【正文】 當(dāng)頻率調(diào)整器動作時，問二次調(diào)頻作用增發(fā)的功率為多少。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行于,時，主調(diào)頻廠出力為其額定值的50%。A、A、B兩系統(tǒng)都參加一、二次調(diào)頻，經(jīng)二次調(diào)頻A、B兩系統(tǒng)機(jī)組都增發(fā)50MW；B、A、B兩系統(tǒng)都參加一次調(diào)頻， A系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW；C、A、B兩系統(tǒng)都參加一次調(diào)頻，B系統(tǒng)有機(jī)組參加二次調(diào)頻，增發(fā)60MW。求在下列情況下頻率的變化量和聯(lián)絡(luò)線功率的變化量：A、當(dāng)兩系統(tǒng)機(jī)組都參加調(diào)頻時；B、當(dāng)A系統(tǒng)機(jī)組參加一次調(diào)頻，B系統(tǒng)機(jī)組不參加一次調(diào)頻時；C、兩系統(tǒng)機(jī)組都不參加一次調(diào)頻時。⑤ A、B兩系統(tǒng)由聯(lián)絡(luò)線相連如圖所示。③ 計算題②情況下，發(fā)電機(jī)按平均出力發(fā)電和按最有負(fù)荷最優(yōu)分配發(fā)電兩種情況下每天的燃料消耗量。 問答題① 什么是發(fā)電廠的強(qiáng)迫功率？水電廠的強(qiáng)迫功率由什么決定？② 我國電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠主要有哪些類型？各自的特點(diǎn)什么？③ 在既有水電廠、抽水蓄能電廠、火力發(fā)電廠和核電廠的電力系統(tǒng)中，枯水季節(jié)各類發(fā)電廠的合理組合順序是什么？④ 在能源消耗不受限制、不計不等約束條件的情況下，電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最有分配原則是什么？電力系統(tǒng)的不等約束條件在有功負(fù)荷最分配時如何考慮？⑤ 什么是水煤換算系數(shù)？水煤換算系數(shù)與水電廠的允許耗水量有何關(guān)系？⑥ 電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整是針對何種負(fù)荷變化引起的頻率變化的？頻率的二次調(diào)整又是針對何種負(fù)荷變化引起的頻率變化的？各通過何種自動裝置來完成？⑦ 電力系統(tǒng)頻率一次調(diào)整的特點(diǎn)是什么？頻率二次調(diào)整的特點(diǎn)是什么？⑧ 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻時，為什么要特別注意系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上的功率變化？⑨ 增大電力系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率有何益處？如何提高電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率？ 計算題① 某地方電力系統(tǒng)有21臺機(jī)組，各臺機(jī)組的額定容量、有功出力、調(diào)差系數(shù)如下表所示，若電力系統(tǒng)負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率為,請計算電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率有名值。A、1號機(jī)組；B、2號機(jī)組；C、3號機(jī)組。A、具有調(diào)整庫容的大型水電廠；B、核電廠；C、火力發(fā)電廠。③ 下面所列的電力系統(tǒng)負(fù)荷波動中，可以預(yù)測的是（ ）A、由用電設(shè)備的投入和退出運(yùn)行所引起的第一類負(fù)荷變化；B、由大容量的用電設(shè)備投入或退出所引起的第二類負(fù)荷變化； C、由生產(chǎn)、生活規(guī)律和氣象條件變化所引起的第三類負(fù)荷變化。五、作業(yè)題 選擇題 ① 影響電力系統(tǒng)頻率高低的主要因素是（ ） A、電力系統(tǒng)的有功平衡關(guān)系； B、電力系統(tǒng)的無功平衡關(guān)系； C、電力系統(tǒng)的潮流分布。解：由耗量特性求得： 根據(jù)等耗量微增率準(zhǔn)則有： 聯(lián)立求解得：、由于，取將剩余的負(fù)荷200MW50MW=150MW在3機(jī)組之間按等耗量微增率準(zhǔn)則重新分配得： 、答：負(fù)荷功率為200MW時機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配方案是： 、例題二聯(lián)合電力系統(tǒng)的接線圖及參數(shù)如下，聯(lián)絡(luò)線的功率傳輸限制為300MW，頻率偏移超出才進(jìn)行二次調(diào)頻，當(dāng)子系統(tǒng)A出現(xiàn)功率缺額200MW時，如系統(tǒng)A不參加一次調(diào)頻，聯(lián)絡(luò)線的功率是否越限？