華北電力大學-電力系統(tǒng)自動化-調(diào)速部分

華北電力大學_電力系統(tǒng)自動化-調(diào)速部分匯報人：AA2024-01-21目錄電力系統(tǒng)自動化概述調(diào)速系統(tǒng)基本原理電力系統(tǒng)中的調(diào)速技術(shù)調(diào)速系統(tǒng)的控制策略調(diào)速系統(tǒng)的仿真與實驗調(diào)速系統(tǒng)的應用與展望電力系統(tǒng)自動化概述01電力系統(tǒng)自動化涵蓋了電力系統(tǒng)的各個方面，包括發(fā)電控制、輸電控制、變電控制、配電控制等，旨在提高電力系統(tǒng)的運行效率、降低運行成本、提高供電質(zhì)量和可靠性。電力系統(tǒng)自動化是指應用自動控制、計算機、通信等技術(shù)，對電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電等環(huán)節(jié)進行監(jiān)測、控制、保護和調(diào)度，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。電力系統(tǒng)自動化的定義電力系統(tǒng)自動化的重要性通過自動化技術(shù)對電力系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和控制，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理系統(tǒng)中的故障和異常，防止事故擴大，保障電力系統(tǒng)的安全運行。提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性自動化技術(shù)可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行，降低線損和能耗，提高能源利用效率，從而降低電力系統(tǒng)的運行成本。提高供電質(zhì)量和可靠性通過自動化技術(shù)對電力系統(tǒng)進行精確控制，可以優(yōu)化電能質(zhì)量，減少電壓波動和頻率偏差，提高供電的可靠性和穩(wěn)定性。提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性初級階段早期的電力系統(tǒng)自動化主要依賴于模擬電路和機械式繼電器等簡單控制技術(shù)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的基本監(jiān)測和控制功能。發(fā)展階段隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化進入了數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化階段。數(shù)字式保護裝置、遠動裝置等被廣泛應用于電力系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和控制。成熟階段近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起，電力系統(tǒng)自動化正朝著智能化方向發(fā)展。智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)等新型電力系統(tǒng)形態(tài)不斷涌現(xiàn)，為電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展提供了新的契機和挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)自動化的歷史與發(fā)展調(diào)速系統(tǒng)基本原理02轉(zhuǎn)速測量環(huán)節(jié)將轉(zhuǎn)速變化量轉(zhuǎn)換為相應的電信號，以供后續(xù)環(huán)節(jié)處理。控制器環(huán)節(jié)根據(jù)轉(zhuǎn)速測量環(huán)節(jié)提供的電信號，產(chǎn)生相應的控制信號，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。執(zhí)行機構(gòu)環(huán)節(jié)根據(jù)控制器環(huán)節(jié)的控制信號，驅(qū)動相應的機械部件動作，以改變原動機的進汽量或供油量，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。反饋環(huán)節(jié)將執(zhí)行機構(gòu)的實際動作情況反饋給控制器環(huán)節(jié)，以形成閉環(huán)控制。調(diào)速系統(tǒng)的組成與功能離心飛擺式調(diào)速器01利用離心飛擺的離心力與彈簧力之間的平衡關(guān)系來感知轉(zhuǎn)速變化，并通過杠桿機構(gòu)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。02液壓式調(diào)速器利用液壓力與彈簧力之間的平衡關(guān)系來感知轉(zhuǎn)速變化，并通過液壓放大機構(gòu)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。03電子式調(diào)速器利用電子技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量、信號處理和驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等功能，具有高精度、高可靠性和易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。調(diào)速系統(tǒng)的工作原理靜差率表示調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)時轉(zhuǎn)速波動的大小，靜差率越小，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性越好。穩(wěn)定性表示調(diào)速系統(tǒng)在受到擾動后恢復穩(wěn)定的能力，穩(wěn)定性越好，系統(tǒng)抗干擾能力越強?？焖傩员硎菊{(diào)速系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速變化的響應速度，快速性越好，系統(tǒng)動態(tài)性能越優(yōu)越。準確性表示調(diào)速系統(tǒng)控制精度的能力，準確性越高，系統(tǒng)控制精度越高。調(diào)速系統(tǒng)的性能指標電力系統(tǒng)中的調(diào)速技術(shù)03包括轉(zhuǎn)速測量、比較放大、執(zhí)行機構(gòu)和被控對象（同步發(fā)電機）等部分。調(diào)速系統(tǒng)組成通過測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速并與給定值比較，產(chǎn)生偏差信號，經(jīng)放大后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，改變原動機的進汽量或進水量，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速原理分為機械液壓式、電氣液壓式和全數(shù)字式等幾種。