電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)ppt課件

1、GiLjLS0kPPP60pnf T1miiPG1miiPTG11mmiiiiPPG1G2Gm 系統(tǒng)系統(tǒng)LmiGimikimiTiPPWdtdP111)(Wki各機(jī)組各機(jī)組的動(dòng)能的動(dòng)能G1G2Gm 系統(tǒng)系統(tǒng)LmiGimiTiPPP11這闡明，即使沒有調(diào)速器參與調(diào)理原動(dòng)機(jī)的輸入功率，這闡明，即使沒有調(diào)速器參與調(diào)理原動(dòng)機(jī)的輸入功率，機(jī)組也可以從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況過渡到另一個(gè)穩(wěn)定工況機(jī)組也可以從一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)工況過渡到另一個(gè)穩(wěn)定工況運(yùn)轉(zhuǎn)。這種才干稱為自平衡才干或調(diào)理才干。運(yùn)轉(zhuǎn)。這種才干稱為自平衡才干或調(diào)理才干。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nbnb遠(yuǎn)離了原來的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離了原來的轉(zhuǎn)速nana。這闡明僅僅依托機(jī)組的自。這闡明僅僅依

2、托機(jī)組的自平衡才干進(jìn)展調(diào)理，機(jī)組的轉(zhuǎn)速平衡才干進(jìn)展調(diào)理，機(jī)組的轉(zhuǎn)速( (頻率頻率) )會(huì)在較大范圍內(nèi)會(huì)在較大范圍內(nèi)變化。變化。電力系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)情況電力系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)情況L( )PF ffN fN 額定頻率；額定頻率；PL PL 系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f f時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；PLN PLN 系統(tǒng)頻率為額定值系統(tǒng)頻率為額定值fNfN時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷；a0a0，a1a1，anan各類負(fù)荷占各類負(fù)荷占PLNPLN的比例系數(shù)。的比例系數(shù)?；蓸?biāo)么值的方式化成標(biāo)么值的方式nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(3

3、32210將上式除以將上式除以PLN，那么得標(biāo)么值方式，即，那么得標(biāo)么值方式，即 1LP1f當(dāng)系統(tǒng)的頻率為額定值時(shí)當(dāng)系統(tǒng)的頻率為額定值時(shí): :通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，可忽略其影響。通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，可忽略其影響。13210naaaaa于是于是nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(332210nnLffffP332210由圖可知：由圖可知：在系統(tǒng)頻率下降時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取在系統(tǒng)頻率下降時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率下降。用的有功功率下降。假設(shè)系統(tǒng)的頻率升高，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)假設(shè)系統(tǒng)的頻率升高，系統(tǒng)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的

4、有功功率將增大。取用的有功功率將增大。通常用負(fù)荷的頻率調(diào)理效應(yīng)系數(shù)通常用負(fù)荷的頻率調(diào)理效應(yīng)系數(shù)KLKL* *來衡量負(fù)荷調(diào)理效應(yīng)的大小。來衡量負(fù)荷調(diào)理效應(yīng)的大小。nnLffffP332210dfPKLLd*nmmmnnLLfmfnffdfdPK1112321*32nnLffffP332210而而KL*定義：定義：LPPe綜合負(fù)載的功率綜合負(fù)載的功率-頻率特性近似表達(dá)式：頻率特性近似表達(dá)式：fpLtanfpLtan活塞調(diào)理氣閥錯(cuò)油門錯(cuò)油門從鍋爐來的蒸汽從鍋爐來的蒸汽活塞活塞在特性曲線上任取兩點(diǎn)，我們在特性曲線上任取兩點(diǎn)，我們定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：定義機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：GPRGPRGGNGNPP

