电力系统稳态分析PPT(14-17讲)

2、最优分配原则
目标函数：
m
F F1(PT1)dt F1(PT1.k )tk
0
k 1
等约束条件： PT1.k PH 2.k PL.k (k 1、2 m)
0 W2 (PH 2 )dt
m
W2 (PH 2.k )tk
K (定值)
k 1
拉格朗日函数：
m
m
m
C* F1(PT1.k )tk 2 ( W2 (PH 2.k )tk K ) k (PT1.k PH 2.k PL.k )
i 1
i 1
取得极值条件：
C* PGi dF dPGi (1 P PGi ) 0 (i 1、2 n)
n
n
C* ( PGi PLi P ) 0
i 1
i 1
最优分配原则：
n
n
PGi PLi P 0
i1
i1
等约束条件
dF dPGi
1
网损修
1 P PGi
正系数
iai
不能违背； 与有功负荷最优分配无直接关系； 有功负荷最优分配后，在潮流计算中考虑。
◆ 考虑网损时，有功负荷的最优分配
n
目标函数不变： F Fi (PGi )
i 1
等约束条件：
n
n
PGi PLi P (PG1、PG2 PGn）
i 1
i 1
n
n
拉格朗日函数：C* F (PG1、PG2、 PGn） ( PGi PLi P )
水电厂：
W b0 b1PG b2PG2 b0 b1PG b2PG2 (m3 / s)
F(T / h) i
Fi
W (m3 / s)
i Wi
PGi
PG (MW )
PGi PG (MW )
汽轮发电机组耗量特性曲线 水轮发电机组耗量特性曲线
② 比耗量
火力发电机组：
i
Fi PGi
(T
/
MW .h)
Tk 2 Hk k 分配，并使总的水量消耗等于规定值。
3、 2 的物理意义及计算
① 物理意义
Tk 2 Hk
2
Tk Hk
dF1 ( PT 1 )
2
dPT 1 dW2 (PH 2 )
dF1 ( PT 1 ) dW2 (PH 2 )
(T / m3 )
dPH 2
就发电而言，每吨标准煤相当于 2 立方米水，称为水煤
PL
a0 PLN
a1PLN
f fN
a2PLN
f fN
2
a3PLN
f fN
3
a a a a 1
0
1
2
3
PL*
以f N 和PLN 为基准值 的标幺值表达式
f*
PL a0 a1 f a2 f2 a3 f3
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。
◆参与一次调整的发电机数量越多，同样负荷变化情况 下，系统频率波动越小。
5、一次调整的计算
① 计算系统等值发电机的单位调节功率
m
KG KGi i 1
② 计算系统的单位调节功率
K KG K L
③ 计算电力系统的频率偏移
f PL0 PL0
K
KG KL
④ 计算各发电机增发的功率（需要时）
PGi KGif
❖ 注： ❖ 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
PL
PL
f
PG
PL1
f2 f1
PL0
PL 2
f
发电机功率增量 PL0 PL PG
PL0 PG PL (KG KL )f Kf
K
KG
KL
PL0 f
称为电力系统的单位调节功率。
系统的单位调节功率定义：
Ks
PL0 f
PL0 OA BO BA PG PL
KG f K Lf (KG K L )f
（0） 2
,按最优分配原则求
P(0) H 2.k
(k
1、2
m)
m
W2
k
(
P(0) H 2.k
)tk
K (0)
k 1
（2）将 K (0)与允许耗水量 K 进行比较，若 K (0) K ，
则重取
(1) 2
(0) 2
；若K (0)
K
，则重取
(1) 2
(0) 2
。
再按所取
（1） 2
P (1) H 2.k
（11）、（21） （b1）……
直到
K
( i
p
)
(i
1、2
b)
与
Ki (i 1、2 b)
相等，则最后一次
求得的 配。
P( p) Hi.k
(k
1、2
m)(i
1、2
b)
就是最优分
PT(i
p) .k
(k
1、2
m)(i
