电力系统的经济负荷分配

i 1 i 1 ng ng
拉格朗日方程为：
上式对功率的偏导数为零，得：
pe L C 1 Pi Pi Pi pe Ci 1 0 Pi Pi
或
Ci Pi
pe Ci Li 1 Pi Pi
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 P s e t 为输电线路功率的 整定值， f
set
P
为系统频率整定值，
机组调速器
f
输电线路
电力 系统
P 为输电线路功率的实际值，
f

N (S )
PG

f
Bf

set
P
set
为系统频率的实际值，B f 为频率 偏差因子， K ( S ) 外部控制回路， 用来根据电力系统频率偏差和输


N (S )
1
G
1
电


N
2
(S )
G
2

力 系

N 3 (S )
G
3
统
P
f
区域控制误差 ACE 负荷分配器
K (S )
图3-18 具有多台发电机的AGC系统
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。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
四、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，10S~3min） ：电力系统控制中心根据系统的频率和区域间相连的输 电线上的功率偏移； • 按照经济调度（简称 EDC ，即英文 Economic Dispatch Control） （三次调整，>3min）：按照负荷曲线及预测 出几分钟后总负荷变化趋势，由计算机算出发电机组最 优经济的输出功率 。
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 ——分配系数。
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 P bi 和 i 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 i 来表 示，但它与按经济调度调整负荷的“分配系数 i ”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
式中
1 Li pe Li ——线损修正系数， 1 Pi
——系统微增率；
；
pe Pi
——网损微增率。
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。
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
经济负荷分配没有考虑输电线路和变压器等设备的传输限制。 事实上，输电线路有发热、电压和传输稳定问题。随着系统负 荷的不断增加，这一问题必须加以解决。这就引出了稳定约束 的最优潮流问题。
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：
n n PCi Pbi i PGi ACE Pbi i 1 i 1
式中
P ci ——各台发电机组的设定调整功率；
第三节
ACE
电力系统的经济调度与自动调频
调整 分配
P

G1
P
Gi
经济 分配
P
Gn
图3-19 具有一个并联附加分配回路的 AGC 控制系统示意图
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
或
ci

P P
bi
n i i 1
Gi
ACE

K (S )
ref
P
AGC系统
图 3-17 单台发电机组的 AGC 系统
电线路上的功率偏差来确定输出控制信号， P ref 为系统要求调整的控制 信号功率， N ( S ) 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 据等微增率准则或 其他原则来控制各 台发电机输出功率 的大小。
二、不考虑网损时负荷的经济分配
设有 n 台机组， 每台机组承担的负荷为 P1 ，P 2 ， „，
P n ，对应的燃料消耗为 C ， C ，„， C n ，则总的燃料
1
2
消耗为
2 C C i i i P i P i i i 1 i 1 ng ng
而总负荷功率 P L 为
i 1
n
PL 0
第三节
电力系统的经济负荷分配
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 C 0 （ i ＝1， 2， „， n） Pi Pi Pi
（3-33）
第三节
L
电力系统的经济调度与自动调频
因 P 是常数， 同时各机组的输出功率又是相互无关的， 所以
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
b
2 P2 P 1 P 1 P
b1
b1
机组 1
b1
b2 b2
P
'
Sb1P1P1b1 Sb2 P2 P2b2
省煤 耗煤
b2
'
机组2
P
P1
'
P1
P2
P2
'
P
图 3-15 机组负荷改变时耗量的变化示意图
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
P
i 1
n
i ACE bi
n n P i i ACE ci P bi i P Gi P bi 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
Ci L n 0 P P i L Pi Pi Pi i 1
Ci 1 0 0 Pi
Ci 0 Pi
或
Ci Pi
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
第三节、电力的经济负荷分配
整个电网的发电 成本
发电厂 成本
发电厂 成本
运行参数
燃料成本
传输损耗
第三节
电力系统的经济负荷分配
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。 dCi 2 i 2 i Pi i Ci i i P P i i i dPi • 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 。
地区 A
N 满足 地区间规定的净交换功率
子系统N
P A P B PC
保持本系统的频率为额定值
地区 C
图3-21 互联电力系统的AGC控制
Ci i 2 i Pi Pi
由此可得
Cn C1 C2 P P2 Pn 1
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
二、考虑网损时负荷的经济分配 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 C 1 ， C 2 ，„， C n ，则全系统总的燃料消耗为
2 C C i i i P i P i i i 1 i 1 ng ng
总的发电功率与总负荷 P L 及线损 p 相平衡，即
e
Pi P L
i 1
ng
p
e
0
第三节
电力系统的经济调度与自动调频
L Ci ( P L pe P i)
P P
L i 1
ng
i
第三节
电力系统的经济负荷分配
L C
用拉格朗日乘子法则来求解 取拉格朗日方程 式中 C——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
P1 P2 Pn PL 0
或
P1, P2 ,， Pn P i
第三节
P
ref
电力系统的经济调度与自动调频
增减
计算机 命令 遥控 程序 发信机 编
遥控 收信机
机组 控制器
发电 机组 调速器
码
P
G
命
遥控 收信机
令
遥控 发信机
功率 测量
调度中心计算机 数字遥测系统
发电机
图3-20 计算机数字遥测遥控发电机组控制系统