5、PR/0GPR普通發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)理功率，可采用以下數(shù)值：普通發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)或單位調(diào)理功率，可采用以下數(shù)值： 對汽輪發(fā)電機(jī)組對汽輪發(fā)電機(jī)組 R*=(46)% 或或KG * = 6.16 25； 對水輪發(fā)電機(jī)組對水輪發(fā)電機(jī)組R*=(24)% 或或KG * =25 50；與與KL不同的是不同的是KG可以人為調(diào)理整定，但其大小，即調(diào)可以人為調(diào)理整定，但其大小，即調(diào)整范圍受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制。整范圍受機(jī)組調(diào)速機(jī)構(gòu)的限制。KG*發(fā)電機(jī)的功率發(fā)電機(jī)的功率-頻率頻率特性系數(shù)，或原動(dòng)機(jī)的單位特性系數(shù)，或原動(dòng)機(jī)的單位調(diào)理功率。調(diào)理功率。GGPRK*112LPPP當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷添加，經(jīng)過調(diào)速器調(diào)理后，系統(tǒng)頻

6、率穩(wěn)定在當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷添加，經(jīng)過調(diào)速器調(diào)理后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f1f1，這時(shí)這時(shí)1 1號發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為號發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為P1P1，添加了，添加了P1P1；2 2號發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為號發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷為P2P2，添加了，添加了P2P2；兩臺發(fā)電機(jī)組的增量之和為兩臺發(fā)電機(jī)組的增量之和為PL PL 。1221PRPR0GfRP22RPf 11RPf 1221PRPR在電力系統(tǒng)中，假設(shè)沒有調(diào)理容量的發(fā)電機(jī)，那么取該機(jī)組的在電力系統(tǒng)中，假設(shè)沒有調(diào)理容量的發(fā)電機(jī)，那么取該機(jī)組的單位調(diào)理功率為零。單位調(diào)理功率為零。電力系統(tǒng)中一切機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)理，由它們共同承當(dāng)電力系統(tǒng)中一切機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)理，由它們共

7、同承當(dāng)負(fù)荷的動(dòng)搖。負(fù)荷的動(dòng)搖。WNff - -調(diào)速器不能分辨的最大頻率誤差調(diào)速器不能分辨的最大頻率誤差 Wff1f2fNWWfRPWWWNWWNfffRPPPWPRNwWffRP1WNff而而NwWffRP1f1f2fNWPRf1f2fN電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)組、輸電網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷組成，假設(shè)把輸電電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)組、輸電網(wǎng)絡(luò)及負(fù)荷組成，假設(shè)把輸電網(wǎng)絡(luò)的功率損耗看成是負(fù)荷的一部分，那么電力系統(tǒng)功率頻率網(wǎng)絡(luò)的功率損耗看成是負(fù)荷的一部分，那么電力系統(tǒng)功率頻率關(guān)系可簡化為如下圖。關(guān)系可簡化為如下圖。在頻率穩(wěn)態(tài)為在頻率穩(wěn)態(tài)為f 時(shí)時(shí):LGTPPP圖圖6.9 6.9 電力系統(tǒng)功率電力系統(tǒng)功率- -頻率特性頻

8、率特性圖圖6.9 6.9 電力系統(tǒng)功率電力系統(tǒng)功率- -頻率特性頻率特性fGGPKf LPKffLLLLPPPKfP GLPPfKfKKPLGL)(上式闡明，系統(tǒng)負(fù)荷添加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組功頻特性和上式闡明，系統(tǒng)負(fù)荷添加時(shí)，在發(fā)電機(jī)組功頻特性和負(fù)荷本身的調(diào)理效應(yīng)共同作用下，又到達(dá)了新的平衡。負(fù)荷本身的調(diào)理效應(yīng)共同作用下，又到達(dá)了新的平衡。一方面，負(fù)荷添加，頻率下降，發(fā)電機(jī)組按照有差調(diào)一方面，負(fù)荷添加，頻率下降，發(fā)電機(jī)組按照有差調(diào)理特性添加輸出；理特性添加輸出；另一方面，負(fù)荷實(shí)踐取用的功率也因頻率下降而有所另一方面，負(fù)荷實(shí)踐取用的功率也因頻率下降而有所減少。減少。GLPPfKPPLLL K稱為系統(tǒng)的

