電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)功率的自動調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 一、概述一、概述 電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)條件下的頻率 f 是全系統(tǒng)一致的運行參數(shù) 頻率變化是系統(tǒng)負(fù)荷與電源之間的功率失去平衡所致。 原動機(jī)輸入功率：60pnf 機(jī)組的動能)(111mkimmlgitiwdtdppp電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性電網(wǎng)頻率變動情況tp持續(xù)分量持續(xù)分量脈動分量脈動分量隨機(jī)分量隨機(jī)分量負(fù)荷瞬時變動情況負(fù)荷瞬時變動情況頻率波動對電網(wǎng)運行的影響： 偏離電力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行點；

2、 影響用戶生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量； 頻率過低過高都會危及電網(wǎng)安全運行電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分的，應(yīng)滿足安全運行約束；符合經(jīng)濟(jì)運行要求，發(fā)揮能源最大效益；頻率偏差控制在預(yù)定范圍內(nèi)，保證電能質(zhì)量。調(diào)頻是電力系統(tǒng)運行的主要任務(wù)之一調(diào)頻是電力系統(tǒng)運行的主要任務(wù)之一一般允許頻率偏差為一般允許頻率偏差為0.1hz電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù) 60n系統(tǒng)頻率 60pnf mgimtipp11正常情況mkilmgimtiwdtdppp111lmgimtippp11負(fù)荷突然變動而使發(fā)電機(jī)組電功率增加pl

3、機(jī)組轉(zhuǎn)速降低，系統(tǒng)頻率下降。第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理發(fā)電機(jī)的負(fù)荷功率原動機(jī)輸入功率系統(tǒng)頻率的變化電力系統(tǒng)負(fù)荷: 不斷變化 原動機(jī)輸入功率的改變: 緩慢頻率的波動: 難免 維持系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi); 力求使系統(tǒng)負(fù)荷在發(fā)電機(jī)組之間實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配。 電力系統(tǒng)運行中的主要任務(wù)之，就是對頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理二 電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率頻率特性 1. 當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變, 這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率頻率特性。 與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電弧

4、爐、電阻爐、整流負(fù)荷等； 與頻率成正比的負(fù)荷，如切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷揚機(jī)等； 與頻率的二次方成比例的負(fù)荷，如變壓器中的渦流損耗，但這種損耗在電網(wǎng)有功 損耗中所占比重較小; 與頻率的三次方成比例的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等; 與頻率的更高次方成比例的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等。 2. 電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系，可以歸納為以下幾類，電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率 - - 頻率特性頻率特性 負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性：)( ffpl頻率下降時，負(fù)荷功率也下降到 ；頻率上升

5、時，負(fù)荷功率也上升到 。負(fù)荷特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率下重新平衡，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)。lbplap負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)：因為頻率變化很小，所以 為一直線，取值范圍在13之間。dfdpklldfdpkllfplfnfbplnplbab電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理 電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率頻率特性 1. 當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變, 這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率頻率特性。 與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電弧爐、電阻爐、整流負(fù)荷等； 與頻率成正比的負(fù)荷，如切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷揚機(jī)等； 與頻率的二次方成比例的負(fù)

6、荷，如變壓器中的渦流損耗，但這種損耗在電網(wǎng)有功 損耗中所占比重較小; 與頻率的三次方成比例的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等; 與頻率的更高次方成比例的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等。 2. 電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系，可以歸納為以下幾類，電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理fpl4. 系統(tǒng)的負(fù)荷隨頻率下降的特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率值下重新平衡。這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。其大小用kl表示。1*11*2*3*21*32mmnnnllfamfnafafaadfdpk5. 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)nnlneleneleeleelelelfafafafaapffp

7、affpaffpaffpapap*3*32*2*10*3322103. 負(fù)荷的功率頻率特性一般表達(dá)式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性簡化表達(dá)當(dāng)頻率偏離額定值不大時當(dāng)頻率偏離額定值不大時，負(fù)荷有功頻率靜態(tài)特性用一，負(fù)荷有功頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。條近似直線來表示。fptgkdd fpffppkdndndd/負(fù)荷的負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)數(shù)或稱為負(fù)荷的或稱為負(fù)荷的頻率調(diào)頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)節(jié)效應(yīng)，表示負(fù)荷隨頻，表示負(fù)荷隨頻率的變化程度。率的變化程度。例例5 51 1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理三、發(fā)電機(jī)組的功率三、發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性頻