b 1、b
2
n)
这里只是一种概念。现代电力系统中优化调度方法……
例
目标函数：
m n1
最优分配原则：
PT1.k PH 2.k PL.k
m
W2k (PH .2k )tk K
k 1
(k 1、2 m)
dF1.k (PT1.k ) dPT 1.k
2
dW2.k (PH 2.k dPH 2.k
)
k
(k 1、2 m)
Tk 2 Hk k
(k 1、2 m)
即在每个时间段内，在满足功率平衡的情况下，按
(i 1、2 n)
1a1 2a2 nan 等网损微增率准则
★将各发电机的耗量微增率用相应的网损修正系数修正
后，在满足等约束条件下，按等网损微增率准则分配。
4、例题1
二、能源消耗受限制（既有火电厂，又有水电 厂）时，有功负荷的最优分配（一水一火）
1、目标
在整个运行时间段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。
频率的二次调整（或称为二次调频）指由发电机组的调 频器进行的，是对二次负荷变动引起的频率偏移作调整。
频率的三次调整（或称为三次调频）是对三次负荷变动 引起的频率偏移作调整。将在有功功率平衡的基础上，按 照最优化的原则在各发电厂之间进行分配。
一、电力系统综合负荷的有功静态频率特性
1、负荷有功功率静态频率特性
负荷的频率调节效应系 数或称为负荷的频率调 节效应、负荷的单位调 节功率，表示负荷随频 率的变化程度。
KL*(KL)由系统负荷性质 决定，无法调整。通常
KL* 1.5
2、发电机有功功率—静态频率特性
① 调速器工作原理
1 转速测量元件—离 心飞摆及其附件；
2 放大元件—错油门 (或称配压阀)；
3 执行机构—油动机 (或称接力器)；
电力系统稳态分析
第十四讲 电力系统的有功功率平衡 与频率调整
（电力系统有功负荷的最优分配—频率的三次调整）
主讲 刘建华
一、有功负荷的最优分配
1、目的
满足负荷需求，经济合理分配各发电机组有功出力，使系 统总的能源消耗（燃料费用、市场调度总费用）最少。
2、发电机的耗量特性
① 耗量特性 火电厂：
F a0 a1PG a2PG2 a0 a1PG a2PG2 (T / h)
i 1
i 1
C*取得极值条件，即原函数在满足等约束条件下取得极值
条件为： C* PGi dF dPGi 0(i 1、2 n)
n
n
C* ( PGi PLi ) 0
i 1
i 1
（1） （2）
即：
dF dPG1 dF dPG2 dF dPGn
1 2 n
（3）等耗量微
反映发电机组在该运行状态下，出力增加或减少单位值 时，能源消耗增加或减少的多少。
3、有功负荷的最优分配（火电厂、不计能源消耗受限） ① 目标函数
n
min F F1(PG1) F2 (PG2 ) Fn (PGn ) Fi (PGi ) i 1
② 约束条件
等约束条件：
n
n
PGi PLi P
(k
1、2
m)
m
W2
k
(
P (1) H 2.k
)tk
K (1)
循环计算，直到
（p） 2
K ( p) K，则 （2kp）1即为所求。
例题2
三、多个火电厂和多个水电厂的负荷分配
给定
（1 0）、（20）
（0） b
P(0) Hi.k
(k
1、2
m)(i
1、2
b)
K
(0) i
(i
1、2
b)
与已知 Ki (i 1、2 b) 比较
n
n
PGi PLi 0
i 1
i 1
增率准则 （4）
--—等耗量微增率准则
◆ 计及有功不等约束时，有功负荷的最优分配 先不考虑不等约束条件，按等耗量微增率准则对负荷进行
分配； 对于分配功率超过上限的机组取上限，低于下限的机组取
下限； 从总负荷中减去按上限或下限发电机组的出力，将剩余的
负荷在剩余机组中再按等耗量微增率准则进行分配。 ◆ 节点电压及无功不等约束条件的考虑
KG
1
PG f
KG
1
PG f
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 KG*=33.3~20
水轮发电机组
%=2~4或 KG*=50~25
二、电力系统频率的一次调整
1、工作过程