（10分）解： 1）系統(tǒng)A不參加一次調(diào)頻，不進(jìn)行二次調(diào)頻時的頻率偏移 調(diào)頻器不會動作進(jìn)行頻率的二次調(diào)整。根據(jù)上述要求，在滿足調(diào)整時不致引起系統(tǒng)內(nèi)部或聯(lián)絡(luò)線工作的困難要求的前提下，枯水季節(jié)應(yīng)選擇具有調(diào)節(jié)庫容的大容量水電廠擔(dān)負(fù)系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)；在洪水季節(jié)，為充分利用水力資源，水電廠通常滿發(fā)，此時可以選擇調(diào)節(jié)性能較好的火力發(fā)電廠擔(dān)負(fù)系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)。調(diào)頻機(jī)組通常設(shè)置在一個發(fā)電廠內(nèi)，該電廠稱為調(diào)頻電廠，如一個電廠的機(jī)組不能完成二次調(diào)整任務(wù)，也可以設(shè)置多個發(fā)電廠作為輔助調(diào)頻電廠。即如果調(diào)頻器動作后，調(diào)頻機(jī)組功率的變化能夠完全補(bǔ)償系統(tǒng)負(fù)荷的變化，即二次調(diào)整結(jié)束后系統(tǒng)的功率缺額為零，則系統(tǒng)頻率恢復(fù)到負(fù)荷變化前的頻率。② 電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整通過調(diào)頻機(jī)組的調(diào)頻器動作，平移發(fā)電機(jī)的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線，改變發(fā)電機(jī)組的有功功率來實(shí)現(xiàn)，其調(diào)解情況如圖 所示。但系統(tǒng)的負(fù)荷單位調(diào)節(jié)功率較?。ǎ?發(fā)電機(jī)組由于受調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定工作的限制，也不能采用較小的調(diào)差系數(shù)（即不能有較大的單位調(diào)節(jié)功率）。其調(diào)節(jié)情況如圖 所示。 發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)之間的關(guān)系為 當(dāng)取時， 發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或相應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率是可以調(diào)整的，受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制，其調(diào)節(jié)范圍有限，一般，汽輪發(fā)電機(jī)組的或；水輪發(fā)電機(jī)組的或。發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率（）與調(diào)差系數(shù)具有調(diào)速器的發(fā)電機(jī)有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線的斜率稱為發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率，它反映在一定范圍內(nèi)，發(fā)電頻率升高或降低單位頻率時發(fā)電機(jī)減發(fā)或增發(fā)的有功功率的多寡。裝有調(diào)頻器發(fā)電機(jī)的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線如圖所示。在發(fā)電機(jī)裝有調(diào)速器的情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降時，調(diào)速器動作，增大進(jìn)汽閥門（汽輪發(fā)電機(jī)組）或進(jìn)水閥門（水輪發(fā)電機(jī)組）的開度，使汽輪機(jī)或水輪機(jī)的進(jìn)汽量或進(jìn)水量增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降越多，進(jìn)水量或進(jìn)水量越大，發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)從從進(jìn)水量小的特性曲線向進(jìn)水量大的曲線轉(zhuǎn)移，如圖中的曲線ab，當(dāng)調(diào)速器動作使其進(jìn)汽閥門或進(jìn)水閥門開度達(dá)到最大時，進(jìn)汽量和進(jìn)水量不能再隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的下降而增加，運(yùn)行點(diǎn)將隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的下降，沿曲線bc轉(zhuǎn)移，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時，發(fā)電機(jī)的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線為abc，通常用圖中的折線代替曲線，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化不大的情況下，這種近似所產(chǎn)生的誤差并不很大。