9、功頻特性系數(shù), 或系統(tǒng)的單位調(diào)理功率。LGLPKKKf fKPGGfKPfLLrGKKKK 當(dāng)轉(zhuǎn)速給定安裝推進(jìn)當(dāng)轉(zhuǎn)速給定安裝推進(jìn)D點(diǎn)向上挪點(diǎn)向上挪動(dòng)時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速和油動(dòng)機(jī)活塞動(dòng)時(shí)，由于機(jī)組轉(zhuǎn)速和油動(dòng)機(jī)活塞的位置尚未來的及變化，的位置尚未來的及變化，A,B,C,F各各點(diǎn)都不會(huì)動(dòng)。點(diǎn)都不會(huì)動(dòng)。 這樣，這樣，D點(diǎn)向上挪點(diǎn)向上挪動(dòng)，就以動(dòng)，就以F點(diǎn)為軸推進(jìn)點(diǎn)為軸推進(jìn)E點(diǎn)向下挪動(dòng)，點(diǎn)向下挪動(dòng)，引起錯(cuò)油門凸肩下移，壓力油進(jìn)入引起錯(cuò)油門凸肩下移，壓力油進(jìn)入油動(dòng)機(jī)活塞下腔，油動(dòng)機(jī)活塞下腔，引起閥門開引起閥門開度增大，機(jī)組轉(zhuǎn)速添加，度增大，機(jī)組轉(zhuǎn)速添加，A點(diǎn)上點(diǎn)上移移,C、F點(diǎn)上移，點(diǎn)上移，E點(diǎn)上移，直到錯(cuò)點(diǎn)

10、上移，直到錯(cuò)油門完全堵住高壓油入口，調(diào)理過油門完全堵住高壓油入口，調(diào)理過程終了。程終了。顯然調(diào)理過程終了后，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速升高了。顯然調(diào)理過程終了后，發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速升高了。DLGGLPPKfKf 進(jìn)一步進(jìn)展二次調(diào)頻時(shí)：進(jìn)一步進(jìn)展二次調(diào)頻時(shí)：在同步器的作用下，機(jī)組的功頻特性上移到在同步器的作用下，機(jī)組的功頻特性上移到PG3( f )PG3( f )，運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)也隨之移到運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)也隨之移到6 6點(diǎn)，此時(shí)的頻率恢復(fù)為點(diǎn)，此時(shí)的頻率恢復(fù)為fN fN ，這樣，這樣就實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)理。就實(shí)現(xiàn)了無差調(diào)理。LGPP 0f 結(jié)論結(jié)論2 2：1 1在多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)在多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的電力系統(tǒng)中

11、，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，配置了調(diào)速器的機(jī)組，只需還有可調(diào)的荷變化時(shí)，配置了調(diào)速器的機(jī)組，只需還有可調(diào)的容量，都毫無例外地按靜態(tài)特性參與頻率的一次調(diào)容量，都毫無例外地按靜態(tài)特性參與頻率的一次調(diào)整。整。2 2而頻率的二次調(diào)整普通只是由一臺或少數(shù)幾臺而頻率的二次調(diào)整普通只是由一臺或少數(shù)幾臺發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組( (一個(gè)或幾個(gè)廠一個(gè)或幾個(gè)廠) )承當(dāng)，這些機(jī)組承當(dāng)，這些機(jī)組( (廠廠) )稱為稱為主調(diào)頻機(jī)組主調(diào)頻機(jī)組( (廠廠) )。 f 、Pc調(diào)頻過程終了時(shí)系統(tǒng)頻率的增量與調(diào)頻過程終了時(shí)系統(tǒng)頻率的增量與 調(diào)調(diào) 頻機(jī)組有功功率的增量。頻機(jī)組有功功率的增量。 R 有差調(diào)頻器的調(diào)差系數(shù)有差調(diào)頻器的調(diào)差系數(shù)上式也可以寫

