發(fā)電機(jī)組的功率——頻率特性

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(dòng)調(diào)節(jié)功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(yùn)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(dòng)機(jī)輸入功率：60pnf 機(jī)組的動(dòng)能)(111mKimmLGiTiWdtdPPP電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)情況tP持續(xù)分量持續(xù)分量脈動(dòng)分量脈動(dòng)分量隨機(jī)分量隨機(jī)分量負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況頻率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響： 偏離電力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)；

2、 影響用戶生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量； 頻率過(guò)低過(guò)高都會(huì)危及電網(wǎng)安全運(yùn)行電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(yùn)行約束；符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yùn)行的主要任務(wù)之一調(diào)頻是電力系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理發(fā)電機(jī)的負(fù)荷功率原動(dòng)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(dòng)機(jī)輸入功率的改變: 緩慢頻率的波動(dòng): 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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配。 電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要任務(wù)之，就是對(duì)頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(shí)，整個(gè)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(wú)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?yè)P(yáng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(shí)，負(fù)荷功率也下降到 ；頻率上升

5、時(shí)，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?yàn)轭l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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(shí)，整個(gè)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(wú)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?yè)P(yáng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性簡(jiǎn)化表達(dá)當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)當(dāng)頻率偏離額定值不大時(shí)，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(lái)表示。條近似直線來(lái)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(wú)調(diào)速器時(shí)，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(guò)渡。P*M*f*PG*MG*1.01.0Pf1233aa”a”電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)

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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 對(duì)沒(méi)有調(diào)節(jié)容量的機(jī)組(調(diào)差系數(shù)趨于無(wú)限大)應(yīng)以PieRi*為零代入； 多臺(tái)機(jī)組調(diào)差系數(shù)等于零是不能并聯(lián)運(yùn)行的； 一臺(tái)機(jī)組的調(diào)差系數(shù)等于零與多臺(tái)有差調(diào)節(jié)機(jī)組的并列運(yùn)行是不現(xiàn)實(shí)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(dòng)。6 幾點(diǎn)注意電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(tái)機(jī)完全同步。若1號(hào)、2號(hào)機(jī)組額定功率分別為60MW，80MW，兩機(jī)均額定運(yùn)行。求：當(dāng)系統(tǒng)要求增加20MW的輸出時(shí)，母線的頻率為多少？每臺(tái)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(wú)

12、調(diào)速有調(diào)速21LLLPPP到狀態(tài)b，PL未變，PG沒(méi)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(wú)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(shí)，fN=50Hz。求負(fù)荷增加120MW時(shí)，系統(tǒng)調(diào)速后的運(yùn)行點(diǎn)。20, 5 . 1GLKK電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝

13、置原理自動(dòng)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(hào)。 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(lái)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(yùn)行； 易實(shí)現(xiàn)多種控制信號(hào)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(yùn)行維護(hù)方便。電液式與機(jī)械式比較有以下優(yōu)點(diǎn)：電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(guò)

14、程4 機(jī)組靜特性平行移動(dòng) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理轉(zhuǎn)速給定裝置調(diào)節(jié)過(guò)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理轉(zhuǎn)速給定裝置調(diào)節(jié)過(guò)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理1 轉(zhuǎn)速測(cè)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(hào)。它由齒輪和測(cè)速磁頭兩部分組成，齒輪與主軸聯(lián)在一起。測(cè)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(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒輪一起旋轉(zhuǎn)。測(cè)速磁頭所對(duì)的齒頂及齒槽交替地變化，這種磁阻的變化導(dǎo)致通過(guò)測(cè)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(dòng)信號(hào)，該信號(hào)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理2 功率測(cè)量 810cosBidREcHHB3421電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理UGEHTBiTAictIUEttIUKKKBiKEtIKiKBtUKuKiMMHMMcHMMGc2cosco

