發(fā)電機組的功率——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調節(jié)功率的自動調節(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)負荷與電源之間的功率失去平衡所致。 原動機輸入功率：60pnf 機組的動能)(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分量隨機分量負荷瞬時變動情況負荷瞬時變動情況頻率波動對電網(wǎng)運行的影響： 偏離電力設備經(jīng)濟運行點；

2、 影響用戶生產率和產品質量； 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)的頻率特性調頻與有功功率調節(jié)是不可分的，應滿足安全運行約束；符合經(jīng)濟運行要求，發(fā)揮能源最大效益；頻率偏差控制在預定范圍內，保證電能質量。調頻是電力系統(tǒng)運行的主要任務之一調頻是電力系統(tǒng)運行的主要任務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數(shù) n每秒鐘轉數(shù) 60n系統(tǒng)頻率 60Pnf mGimTiPP11正常情況mKiLmGimTiWdtdPPP111LmGimTiPPP11負荷突然變動而使發(fā)電機組電功率增加PL

3、機組轉速降低，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)電機的負荷功率原動機輸入功率系統(tǒng)頻率的變化電力系統(tǒng)負荷: 不斷變化 原動機輸入功率的改變: 緩慢頻率的波動: 難免 維持系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內; 力求使系統(tǒng)負荷在發(fā)電機組之間實現(xiàn)經(jīng)濟分配。 電力系統(tǒng)運行中的主要任務之，就是對頻率進行監(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)負荷的功率頻率特性 1. 當系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也要隨著改變, 這種有功負荷隨頻率而改變的特性叫做負荷的功率頻率特性。 與頻率變化無關的負荷，如照明、電弧

4、爐、電阻爐、整流負荷等； 與頻率成正比的負荷，如切削機床、球磨機、往復式水泵、壓縮機、卷揚機等； 與頻率的二次方成比例的負荷，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荷，如通風機、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)中各種有功負荷與頻率的關系，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)負荷的功率電力系統(tǒng)負荷的功率 - - 頻率特性頻率特性 負荷的靜態(tài)頻率特性：)( fFPL頻率下降時，負荷功率也下降到 ；頻率上升

5、時，負荷功率也上升到 。負荷特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率下重新平衡，這種現(xiàn)象稱為負荷調節(jié)效應負荷調節(jié)效應。LbPLaP負荷的頻率調節(jié)效應系數(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)負荷的功率頻率特性 1. 當系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也要隨著改變, 這種有功負荷隨頻率而改變的特性叫做負荷的功率頻率特性。 與頻率變化無關的負荷，如照明、電弧爐、電阻爐、整流負荷等； 與頻率成正比的負荷，如切削機床、球磨機、往復式水泵、壓縮機、卷揚機等； 與頻率的二次方成比例的負

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荷，如通風機、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)中各種有功負荷與頻率的關系，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)象稱為負荷的頻率調節(jié)效應。其大小用KL表示。1*11*2*3*21*32mmnnnLLfamfnafafaadfdPK5. 負荷的頻率調節(jié)效應系數(shù)nnLneLeneLeeLeeLeLeLfafafafaaPffP

7、affPaffPaffPaPaP*3*32*2*10*3322103. 負荷的功率頻率特性一般表達式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理負荷的有功功率頻率靜態(tài)特性簡化表達當頻率偏離額定值不大時當頻率偏離額定值不大時，負荷有功頻率靜態(tài)特性用一，負荷有功頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。條近似直線來表示。fPtgKDD fPffPPKDNDNDD/負荷的負荷的頻率調節(jié)效應系頻率調節(jié)效應系數(shù)數(shù)或稱為負荷的或稱為負荷的頻率調頻率調節(jié)效應節(jié)效應，表示負荷隨頻，表示負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)電機組的功率三、發(fā)電機組的功率頻率特性頻