發(fā)電機(jī)的有功功率—頻率靜態(tài)特性① 無調(diào)速器時圖為無調(diào)速器發(fā)電機(jī)有功功率、轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)矩的靜態(tài)頻率特性曲線，在無調(diào)速器情況下，原動機(jī)的進(jìn)汽量（汽輪發(fā)電機(jī)組）或進(jìn)水量（水輪發(fā)電機(jī)組）保持不變，當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時，即發(fā)電機(jī)頻率時，轉(zhuǎn)子所受到的機(jī)械轉(zhuǎn)矩最大，但由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零，所以原動機(jī)輸入的機(jī)械功率為零，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率為零；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高時機(jī)械轉(zhuǎn)矩減小，在某一轉(zhuǎn)速下原動機(jī)輸送到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械功率達(dá)到最大，發(fā)電機(jī)輸出有功功率達(dá)到最大；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到與汽流或水流的速度相等時，作用在轉(zhuǎn)輪上的機(jī)械轉(zhuǎn)矩為零，原動機(jī)輸出機(jī)械功率為零，發(fā)電機(jī)輸出有功功率為零。 負(fù)荷的有功功率—頻率靜態(tài)特性曲線或 稱為有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，簡稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。56電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率—頻率靜態(tài)頻率特性曲線如圖 所示。電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率與頻率的關(guān)系用數(shù)學(xué)式表示為式中，為電力系統(tǒng)頻率為時，整個電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷；為電力系統(tǒng)頻率為時，整個電力系統(tǒng)的有功負(fù)荷；為各類性質(zhì)的負(fù)荷占的比例。發(fā)電機(jī)組的無功不等約束條件和電壓不等約束條件，由于和有功負(fù)荷的最優(yōu)分配無直接關(guān)系，通常在確定了有功負(fù)荷的最優(yōu)分配后，計算電力系統(tǒng)潮流分布時再予以考慮。能源消耗不受限制、不計不等約束時，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配原則為在滿足功率平衡的條件下，按各臺機(jī)組耗量微增率相等的原則分配。枯水季節(jié)的發(fā)電廠的合理組合順序?yàn)椋簾犭姀S、徑流式水電廠、水電廠的強(qiáng)迫功率，核電廠，燃燒當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)燃料的火力發(fā)電廠，高溫高壓火力發(fā)電廠，水電廠的可調(diào)節(jié)功率；洪水季節(jié)的發(fā)電廠的合理組合順序?yàn)椋簾犭姀S、水電廠，核電廠，燃燒當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)燃料的火力發(fā)電廠，高溫高壓火力發(fā)電廠，中溫中壓火力發(fā)電廠。本課程僅涉及發(fā)電廠的合理組合順序問題。有功功率最優(yōu)分布的另一內(nèi)容是有功負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組之間的最優(yōu)分配，有功負(fù)荷的最優(yōu)分配考慮的實(shí)際上是電力系統(tǒng)熱備用的分布問題。負(fù)荷備用和部分事故備用采用熱備用（事故備用采用熱備用的多少，根據(jù)最嚴(yán)重事故后，系統(tǒng)頻率維持在規(guī)定值的需要確定），國名經(jīng)濟(jì)備用、檢修備用和部分事故備用采用冷備用方式。備用容量的設(shè)置是保證供電可靠性和良好電能質(zhì)量，以及實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提。