第五章小结及例题概要

答：负荷变化引起频率偏差时，系 统中凡装有调速器又留有可调容量 的发电机组都自动参加频率调整， 这就是电力系统频率的一次调整。 电力系统频率的一次调整只能做到 有差调节。
习题6：电力系统频率的二次调整是指 什么？如何才能做到频率的无差调节？
答：电力系统频率的二次调整由主 调频厂承担，调频机组通过调频器 调整机组的有功功率—频率静态特 性，改变机组的有功功率输出，以 承担系统变化的负荷，从而实现无 差调节。
这种负荷变动基本上是可以预计的。简 而言之，电力系统中负荷变动的幅度越 大，周期也就越长。有鉴于此，电力系 统有功功率和负荷调整大体上也可分为 一次，二次，三次三种调整：一次调整 指的是由发电机组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;
习题2：何为电力系统负荷的有功功 率—频率静态特性？何为有功功率负 荷的频率调节效应？KL的大小与哪些 因素有关？ 答：当电力系统稳态运行时，系统 中有功负荷随频率变化的特性即为符 负荷的有功功率—频率静态特性。 当系统中有功功率失去平衡而引起 频率变化时，系统负荷也参与对频率
的调节（当频率下降时，负荷功率将 减少，反之负荷功率将增加），这种 特性有助于系统中有功功率在新的频 率值下重新获得平衡，这种现象称为 负荷的频率调节效应。 KL的大小与系统中各类负荷所占 的比例有关。
5.比耗量与耗量微增律
比耗量是指耗量特性曲线上某一点纵坐标和 横坐标的比值，即原点和耗量特性曲线上某 一点切线的斜率。 耗量微增率是单位时间内输入能量增量和输 出功率增量的比值，是耗量特性曲线上某一 点切线的斜率。 比耗量和耗量微增率通常有相同的单位，却 是两个不同的概念。而且，它们的数值一般 也不相等。
三次调整的名词不常用，它其实就指 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 除平衡节点外的其他节点的注入功率 之所以给定，就是因系统中绝大部分 发电厂属这种类型。至于潮流计算中 的平衡节点，一般可取系统中担任调 频任务的发电厂母线。
2.负荷预测的类型及获得途径
因此，从这个系统的单位调节功率KS， 可以求取在允许频率偏移范围内系统 能承受多大的负荷增减。系统的单位 调节功率取决于两个方面，即发电机 单位调节功率和负荷单位调节功率。 负荷的单位调节功率不可调。要控制、 调节系统的单位调节功率只有从控制 调节发电机的单位调节功率或调速器 的调差系数入手。只要将调差系数整 定得小些或发电机的单位调节功率整 定得大些就可保证频率质量。
解:(1)平均分配时 PG1=PG2=500/2=250MW; F1=4+0.2×250+0.0005×2502=85.25(t/h); F2=3+0.25×250+0.0006×2502=103(t/h); 燃料总耗量:F总=F1+F2=85.25+103=188.25(t/h)
(2)按等耗量微增率准则分配时
PGi min PGi PGi max
QGi min QGi QGi max (i 1， 2.，n) U i min U i U i max
7.负荷在水火电厂最优分配时的目标 函数
负荷在水火电厂最优分配时的目 标函数不再是单位时间内消耗的能源， 而应是一段时间内消耗的能源，即
i 1
பைடு நூலகம்
n
Gi
) PLi P 0 i 1
n
式中 P ——网络总损耗。
在不记网损时，上式可改写为
P
i 1
n
Gi
PLi 0
i 1
n
负荷最优分配时的不等式约束条件 有三，分别为各节点发电设备有功功率 PGi、无功功率QGi和电压Ui，且其大小 不得逾越限额，即
12.调频厂的选择
从可调容量和调整速度这两个对调 频厂的基本要求出发，系统中有水 电厂时，一般应选水电厂作调频厂； 没有水电厂或水电厂不宜承担调频 任务时，例如洪水季节，则选中温 中压火电厂。选择水电厂作调频厂 经济上也较合理。