8、率特性v （一）發(fā)電機(jī)的功率（一）發(fā)電機(jī)的功率 - 頻率特性頻率特性 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程： 功率方程： 無調(diào)速器時，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都為額定值。bamg221ccpg加調(diào)速器后，將從一條靜態(tài)特性曲線向另一條靜態(tài)特性曲線過渡。p*m*f*pg*mg*1.01.0pf1233aa”a”電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性有調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)功率-頻率特性：rk1有差調(diào)節(jié)調(diào)差系數(shù)gpfr調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率的分配調(diào)差特性為區(qū)域，有失靈區(qū)。kr ,pgfpgbpgapgfabfnf1p1p2fabcfnp1p2p1p2p1p2plpf1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝

9、置原理二 發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性 1. 頻率變化而引起發(fā)電機(jī)組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)持性。 未配調(diào)速器的發(fā)電機(jī)組功率頻率特性 配有調(diào)速器的發(fā)電機(jī)組功率頻率特性 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理*1fprkgg3. 發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜特性系數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組: 16.625 水輪發(fā)電機(jī)組: 2550 fpg*ggegegpfppffrpfr2. 發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理4. 調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率分配的關(guān)系p1p2p1p2pp12f*1*2*2*1*0rrppprfggg兩機(jī)組間的功率增量分配電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動

10、裝置原理5. 多機(jī)組間的功率增量分配*22*211*1*1igieegiegiegiieggeggniigieenigieeeeniigieenigirppprppprpprpprpprfrpprpppffrrpffppgieeigiigipffrpfrp*11電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理 對沒有調(diào)節(jié)容量的機(jī)組(調(diào)差系數(shù)趨于無限大)應(yīng)以pieri*為零代入； 多臺機(jī)組調(diào)差系數(shù)等于零是不能并聯(lián)運行的； 一臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù)等于零與多臺有差調(diào)節(jié)機(jī)組的并列運行是不現(xiàn)實的。在電力系統(tǒng)中，所有機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)節(jié)，由它們共同承擔(dān)負(fù)荷的波動。6 幾點注意電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原

11、理7. 調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)ewff失靈度*/rprpfrpfwwwwwfpfwfwpwpwfepe電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 思考題思考題1 已知：兩機(jī)組并聯(lián)于一條母線上， 。且調(diào)速系統(tǒng)保證了兩臺機(jī)完全同步。若1號、2號機(jī)組額定功率分別為60mw，80mw，兩機(jī)均額定運行。求：當(dāng)系統(tǒng)要求增加20mw的輸出時，母線的頻率為多少？每臺發(fā)電機(jī)分別承擔(dān)多少功率？%5%,421rr電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 系統(tǒng)頻率特性是由負(fù)荷頻率特性和發(fā)電機(jī)頻率特性共同形成的。無

12、調(diào)速有調(diào)速21lllppp到狀態(tài)b，pl未變，pg沒增加到狀態(tài)c，再調(diào)可以到狀態(tài)dpfpl = f(f)pl1 = f(f)aplfnbdpl1plcpl2f3f2pl1pl2電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理三 電力系統(tǒng)的頻率特性 調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用被稱為一次調(diào)節(jié)。 12fe34所有機(jī)組均無調(diào)速器機(jī)組裝有調(diào)速器pl=f(f)pg=f(f)pf電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 思考題思考題2 已知：某電力系統(tǒng)， ，當(dāng)pl=3000mw時，fn=50hz。求負(fù)荷增加120mw時，系統(tǒng)調(diào)速后的運行點。20, 5 . 1glkk電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝

