第三章第三节 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
1）经济调度控制（EDC ）的任务是使电力系统运行具有良好的经济性 2）有人称EDC 为三次经济调整。 一、等微增率分配负荷的基本概念 1）微增率定义
输入耗量微增率与输出功率微增率的比值。P
F b ??=
（a ） 锅炉耗量特性 （d ）锅炉耗量微增率 （b ） 汽轮机耗量特性 （e ）汽轮机耗量微增率 （c ） 发电机耗量特性 （f ）发电机耗量微增率
由于汽轮机的微增率变化不大和发电机的效率接近1，所以整个机组的耗量特性和微增率可以认为如图3-15（a ）和图3-15（d ）的形状。
耗量微增率随输出功率的增加而增大。 2）等微增率法则
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，从而是最经济的。
两台机组并联运行为例：
机组1为P 1，微增率为b 1
机组2为P 1，微增率为b 2 且b 1>b 2 总的负荷不变的前提下调整一下负荷分配：
机组1的功率减小P ?，即功率变为'1P ，微增率减小到'1b ，减小的燃料消耗P 1、1b 、
1b '、1P '所围的面积
F
P F
P F
P
b
P
b
P b
P o
o
o
o
o
o
图3-15 三种典型的耗量特性及其微增率曲线
机组2增加相同的P ?，其功率变为'2P ，微增率增至'2b ，增加的燃料消耗P 2、2b 、、
'
2b '
2
P 所围的面积
两个面积的差即为减少的燃料消耗 3）等微增率准则数学证明
设有n 台机组，每台机组承担的负荷为P 1，P 2，…，P n ，对应的燃料消耗为
F 1，F 2，…，F n ，则总的燃料消耗为
∑=-n i i F F 1
（3-29）
而总负荷功率P L 为
∑==n i i L p P 1
（3-30）
现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消耗为最小，即
使F F min =。这时，可应用拉格朗日乘子法则来求解
取拉格朗日方程 λψ-=F L
（3-31）
式中 F ——总燃料消耗；
λ——拉格朗日乘子；
ψ——约束函数。
这里功率平衡就是相应的约束条件，即
021=-+??++P P P P L n
或 ()=??P P P n ，,,21ψ∑=n
i i P 1
0=-P L
（3-32）
因此，使总燃料消耗最小的条件是（3-31）式对功率的偏倒数为零。即
0=??-??=??P P F P L i
i i ψ
λ （i ＝1，2，…，n ）
（3-33）
因P L 是常数，同时各机组的输出功率有时又是相互无关的，所以
01=??????-∑??-??=??=P P P P F P L L n
i i i i i λ []001=--??λP F
i
0=-??λP F
i
或
λ=??P F
i
（3-34）
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
λ=??P F i
i
（3-35） 由此可得
λ=??=?=??=??n n P F
P F P F 221
1 即 λ==?==n b b b 21
（3-36）
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
b 1,b 2,…,b n 相等，并等于全厂的微增率λ。图
3-17为发电厂内n 台机组按等微增
率运行分配负荷时的示意图。 二、发电厂之间负荷的经济分配
由于发电厂之间通过输电线路相联。所以考虑发电厂之间的负荷经济分配时，要计及线路功率损耗因素。
设有n 个发电厂，每个电厂承担的负荷分别为P 1，P 2，…，P n ，相应的燃料消耗为F 1，F 2，…，F n ，则全系统总的燃料消耗为
∑=+??++=n
i i n F F F F 121
（3-37）
总的发电功率与总负荷P L 及线损P e 相平衡，即
01=--∑==p P P e L n
i i ψ
（3-38）
图3-17 多台机组间按照等微增率分配负荷示意图 ??b 1b 2b n b 1b 2b n
P n P 1P 1P 2P 2P n λ
同样，应用拉格朗日乘子法求解，取拉格朗日方程（3-31）式
01=???
?
????--??=??P P P F P L i e i i λ （i ＝1，2，…，n ）
（3-39）
或 L P F P P P F i i i i e i
??=
???? ?
???-??=1λ
（3-40）
式中 L i ——线损修正系数，
P P L i
e
i ??-=
11；
λ——系统微增率；
b P F i i
i
=??——电厂微增率。 所以在考虑线损条件下，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b i ，必须计算出线损p e （一般事先根据运行工况而选定的线损系数求得），然后算出电厂的线损微增率σi ，即
P P i
e i ??=
σ，在λ和σi 已知后，就可求出b i
，即 λσ)1(i i b -=
（3-41） 由（3-41）式得
λσσσ=-=?=-=-n
n
b b b 1112211
（3-42）
调频电厂按（3-42）式运行是最经济得负荷分配方案。
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：一是由同步发电机的调速器实现的控制；二是由自动发电控制（简称AGC ，即英文Automatic Generation Control 的缩写）实现的控制；三是按照经济调度（简称EDC ，即英文Economic Dispatch Control ）要求实现的控制。
第一种情况通常叫做频率的一次调整控制；第二种情况称为频率的二次调整控制；而第三种则称为频率的三次调整。这三种调整控制频率的方式是有差别的。由调速器实现调频以控制发电机组的输出功率，其响应速度较快，可适应小负荷短时间的波动；对周期在10s 至多2～3min 以内而幅度变化较大的负荷，已经不能由调速器本身的调频特性来进行调整控制，就需要由电力系统控制中心，根据系统的频率以及与其他地区相连的输电线上的功率的偏移程度，启动AGC 来进行控制负荷；对于周期在三分钟以上的负荷波动，可以根据以往实测的负荷变化情况（即所谓的负荷曲线）和预测几分钟后总负荷变化趋势，由计算机算出发电机组最经济的输出功率，然后发出控制命令到各发电厂进行调整，即按经济调度
（EDC ）实现负荷分配控制。
AGC 是以控制调整发电机组输出功率来适应负荷波动的反馈控制。电力系统中功率的不平衡将导致频率的偏移，所以电网的频率可以作为控制发电机输出功率的一个信息。发电机组上的调速器能根据电力系统频率变化自动地调节发电机的输出功率，所以在某种意义上讲也具有自动发电控制的功能，但通常不称为自动发电控制。这里指的AGC 是一种控制性能比较完善和作用较好的发电机输出功率的自动控制。它利用电子计算机来实现控制功能，是一个小型的计算机闭环控制系统，有时也称为AGC 系统。 （二） 自动发电控制的基本原理
最简单的AGC 系统的结构如图3-18所示，它是具有一台发电机组和联络线的AGC 系统。
图中P zd 为输电线路功率的整定值，f zd 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，B f 为频率修正系数，)(S K 为外部控制回路，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，P c 为系统要求调整
的控制信号功率，)(S N 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。
对于具有多个联络点和发电机组的实际电力系统，则AGC 将变为包含许多并联发电机组控制回路的形式，如图3-19所示，其内部控制回路和外部控制回路的基本结构并未改变。G 1、G 2、G 3为发电机组；ACE 称为误差信号信息，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或其他原则来控制各台发电机输出功率的大小。
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： 图3-18 单台发电机组的AGC 系统
图3-19 多台发电机的AGC 系统
（1）负荷分配器
根据电力系统频率和其他有关测量信号，按照一定的调节控制准则确定各发电机组的最佳设定输出功率。
（2）发电机组控制器
根据负荷分配器所确定的各发电机组最佳输出功率，控制调速器的调节特性，使发电机组在电力系统额定频率下所发出的实际功率与设定的输出功率相一致。
自动发电控制系统中的负荷分配器是根据所测量的发电机实际输出功率和频率偏差等信号按照一定的准则分配各台发电机组输出功率。决定各台发电机组设定的功率P ci 的负荷分配器，目前广泛采用以“基点经济功率P bi ”和“分配系数αi ”来表示每台发电机组的输出功率的方法，即各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配：
?