习题1：电力系统有功功率的平衡对 频率有什么影响？系统为什么要设置 有功功率备用容量？
燃料总耗量:F总’=F1’+F2’ =107.41+79.25 =186.66(t/h)
习题9：某电力系统的装机容量为 2000MW,额定频率为50Hz,发电机单 位调节功率为KG*=30，负荷的单位调 节功率为KL*=1.5，现在负荷增加，若 调频器不动作，频率下降0.2Hz；若 调频器动作，增发100MW 功率，问 频率下降多少？（ KG*、KL*均以 2000MW,50Hz为基准）
习题3：何为发电机组的有功功率—频 率静态特性？发电机的单位调节功率是 什么？KG的大小与哪些因素有关？ 答：发电机组输出的有功功率与系 统频率的关系叫做发电机组的有功 功率—频率静态特性。发电机单位 调节功率KG表示当频率下降1Hz时 发电机增发或减发的功率值，其大 小可以整定，与调差系数有关。
11.关于二次调频的问题
进行二次调频时，系统中负荷的增减 基本上要由调频机组或调频厂承担。 虽可适当增大其他机组或电厂的单位 调节功率以减少调频机组或调频厂的 负荷，但数值毕竟有限，这就使调频 厂的功率变动幅度原大于其他厂。如 调频厂不位于负荷中心，则这种情况
可能使调频厂与系统其他部分联系 的联络线上流动的功率超过允许值。 这样，就出现了调整系统频率时， 控制联络线上流通功率的问题。联 络线上交换的功率ΔPab=(KAΔPBKBΔPA)/(KA+KB),可见系统频率的变 化取决于系统总的功率缺额和总的 系统单位调节功率。
只要将水力发电的水耗量微增率乘以 一个待定的拉格朗日乘数γ，就可将指 导火力发电厂之间负荷最优分配的等 耗量微增率准则推广运用于火力发电 厂与水力发电厂之间负荷的最优分配。
9.系统单位调节功率KS

系统的单位调节功率KS以MW/Hz 或MW/0.1HZ为单位。系统的单位调 节功率也可以标幺值表示。以标幺值 表示的基准功率通常就取系统原始状 况下的总负荷。系统的单位调节功率 标志了系统负荷增加或减少时，在原 动机调速器和负荷本身的调节效应共 同作用下系统频率下降或上升的多寡。
根据不同的周期，负荷预测分为 以下几种：①日负荷预测；②周负荷 预测；③年负荷预侧；④长期负荷预 测；⑤短期负荷预测；⑥超短期负荷 预测。任何一种负荷预测，都是以历 史资料为依据，采用统计方法，找出 负荷变化的规律，同时根据一些特殊 因素加以适当修正，就可获得未来时 段的负荷值。
3.系统备用容量及其类型
习题4：什么叫调差系数？它与发电机 单位调节功率的标幺值有什么关系？ 答：机组的调差系数是以百分数表 示的机组空载运行时的频率f0与额 定条件下运行时的频率fN的差值， 即δ(%)=(f0- fN)/ fN×100%。它与发 电机单位调节功率的标幺值成倒数 关系。
习题5：电力系统频率的一次调整指的 是什么？能否做到频率的无差调节？
答：互联成网的交流电力系统在稳 态运行方式下具有同一频率，当系统 中出现有功功率不平衡时，如有功功 率电源不足或负荷增大时，将会引起 频率下降，反之将造成系统频率过高。
系统设置有功功率备用容量是为 了满足频率调整的需要，以便在发 电、供电设备发生故障或检修时， 以及系统负荷增长后，仍有充足的 发电设备容量向用户供电，保证电 力系统在额定频率下达到有功平衡。
4.各类发电厂承担负荷的顺序
枯水季节各类发电厂承担负荷的顺序大 致排列如下：①无调节水电厂；②有调节 水电厂的强迫功率；③热电厂的强迫功率 ④原子能电厂；⑤燃料劣质，当地燃料火 电厂；⑥热电厂的可调功率；⑦高温高压 火电厂；⑧中温中压火电厂；⑨低温低压 火电厂；⑩有调节水电厂的可调功率。风 水季节和枯水季节的不同在于这时有调节 水电厂的可调功率往往也归入强迫功率成 为不可调功率。
6.负荷在已运行发电设备或发电厂 之间的最优分配