系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷是根據(jù)預(yù)測負(fù)荷統(tǒng)計的結(jié)果，考慮到系統(tǒng)預(yù)測負(fù)荷的誤差和短時的負(fù)荷波動，以及電力系統(tǒng)故障等造成的有功電源退出運(yùn)行，系統(tǒng)地電源容量必須大于系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷。電力系統(tǒng)有功電源容量分為：電源額定容量—系統(tǒng)裝機(jī)的額定容量之和；系統(tǒng)電源容量—系統(tǒng)中可運(yùn)行機(jī)組的可發(fā)容量之和。經(jīng)驗(yàn)法根據(jù)過去的運(yùn)行資料和氣象條件的變化憑過去的工作經(jīng)驗(yàn)對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，這種方法的測量誤差一般可以控制在2%~3%以內(nèi)；回歸分析法和時間序列法則是通過計算機(jī)程序，利用過去的運(yùn)行記錄推算未來的負(fù)荷，是比經(jīng)驗(yàn)法更為科學(xué)的統(tǒng)計分析方法，是負(fù)荷預(yù)測的發(fā)展方向。電力系統(tǒng)有功負(fù)荷曲線的預(yù)測要實(shí)現(xiàn)第三類負(fù)荷在各發(fā)電機(jī)組之間的最優(yōu)分配，必須準(zhǔn)確地預(yù)測第三類有功負(fù)荷曲線。針對第一類負(fù)荷波動所引起的頻率波動所進(jìn)行的調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)整；針對第二類負(fù)荷波動所引起的頻率波動所進(jìn)行的調(diào)整稱為頻率的二次調(diào)整；針對第三類負(fù)荷變化所進(jìn)行的調(diào)整稱為頻率的三次調(diào)整。電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的變化分為第一類負(fù)荷變化、第二類負(fù)荷變化和第三類負(fù)荷變化，這些負(fù)荷變化所引起的系統(tǒng)有功功率平衡關(guān)系破壞，將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的波動。有功功率不足，系統(tǒng)頻率下降；有功功率過剩時，系統(tǒng)頻率上升。三、重點(diǎn)及難點(diǎn)提示電力系統(tǒng)的有功功率平衡及電力系統(tǒng)頻率與有功功率平衡之間的關(guān)系電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，任意時刻有功電源所發(fā)出的有功功率一定等于電力系統(tǒng)所消耗的有功功率，即。第五章 電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整一、學(xué)習(xí)目的及要求通過本章的學(xué)習(xí)掌握電力系統(tǒng)的有功功率平衡關(guān)系和電力系統(tǒng)有功功率平衡與系統(tǒng)頻率的關(guān)系、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整控制的方法和電力系統(tǒng)負(fù)荷變化及頻率調(diào)整的分類、有功負(fù)荷曲線的預(yù)測方法、電力系統(tǒng)電源容量和備用容量；掌握各類發(fā)電廠的特點(diǎn)和合理組合；掌握電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分配原則和最優(yōu)分配計算；掌握發(fā)電機(jī)的有功功率靜態(tài)頻率特性和電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率靜態(tài)頻率特性；掌握電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的方法；掌握對調(diào)頻廠的要求和調(diào)頻廠的選擇。求節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。⑥高斯塞德爾潮流計算法為什么又稱為一部迭代法？⑦高斯塞德爾潮流計算法和牛頓拉夫遜潮流計算法配合使用的目的是什么？⑨PQ分解法修正方程式的系數(shù)矩陣，同牛頓拉夫遜法修正方程式的雅可比矩陣相比較具有哪些特點(diǎn)？這些特點(diǎn)對于提高潮流計算速度有何影響？⑩電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)變量的約束條件有哪些？計算題①電力系統(tǒng)等值電路如下圖所示。（ ）⑩PQ分解法是對牛頓拉夫遜潮流計算法的改進(jìn)，改進(jìn)的依據(jù)之一是高壓電網(wǎng)中，電壓相角的變化主要影響電力系統(tǒng)的有功功率潮流分布，從而改變節(jié)點(diǎn)注入有功功率；電壓大小的變化主要影響電力系統(tǒng)無功功率潮流的分布，從而改變節(jié)點(diǎn)注入無功功率。⑧高斯塞德爾潮流計算法，由于收斂速度慢，在電力系統(tǒng)潮流計算中很少單獨(dú)使用。