?
? ??-++=∑∑∑==bi n i Gi i n
i bi Ci P ACE P P P 11α
（3-43）
式中 P ci ——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；
α
i
——分配系数。
也就是说，系统各台发电机组的设定功率，取决于系统发电机组总的实际输出功率P Gi 和每台发电机组的基点经济功率P bi ，以及系统频率偏差和功率偏差（ACE ）。偏差越大，各发电机组的设定调整功率的变动就越大。当频率偏差和
功率偏差趋于零时，AGC 系统发电机组总的设定调整功率就与发电机总的实际输出功率相等。分配到每台发电机组的设定功率值则由分配系数αi 来决定。这种
方法把自动调频与经济功率分配联系起来了。
其中P bi 和αi 的值可以在每次经济分配计算时加以修正。
负荷分配方式每隔五分钟修改一次P bi 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3-20
?
??
P G 1
P Gn
所示。这样的附加分配回路可以用一个分配系数i b 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。
自动发电功率的分配方式为
ACE b P ACE P P P i n
i bi n i Gi
i bi ci ?+??
? ??∑-+∑+===11α （3-44） 或
()ACE b b P P P i i i n i Gi i bi Ci ?++??
?
??-+=∑∑=αα1
（3-45）
当ACE 信息为零时，系统负荷完全按经济调度的要求进行分配。例如系统中由于负荷变化时功率平衡遭到破坏，将产生ACE 信息，并且按)b (i i +α的系数来分配，而当系统功率恢复平衡时，ACE 信息消失，这时总的发电功率仍然以
经济调度为原则进行分配。所以它是一种比较理想的分配方式。
早期的AGC 系统多采用模拟式的控制设备，近几年来由于数字系统的灵活
性和可靠性使模拟式的AGC 系统逐渐被数字系统所取代。在设备上采用了数字遥控装置和电子计算机。将发电机控制回路和负荷分配回路的数据都设置在集中调度用的计算机中，因而所需要的数据在计算机的存储器中都可以直接得到。采用计算机的数字遥测遥控形式的发电机组控制系统如图3-21所示。
在现代数字电力系统（DPS ）中，AGC 的执行，要求每隔2～4s 测量一次联络线功率、系统频率和发电功率等数据，并通过遥测装置送到AGC 的发电机控制回路和负荷分配回路，使这两个回路的程序计算开始工作。然后计算出需要增加或减少发电量的信息，再由遥控装置将此信息发送到发电机组以完成对发电机功率的控制和调整。
AGC 系统的任务是针对变化周期为10s 至3min 的负荷进行调整的。控制调
图3-21 计算机数字遥测遥控发电机组控制系统
调度中心计算机数字遥测系统发电机
整可以全部由计算机来承担，一台负责经济运行计算，另一台负责将计算结果以及控制信号送至各被控制发电厂。由于要解决周期为10s 的负荷波动，因此AGC 所发出的指令循环周期必须小于10s ，对计算机的运算速度提出了较高的要求。
AGC 的任务不仅可以维持电力系统的频率在额定值上，而且可以维持和控制地区电网联络线上的交换功率在一定的范围内，如图3-22所示。
图中包括一个较小的系统N （称为子系统）和三个地区电力网A 、B 、C 。N 通过联络线与A 、B 、C 相连。P A 、P B 、P C 为联络线上的净交换功率。N 除满足地区间规定的净交换功率P P P C B A ++之外，
还要保持本系统的频率为额定值。在联合电力系统中
的每个子系统都有类似的发电控制要求。而按联络线上进行交换功率所围成的各个子系统称为控制区域，图中子系统N 就是一个控制区域。
在控制区域内如果没有AGC
的情况下，区域内任何负荷变化或
扰动，都将使联合电力系统经联络线向该控制区域供给所需要的功
率。这将使净交换功率偏离其预定的数值。而有AGC 时，区域内负
荷变动将由AGC 来控制调整、由控制区域内部的发电机组输出功率来适应，并可以保持交换功率及频率不变。
图3-22 互联电力系统的AGC 控制
关于电力系统经济调度的潮流计算分析
关于电力系统经济调度的潮流计算分析 发表时间：2016-05-24T15:57:29.347Z 来源：《电力设备》2016年第2期作者：秦先威 [导读] （国网山东省电力公司烟台市牟平区供电公司山东烟台 264100）随着经济的快速发展和科技的不断进步，社会各行业对电力资源的需求量越来越大，我国的电力系统建设规模也越来越大。 （国网山东省电力公司烟台市牟平区供电公司山东烟台 264100） 摘要:潮流计算是电力调度中最重要也是最基本的计算之一,它应用于电力系统中实时电价计算、输电权分配、网络阻塞管理等多方面。 关键词:电力系统；经济调度；潮流计算 前言 随着经济的快速发展和科技的不断进步，社会各行业对电力资源的需求量越来越大，我国的电力系统建设规模也越来越大。电力调度对电力系统的正常运行有很大的影响，而潮流计算则是电力调度中最重要的基本计算方法，潮流计算对电价计算、输电分配、电网线路管理有十分重要的影响。随着经济的快速发展，我国的电力企业得到了飞速的发展，与此同时，人们对供电质量的要求也越来越高，为满足人们的用电需求，电力系统在运行过程中，必须保证电力调度的合理性、科学性，潮流计算是电力系统经济调度最重要的计算方法之一，潮流计算的结果准确性很高，科学性很强，潮流计算对电力系统经济调度有十分重要的作用。 一、潮流计算的概述 1.1 潮流计算的概述 潮流计算是指利用已知的电网接线方式、参数、运行条件，将电力系统的各个母线电压、支路电流、功率、网损计算出来。通过潮流计算能判断出正在运行的电力系统的母线电压、支路电流、功率是否在允许范围内运行，如果超出允许范围，就需要采用合理的措施，对电力系统的进行方式进行调整。在电力系统规划过程中，采用潮流计算，能为电网供电方案、电气设备的选择提供科学的依据，同时潮流计算还能为自动装置定整计算、继电保护、电力系统稳定计算、故障计算提供原始数据。 1.2 潮流计算的电气量 潮流计算是根据电力系统接线方式、运行条件、参数等已知条件，将稳定状态下电力系统的电气量计算出来。一般情况下，给出的条件有电源、负荷节点的功率、平衡节点的电压、相位角、枢纽点的电压，需要计算的电气量有各节点的电压、相位角、各支路通过的电流、功率、网络的功率损耗等。 1.3 传统的潮流计算方法 传统的潮流计算方法，包括很多不同的内容，具有一定的优点和缺点。例如，传统的潮流计算方法，包括非线性规划法、二次规划法和线性规划法等。在电力系统经济调度的过程中，应用传统的潮流计算方法，优点是：可以根据目标函数的导数信息，确定需要进行搜索的方向，因此在计算的时候，具有较快的速度和清晰的计算过程。而且，可信度比较高。 1.5 智能的潮流计算方法 潮流计算中人工智能方法的优点是：随机性：属于全局优化算法，跳出局部极值点比较容易；与导数无关性：在工程中，一些优化问题的目标函数处于不可导状态。如果进行近似和假设，会对求解的真实性造成影响；内在并行性：操作对象为一组可行解，在一定程度上可以克服内在并发性开放中性能的不足。而其缺点，主要是：需要按照概率进行操作，不能保证可以完全获取最优解；算法中的一些控制参数需要根据经验人文地给出，对专家经验和一定量的试验要求比较高；表现不稳定，在同一问题的不同实例中应用算法会出现不同的效果。 二、潮流计算的分类 根据电力系统的运行状态，潮流计算可以分为离线计算和在线计算两种方法，离线计算主要用于电力系统规划设计和电力系统运行方式安排中；在线计算主要用于电力系统运行监控和控制中；根据潮流计算的发展，潮流计算可以分为传统方法和人工智能方法两种情况，下面分别对这两种方法进行分析。 