8、率特性v （一）發(fā)電機的功率（一）發(fā)電機的功率 - 頻率特性頻率特性 發(fā)電機轉矩方程： 功率方程： 無調速器時，轉速和轉矩都為額定值。BAMG221CCPG加調速器后，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)的頻率特性有調速系統(tǒng)的發(fā)電機功率-頻率特性：RK1有差調節(jié)調差系數(shù)GPfR調差特性與機組間有功功率的分配調差特性為區(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)電機組的功率頻率特性 1. 頻率變化而引起發(fā)電機組輸出功率變化的關系稱為發(fā)電機組的功率頻率特性或調節(jié)持性。 未配調速器的發(fā)電機組功率頻率特性 配有調速器的發(fā)電機組功率頻率特性 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)電機組的功率頻率靜特性系數(shù)汽輪發(fā)電機組: 16.625 水輪發(fā)電機組: 2550 fPG*GGeGeGPfPPffRPfR2. 發(fā)電機組的調差系數(shù) 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理4. 調差特性與機組間有功功率分配的關系P1P2P1P2PP12f*1*2*2*1*0RRPPPRfGGG兩機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 對沒有調節(jié)容量的機組(調差系數(shù)趨于無限大)應以PieRi*為零代入； 多臺機組調差系數(shù)等于零是不能并聯(lián)運行的； 一臺機組的調差系數(shù)等于零與多臺有差調節(jié)機組的并列運行是不現(xiàn)實的。在電力系統(tǒng)中，所有機組的調速器都為有差調節(jié)，由它們共同承擔負荷的波動。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：兩機組并聯(lián)于一條母線上， 。且調速系統(tǒng)保證了兩臺機完全同步。若1號、2號機組額定功率分別為60MW，80MW，兩機均額定運行。求：當系統(tǒng)要求增加20MW的輸出時，母線的頻率為多少？每臺發(fā)電機分別承擔多少功率？%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)頻率特性是由負荷頻率特性和發(fā)電機頻率特性共同形成的。無

12、調速有調速21LLLPPP到狀態(tài)b，PL未變，PG沒增加到狀態(tài)c，再調可以到狀態(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 調速器的調節(jié)作用被稱為一次調節(jié)。 12fe34所有機組均無調速器機組裝有調速器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PL=3000MW時，fN=50Hz。求負荷增加120MW時，系統(tǒng)調速后的運行點。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) 調速器原理 機械液壓調速器：將轉速的變化轉變成離心 飛擺的位移量。 電氣液壓調速器：將轉速的變化變成電信號。 調速器通常分為v 比例積分(PI)調速器v 比例積分微分(PID)調速器按其控制規(guī)律來劃分 電液調速系統(tǒng)的靈敏度高，調節(jié)速度快。并有較高的調節(jié)精度，特別是當機組甩負荷后，能穩(wěn)定在額定轉速運行； 易實現(xiàn)多種控制信號的綜合控制； 參數(shù)的調節(jié)靈活； 省去結構復雜的飛擺機構，運行維護方便。電液式與機械式比較有以下優(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 機械液壓調速器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 調速系統(tǒng)框圖 3 轉速給定裝置調節(jié)過

14、程4 機組靜特性平行移動 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理轉速給定裝置調節(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速給定裝置調節(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 轉速測量 A 磁阻發(fā)送器 磁阻發(fā)送器的作用是將轉速轉換為相應頻率的電壓信號。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。當汽輪機

15、轉動時帶動齒輪一起旋轉。測速磁頭所對的齒頂及齒槽交替地變化，這種磁阻的變化導致通過測速磁頭磁通的相應變化，于是在線圈中感應出微弱的脈動信號，該信號的頻率與機組轉速成正比。 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 轉速和功率給定環(huán)節(jié) 轉速和功率給定環(huán)節(jié)用高精度穩(wěn)壓電源供電的精密多轉電位器構成。其輸出電壓值即可表示為給定轉速或功率，多轉電位器由控制電機帶動，以適應當?shù)鼗蜻h方控制的需要。 4 電液轉換及液壓系統(tǒng)電液轉換器把調節(jié)量由電量轉換成非電量油壓。液壓系統(tǒng)由繼動器、錯油門和油動機組成。 5 調速器的工作 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)字式電液調速器 控制電路部分的功能用微機實現(xiàn)。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理調速器原理調速器原理機械液壓式調速器原理功

17、率-頻率電液調速系統(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)頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性 一 調節(jié)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 1 調速器如果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 簡單的汽輪機的傳遞函數(shù) 再熱式汽輪機的傳遞函數(shù) rTrTBTTsTsTsKrTKsXsPsG111 水輪機的傳遞函數(shù) sTsTsXsPsGWWBTn5 . 0112 原動機電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理3 調速器+汽輪機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)電機組動能提供的功率增量； 2) 負荷的頻率調節(jié)效應而引起的負荷功率變化；3) 聯(lián)絡線上功率的變化。 4 電網(wǎng)部分(發(fā)電機、負荷及聯(lián)絡線） 負荷變化與發(fā)電機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功率平衡關系式（有名值）功率平衡關系式（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功率平衡關系式（標么值）功率平衡關系式（標么值）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)絡線功率增量關系式聯(lián)絡線功率增量關系式電力系統(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)絡線功率增量框圖聯(lián)絡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正常運行的負荷 PL=

24、1000MW慣性常數(shù) H=5s調差系數(shù) R*=4.8%負荷調節(jié)效應系數(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，當負荷變化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于系統(tǒng)變化過程解釋如下：當負荷突然增加