16、s2sinsinsinsin32132211電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)，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(dòng)器、錯(cuò)油門和油動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(shí)現(xiàn)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(diǎn)和D點(diǎn)不動(dòng)，A點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)E點(diǎn)也向上移動(dòng)；如果A點(diǎn)和D點(diǎn)不動(dòng)，B點(diǎn)向下移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)E點(diǎn)也向下移動(dòng)；如果A點(diǎn)和B點(diǎn)不動(dòng)，D點(diǎn)向上移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)E點(diǎn)向下移動(dòng)。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理dtXKXXKdtXdEBEB33 ssXKsXEB3 sFRsPsGsXsFRsPsTKsXsFKKsPsKKKKsXKsKsFKsPKsXsFKsPKsXKsKsXKsPKsFKsXKscnBcnnBcBcBcBBcB111111214342341212

18、344213BcEcDABDAEXKPKfKXPkXfkXXKXKXKX42121421 sXKsPKsFKsXBcE421電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理 TTBTTsTKsXsPsG1 簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理1) 發(fā)電機(jī)組動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理

22、自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理系統(tǒng)總額定容量 Pe=2000MW正常運(yùn)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理B 動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理1)總的閉環(huán)系統(tǒng)

25、的時(shí)間常數(shù)只有0.4687s，比表征電廠本身的時(shí)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(jì)及Tn、TT時(shí)，f 隨時(shí)間變化曲線不是純指數(shù)型的，在初期出現(xiàn)了振蕩、 開(kāi)始時(shí)形成一個(gè)較大的瞬時(shí)頻率降落； 4)算例中，當(dāng)負(fù)荷變化20Mw時(shí)、頻率降落為0.0234Hz，如果長(zhǎng)期存在會(huì)引起較大的累計(jì)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理以上討論中關(guān)于系統(tǒng)變化過(guò)程解釋如下：當(dāng)負(fù)荷突然增加

26、l(即20MW)時(shí)，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(dòng)作，所以發(fā)電機(jī)的輸入功率不變。因此，這時(shí)負(fù)荷所增加的功率是由系統(tǒng)的動(dòng)能供給的(動(dòng)能以20MWs的速率減小)。隨著系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)作，增加發(fā)電機(jī)的輸入功率與此同時(shí)，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(lái)平衡的，即系統(tǒng)動(dòng)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(kāi)始瞬間，后兩項(xiàng)為零，隨著頻率降低，它們就逐漸增大，最后在一個(gè)較低的頻率下穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)，動(dòng)能已不再供給功率，20MW的負(fù)

27、荷增量?jī)H由后兩項(xiàng)來(lái)供給。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(gè)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(gè)部分：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線系統(tǒng)動(dòng)能系統(tǒng)動(dòng)能 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動(dòng)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(tái)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(dòng)地調(diào)節(jié)進(jìn)汽(水)閥門的開(kāi)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(duì)系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)就是頻率的二次調(diào)整。手動(dòng)調(diào)頻 自動(dòng)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(shí)間法（積差調(diào)節(jié)法） v 聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻 二 自動(dòng)調(diào)頻方式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)系統(tǒng)頻率

30、發(fā)生變化時(shí)，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(dòng)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(shí)，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(guò)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(shí)為止。這時(shí)系統(tǒng)中不參加調(diào)頻的其余機(jī)組的功率維持不變，計(jì)劃外負(fù)荷的變動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(guò)程 B 多臺(tái)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(shí)間積分值進(jìn)行調(diào)節(jié)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各地區(qū)有功功率的就地平衡； 3)

32、 在安全運(yùn)行前提下，所管轄系統(tǒng)范圍內(nèi)，機(jī)組間負(fù)荷實(shí)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(hào)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理BAALBLALBBALAGAtAAtABLBtAAGALAtALBBLBtALAAGALAtBLBLBGBtALALAGAPPPfPPPfPfPPfPPPfKRPPfKRPPPfKPPPfKPP 1011電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻0f一臺(tái)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(shí)間法同步時(shí)間法聯(lián)合自動(dòng)調(diào)頻聯(lián)合自動(dòng)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(dòng)裝置原理自動(dòng)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(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)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(wú)關(guān)頻率。一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)之間交換的Pt恒定，

35、但f可能會(huì)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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻vTBC區(qū)域調(diào)節(jié)作用的信號(hào)稱為區(qū)域控制誤差A(yù)CE。BBtBBAAtAAfPACEfPACEdtfPKPdtfPKPBBtBiBGBAAtAiAGA相應(yīng)的控制功率當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，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(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系