明确了有功功率负荷的大小和耗量特 性，在系统中有一定备用容量时，就可考 虑这些负荷在已运行发电设备或发电厂之 间的最优分配问题。这问题实际上属非线 性规划范畴，在数学上，其性质是在一定 得约束条件下，使某一目标函数为最优， 而这些约束条件和目标函数都是各种变 量——状态变量、控制变量、扰动变量的 非线性函数。
F Fi ( PGi )dt i 1
0
m
W ( P ) 定值 ( j m 1 ， m 2 , , n ) j Gj
0

而等式约束条件有功功率保持平衡外， 还应增加
式中，1，2，…，m为火力发电设备， m+1，m+2，…，n为水力发电设备。
8.等耗量微增率准则的推广
解：
2000 2000 K G K G* 30 1200 ( MW / Hz) 50 50 2000 2000 K L K L* 1.5 60( MW / Hz) 50 50 K S K G K L 1200 60 1260 ( MW / Hz)
系统中备用容量就是系统的电源容量大于 发电负荷的部分。一般要求备用容量为最大 发电负荷的15%~20%。备用容量按容量的存 在形式可分为两种：①热备用，指运行中的 发电设备可能发出的最大功率与系统发电负 荷的差，又称其为旋转备用或运转备用；② 冷备用，指未运转的发电设备可能发出的最 大功率，检修中的发电设备不属于冷备用。 备用容量按用途可分为以下四种: ① 负荷备用 ②事故备用③检修备用④国民经济备用。
最优分配负荷的目的在于:在供应同样大小负荷 有功功率的前提下，单位时间内能源消耗最少。 目标函数
F F1 ( PG1 ) F2 ( PG 2 ) Fn ( PGn ) Fi ( PGi ) i 1
这里的约束条件也就是有功功率必须保持平衡 的条件。就整个系统而言
n
(P
第四章
电力系统有功功率平衡与频率调整
1.电力系统有功功率和负荷调整
系统中负荷无时无刻不在变动。分析 负荷变动规律可见，它实际上是几种负荷 变动规律的综合。或者反过来说，可将这 种不规则负荷变动规律分解为几种有规律 可循的负荷变动。一般可分解为三种：第 一种幅度很小，周期很短，这种负荷变动 有很大的偶然性；第二种幅度较大，周期 也较长；第三种幅度最大，周期也最长，
习题7：发电机的运行极限是如何确 定的？
答：限制同步发电机运行范围的因 素有：有功功率的限制；定子三相 绕组电流的限制；励磁电流的限制； 定子端部发热的限制；发电机同步 稳定性的限制。
习题8：两台发电机组并列运行，各台机 组的燃料耗量特性及额定出力分别为 F1=4+0.2PG1+0.0005PG12（t/h）， PG1N=300MW； F2=3+0.25PG2+0.0006PG22 （t/h）， PG2N=300MW; 当总负荷为500MW时，试计算（1）负荷 平均分配时的燃料总耗量？（2）负荷按 等耗量微增率准则准则分配时的总耗量？
dF1 1 0.2 0.001PG1 dPG1 dF2 2 0.25 0.0012 dPG 2
由λ1= λ2得0.2+0.001PG1=0.25+0.0012PG2; 又 PG1+PG2=500 以上两式可解得 PG1=295.4(MW) PG2=204.5(MW) F1’=4+0.2×295.4+0.0005×295.42= 107.41(t/h); F2’=3+0.25×204.5+0.0006×204.52=79.25(t/h);
10.发电机的调差系数δ
发电机的调差系数δ不能整定得太小。 原因之一是为了使负荷在发电机组之间 有固定的分配，即使发电机组的调速系 统稳定工作。原因之二是系统中有很多 台发电机组，有些机组可能已经满载， 由于调速器负荷限制器的限制不能再参 加调频，它们的调差系数为无限大，
从而全系统的等值调差系数增大。 正因为这样，依靠调速器进行的一 次调整只能限制周期较短、幅度较 小的负荷变动所引起的频率偏移。 负荷变动周期较长，幅度较大的调 频任务自然地落到了二次调整方面。