13、置原理自動裝置原理第二節(jié) 調(diào)速器原理 機(jī)械液壓調(diào)速器：將轉(zhuǎn)速的變化轉(zhuǎn)變成離心 飛擺的位移量。 電氣液壓調(diào)速器：將轉(zhuǎn)速的變化變成電信號。 調(diào)速器通常分為v 比例積分(pi)調(diào)速器v 比例積分微分(pid)調(diào)速器按其控制規(guī)律來劃分 電液調(diào)速系統(tǒng)的靈敏度高，調(diào)節(jié)速度快。并有較高的調(diào)節(jié)精度，特別是當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷后，能穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速運行； 易實現(xiàn)多種控制信號的綜合控制； 參數(shù)的調(diào)節(jié)靈活； 省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜的飛擺機(jī)構(gòu)，運行維護(hù)方便。電液式與機(jī)械式比較有以下優(yōu)點：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理一 機(jī)械液壓調(diào)速器1 工作原理 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理2 調(diào)速系統(tǒng)框圖 3 轉(zhuǎn)速給定裝置調(diào)節(jié)過

14、程4 機(jī)組靜特性平行移動 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理轉(zhuǎn)速給定裝置調(diào)節(jié)過程a c bd f ea c bd f ea c bd f ea c bd f e電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理轉(zhuǎn)速給定裝置調(diào)節(jié)過程b c ae f db c ae f db c ae f db c ae f d電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理二 功率頻率電液調(diào)速器 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理1 轉(zhuǎn)速測量 a 磁阻發(fā)送器 磁阻發(fā)送器的作用是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電壓信號。它由齒輪和測速磁頭兩部分組成，齒輪與主軸聯(lián)在一起。測速磁頭由永久磁鐵和線圈組成，且與齒輪相距一定間隙。當(dāng)汽輪機(jī)

15、轉(zhuǎn)動時帶動齒輪一起旋轉(zhuǎn)。測速磁頭所對的齒頂及齒槽交替地變化，這種磁阻的變化導(dǎo)致通過測速磁頭磁通的相應(yīng)變化，于是在線圈中感應(yīng)出微弱的脈動信號，該信號的頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)速成正比。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理b 頻率電壓變送器 3) 頻率電壓變送器的輸出特性 2) 工作波形1) 方框圖 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理頻率電壓變送器的工作波形 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理2 功率測量 810cosbidrechhb3421電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理ugehtbitaictiuettiukkkbiketikikbtukukimmhmmchmmgc2cosco

16、s2sinsinsinsin32132211電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理3 轉(zhuǎn)速和功率給定環(huán)節(jié) 轉(zhuǎn)速和功率給定環(huán)節(jié)用高精度穩(wěn)壓電源供電的精密多轉(zhuǎn)電位器構(gòu)成。其輸出電壓值即可表示為給定轉(zhuǎn)速或功率，多轉(zhuǎn)電位器由控制電機(jī)帶動，以適應(yīng)當(dāng)?shù)鼗蜻h(yuǎn)方控制的需要。 4 電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)電液轉(zhuǎn)換器把調(diào)節(jié)量由電量轉(zhuǎn)換成非電量油壓。液壓系統(tǒng)由繼動器、錯油門和油動機(jī)組成。 5 調(diào)速器的工作 pmrfmpf00pfkpmrfmgpf電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理三 數(shù)字式電液調(diào)速器 控制電路部分的功能用微機(jī)實現(xiàn)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理調(diào)速器原理調(diào)速器原理機(jī)械液壓式調(diào)速器原理功

17、率-頻率電液調(diào)速系統(tǒng)原理電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理第三節(jié) 電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性 一 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 1 調(diào)速器如果b點和d點不動，a點向上移動時，帶動e點也向上移動；如果a點和d點不動，b點向下移動時，帶動e點也向下移動；如果a點和b點不動，d點向上移動時，帶動e點向下移動。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理dtxkxxkdtxdebeb33 ssxksxeb3 sfrspsgsxsfrspstksxsfkkspskkkksxksksfkspksxsfkspksxksksxkspksfksxkscnbcnnbcbcbcbbcb111111214342341212

18、344213bcecdabdaexkpkfkxpkxfkxxkxkxkx42121421 sxkspksfksxbce421電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理 ttbttstksxspsg1 簡單的汽輪機(jī)的傳遞函數(shù) 再熱式汽輪機(jī)的傳遞函數(shù) rtrtbttststskrtksxspsg111 水輪機(jī)的傳遞函數(shù) ststsxspsgwwbtn5 . 0112 原動機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理3 調(diào)速器+汽輪機(jī)r1nnstk1ttstk1f(s)pt(s)pc(s)xb(s)gn(s)gt(s)+-r1tnstst111f(s)pt(s)pc(s)gnt(s)+-knkt=1電力

