電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)課件：電力頻率二次調(diào)整和三次調(diào)整

電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)

電力頻率二次調(diào)整和三次調(diào)整2025/3/72上次課內(nèi)容理解電力系統(tǒng)頻率控制體系理解頻率的含義和調(diào)頻的原因頻率調(diào)整技術(shù)體系負(fù)荷和發(fā)電機(jī)靜態(tài)功率-頻率特性負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)發(fā)電機(jī)調(diào)速器及頻率-有功外特性電力系統(tǒng)一次調(diào)頻過程調(diào)頻過程分析調(diào)頻過程計(jì)算2025/3/73本次課內(nèi)容理解電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整（自動發(fā)電控制，AGC）二次調(diào)頻含義與實(shí)現(xiàn)二次調(diào)頻控制信號四種二次調(diào)頻方法分區(qū)調(diào)頻含義和原理理解電力系統(tǒng)頻率的三次調(diào)整（經(jīng)濟(jì)調(diào)度，EDC）了解經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化模型理解發(fā)電機(jī)耗量特性理解等耗量微增率法則2025/3/741二次調(diào)頻調(diào)頻器調(diào)速器基于調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的一次調(diào)頻只能實(shí)現(xiàn)頻率的有差調(diào)節(jié)，穩(wěn)態(tài)頻差不為零基于調(diào)頻器實(shí)現(xiàn)的二次調(diào)頻可以實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)，頻率恢復(fù)額定值如何根據(jù)系統(tǒng)頻率變化（即信號）控制調(diào)頻器（即發(fā)電機(jī)功率設(shè)定點(diǎn)），即為二次調(diào)頻需要解決的問題含義：改變發(fā)電機(jī)功率的設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率的無差調(diào)節(jié)2025/3/751二次調(diào)頻與一次調(diào)頻的關(guān)系一次調(diào)頻減小頻率偏差，動作快；二次調(diào)頻實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，動作慢二次調(diào)頻動作時間與一次調(diào)頻失去作用時間相當(dāng)一次調(diào)頻主要利用蒸汽蓄熱作用會消失，二次調(diào)頻會真正增加原動機(jī)輸入（即蒸汽量）做法：改變發(fā)電機(jī)輸出功率給定值（移動調(diào)速器參考點(diǎn)D），進(jìn)而平移發(fā)電機(jī)功頻特性目標(biāo)：控制電網(wǎng)頻率在要求范圍內(nèi)（1）正常：±0.2Hz，98%時間，GB/T15945-1995（2）事故：±0.5Hz設(shè)計(jì)到的控制規(guī)律，通過發(fā)電機(jī)有功出力調(diào)整而恢復(fù)系統(tǒng)頻率2025/3/761.1二次調(diào)頻—控制信號（1）比例調(diào)節(jié)：

有差調(diào)節(jié)（2）積分調(diào)節(jié)

無差調(diào)節(jié)初始階段動作慢（3）微分調(diào)節(jié)

初始階段調(diào)節(jié)塊頻率偏差平穩(wěn)時，調(diào)節(jié)量為零實(shí)際調(diào)頻法：取長補(bǔ)短綜合使用2025/3/771.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法根據(jù)控制規(guī)律差異，可以分為四種二次調(diào)頻方法：有差調(diào)頻：有差調(diào)頻法（半人工調(diào)頻）無差調(diào)頻：主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法、積差調(diào)頻、改進(jìn)積差調(diào)頻調(diào)頻方程式：描述了調(diào)頻控制規(guī)律、獨(dú)立具體實(shí)現(xiàn)決定了調(diào)頻過程動態(tài)及穩(wěn)態(tài)特性基于調(diào)頻方程式分析各調(diào)頻方法學(xué)習(xí)要點(diǎn)：各方法調(diào)頻方程式各方法動靜態(tài)性能、優(yōu)缺點(diǎn)2025/3/781.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（1）有差調(diào)頻法式中、—調(diào)頻過程結(jié)束時調(diào)頻機(jī)組有功功率的增量與系統(tǒng)