2.1 潮流计算的传统方法 潮流计算的传统方法有非线性规划法、线性规划法、二次规划法等几种情况，潮流计算的传统方法具有计算速度快、解析过程清晰、结果真实可靠等优点，但传统方法对目标函数有一定的限制，需要简化处理，这样求出来的值有可能不是最优值。 2.2 潮流计算的人工智能方法 潮流计算的人工智能方法是一种新兴的方法，人工智能方法不会过于依赖精确的数学模型，它有粒子群优化算法、遗传法、模拟退火法等几种情况，人工智能方法的计算结果和导数没有关系，其操作对象是一组可行解，能克服内在并行性存在的问题，但人工智能方法表现不太稳定，在计算过程中，有的控制参数需要根据经验得出，因此，采用人工智能方法进行计算时，需要计算人员有丰富的经验。 三、潮流计算在电力系统经济调度中的应用 3.1 在输电线路线损计算的应用 在进行输电线路线损计算过程中，通过潮流计算能得出经济潮流数据。潮流程度能根据线路的功率因数、有功负荷、无功负荷等参数，计算出潮流线损，例如一条长为38.1km，型号为LGJ—150的导线，当潮流为20MW、功率因数为0.9时，该线路线损为0.24MW，线损率为1.18%；当潮流为30MW、功率因数为0.9时，该线路线损为0.57MW，线损率为1.91%；潮流为50MW、功率因数为0.9时，该线路线损为1.95MW，线损率为3.90%；由此可以看出，潮流小于30MW时，线损率小于2%，潮流超过50MW时，线损率将超过4%，因此，该输电线路的经济输送潮流为30MW以下。调度人员可以根据计算结果，编制线路经济运行方案，从而实现节能调度。 3.2 在变压器变损中的应用 调度人员可以利用潮流计算程序，将变压器在不同负荷下的损耗、变损率计算出来，从而为变压器控制提供依据。例如一台40MVA双
智能电网中微电网优化调度综述
智能电网中微电网优化调度综述 智能电网是一种智能技术系统，它包括优先使用清洁能源、动态定价以及通过调整发电、用电设备功率优化负载平衡等特点。终端用户不仅能从电力公司直接购买用电，同时还可以从储能设备中获取新能源和清洁能源，例如太阳能、风能，燃料电池、电动汽车等。另一方面智能电网具备高速、双向的通信系统，供电端与用电端实现实时通信、并且系统能够保证电网安全、稳定和优化运行。具有坚强、自愈、兼容、优化等特征。 微电网是一种新型的网络结构，是实现主动式配电网的一种有效的方式。由一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置，它们接在用户侧，具有成本低、电压低及污染低等特点。开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能网络的过渡[1]。 1、微电网的组成及结构 微电网是由多种分布式电源（既包含有非可再生能源发电的燃料电池、微型燃气轮机；又包含可再生能源发电的风力和光伏发电单元等），再加上控制装置、储能装置和用电负荷共同组成。微电网的组成结构十分灵活，可以满足某片区域的特殊供电需求。微电网不仅可以通过公共连接点（PCC）与大电网连接，采用并网运行模式；还可以在大电网电能质量下降或者电网故障而影响到微电网内负荷正常用电时，在公共连接节点（PCC）处与大电网断开，采用孤岛运行模式。 典型的微电网结构如图1-1 所示。它是由热电联产源（CHP）如微型燃气轮机、燃料电池，非CHP源如风力发电机组、光伏电池组及储能装置等组成。微电源和储能设备通过微电源控制器（MC）连接到馈线A和C。微电网通过公共连接点（PCC）连接到配网中进行能量交换，双方互为备用，提高了供电的可靠性[2]。
电力系统调频调压
第一章电力系统调频 第一节系统频率标准 1.1 福建电网与华东电网并列运行时，频率调整按《华东电力系统调度规程》执行。标准频率为50 赫兹，频率偏差不得超过50±0.2赫兹，超出50±0.2赫兹为事故频率，事故频率的允许持续时间为：超出50±0.2赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过15分钟。在正常情况下，发电机组AGC 投入时，系统频率应保持在50±0.1赫兹范围内运行。 1.2 当发生省网或省内局部地区独立网运行时，独立网用电负荷为300万千瓦及以上,频率偏差正常不得超过50±0.2 赫兹；超出50±0.2赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过15分钟。独立网用电负荷小于300万千瓦，频率偏差正常不得超过50±0.5 赫兹；超出50±0.5赫兹，持续时间不得超过30分钟；超出50±1赫兹，持续时间不得超过15分钟。 1.3 系统事故造成地区电网独立网运行时，地调及地区电厂负责独立小网调频调压任务，使之能与省电网顺利并列，不得出现因调整不当而引起的高频切机、低频减负荷甚至垮网的现象。 第二节调频厂的确定及频率监视 2.1 电网运行时应指定第一调频厂和第二调频厂。 省电网单机容量在100MW及以上的火电厂、单机容量在
50MW及以上的水电厂、燃汽轮机组以及抽水蓄能机组均可担任系统的第一、二调频厂。正常运行情况下，省调应指定上述其中的电厂担任第一调频厂，机组投入AGC运行的电厂即自动转为第一调频厂，未指定为第一调频厂或未投AGC的上述电厂均为系统的第二调频厂。 选择系统调频厂应遵循以下原则： 1、具有足够的调频容量，可满足系统负荷的最大增、减变量。 2、具有足够的调整速度，可适应系统负荷的最快增、减变化。 3、在系统中所处的位置合理，其与系统间的联络通道具备足够的输送能力。 2.2 省调调度室应装有ACE监视画面和数字式频率显示器及记录式频率记录仪，当频率超出50±0.1赫兹时，应具备告警信号。系统的频率以省调调度室的频率显示为准；系统第一、第二调频厂和频率监视点每月15日白班应与省调核对频率显示装置。 2.3 为有效监视系统频率运行，对各单位装设频率表的要求： 1、在各地调调度室和所有电厂、变电站（集控站）的中控室（或集控室）均要求装有频率显示器；所有500/220千伏变电站应装有数字式频率表。 2、各地调调度室和第一、第二调频厂应装有数字式和记录式频率表，当频率超出50±0.15赫兹时，应具备有告警音响和灯光信号。
电力系统运行协同的经济调度
电力系统运行协同的经济调度 发表时间：2020-03-19T02:18:55.723Z 来源：《建设者》2019年23期作者：刘文[导读] 电力系统的经济运行是调度业务中一项非常重要的工作，为了保证电力系统的高效运行，各电力资源能否得到充分的利用，因此有必要对电力系统发电、输电、电网与电网之间的协同关系进行分析，提高电力系统的经济运行、降低损耗，确保全社会正常供电。广东惠州天然气发电有限公司 摘要：电力系统的经济运行是调度业务中一项非常重要的工作，为了保证电力系统的高效运行，各电力资源能否得到充分的利用，因此有必要对电力系统发电、输电、电网与电网之间的协同关系进行分析，提高电力系统的经济运行、降低损耗，确保全社会正常供电。本文通过多方面的研究，总结出来电力系统运行协同对经济调度的影响。 关键词：电力系统；运行协同；经济调度 电力生产与输送是电力系统最为重要的一项指标，如何保证电网在安全稳定下运行，且要保证电力的生产率达到最大化，减少电能在生产过程或者传输中的损耗，从而有效的降低电能的生产与传输成本。在现代的电力科技术不断发展，越来越多的技术应用，通过各种协同手段，降低电能损耗，达到合理充分利用各种电力能源，确保电力企业的经济效益最大化。 电力系统运行协同的经济调度作用对电力企业外部 电力系统的协同经济调度能够促进企业经济效益的提升。