19、系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理1) 發(fā)電機(jī)組動能提供的功率增量； 2) 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)而引起的負(fù)荷功率變化；3) 聯(lián)絡(luò)線上功率的變化。 4 電網(wǎng)部分(發(fā)電機(jī)、負(fù)荷及聯(lián)絡(luò)線） 負(fù)荷變化與發(fā)電機(jī)組輸入功率變化的差值： 控制區(qū)3控制區(qū)2控制區(qū)1控制區(qū)i電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理 sfsgspspspstksgsfstkspspspfkwtkksfsfkwkspspspspsfksfwspsppfkdtfdfwppdtfdfwdtdwwffwfffwffwpfkdtdwppipitilitipipipiipipitilitielikiepilipiielikielitiliti

20、tiiliekielititiiliiekielitiiekiekikieeikieeiekieeikitiilikiliti1112,1122222122功率平衡關(guān)系式（有名值）功率平衡關(guān)系式（有名值）電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理pipistk1pli(s)pti(s)gpi(s)pti(s)fi(s)-+功率平衡式的框圖電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理 sfsgspspspstksgsfstkspspspfkhtkksfsfkhkspspspspsfksfhspsppfkdtfdfhpppwhppfkdtfdfwppipitilitipipipiipipitilitie

21、liipilipiieliilitilititiilieilititiiliieilitiiekieiietiiliiekieliti*1112,11222,2功率平衡關(guān)系式（標(biāo)么值）功率平衡關(guān)系式（標(biāo)么值）電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理jiijljiijijijljiijijijijljijiijnjijtixuupxuuddppxuuppppcoscossin1 njjiijtisfsftssp12njjiijtijiijijjiijjiijijijdtfdtftpdtfdtftpfdttpp1max222cos聯(lián)絡(luò)線功率增量關(guān)系式聯(lián)絡(luò)線功率增量關(guān)系式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理

22、自動裝置原理12itpti(s)fi(s)+-+-+-22it32it+s1f3(s)f2(s)f1(s)聯(lián)絡(luò)線功率增量框圖聯(lián)絡(luò)線功率增量框圖電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理pipistk1pli(s)pti(s)gpi(s)pti(s)fi(s)-+r1tnstst111ppstk1f(s)pc(s)pl(s)gnt(s)gp(s)+-pt(s)+-5 單區(qū)域的閉環(huán)調(diào)節(jié)框圖r1tnstst111f(s)pt(s)pc(s)gnt(s)+-電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理r1tnstst111ppstk1f(s)pc(s)pl(s)gnt(s)gp(s)+-pt(s)+-12i

23、tpti(s)fi(s)+-+-+-22it32it+s1f3(s)f2(s)f1(s)6 與其他系統(tǒng) 相 聯(lián) 的控制區(qū)域i的 閉 環(huán) 框圖 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理二 電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)特性 1 單區(qū)域電網(wǎng)的頻率特性 flllllppslntpplntppkkrkrkpprkksfsfspsgsgrsgsfspsgsgrsgsf111lim111110系統(tǒng)功率頻率特性系數(shù) a 靜態(tài)特性r1tnstst111ppstk1f(s)pc(s)pl(s)gnt(s)gp(s)+-pt(s)+-電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理系統(tǒng)總額定容量 pe=2000mw正常運行的負(fù)荷 pl=

24、1000mw慣性常數(shù) h=5s調(diào)差系數(shù) r*=4.8%負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) kl*=0.5hzfpfpmwprkellll0234. 001. 0200020,2033.21%8 . 415 . 01*電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理b 動態(tài)特性spskrrtspskrrtkrrkspkrsrtrklpplpppplppp11111pplrtkrssp11 spstkrstksflpppp1111 tefsssf13. 210234. 013. 2110234. 0205015 . 05052225 . 011*leplpkfhtkk電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理1)總的閉環(huán)系統(tǒng)