（ ）⑥電力系統(tǒng)潮流計算中，必須設(shè)置，并且只設(shè)置一個平衡節(jié)點(diǎn)。（ ）④當(dāng)變壓器采用形等值電路時，改變變壓器變比將引起系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中所有元素的變化。（ ）②電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣通常根據(jù)節(jié)點(diǎn)自導(dǎo)納和節(jié)點(diǎn)互導(dǎo)納的定義形成；而節(jié)點(diǎn)的阻抗矩陣通常采用支路追加法形成。若在節(jié)點(diǎn)3間增加一條阻抗Zk=j2的線路，求修改后的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。各節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納和互導(dǎo)納分別為：、、。平衡節(jié)點(diǎn)功率計算公式：線路功率計算公式：線路中的功率損耗為四、解題指導(dǎo) 例題1求下圖所示等值網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣（圖中數(shù)值為標(biāo)么阻抗）。PV節(jié)點(diǎn)無功功率越限的處理不管采用那種計算方法，都可能出現(xiàn)PV節(jié)點(diǎn)無功功率越限的情況，這時，這些節(jié)點(diǎn)的無功功率應(yīng)相應(yīng)地取其上限、或下限，即這些節(jié)點(diǎn)由PV節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)。PQ分解法的特點(diǎn)為占據(jù)計算機(jī)內(nèi)存小、計算中不需對系數(shù)矩陣進(jìn)行修改、均為對稱矩陣求逆運(yùn)算的運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于非對稱矩陣的求逆運(yùn)算量，從而提高了計算速度。的特點(diǎn)，將雅可比矩陣中的H、L進(jìn)行簡化。第一個簡化是：在忽略電力元件電阻的情況下，節(jié)點(diǎn)電壓的相角的改變主要影響電力系統(tǒng)的有功功率潮流從而各節(jié)點(diǎn)的注入有功功率；各節(jié)點(diǎn)電壓大小的改變主要影響各元件中的無功功率潮流從而各節(jié)點(diǎn)的注入無功功率；并據(jù)此將中的N、J略去，而將修正方式簡化為。牛頓－拉夫遜潮流計算法是當(dāng)前廣泛采用的潮流計算方法。牛頓－拉夫遜潮流計算法牛頓－拉夫遜潮流計算法是將電力系統(tǒng)的節(jié)電電壓方程展開為功率平衡方式，然后在將其線性化，得到修正方程式（線性方程組），然后利用解線性方程組的方法計算節(jié)點(diǎn)電壓的修正量，并求節(jié)點(diǎn)電壓的新值，然后利用節(jié)點(diǎn)電壓的新值重新計算雅可比矩陣的各個元素，重解修正方程式，求新的節(jié)點(diǎn)電壓修正量，再求節(jié)點(diǎn)電壓新值，…….直到求得的節(jié)點(diǎn)電壓修正量小于規(guī)定值（即收斂判據(jù)），則最后一次求得的電壓（大小和相角）即為節(jié)點(diǎn)電壓方程的解。高斯－塞德爾潮流計算法高斯－塞德爾潮流計算法的標(biāo)準(zhǔn)書寫模式為…………………………………………………………………………………………………………………………………………由于迭代計算中所用的電壓為第K次和第（K＋1）次的迭代結(jié)果，所以高斯－塞德爾潮流計算法又稱為異步迭代法。由于節(jié)點(diǎn)注入系統(tǒng)的有功功率、節(jié)點(diǎn)電壓大小一定，故稱為PV節(jié)點(diǎn)；平衡節(jié)點(diǎn)：此種節(jié)點(diǎn)已知量為、（＝0），待求量為、由于該節(jié)點(diǎn)在電力系統(tǒng)中起維持系統(tǒng)功率平衡的作用，故稱為平衡節(jié)點(diǎn)。②電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的分類PQ節(jié)點(diǎn)，此種節(jié)點(diǎn)已知量為、待求量為和。不可控變量：負(fù)荷的有功功率、無功功率,共2n個，對于無負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)，、。電力系統(tǒng)的變量和節(jié)點(diǎn)分類①電力系統(tǒng)的變量分為不可控變量、可控變量和狀態(tài)變量三種。③節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)方陣，對于一個n個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)，其導(dǎo)納矩陣為nn階；對稱矩陣，矩陣的上三角元素與下三角元素完全相同；稀疏矩陣，電力系統(tǒng)大多數(shù)節(jié)點(diǎn)之間無直接聯(lián)系，所以矩陣的非對角元素多數(shù)為零；④導(dǎo)納矩陣的形成