对于电力企业来讲，通过采用电力系统经济运行方式和经济调度方式，能够确保系统的安全、可靠和稳定的运行，为企业生产提供高质量的电力能源，从而为企业带来稳定生产，产生较为显著的经济效益。 对电力企业内部 电力系统的协同经济调度电力企业的必要手段。电力系统运行最优保证供电可靠性和满足电能质量标准要求的前提下，使经济指标达到最优，根据无功就以平衡原则，在电网装设无功自动补偿装置来对整个电网进行优化，通过对电网中电能损失量的计算，然后根据计算的结果数据，合理的装设无功补偿容量的容量，降低电能传输损耗，同时使用自动电压控制装置A VC 进行预设考核数值来控制选择无功补偿装置的投入与退出及主变档位调整，使电网无功电压控制的全过程达到智能化协调控制，摆脱传统的靠人工监测与调整，实现全过程无功自动化，使得电网处在最优的方式下运行，提高电网安全、稳定经济运行，降低电压崩溃事故而引起的大规模停电风险。 电力系统运行协同的分类自动协同能力 电力系统运行的自动协能力就是指供电频率在合格范围内，提供或者接受电能的源能自动适应源平衡的一种能力。具有这样的协同能力的一般有备用的机组和调控能力，依靠自身能力自动恢复到系统稳定状态。根据电能源的性质本身的差异不同，其自动协同能力也存在着差异，其协同能力的变化可以通过公式来进行表示。一般可将这一自动协同能力表达为如下一般形式：P= +βΔf，当为一定值时，我们可以看出频率超过 Δf 额定值时，提供电能源的能量 P 会自动减低，接受的会升高。反之，则都会出现提供电的源的电能量P 在自动削减，接受电能的源的电能量。通过这一方面的研究，可以看出把频率纳入到调度工作中的重要性。接受电能的源其自动协同能力主要和频率相关，而提供电能的源则和调度也有着密切的关系。自动协同能力不仅与频率偏差有关，还与往往还受调度机组出力的影响。当机组运行出力不同，其自动的协同能力也不同，如：若机组出力满发至上限，当频率下降时该机组自动协同能力不能得到应用；若机组位置在下限，当频率上升时该机组自动协同能力时间长，得不到充分发挥，很可能造成电压与频率崩溃；若机组位出力处于 60~80% 之间，则无论频率上升还是下降，其自动协同能力都能游刃有余，充分展示自动协同能力。因此，机组了的出力与调度紧密相关，是调度中不可分割的一部分。 可控的协同能力 所谓电力系统运行可控的协同能力，就是指在规定频率变化范围内，借助可调节的源( 提供或接受) 电能的再调整并配合自动的协同能力而自动地适应源平衡的能力。由于对频率质量具有要求，因此电力系统运行的自动协同能力是有限的，当负荷与可再生能源发电波动显著，致使频率质量不满足要求时，就需要对可控的源进行再调整。 显然，电力系统运行的可控协同能力就是指电力系统运行中可控的源的再调整量的能力，同样可体现在提供电能的源以及接受电能的源中，一般包括自动发电控制机组、可控常规负荷、可再生能源发电、电动汽车、微网、储能等。例如，对于自动发电控制机组，其可控的
电力系统频率调整
电力系统负荷可分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动由很大的 偶然性。第二种变动幅度较大，周期较长，属于这类负荷的主要有电炉、电气机车等带有冲 击性的负荷。第三种负荷变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动。 电力系统的有功功率和频率调整大体可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频 率的一次调整指由发电机的调速器进行的，对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次 调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的，对第二种负荷变动引起的频率偏移的调 整。三次调整其实就是指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事 先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外其他节点的注入有功功率之所以可 以给定，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流 计算中的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务的发电厂母线，这其实是指担负二次调频 任务的发电厂母线。 一：调整频率的必要性 电力系统频率变动时，对用户的影响： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。 系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。 频率变动地发电厂和系统本身也有影响： 火力发电厂的主要厂用机械—风机和泵，在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少， 影响锅炉的正常运行。 低频运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片 断裂。 低频运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增加励磁电流，以致使 发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超越温升限额，不得不降低发电机所发功率。 低频运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。也为了不超越 温升限额，不得不降低变压器的负荷。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大。而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水 平的下降。 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称自动调速系统， 特别时其中的调速器和调频器（又称同步器）。 二：发电机原动机有功功率静态频率特性 电源有功功率静态频率特性通常可以理解为就是发电机中原动机机械功率的静态频率特性。 原动机未配置自动调速时，其机械功率与角速度或频率的关系： 221212m P C C C f C f ωω=-=- 式中各变量都是标幺值；通常122C C =。 解释如下：机组转速很小时，即使蒸汽或水在它叶轮上施加很大转矩m M ，它的功率输出m P 仍很小，因功率为转矩和转速的乘积；机组转速很大时，由于进汽或进水速度很难跟上叶轮 速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率输出仍然很小；只有在额定条件下，转速和转矩 都适中，它们的乘积最大，功率输出最大。 调速系统中调频器的二次调整作用在于：原动机的负荷改变时，手动或自动地操作调频器，
电网经济调度方法研究与应用