25、的時間常數(shù)只有0.4687s，比表征電廠本身的時間常數(shù)tp(為20s)要小得多，這主要是由于閉環(huán)系統(tǒng)中的反饋所起的作用(即調(diào)速器的作用)；2)減小r值使增大，可以減小穩(wěn)態(tài)頻率偏差；3)當(dāng)計及tn、tt時，f 隨時間變化曲線不是純指數(shù)型的，在初期出現(xiàn)了振蕩、 開始時形成一個較大的瞬時頻率降落； 4)算例中，當(dāng)負(fù)荷變化20mw時、頻率降落為0.0234hz，如果長期存在會引起較大的累計頻率偏差，這是不允許的。 1 2 3 4 5f=0.0234hzf(hz)tn=tt=0tn=0.08stt=0.3st(s)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理以上討論中關(guān)于系統(tǒng)變化過程解釋如下：當(dāng)負(fù)荷突然增加

26、l(即20mw)時，系統(tǒng)功率平衡遭到破壞，起初瞬間由于頻率尚未下降汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)還未動作，所以發(fā)電機(jī)的輸入功率不變。因此，這時負(fù)荷所增加的功率是由系統(tǒng)的動能供給的(動能以20mws的速率減小)。隨著系統(tǒng)動能的減小，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降(即系統(tǒng)頻率下降)，調(diào)速系統(tǒng)隨之動作，增加發(fā)電機(jī)的輸入功率與此同時，由于頻率的下降，負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)使它吸取的功率有所減小。 總之，增加的20mw負(fù)荷功率是由三部分來平衡的，即系統(tǒng)動能供給的功率，發(fā)電機(jī)增加的輸入功率以及負(fù)荷少吸收的功率，在開始瞬間，后兩項為零，隨著頻率降低，它們就逐漸增大，最后在一個較低的頻率下穩(wěn)定運行。此時，動能已不再供給功率，20mw的負(fù)

27、荷增量僅由后兩項來供給。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理pc1(s)11r11111tnstst111ppstkf1(s)pl1(s)gnt1(s)gp1(s)+-pt1(s)+-21r22111tnstst221ppstkf2(s)pc2(s)pl2(s)gnt2(s)gp2(s)+-pt2(s)+-12as1122 t+-2 多區(qū)域系統(tǒng)的頻率特性（二區(qū)域系統(tǒng)為例） 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理1122122111122112222221111*1*221121222111, 2, 1112221122211,110,21,11,1apppapapfpfkpfrpfkp

28、frdtfdpfkdtfdfhppfrpfrpffffrpfrppppapppapppplltlltlltllitliieilitigggglltteeetet二區(qū)域系統(tǒng)靜態(tài)特性電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性單個區(qū)域的頻率閉環(huán)調(diào)節(jié)框圖電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性發(fā)電機(jī)功率增加發(fā)電機(jī)功率增加 負(fù)荷功率減少負(fù)荷功率減少 功率平衡起作用的三個部分：系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)曲線系統(tǒng)動能系統(tǒng)動能 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的

29、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性聯(lián)合調(diào)頻比單區(qū)域系統(tǒng)調(diào)比單區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)好。節(jié)好。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻 一概述 電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機(jī)組均裝有調(diào)速器，如系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化，則每臺發(fā)電機(jī)的調(diào)速器都將反應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化，自動地調(diào)節(jié)進(jìn)汽(水)閥門的開度，改變機(jī)組出力，使有功功率重新達(dá)到平衡。這就是頻率的一次調(diào)整。 利用同步器平移機(jī)組調(diào)節(jié)特性對系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)就是頻率的二次調(diào)整。手動調(diào)頻 自動調(diào)頻 帶基本負(fù) 荷的發(fā)電廠 調(diào)峰廠 調(diào)頻廠v 主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法 v 同步時間法（積差調(diào)節(jié)法） v 聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻 二 自動調(diào)頻方式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理當(dāng)負(fù)荷變動系統(tǒng)頻率