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)電機的調速系統(tǒng)還未動作，所以發(fā)電機的輸入功率不變。因此，這時負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)電機的轉速下降(即系統(tǒng)頻率下降)，調速系統(tǒng)隨之動作，增加發(fā)電機的輸入功率與此同時，由于頻率的下降，負荷的頻率調節(jié)效應使它吸取的功率有所減小。 總之，增加的20MW負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)電機增加的輸入功率以及負荷少吸收的功率，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

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)的頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性單個區(qū)域的頻率閉環(huán)調節(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)的頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性發(fā)電機功率增加發(fā)電機功率增加 負荷功率減少負荷功率減少 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)的頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的

29、頻率調節(jié)系統(tǒng)及其特性聯(lián)合調頻比單區(qū)域系統(tǒng)調比單區(qū)域系統(tǒng)調節(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)自動調頻 一概述 電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機組均裝有調速器，如系統(tǒng)負荷發(fā)生變化，則每臺發(fā)電機的調速器都將反應系統(tǒng)頻率的變化，自動地調節(jié)進汽(水)閥門的開度，改變機組出力，使有功功率重新達到平衡。這就是頻率的一次調整。 利用同步器平移機組調節(jié)特性對系統(tǒng)頻率的調節(jié)就是頻率的二次調整。手動調頻 自動調頻 帶基本負 荷的發(fā)電廠 調峰廠 調頻廠v 主導發(fā)電機法 v 同步時間法（積差調節(jié)法） v 聯(lián)合電力系統(tǒng)調頻 二 自動調頻方式電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理當負荷變動系統(tǒng)頻率

30、發(fā)生變化時，調頻電廠中主導發(fā)電機組的調節(jié)系統(tǒng)首先動作，改變主導機組的功率，力圖維持系統(tǒng)頻率恒定。這時，由于主導機組的功率變化，協(xié)助調頻的其它機組也隨之作相應的功率調整，力圖使它們的調節(jié)功率與主導機組的調節(jié)功率間維持給定的比例關系。在調節(jié)過程中，主導機組按系統(tǒng)頻率不斷地調節(jié)，協(xié)助調頻機組也跟隨主導機進行調節(jié)，直到系統(tǒng)頻率恢復到額定值，協(xié)助調頻機組與主導機組的調節(jié)功率符合給定比例時為止。這時系統(tǒng)中不參加調頻的其余機組的功率維持不變，計劃外負荷的變動全部由調頻機組承擔。 10PaPfii（一）主導發(fā)電機法電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動裝置原理自動裝置原理fdtKfdtkPPkfdt10A 單機積差調節(jié)調節(jié)方程

31、調頻過程 B 多臺機組的積差調節(jié)KPKPfdtKPKKPPfdtKPfdtKPfdtKPfdtKPiiniiniiniiniinn11111111（二）積差調節(jié)法 指調頻系統(tǒng)按頻率偏差的時間積分值進行調節(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 改進的積差調節(jié)法 D 集中制與分散制調頻 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； 2) 控制地區(qū)電網(wǎng)間聯(lián)絡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，機組間負荷實現(xiàn)經(jīng)濟分配。 三 聯(lián)合電力系統(tǒng)調頻A 任務 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)絡線功率偏差控制TBCPGAPLAKAPGBPLBKBPtA區(qū)域調節(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整結果電力系統(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)自動調頻電力系統(tǒng)自動調頻電電 廠廠 帶基本負荷廠帶基本負荷廠1 調頻廠調頻廠1 調頻廠調頻廠2 調頻廠調頻廠3 調峰廠調峰廠1 調峰廠調峰廠2 調峰廠調峰廠3 帶基本負荷廠帶基本負荷廠2 帶基

34、本負荷廠帶基本負荷廠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)自動調頻電力系統(tǒng)自動調頻0f一臺發(fā)電機（主導機）。調差目標其它成比例配合。效果一般，用于小系統(tǒng)。AGC同步時間法同步時間法聯(lián)合自動調頻聯(lián)合自動調頻按頻率偏差的積分值調節(jié)。0 fdtkaPkfiii主導發(fā)電機法主導發(fā)電機法)(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)自動調頻電力系統(tǒng)自動調頻v 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調頻聯(lián)合電力系統(tǒng)的調頻0f恒定交換功率控制恒定交換功率控制FTCconstPt無關頻率。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)絡線功率偏差控制頻率聯(lián)絡線功率偏差控制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)自動調頻電力系統(tǒng)自動調頻vTBC區(qū)域調節(jié)作用的信號稱為區(qū)域控制誤差ACE。BBtBBAAtAAfPACEfPACEdtfPKPdtfPKPBBtBiBGBAAtAiAGA相應的控制功率當負荷變動時，調整目標0, 0BAACEACEtBLBLBGBtALALAGAPfKPPPfKPP設A有二次調頻，B有一次調頻。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)自動調頻電力系