自動化第三章

第三章電力系統(tǒng)有功功率（頻率）控制以及按頻率自動減負(fù)荷裝置（ZPJH）

第一節(jié)有功（頻率）控制的必要性f<49.5~49HZ:汽輪機(jī)葉片受損f<48~47HZ:廠用機(jī)械出力下降，惡性循環(huán)導(dǎo)致f崩潰f<46~45HZ:勵磁電壓崩潰一、電力系統(tǒng)頻率下降的危害第一節(jié)有功（頻率）控制的必要性二、電力系統(tǒng)頻率波動的原因正常：有功平衡：負(fù)荷增加：則有第一節(jié)有功（頻率）控制的必要性三、避免頻率波動的措施（按順序采取措施）1、增加機(jī)組出力2、增投備用機(jī)組3、按頻率減負(fù)荷第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)組的調(diào)整系統(tǒng)及其功頻特性調(diào)頻邏輯圖A點(diǎn)：測速點(diǎn)，反映速度（頻率）的變化，上升下降。D點(diǎn)：定值給定，給定速度定值或功率定值，調(diào)速或調(diào)功；上升下降。C點(diǎn)：效果點(diǎn)。反映調(diào)節(jié)后開度大小，上大下小。B點(diǎn)：中間點(diǎn)。傳遞A點(diǎn)或C點(diǎn)作用。E點(diǎn)：中間點(diǎn)。反映D點(diǎn)、B點(diǎn)的作用。F點(diǎn)：平衡點(diǎn)。控制輸出執(zhí)行,最后要恢復(fù)才能結(jié)束調(diào)整過程。第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)組的調(diào)整系統(tǒng)及其功頻特性功率----頻率特性（一次調(diào)頻，有差調(diào)頻）調(diào)頻過程：頻率的調(diào)整是沿著滿足調(diào)頻方程式的方向進(jìn)行。

第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)組的調(diào)整系統(tǒng)及其功頻特性有功調(diào)差系數(shù)：標(biāo)幺值：利用調(diào)頻器調(diào)給定頻率值，則為二次調(diào)頻也為無差調(diào)頻

1.概念介紹發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)：單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：一般來說發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機(jī)組=3~5或=33.3~20水輪發(fā)電機(jī)組=2~4或=50~25第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法一、負(fù)荷曲線1、計劃內(nèi)負(fù)荷：基本負(fù)荷與峰荷2、計劃外負(fù)荷:

長時負(fù)荷：5~10分鐘短時負(fù)荷：3~5分鐘瞬時負(fù)荷：1~5秒第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法二、調(diào)頻方法主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法1）調(diào)頻方程式：式中ΔPci—第i調(diào)頻發(fā)電機(jī)的有功增量

Ki

—功率分配系數(shù)

第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法）機(jī)組間有功功率的分配：調(diào)頻結(jié)束時必有而各調(diào)頻機(jī)組分擔(dān)的頻率為式中上式說明各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配的。

第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法特點(diǎn)：1、能做到無差調(diào)頻趨于02、能確定各機(jī)組的分配功率3、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)（1#）退出，整個調(diào)頻系統(tǒng)癱瘓4、動作有先后，調(diào)節(jié)時間長，調(diào)節(jié)容量有限第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法積分調(diào)節(jié)法1）調(diào)頻方程式：積差調(diào)頻法（或稱同步時間法）是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進(jìn)行工作的。單機(jī)積差調(diào)節(jié)的調(diào)頻方程式為：

式中K-調(diào)頻功率比例系數(shù)第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法方程組其調(diào)頻如下

第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法各機(jī)組的∫Δfdt

也可以認(rèn)為是相等的，系統(tǒng)的調(diào)頻方程式為式中第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法每臺調(diào)頻機(jī)組分擔(dān)的計劃外負(fù)荷為

按積差調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)調(diào)頻時，各機(jī)組的出力也是按照一定比例自動進(jìn)行分配的。

第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法特點(diǎn)：

1、調(diào)節(jié)容量不限

2、積分環(huán)節(jié)動作速度慢第三節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線及調(diào)整方法復(fù)合調(diào)節(jié)法

第四節(jié)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的靜態(tài)特性負(fù)荷有功功率與系統(tǒng)頻率的關(guān)系a)與f無關(guān)的負(fù)荷：照明、電弧爐、電阻爐、整流負(fù)荷等；b)與f成正比的負(fù)荷：切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等；c)與成正比的負(fù)荷：變壓器的渦流損耗（在系統(tǒng)中比重很小）；d)與成正比的負(fù)荷：通風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵（小阻力靜水頭）；e)與成正比的負(fù)荷：給水泵（大阻力靜水頭）。負(fù)荷功率—頻率特性：第四節(jié)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的靜態(tài)特性負(fù)荷的功率—頻率特性一般可表示為式中—額定頻率

—系統(tǒng)頻率為f時，整個系統(tǒng)的有功負(fù)荷

—系統(tǒng)頻率為額定值時，整個系統(tǒng)的有功負(fù)荷

—為上述各類負(fù)荷占的比例系數(shù)

第四節(jié)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的靜態(tài)特性將上式除以

，則得標(biāo)么值形式，即

通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，如忽略其影響，并將上式對頻率微分，得

稱為負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。

第四節(jié)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的靜態(tài)特性第四節(jié)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率的靜態(tài)特性說明：1）負(fù)荷的頻率效應(yīng)起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的作用。2）稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。3）電力系統(tǒng)允許頻率變化的范圍很小，為此負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系曲線可近似地視為具有不變斜率的直線。這斜率即為。4）表明系統(tǒng)頻率變化1%時，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)。5）對于不同的電力系統(tǒng)，值也不相同。一般=1~3。即使是同一系統(tǒng)的，也隨季度及晝夜交替導(dǎo)致負(fù)荷組成的改變而變化。

第五節(jié)電力系統(tǒng)的動態(tài)特性f~t對于電網(wǎng)中有發(fā)電機(jī)組的任一節(jié)點(diǎn)i，其運(yùn)動方程為

其中：：節(jié)點(diǎn)i機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量：i點(diǎn)機(jī)組轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角速度：i點(diǎn)機(jī)組原動機(jī)出力

：i點(diǎn)機(jī)組負(fù)荷功率第五節(jié)電力系統(tǒng)的動態(tài)特性f~t對幾個節(jié)點(diǎn)有：

:電網(wǎng)所有出力之和：電網(wǎng)的負(fù)荷總功率

第五節(jié)電力系統(tǒng)的動態(tài)特性f~t若電網(wǎng)中所有機(jī)組仍保持同步運(yùn)行，則將電網(wǎng)看成一臺等值機(jī)，有標(biāo)幺值的形式為令電網(wǎng)等效慣性時間常數(shù)

則有：第五節(jié)電力系統(tǒng)的動態(tài)特性f~t上式可解其中則有第六節(jié)ZPJH動作的基本原則一、最大功率缺額（）的確定及ZPJH斷開的負(fù)荷總功率（）包含損失容量最大的機(jī)組或電廠和電網(wǎng)間最大的容量聯(lián)絡(luò)線跳開可解得第六節(jié)ZPJH動作的基本原則二、分級切負(fù)荷1）第一級動作頻率一般的一級啟動頻率整定在49Hz。2）最后一輪的動作頻率自動減負(fù)荷裝置最后一輪的動作頻率最好不低于46～46.5Hz3）前后兩級動作的頻率間隔前后兩級動作的時間間隔是受頻率測量元件的動作誤差和開關(guān)固有跳閘時間限制的。第六節(jié)ZPJH動作的基本原則三、級差的確定其中：頻