12、為上式也可以寫為 ：那么每臺調(diào)頻機(jī)組所承當(dāng)?shù)姆桨竿庳?fù)荷為：那么每臺調(diào)頻機(jī)組所承當(dāng)?shù)姆桨竿庳?fù)荷為： 系統(tǒng)頻率偏向；系統(tǒng)頻率偏向；調(diào)頻機(jī)組的有功出力增量；調(diào)頻機(jī)組的有功出力增量；調(diào)頻功率比例系數(shù)；調(diào)頻功率比例系數(shù)；積分控制增益。積分控制增益。Nfff CPikIKiIKK1CdIPKf t Cd0ikPf t10d0tf t10d0tCIPKf t 21d0ttf t2C0dtIPKf t 21C1d0tItKf tP 即調(diào)頻機(jī)組添加有功出力，頻率下降到達(dá)某一最低值后，逐漸上即調(diào)頻機(jī)組添加有功出力，頻率下降到達(dá)某一最低值后，逐漸上升，直至升，直至t2t2時(shí)辰為止時(shí)辰為止. . 43d0ttf t2

13、44133CC1C2dddtttIItttPKf tf tPKf tP 即調(diào)頻機(jī)組有功出力減小，直至即調(diào)頻機(jī)組有功出力減小，直至t4t4時(shí)辰，調(diào)頻機(jī)組出力增量又與時(shí)辰，調(diào)頻機(jī)組出力增量又與方案外負(fù)荷變化相等，調(diào)理過程又一次終了。方案外負(fù)荷變化相等，調(diào)理過程又一次終了。0f32dttt0f dft1C 12C 2nCd0d0d0iiinkPf tkPf tkPf tCdiIiPKf t (1,2,)in由于各機(jī)組的由于各機(jī)組的f f是相等的。設(shè)系統(tǒng)方案外負(fù)荷為是相等的。設(shè)系統(tǒng)方案外負(fù)荷為PL PL ，那么那么 LC11dnniIiiiPPftK C1I1dniiniiPf tK 式式6-38LC

14、LI1I1iiniiiPPaPKKCdiIiPKf t C1I1dniiniiPftK LC1niiPPCdiIiPKf t C(d )0iiifRPakf t(1,2,)inPCiPCi第第i i臺機(jī)組承當(dāng)?shù)墓β收{(diào)理量；臺機(jī)組承當(dāng)?shù)墓β收{(diào)理量；RiRi第第i i臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；ii第第i i 臺機(jī)組調(diào)理功率的分配系數(shù)，臺機(jī)組調(diào)理功率的分配系數(shù)， kk系統(tǒng)功率與頻率的轉(zhuǎn)換系數(shù)；系統(tǒng)功率與頻率的轉(zhuǎn)換系數(shù)；11niiC(d )0iiifRPak f t 在調(diào)理過程終了時(shí)在調(diào)理過程終了時(shí)f f 必需為零。必需為零。方案外負(fù)荷調(diào)理量方案外負(fù)荷調(diào)理量:LC11ddnniiiiPPak

15、 f tk f t CdiiPakf t 每臺機(jī)組分擔(dān)的容量：每臺機(jī)組分擔(dān)的容量：C(d )0iiifRPak f t CLdiiiPakftaP 即即dkf t 積差調(diào)理法維持系統(tǒng)頻率的精度取決于各調(diào)頻機(jī)組的頻差積分信號數(shù)值 的一致性。CdiiPakf t dk f t為了使各調(diào)頻機(jī)組所在地測得的為了使各調(diào)頻機(jī)組所在地測得的f盡能夠一致，防止盡能夠一致，防止頻率偏向積分值的差別而呵斥功率分配上的誤差，所頻率偏向積分值的差別而呵斥功率分配上的誤差，所以對規(guī)范頻率的要求比較高，通常用石英晶體振蕩器以對規(guī)范頻率的要求比較高，通常用石英晶體振蕩器經(jīng)分頻后得到。經(jīng)分頻后得到。最經(jīng)濟(jì)的分配是按等微增率分