电网经济调度方法研究与应用 发表时间：2019-09-11T09:45:53.767Z 来源：《中国电业》2019年第10期作者：沈宗宝 [导读] 电能因具有瞬时性而难以保存，但作为现代工业社会的支柱性能源，必须对其进行有效调度，才能较好地加以利用。 四川西昌电力股份有限公司四川省 615000 摘要：电能因具有瞬时性而难以保存，但作为现代工业社会的支柱性能源，必须对其进行有效调度，才能较好地加以利用。 关键词：电网经济；调度方法；研究；应用 1电网经济调度概述 1.1基本概念 电网经济调度是根据电网运行的基本原理，在保证安全、可靠运行和满足用电需要、电能质量的前提下，通过调整电网运行方式，制定各站(厂)或线路之间的最优负荷分配方案等多种技术方法和管理手段，对电网资源进行优化配置，以降低运行成本。近年来，随着用电量的逐年增加，电力系统也在快速发展。在保障电网安全、稳定运行的条件下，增强电网的经济运行能力，即是调度运行人员的重要工作，也是电力企业经营行为的关键内容。 1.2经济调度一般采取的措施 1.2.1根据电网传输需要，采取实时经济调度在保证电力供应量与实际相符的情况下，调度部门应尽可能降低能量损失，提高电网的经济性，如在用电低谷时期减少电网的电力供应量，在用电高峰时期增加电网的电力供应量。 1.2.2根据电网运行状况，采取运转备用调度在满足电力传输高峰要求的情况下，主要选用运转备用调度的形式增强电网的经济性。在保证电力线路正常运行、维护、维修的同时，适时关闭某些电力线路，可以减少电网自身产生的损失。 1.2.3根据对环境的污染状况，采取环境保护调度在生产及传输电能的过程中，为了减少其对环境的污染，需要参考电网的实际污染状况进行环境保护调度，以增强电网的经济性，同时降低电能损失。 1.2.4根据电网负荷状况，采取稳定约束调度在确保电网安全运转的条件下，需要根据电网的负荷情况，对电网进行负荷预测和安全控制。可采取安全约束调度的方式，减小电网负荷，降低电能损失，提高电网的经济性。 1.3存在的问题 随着电力工业的发展，手工管理方式已不再适应电力生产的需要，信息的收集、存储、传输、查询、加工及决策等工作量越来越大。这就要求我们必须提高管理水平，通过建立计算机信息系统，改变原有的管理方式、体制和手段，以增加经济和社会效益。因此，安康供电分公司充分利用现有的PAS高级应用软件，研究开发了经济调度软件系统。 2PAS高级应用简介 PAS高级应用软件利用电网的各类实时数据进行在线分析，如开关状态、有功功率、无功功率等信息，辅助调度员通过制定最优的电网运行方式。安康供电分公司PAS高级应用软件是东方电子有限公司开发的系统，主要由调度员潮流、状态估计、网络拓扑和负荷预测四部分组成。 2.1网络拓扑 网络拓扑是PAS高级应用软件中的最基本功能，主要用于网络分析。它根据电网的遥信信息和多种元件的关系，确定地区电网的电气连接状态，产生调度员处理数据所需要的网络模型。为了保证计算结果的正确性，必须使所建的模型和实际的运行方式相一致。 2.2状态估计 状态估计是调度员潮流功能的基础。利用SCADA实时遥测遥信数据进行计算、分析和校验，可辩识出不良数据。不但能估计开关的功率、母线电压等，而且能计算出某些无法量测的电气量，对准确的运行方式。最终得到一个完整且相对准确的运行方式。自动化运维人员根据状态估计提供的可疑数据功能，能及时发现并处理系统缺陷。调度运行值班人员则通过状态估计掌握电网的实时运行状态，如电网运行方式、潮流分布等。 2.3调度员潮流 这是PAS高级应用最基本的应用之一。调度员潮流既可以对电网当前的运行状态进行分析，也可以对历史和未来的运行方式进行分析，还可以用来校核调度计划的安全性和合理性。调度员潮流能得到电网的实时运行状态。首先利用SCADA实时数据和提前设定的计算条件进行数据初始化；网络拓扑根据系统的遥信信息确定电网的电气连接状态；状态估计经过一系列的专业计算剔除其中的坏数据，最后建立研究态。 2.4负荷预测 人工预测主要根据前几日的负荷或历史同期数据进行分析预测。工作既繁琐又复杂，结果还不理想。负荷预测能够根据历史数据，预报未来的电网负荷，通过分析预测值与实际值之间的误差，自动修正预测模型的参数。该软件的应用节省了大量人工预测时间，能根据历史数据预测未来一至多天的负荷，还能从多种角度自动检测不正常的历史数据，并对坏数据进行报警。 3经济调度软件功能分析 针对安康网内小水电资源丰富的特点安康供电分公司研究开发的经济调度软件，对系统内小水电、变电站的运行状况进行实时监测和分析，为辅助调度员经济、科学、合理调度，最大限度实现电网安全、优质、经济运行。 3.1电置统计分析模块 从SCADA系统获取联络线有功功率、无功功率、当日电量、小水电有功功率等实时数据；从关系数据库中读取各个联络线的月／年累积电量等。然后，人工输入联络线的月／年关口交易计划电量、水电站月／年发电计划电量等。此模块利用SCADA提供的用户控制语言编程实现。 3.2有功功率实时平衡模块 监视联络线断面的实时有功功率。当超过人工设置的限额时，采用特定分配算法，将超限差值自动分配到相关的各个水电站中，以报警提示的方式告知调度人员。(1)采用网络拓扑、潮流计算和灵敏度分析算法，按照水电站当前发电功率等比例分配，将差值功率分配到灵敏度较高的各个水电站中。此算法比较精确，但条件苛刻，要求网络拓扑、潮流计算等模块正常运行，需要加强PAS软件的日常维护工作。
电力系统无功优化调度研究综述 陆梦龙
电力系统无功优化调度研究综述陆梦龙 发表时间：2017-09-19T12:02:15.953Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：陆梦龙 [导读] 摘要：无功优化是关系到电力系统能否安全经济运行的一个核心问题。电力系统无功优化直接关系到电力公司的经济效益和供电效率。 （国网徐州供电公司江苏徐州 221000） 摘要：无功优化是关系到电力系统能否安全经济运行的一个核心问题。电力系统无功优化直接关系到电力公司的经济效益和供电效率。利用无功优化调度，能够优化电网的无功潮流分布。大大的降低电网的有功损耗和电压的损耗。从根本上缓解电压质量问题，对于电力系统的安全具有重要意义，受到国内外电力学者和研究人员的充分重视。本文对无功优化调度的计算和控制进行了深入讨论，提出了寻优质量，离散变量处理，求解效率动态优化调度及其协同优化方法等关键性问题。 关键词：电力系统；无功优化调度；研究 一、电力系统无功优化问题概述 电力系统无功优化调度问题是指在电力系统无功电源较为充足的情况下，通过调节发电机机端的电压，调整变压器抽头变比，改变无功补偿装置的出力等措施来调整无功潮流。从而使系统电压值能够达到合格值。同时把全网有功损耗降到最小。电力系统无功优化调度问题有时也被称为电力系统无功优化控制，或者电压无功优化控制，无功优化潮流问题等。 电压质量是衡量电力系统电能质量的一个重要指标。在各种电能质量问题中，电压波动过大产生的危害是最大的。它不止会影响电气设备的性能，它会影响到系统的稳定和运行安全。利用无功优化调度，能够优化电网的无功潮流分布。大大的降低电网的有功损耗和电压的损耗。从根本上缓解电压质量问题。保证电气设备的安全运行。无功优化调度在保证现代电力系统的安全性和经济性双面的作用不可小视。 从笔者的观点来看，电力系统无功优化调度，分为静态无功优化调度和动态无功优化调度。静态无功优化调度是指不考虑控制设备是否允许连续调整的情况下，只追求对于电压水平和网损的无功优化。而动态的无功优化调度是指在无功优化过程中，为了适应负荷的动态变化，而加上对控制变量的每日允许操作次数限制的考虑。还要考虑到电力系统各种不同的负荷水平和运行状态下所产生的各种调度结果的相关联系。所以动态优化比静态优化问题要复杂一些。静态优化一般是停留在理论层面的，而动态优化往往是在实际生活中的。 电力系统无功优化调度问题从数学的角度来讲可以类似于一个目标函数和一组约束条件。这个问题具有多目标性，约束条件数量多，非线性不确定性，离散性，多极值性，解的空间缺少连通性等。随着我国电力系统规模的不断扩大，对于无功优化算法的要求也越来越高。如何快速得到最优解。解决不可行问题等都变得十分复杂和困难了。 二、无功优化的几种常用计算方法 无功优化的求解方法主要有非线性规划法，线性规划法，混合整数，动态规划法等常规方法。