30、發(fā)生變化時，調(diào)頻電廠中主導(dǎo)發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)首先動作，改變主導(dǎo)機(jī)組的功率，力圖維持系統(tǒng)頻率恒定。這時，由于主導(dǎo)機(jī)組的功率變化，協(xié)助調(diào)頻的其它機(jī)組也隨之作相應(yīng)的功率調(diào)整，力圖使它們的調(diào)節(jié)功率與主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率間維持給定的比例關(guān)系。在調(diào)節(jié)過程中，主導(dǎo)機(jī)組按系統(tǒng)頻率不斷地調(diào)節(jié)，協(xié)助調(diào)頻機(jī)組也跟隨主導(dǎo)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值，協(xié)助調(diào)頻機(jī)組與主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率符合給定比例時為止。這時系統(tǒng)中不參加調(diào)頻的其余機(jī)組的功率維持不變，計劃外負(fù)荷的變動全部由調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)。 10papfii（一）主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理fdtkfdtkppkfdt10a 單機(jī)積差調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方程

31、調(diào)頻過程 b 多臺機(jī)組的積差調(diào)節(jié)kpkpfdtkpkkppfdtkpfdtkpfdtkpfdtkpiiniiniiniiniinn11111111（二）積差調(diào)節(jié)法 指調(diào)頻系統(tǒng)按頻率偏差的時間積分值進(jìn)行調(diào)節(jié)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理papfdtkfdtkappfdtkapendfdtkapkfiiiiniiiiiii 10c 改進(jìn)的積差調(diào)節(jié)法 d 集中制與分散制調(diào)頻 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理1) 維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)情況下，其頻率偏差在0.05一0.2hz范圍內(nèi)； 2) 控制地區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計劃值相等，實現(xiàn)各地區(qū)有功功率的就地平衡； 3)

32、 在安全運行前提下，所管轄系統(tǒng)范圍內(nèi)，機(jī)組間負(fù)荷實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配。 三 聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻a 任務(wù) 恒定頻率控制ffc(flat frequency control) 恒交換功率控制ftc(flat tie-line control) 頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制tbc(tie line load frequency bias control)b 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻方式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理c 頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制tbcpgaplakapgbplbkbpta區(qū)域調(diào)節(jié)作用的信號稱為區(qū)域控制誤差(area control error)。000fppfpacefpacedtfpkpdtfpk

33、pfpacefpacetbtabtbbataabtbibgbataiagabtbbataa控制誤差控制誤差調(diào)整結(jié)果電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理baalblalbbalagataatablbtaagalatalbblbtalaagalatblblbgbtalalagapppfpppfpfppfpppfkrppfkrpppfkpppfkpp 1011電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電電 廠廠 帶基本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠1 調(diào)頻廠調(diào)頻廠1 調(diào)頻廠調(diào)頻廠2 調(diào)頻廠調(diào)頻廠3 調(diào)峰廠調(diào)峰廠1 調(diào)峰廠調(diào)峰廠2 調(diào)峰廠調(diào)峰廠3 帶基本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠2 帶基

34、本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠3 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電力系統(tǒng)自動調(diào)頻0f一臺發(fā)電機(jī)（主導(dǎo)機(jī)）。調(diào)差目標(biāo)其它成比例配合。效果一般，用于小系統(tǒng)。agc同步時間法同步時間法聯(lián)合自動調(diào)頻聯(lián)合自動調(diào)頻按頻率偏差的積分值調(diào)節(jié)。0 fdtkapkfiii主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法)(fbpapfgiiciifgiiicifbpap)(電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理恒定頻率控制法恒定頻率控制法ffc電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電力系統(tǒng)自動調(diào)頻v 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻0f恒定交換功率控制恒定交換功率控制ftcconstpt無關(guān)頻率。一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)之間交換的pt恒定，

35、但f可能會變。有協(xié)議的因素。頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制tbc全部都考慮。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電力系統(tǒng)自動調(diào)頻vtbc區(qū)域調(diào)節(jié)作用的信號稱為區(qū)域控制誤差ace。bbtbbaataafpacefpacedtfpkpdtfpkpbbtbibgbaataiaga相應(yīng)的控制功率當(dāng)負(fù)荷變動時，調(diào)整目標(biāo)0, 0baaceacetblblbgbtalalagapfkpppfkpp設(shè)a有二次調(diào)頻，b有一次調(diào)頻。tbtapp talbblbtalaagalapfkrppfkrpp11且即0taapf最終使lbbapf1baalbtapp得電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理電力系統(tǒng)自動調(diào)頻電力系