頻率的增量；

—有差調(diào)頻器的調(diào)差系數(shù)。

與一次調(diào)頻特性相似2025/3/791.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（1）有差調(diào)頻法設(shè)系統(tǒng)的總負(fù)荷增量為，則調(diào)節(jié)過程結(jié)束時，必有系統(tǒng)的等值調(diào)節(jié)系數(shù)N機(jī)系統(tǒng)調(diào)頻方程式每臺調(diào)頻機(jī)組所承擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷為2025/3/7101.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（1）有差調(diào)頻法各機(jī)組同時參加調(diào)頻，沒有先后之分系統(tǒng)出現(xiàn)新的頻率差值時，各調(diào)頻器向同一個滿足方程式的方向進(jìn)行調(diào)整，同時發(fā)出改變有功出力增量的命令。調(diào)頻器動作的同時性，可以在機(jī)組間均衡的分擔(dān)計(jì)劃外負(fù)荷，有利于充分利用調(diào)頻容量。計(jì)劃外負(fù)荷在調(diào)頻機(jī)組間是按一定的比例分配各調(diào)頻器機(jī)組最終負(fù)擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷與調(diào)差系數(shù)成反比。整定調(diào)差系數(shù)，可調(diào)整分?jǐn)偙壤l率穩(wěn)定值的偏差較大整定調(diào)差系數(shù)，可調(diào)整分?jǐn)偙壤?025/3/7111.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（1）有差調(diào)頻法一種半自動的調(diào)頻方式需要用人工不斷的進(jìn)行校正，以減小頻率穩(wěn)定值的偏差實(shí)質(zhì)上是一種半自動的調(diào)頻方式所以目前我國相當(dāng)多數(shù)量的中小型電力系統(tǒng)仍在使用著調(diào)速器進(jìn)行調(diào)頻調(diào)差系數(shù)，可調(diào)整分?jǐn)偙壤?025/3/7121.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（2）主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法式中—第i調(diào)頻發(fā)電機(jī)的有功增量