以及像神经网络法，专家系统方法遗传算法等非常规性方法。这些方法在无功优化的求解方面各有利弊，下面来一一进行分析。 1.非线性规划法。非线性规划法是最先被运用到电力系统无功优化中的一种算法。因为无功优化本身便是具有非线性的特点的。这种算法的优点是既能够保证电力系统的安全性又能够实现他的经济性，还能提高电能质量。非线性规划法的运算操作形式是，首先设定一个目标函数。然后把节点功率平衡作为等式的约束条件。然后再通过引入松弛变量的方法发布董事的约束条件转换成等式的约束条件。那么这个复杂的无功优化问题就转换成了一个非线性代数方程组求解的问题。 2.线性规划法。无功优化虽然是一个非线性问题，但是我们可以对其进行线性化之后再进行研究。通过线性规划的方法对无功优化进行计算，具有加快计算速度，使各种约束条件处理简单化。线性规划法因其较为简单便捷，所以得到了较快的发展。它具有速度快收敛性好算法稳定等优点。但是在进行无功规划优化时需要对目标函数和约束函数进行线性化处理。这便是一个非常容易出问题的环节。如果选取或处理的不合适，很有可能会引发震荡或收敛缓慢。在把无功优化的线性规划模型确定好之后，它的求解方法一般采用具有指数时间复杂性的单纯形法，或者是这一形法的各种变形。美国贝尔实验室于1984年提出内点法。内点法具有迭代次数变化少，鲁棒性和收敛特性较好的特点，很多专家学者在应用中证实它比单纯形法更具有优越性。人们越来越多地开始采用内点法来解决无功优化问题。 3.混合整数算法。非线性和线性规划法虽然各有各自的优点。但是在实际应用中它们都难以反映出变压器分接头变化以及电容器组，电抗器投射的离散特性。为了解决这个问题，便有学者发明了混合整数规划方法。在一般的线性规划问题中，最优解是分数和小数的情况很多，但是对于具体的问题来说，他一般要求某些变量的解必须要是一个整数。把规划中的变量限制为整数，称为整数规划。这个方法能够有效的解决优化计算中变量的离散性问题。它的原理是通过分支定界法，不断的定系缩小范围，使得结果越来越接近于最优解。但是这一算法也存在一些弊端。它的计算时间属于非多项式的类型。随着计算维度的不断增加，计算时间也会快速增长，这样在实际操作中便难以及时有效的反映问题，所以混合整数规划优化算法应当向着更好的适应系统规模，加强实用化这个方面不断发展。 4.人工智能方法。上面提到的三种算法的共同缺陷是他们都存在着无法找到全局最优解的可能性。而且传统的数学优化方法一般都需要依赖于非常精确的数学模型。这就造成了这一问题的复杂性，从而导致它难以被实时控制。基于这一原因和人们受自然界和人类本身的启发。人工智能方法开始逐渐被研究并应用到电力系统无功优化中。例如专家系统，神经网络等都是一些较为具有代表性的人工智能方法。专家系统方法是指在结合上其它方法的基础上，依据专家的经验设置出初始值，然后不断的调整控制参数的大小，选举出一个比较好的解，将专家系统应用于无功优化，有利于结合上运行人员的专业知识，从而增加功能性。人工神经网络又被人称为连接机制模型，它是一个由大量简单元件广泛连接而形成的，被用来模拟人脑行为的一个十分复杂的网络系统。 三、无功优化的领域的关键性问题及发展动态 1.存在的关键性问题。笔者认为目前无功优化领域需要解决的关键性问题有五点。一是选择哪种算法可以求出最优解，二是我们是否能够直接处理离散控制变量，不再采用连续化假设的方法，三是在电网规模不断扩大的同时，优化算法的巡游速度能否赶上实时计算的需求，四是如何解决好控制设备动作次数的限制问题，五是在大规模电网中无功优化调度如何更好的实现对于全局的协调优化控制。 2.国内外关于这些问题的研究现状。就目前国内外的发展情况来看，现在学者们研究的问题大多是针对选择何种优化算法可以求得最优解的，当然，这一研究也取得了较大的成果。而对于不采用连续化假设直接处理离散控制变量来说，只有进化算法和内点算法能够解决这一问题。就目前所存在的算法来看，随着电网规模的不断扩大，优化算法的速度是难以赶上实时计算的需求的，这一点还需要我们不断
含风力发电的电力系统经济调度_New
含风力发电的电力系统经济调度
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学号： 常州大学 毕业论文 （2012届） 题目含风力发电的电力系统经济调度 学生 学院专业班级 校内指导教师专业技术职务 校外指导教师专业技术职务 二零一二年五月
含风力发电的电力系统经济调度 摘要：随着煤、石油、天然气储量的日益减少和二氧化碳等温室气体的不断增加。全球气候变暖，海平面上升。新能源的利用越来越受到人们的重视，风能作为一种干净的、储量极为丰富的可再生能源，是新能源领域中最重要、开发前景最好的能源之一。 由于风能的随机性，风力发电使得电力系统调度的不确定性因素增加，对电力系统经济调度提出了新的要求。根据火电厂和并网风力发电机组经济调度的特点，建立含风力发电的电力系统经济调度模型。并采用混合整数规划法来解决含风力发电的经济调度问题。通过算例可知，风电的加入减小了系统运行的燃料成本，改变了常规火电机组的启停和出力。本文充分利用了风电清洁可再生的特点，减少的高能耗火电机组的启停，达到节能减排的目标，实现低碳生活。 关键词：电力系统；风力发电；混合整数规划法
Economic Dispatching of Power System including Wind Power Generation Abstract：With increasing of coal，oil and natural gas reserves dwindling and carbon dioxide and other greenhouse gases．Global warming causes sea levels rising. The use of new energy is receiving more attention．Wind energy as a kind of clean，abundant reserves renewable energy is the most important energy of new energy source. Due to the randomness of wind energy, the use of wind power will increase the uncertain factors of the power system dispatching, and new demands of the economic dispatching of the power system should be raised. According to the characteristics of economic dispatching of thermal plants and wind power, and established economic dispatching model of power system include wind power. The mixed integer programming approach theory is used, which aims to solve the problems between the wind power units and thermal units. Examples indicate that the combination of wind and thermal power will reduce the fuel cost of the running system, the conventional units’ status of on and off and their outputs are also affected. In this article, the clean and renewable characteristics of wind power is fully used, reduced the thermal units’status of on and off. It can achieve emissions-reduction targets, and low carbon life will come true. Keywords：power system, wind power generation, mixed integer programming approach