16、配負(fù)荷。最經(jīng)濟(jì)的分配是按等微增率分配負(fù)荷。不不經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)實(shí)實(shí)際際證證明明 b耗量微增率或簡稱微增率；耗量微增率或簡稱微增率； F輸入耗量微增量輸入耗量微增量P輸出功率微增量輸出功率微增量小。時(shí)，總的燃料消耗為最當(dāng)21bb 而總負(fù)荷功率而總負(fù)荷功率PL為：為：用拉格朗日乘子法那么來求用拉格朗日乘子法那么來求解：解：這里功率平衡就是相應(yīng)的約束條件，即這里功率平衡就是相應(yīng)的約束條件，即3-31因因PL是常數(shù)，同時(shí)各機(jī)組的輸出功率又是相互無關(guān)的，所以是常數(shù)，同時(shí)各機(jī)組的輸出功率又是相互無關(guān)的，所以或或由此可得由此可得 ：圖圖3-16為發(fā)電廠內(nèi)為發(fā)電廠內(nèi)n臺機(jī)組按等微增率運(yùn)轉(zhuǎn)分配負(fù)荷時(shí)的臺機(jī)組按等微增率運(yùn)

17、轉(zhuǎn)分配負(fù)荷時(shí)的表示圖。表示圖?？偟陌l(fā)電功率與總負(fù)荷總的發(fā)電功率與總負(fù)荷PL及線損及線損Pe相平衡，即相平衡，即上式對功率的偏導(dǎo)數(shù)為零，得：上式對功率的偏導(dǎo)數(shù)為零，得： 為了求得各電廠的微增率為了求得各電廠的微增率bi，必需計(jì)算出線損，必需計(jì)算出線損Pe普通事先普通事先根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況而選定的線損系數(shù)求得，然后算出各電廠的根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況而選定的線損系數(shù)求得，然后算出各電廠的線損微增率線損微增率i，即，即在在和和i知后，就可求出知后，就可求出bi，即，即調(diào)頻電廠按調(diào)頻電廠按3-42式運(yùn)轉(zhuǎn)是最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷分配方案式運(yùn)轉(zhuǎn)是最經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷分配方案G1、G2、G3為發(fā)電機(jī)組；為發(fā)電機(jī)組；ACE稱為區(qū)域控制誤差，用稱

18、為區(qū)域控制誤差，用來根據(jù)系統(tǒng)頻率偏向以及輸來根據(jù)系統(tǒng)頻率偏向以及輸電線路功率偏向來確定輸出電線路功率偏向來確定輸出控制信號；控制信號；負(fù)荷分配器根據(jù)輸入的控制負(fù)荷分配器根據(jù)輸入的控制信號大小并且根據(jù)等微增率信號大小并且根據(jù)等微增率準(zhǔn)那么或其他原那么來控制準(zhǔn)那么或其他原那么來控制各臺發(fā)電機(jī)輸出功率的大小。各臺發(fā)電機(jī)輸出功率的大小。經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配EDC每隔五分鐘修正一次每隔五分鐘修正一次Pbi和和i值，以值，以順應(yīng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。順應(yīng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率按以下公式分配：各臺發(fā)電機(jī)組的設(shè)定調(diào)整功率按以下公式分配： 當(dāng)當(dāng)ACE=0，負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)調(diào)度，負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)調(diào)度EDC分配；分配；當(dāng)當(dāng)ACE0，ACE功率按功率按 (i+i)分配。分配。五自動(dòng)發(fā)