—功率分配系數(shù)調(diào)頻方程式只在一臺主要的調(diào)頻機(jī)組上使用無差調(diào)頻器，其余調(diào)頻機(jī)組上均只安裝功率分配器；克服無差調(diào)頻器不能并聯(lián)運(yùn)行的問題2025/3/7131.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（2）主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配作用有先有后，缺乏“同時性”調(diào)頻容量的不能充分利用，整個調(diào)頻過程變得較為緩慢各調(diào)頻機(jī)組分擔(dān)的功率：穩(wěn)態(tài)下各機(jī)狀態(tài)：2025/3/7141.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（3）積差調(diào)頻法調(diào)頻方程式又稱同步時間法，根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值調(diào)整發(fā)電機(jī)有功出力變化量2025/3/7151.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（3）積差調(diào)頻法N機(jī)系統(tǒng)調(diào)頻方程式穩(wěn)態(tài)值：每臺調(diào)頻機(jī)組所承擔(dān)的計(jì)劃外負(fù)荷：2025/3/7161.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（3）積差調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，維持系統(tǒng)頻率額定計(jì)劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的機(jī)組間按一定的比例進(jìn)行分配缺點(diǎn)是頻率積差信號滯后于頻率瞬時值的變化，因此調(diào)節(jié)過程緩慢2025/3/7171.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（4）改進(jìn)積差調(diào)頻法調(diào)頻方程式在頻率積差調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加頻率瞬時偏差的信息加快調(diào)節(jié)速度，但不影響穩(wěn)態(tài)功率分配2025/3/7181.2二次調(diào)頻—調(diào)頻方法（4）改進(jìn)積差調(diào)頻法穩(wěn)態(tài)值：當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，按Δf啟動的調(diào)速器會比按積差工作的調(diào)頻器先進(jìn)行大幅度的調(diào)整，但遠(yuǎn)不會達(dá)到額定頻率到頻差積累到一定值時，調(diào)頻器會取代調(diào)速器的工作特性，使其按照積差調(diào)頻的方程式進(jìn)行調(diào)整調(diào)頻器比調(diào)速器慢，改進(jìn)積差法實(shí)現(xiàn)二者接續(xù)實(shí)現(xiàn)無差、快速調(diào)節(jié)，且穩(wěn)態(tài)按設(shè)置比例分配計(jì)劃外功率2025/3/7191.3二次調(diào)頻—實(shí)現(xiàn)集中式：調(diào)度中心把頻差積分信號通過遠(yuǎn)動通道送到各調(diào)頻電廠，用于控制全廠調(diào)頻機(jī)組的功率設(shè)定分散式：當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的頻差信號用于廠內(nèi)調(diào)頻機(jī)組輸出功率控制各調(diào)頻裝置的誤差會帶來系統(tǒng)內(nèi)無休止地?zé)o謂的功率交換，使分散式難以應(yīng)用集中式分散式2025/3/7201.4二次調(diào)頻—分區(qū)調(diào)頻含義：區(qū)內(nèi)負(fù)荷的非計(jì)劃變動由區(qū)內(nèi)的調(diào)頻廠負(fù)擔(dān)，其他區(qū)的調(diào)頻廠不參與維持聯(lián)絡(luò)線功率為計(jì)劃值一次調(diào)頻調(diào)頻互相支持，二次調(diào)頻獨(dú)立進(jìn)行原因：配合分區(qū)調(diào)度，避免集中調(diào)頻范圍過大而產(chǎn)生技術(shù)困難中國基本按省網(wǎng)調(diào)頻，美國117個調(diào)頻區(qū)域2025/3/7211.4二次調(diào)頻—分區(qū)調(diào)頻關(guān)鍵：構(gòu)建反映負(fù)荷變動是否在區(qū)內(nèi)的信號，根據(jù)該信號設(shè)計(jì)調(diào)頻方程式分區(qū)調(diào)頻方程式穩(wěn)態(tài)結(jié)果2025/3/7221.4二次調(diào)頻—分區(qū)調(diào)頻為什么ACE信號可以反映計(jì)劃外負(fù)荷是否在本區(qū)？為什么頻率控制達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，ACE=0？為什么ACE=0，則頻率偏差為零，聯(lián)絡(luò)線功率為計(jì)劃值？自學(xué)：第二節(jié)第（五）部分——分區(qū)調(diào)頻法2025/3/7232三次調(diào)頻保證頻率質(zhì)量和系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，又稱經(jīng)濟(jì)調(diào)度（EDC）計(jì)入網(wǎng)絡(luò)約束，同時考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性時，為最優(yōu)潮流（OPF）問題解決的問題是負(fù)荷（或新增負(fù)荷）如何在發(fā)電機(jī)之間優(yōu)化分配，從而達(dá)到發(fā)電成本最小等最優(yōu)目標(biāo)離線經(jīng)濟(jì)分配制定發(fā)電計(jì)劃在線經(jīng)濟(jì)分配，與AGC配合使用，較長時間執(zhí)行一次（一般5min以上）2025/3/7242.1三次調(diào)頻——優(yōu)化模型最經(jīng)濟(jì)+?+?數(shù)學(xué)優(yōu)化問題：目標(biāo)函數(shù)：發(fā)電機(jī)發(fā)電成本等約束：功率平衡。。。不等約束：發(fā)電機(jī)出力限制、電壓范圍。。。2025/3/7252.2三次調(diào)頻——耗量特性熱率曲線機(jī)組燃料輸入量與發(fā)電機(jī)有功出力之間的關(guān)系成本曲線機(jī)組燃料成本與發(fā)電機(jī)有功出力之間的關(guān)系常用二次函數(shù)擬合微增率成本曲線上某點(diǎn)的斜率稱為成本微增率2025/3/7262.2三次調(diào)頻——耗量特性發(fā)電燃料成本可以表示成有功功率的二次函數(shù)微增量2025/3/7272.3三次調(diào)頻——等微增量法則優(yōu)化問題求解——拉格朗日乘子法各發(fā)電設(shè)備耗量微增率相等時，目標(biāo)函數(shù)最小運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組按微增率相等的原則來分配負(fù)荷，這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消耗（或費(fèi)用）最