案例13：多目标电力系统环境经济调度问题复习课程
多目标电力系统环境经济调度问题 牛奔，王红 摘要：随着我国经济的飞速发展，电力工业成为支持我国经济发展的基础工业。随着电力工业的快速发展，废气、废水的排放等环境污染问题引起各界的广泛关注。近年来，许多国家限制了火电厂对有害气体的排放量，因此，同时考虑经济因素和污染排放量的多目标电力系统环境经济调度问题，就成为了电力工业十分关注的优化问题。本案例深入展示了电力系统环境经济调度的多目标问题，适用于运筹学中多目标规划、非线性规划、启发式算法等模块的教学。 关键词：电力系统环境经济调度问题；多目标规划；非线性规划；启发式算法 1多目标电力系统环境经济调度问题的提出 电力工业是能源工业的重要组成部分，是推动人类文明及支撑社会经济发展的重要基础。近年来，随着中国经济的持续快速发展，对电力的需求十分强劲。为了有效缓解电力供需矛盾，国家加快了电力建设步伐。电力项目建设不仅有力地缓解了各地电力供应紧张的局面，而且对电力工业结构调整与合理布局发挥了重要作用。 我国的主要发电方式为火力发电，这种方式以煤炭消耗为主。但是，发电用煤的平均灰份高达28%左右，基本上是没有经过洗选的动力煤，外加污染控制和治理技术落后，致使火力发电行业成为二氧化硫、氮氧化物、烟尘等大气污染物的主要排放源，同时也是废水、粉煤灰和炉渣等固体废弃物的主要排放源。 近年来，电力行业的环境污染问题受到广泛关注，许多国家制定了限制火电厂有害气体排放的法规。火力发电行业控制污染气体、液体、固体排放量的压力日趋上升。因此，在保证可靠供电的前提下，如何以最低的成本和最少的污染使电力系统正常运行，即电力系统环境经济调度优化，这个多目标优化问题成为电力行业至关重要的优化问题。 2 IEEE-30总线测试系统 IEEE-30总线的电力系统有6个发电机，41条线，其单线结构如图1所示。这是一个标准的测试系统，调度的目的是使得经济成本最低，同时环境污染最小，因此这是一个多目标优化问题。发电机的燃料消耗成本、固定损耗率及氮氧化物排放量相关数据如表1和表2
电力系统调频综述论文
电 力 系 统 频 率 稳 定 论 文 姓名：韩群 指导老师：刘景霞 班级：2012电气2班
摘要: 电力系统频率调整是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。二次调频也称为自动发电控制，是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。三次调频就是协调各发电厂之间的负荷经济分配，从而达到电网的经济、稳定运行。关键词: 电力系统,一次调频,二次调频,三次调频,综述
ABSTRACT Maintain the power system of power system frequency adjustment is active power balance between supply and demand of main measures, its fundamental purpose is to ensure that the frequency of power system stability. Power system the main method is to adjust the power frequency adjustment and load management. Primary frequency control is to point to when power system frequency deviates from the target frequency generator set automatically by the speed control system of reaction, active efforts to maintain stability of power system frequency adjustment. Secondary frequency modulation, also known as the automatic generation control refers to the adjustable generators provide sufficient capacity and a certain adjustment rate, real-time tracking frequency under the allowed to adjust deviation, in order to meet the requirements of system frequency stability. Three frequency modulation is to coordinate the economic load distribution between the various power plants, so as to achieve economic and stable operation of the power grid. Key words: Electric system , A frequency modulation ,The two FM The three FM , Review
第三章第三节 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 1）经济调度控制（EDC ）的任务是使电力系统运行具有良好的经济性 2）有人称EDC 为三次经济调整。 一、等微增率分配负荷的基本概念 1）微增率定义 输入耗量微增率与输出功率微增率的比值。P F b ??= （a ） 锅炉耗量特性 （d ）锅炉耗量微增率 （b ） 汽轮机耗量特性 （e ）汽轮机耗量微增率 （c ） 发电机耗量特性 （f ）发电机耗量微增率 由于汽轮机的微增率变化不大和发电机的效率接近1，所以整个机组的耗量特性和微增率可以认为如图3-15（a ）和图3-15（d ）的形状。 耗量微增率随输出功率的增加而增大。 2）等微增率法则 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，从而是最经济的。 两台机组并联运行为例： 机组1为P 1，微增率为b 1 机组2为P 1，微增率为b 2 且b 1>b 2 总的负荷不变的前提下调整一下负荷分配： 机组1的功率减小P ?，即功率变为'1P ，微增率减小到'1b ，减小的燃料消耗P 1、1b 、 1b '、1P '所围的面积 F P F P F P b P b P b P o o o o o o 图3-15 三种典型的耗量特性及其微增率曲线
