 ? 48 ? 0.04 50由式（3-47）得PJH ? 900 ? 2 * 0.04 * 2800 ? 734 MW 1 ? 2 * 0.04第四节电力系统低频减载六、各轮动作功率的选择1）第一级动作频率 一般的一级启动频率整定在49Hz。 2）最后一轮的动作频率 自动减负荷装Z最后一轮的动作频率最好不低于46～ 46.5Hz 3）前后两级动作的频率间隔 前后两级动作的时间间隔是受频率测量元件的动作误差 和开关固有跳闸时间限制的。第四节电力系统低频减载七、各轮最佳断开功率的计算1) 系统频率的最后稳定值在最大恢复频率fhfmax与最 小恢复频率fhfmin之间 2) （fhfmaxi－fhfmini）是正比于ZPJH第i次的计算误 差的 3) 当ZPJH动作后，可能出现的最大误差为最小时， ZPJH就具有最高的选择性。 4) fhfmin事实上等于特殊轮的动作频率fdzts第四节电力系统低频减载5) 一般情况下，各轮的fhfmaxi是不同的，而ZPJH的最 终计算误差则应按其中最大的计算。根据极值原理， 显而易见，要使ZPJH装Z的误差为最小的条件是： fhfmax1=fhfxmaxv=…=fhfmaxn=fhf0 6) 各轮恢复频率的最大值fhf0可考虑如下：当系统频 率缓慢下降，并正好稳定在第i轮继电器的动作频率 fdzi时，第i轮继电器动作，并断开了相应的用户功 率ΔPi，于是频率回升到这一轮的最大恢复频率 fhfmaxi。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载八、特殊轮的功用与断开功率的选择1） 第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的低 限fhfmini但又不足使i+1轮减负荷装Z动作 2） 特殊轮的动作频率fdzts=fhfmin 3） 它是在系统频率已比较稳定时动作的，因此其动作 时限可以取系统频率时间常数Tf的2～3倍，一般为 15～25s第四节电力系统低频减载4） 特殊轮断开功率可按以下两个极限条件来选择： （1）当最后第二轮即n－1轮动作后，系统频率不回升 反而降到最后一轮，即第n轮动作频率fdzn附近，但 又不足使第n轮动作时，则在特殊轮动作断开其所接 用户功率后，系统频率应恢复到fhfmin以上，因此特 殊轮应断的用户功率为?P 100? ? ?P ts % ? ( k %)k ?1 n ?1K L* ( f hfmin? f dzn )minf e ? K L* ( f e ? f hf)第四节电力系统低频减载（2）当系统频率在第i轮动作后稳定在稍低于特殊轮的 动作频率fdzts，特殊轮动作断开其用户后，系统频 率不应高于fhf0，因此?P 100? ? ?P ts % ? ( k %)k ?1 n ?1K L* ( f hf 0 ? f dzts ) f e ? K L* ( f e ? f hf 0 )只有在按式（3-53）算出的ΔPts%小于式（3-52）的数 值时，才按式（3-52）选择ΔPts% 。第四节电力系统低频减载九、ZPJH装Z的时限a)为了防止在系统发生振荡或系统电压短时间下降时 ZPJH装Z的误动作，要求装Z能带有一些时限 b)但时限太长将使系统发生严重事故时，频率会危险地 降低到临界值以下。因此一般可以取为0.2～0.3s。 c)参加自动减载的一部分负荷允许带稍长一些的时限， 例如带5s时限，但是这部分负荷功率的数量必须控制 在这样的范围内，即其余部分动作以后，保证系统频 率不低于临界频率45Hz。