調(diào)速方式同步發(fā)電機調(diào)速技術(shù)調(diào)速方法包括變極對數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速等。變頻調(diào)速原理通過改變異步電動機供電電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速的目的。變頻器的類型包括交-直-交變頻器和交-交變頻器等。異步電動機調(diào)速技術(shù)01電力電子器件如晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管等，在調(diào)速系統(tǒng)中作為開關(guān)器件，實現(xiàn)電壓和頻率的變換。02PWM控制技術(shù)利用脈寬調(diào)制技術(shù)，將直流電壓變換成頻率和幅值可調(diào)的交流電壓，供給異步電動機或同步發(fā)電機，實現(xiàn)調(diào)速的目的。03直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)通過直接控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)快速響應和高精度的調(diào)速控制。電力電子技術(shù)在調(diào)速中的應用調(diào)速系統(tǒng)的控制策略04比例控制（P）根據(jù)誤差的大小進行成比例的控制，誤差大則控制作用強，誤差小則控制作用弱。積分控制（I）對誤差進行積分，主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。微分控制（D）能反映誤差信號的變化趨勢（變化速率），并能在誤差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。PID控制策略模糊推理根據(jù)模糊控制規(guī)則進行推理，得到模糊輸出量。模糊化將輸入的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，采用適當?shù)碾`屬度函數(shù)表示。去模糊化將模糊輸出量轉(zhuǎn)化為精確量，作為控制信號輸出。模糊控制策略前向傳播輸入信號通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到輸出信號的過程。反向傳播根據(jù)誤差信號調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使輸出信號逼近目標信號。學習過程通過不斷的前向傳播和反向傳播，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐漸學習到輸入與輸出之間的映射關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略030201描述系統(tǒng)的動態(tài)特性和約束條件。建立被控對象的數(shù)學模型反映系統(tǒng)性能優(yōu)劣的數(shù)學表達式，如時間最短、能量最小等。確定性能指標采用適當?shù)淖顑?yōu)化方法，如動態(tài)規(guī)劃、變分法等，求解使性能指標達到最優(yōu)的控制策略。求解最優(yōu)控制問題最優(yōu)控制策略調(diào)速系統(tǒng)的仿真與實驗05MATLAB/Simulink提供圖形化建模環(huán)境，支持多領(lǐng)域物理系統(tǒng)的建模和仿真，適用于電力系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究。PSCAD/EMTDC電力系統(tǒng)仿真軟件，具備強大的元件庫和仿真能力，可實現(xiàn)復雜電力系統(tǒng)的建模和仿真。ETAP電力系統(tǒng)分析軟件，提供全面的電力系統(tǒng)分析功能，包括調(diào)速系統(tǒng)的仿真和性能評估。仿真軟件介紹123根據(jù)實際調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，在仿真軟件中建立相應的模型，包括原動機、調(diào)速器、執(zhí)行機構(gòu)等部分。建立調(diào)速系統(tǒng)模型確定仿真實驗的目標和要求，設(shè)計不同的實驗方案，例如改變負載、調(diào)整原動機參數(shù)等。設(shè)計仿真實驗方案根據(jù)實驗方案的要求，配置仿真模型的參數(shù)，例如采樣時間、仿真時長、輸出變量等。配置仿真參數(shù)調(diào)速系統(tǒng)仿真實驗設(shè)計結(jié)果對比分析將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果或其他仿真結(jié)果進行對比分析，驗證仿真模型的準確性和有效性。性能評估與優(yōu)化根據(jù)仿真結(jié)果對調(diào)速系統(tǒng)的性能進行評估，針對存在的問題提出優(yōu)化措施和改進方案。仿真結(jié)果展示將仿真結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的形式展示出來，包括轉(zhuǎn)速、功率、電流等關(guān)鍵變量的變化曲線。仿真結(jié)果分析與討論調(diào)速系統(tǒng)的應用與展望06負荷調(diào)節(jié)在電力系統(tǒng)中，調(diào)速系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功功率輸出，實現(xiàn)負荷的平衡和調(diào)節(jié)。并網(wǎng)控制對于分布式能源和可再生能源并網(wǎng)，調(diào)速系統(tǒng)能夠控制并網(wǎng)逆變器的輸出頻率和電壓，確保并網(wǎng)過程的穩(wěn)定性和安全性。發(fā)電控制在火力、水力等發(fā)電廠中，調(diào)速系統(tǒng)用于控制原動機的轉(zhuǎn)速，以維持電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。調(diào)速系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)隨著電力系統(tǒng)的信息化和智能化發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全問題日益突出。調(diào)速系統(tǒng)需要加強網(wǎng)絡(luò)安全防護，確?？刂葡到y(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，調(diào)速系統(tǒng)的智能化水平將不斷提高，實現(xiàn)更加精準和高效的控制。智能化發(fā)展未來電力系統(tǒng)中將融合更多的可再生能源和分布式能源，調(diào)速系統(tǒng)需要適應這種多能源融合的趨勢，實現(xiàn)更加靈活和可靠的控制。多能源融合新型控制算法研究針