机组2增加相同的P ?，其功率变为'2P ，微增率增至'2b ，增加的燃料消耗P 2、2b 、、 ' 2b ' 2 P 所围的面积 两个面积的差即为减少的燃料消耗 3）等微增率准则数学证明 设有n 台机组，每台机组承担的负荷为P 1，P 2，…，P n ，对应的燃料消耗为 F 1，F 2，…，F n ，则总的燃料消耗为 ∑=-n i i F F 1 （3-29） 而总负荷功率P L 为 ∑==n i i L p P 1 （3-30） 现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消耗为最小，即 使F F min =。这时，可应用拉格朗日乘子法则来求解 取拉格朗日方程 λψ-=F L （3-31） 式中 F ——总燃料消耗； λ——拉格朗日乘子； ψ——约束函数。 这里功率平衡就是相应的约束条件，即 021=-+??++P P P P L n 或 ()=??P P P n ，,,21ψ∑=n i i P 1 0=-P L （3-32） 因此，使总燃料消耗最小的条件是（3-31）式对功率的偏倒数为零。即 0=??-??=??P P F P L i i i ψ λ （i ＝1，2，…，n ） （3-33） 因P L 是常数，同时各机组的输出功率有时又是相互无关的，所以 01=??????-∑??-??=??=P P P P F P L L n i i i i i λ []001=--??λP F i
电力系统厂站及调度自动化综述 李福泉
电力系统厂站及调度自动化综述李福泉 发表时间：2019-06-11T17:35:46.147Z 来源：《电力设备》2018年第36期作者：李福泉[导读] 摘要：近年来，在科学技术不断进步的背景下，社会经济取得飞快发展，人们日常生活及工业生产的过程中，对电能可靠性的要求越来越高，在这种情况下，积极加强电力系统厂站及调度自动化研究具有重要意义。 （国网宁夏电力有限公司石嘴山供电公司宁夏石嘴山市 753000）摘要：近年来，在科学技术不断进步的背景下，社会经济取得飞快发展，人们日常生活及工业生产的过程中，对电能可靠性的要求越来越高，在这种情况下，积极加强电力系统厂站及调度自动化研究具有重要意义。 关键词：电力系统；厂站；调度；自动化前言：电力系统厂站及调度自动化的实现是建立在信息技术飞速发展的背景之下的。现阶段，我国在积极加强电力系统建设的过程中，增加了对厂站及调度的研究，并积极将其同现代信息技术进行紧密结合，提升了自动化水平。自动化现象在电力系统厂站及调度中的有效实施，促使电能可靠性提升，对于满足人们生活需要具有重要意义。 一、电力系统自动化发展历程 电力系统的自动化，经历了一个由元件自动化，到局部自动化，再到子系统自动化和管理自动化的发展历程。多数学者将这一过程划分为三个阶段，即传统理论阶段、控制理论阶段和市场理论阶段。将电力系统工程与现代的科技理论结合在一起，就形成了自动化电力系统，这个系统随着电力事业的发展而不断更新。 最初的电信数据是通过模拟系统展现给技术人员的，技术人员和调度员要具有很强的感知系统变化能力，并完成繁杂的操作过程。自动控制技术的出现，大大减轻了调度人员的业务负担和工作压力。随着远程控制装置和调试装置的大规模发展，这些装置逐渐形成一个完整的系统，并在系统调度过程中加入了电力调度技术。计算机技术介入电力系统厂站和调度的运行，也经历了一个以经济效益为中心到以安全性能为中心的发展历程。由于某些大规模停电事故的发生，传统的依靠模拟装置显示信息的方式已经不能适应电网高效安全运行的需要，因此，电力公司需要研制更为高级的自动化系统，来实现对于电力系统厂站的自动化控制和调度的自动化运行。 电力自动化系统综合了计算机科技、通讯技术和电力技术，它的内涵发生了很大的改变。今天的电力自动化系统已经成为一个集多种功能于一身的统一体，完成着控制、通信、电力生产和运送等多重任务。因此，技术人员如果缺乏良好的电力知识基础和充足的实践工作经验，是很难胜任这种技术含量很高的调度工作的。电力系统产生出来的电能应当与企业和居民消耗的电能量大致相等，而要实现这一目标，就必须在电力系统内部安装一个可以实现自动调节和自动控制的设备，并采取特定的技术措施，确保设备的正常运行状态。 二、自动化在的电力系统厂站中的体现 （一）自动化在火电厂中的体现 火电厂近年来在发展中取得较多突破性的成就，相关自动化技术在其中的应用也较为明显。从自动化设计在火电厂中的表现看，其首先可追溯至上世纪80年代，此时关于火电机组的建设，有企业直接将DCS引入其中，这种DCS又被称为分散控制系统，为电力系统建设注入新鲜的活力。直至上世纪90年代，此时在DCS中将较多如安全的监控系统、数据采集系统以及顺序与模拟量控制系统等融入其中，解决以往后备监控的弊端，系统自动化程度较高。而现代火电厂自动系统建设中逐渐将相关的网络协议引入其中，在分散控制系统引入的同时，将可编程逻辑控制器也融入其中，使现代电力系统能够实现自我修复、自动处理等。 （二）自动化在水电厂中的体现 水电厂自动化早期发展中，主要依托于计算机监控系统，其在操作模式上也主要以功能分散、集中控制等为主，而后期在信息技术的推动下，水电厂自动化系统建设中逐渐引入分层分布模式。该模式实际运行中主要以水电厂实际情况为依据，涉及较多的控制单元以及监控单元较多。从该运行模式应用现状看，分布式系统在水电厂中，很大程度可将总线网络接入系统，这样操作人员可根据系统建设需求适当增减硬件，有利于提升系统的可靠性。目前，国外许多如ISO、IEEE以及IEC等都对分布式系统设定较多的标准，认为系统可靠程度较高的同时，在设备维护与调试等各方面都具有明显的优势。因此，水电站自动化系统建设中，分布式系统将成为重要方向之一。 （三）自动化在变电站中的体现 现行国内电网建设中，变电站往往可作为研究的重点内容，其涉及的设备多集中在变压器、开关等方面，将自动化技术引入其中，有利于系统自动完成信息的收集、处理与存储。从传统变电站建设情况看，其会将大部分设备装设于控制室内，如隔离开关、馈电线、电力变压器、互感器以及断路器等，这些设备在实际运行中本身工作量较大，加上各个设备结构极为繁杂，所以运行过程中易发生异常情况。而自动化变电站系统下，其可采用简单的回路与多级单元形式，即使无人管理情况下也可可靠运行。同时，传统变电站系统建设中，其需在开关场中进行高压设备安装，使许多操作人员面临磁场环境的困扰。而在自动化建设后，控制室操作完全可利用计算机实现。另外，在变电站系统结构方面，主要以分布式与集中式两种类型结构为主，传统变电站建设中多采用集中式结构，系统前端与后端在功能上分别为信息的输入输出、信息处理反馈等方面，但运行中容易较多问题。相比之下，分布式结构主要以二层式结构为主，其在优势上主要表现为信号处理能力较强、反应速度较快等。 三、电力系统调度自动化 我国在电源与电网的信息采集方面做得非常好，几乎能收集到所有的实时信息，电力系统的调度在分级调度与分层控制的基础上要实现自动化。我国调度状况分为五级分层调度管理：国家调度控制中心（国调），大区电网调度控制中心（网调），省电网调度控制中心（省调），地市电网调度控制中心（地调），县级电网调度控制中心（县调）。目前电力系统自动化系统的软件已经有了第四代产品。电力系统自动化的需求与应用模式也有了相应提高。 3.1自动化系统的规模日益增大 随着国与国之间的教育合作越来越多，自动化系统的规模也越来越大，系统之间信息量的传递与日俱增，所覆盖的范围也随之扩大，信息的种类也越来越多。现在的软件需要更高的水平才能满足SCADA系统，即数据采集与监视控制系统，还有DMS系统、TMR等的要求，自动化系统的优越性表现在系统的安全，运行的稳定和操作的可靠等方面。在自动化系统大规模延伸的背景下，系统的每一项指标都不容忽视。 3.2自动化系统应用的复杂度日益提高