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)上海交通大學 電氣工程系電力系統(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 概述概述 電網穩(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運行的影響： 偏離電力設備經濟運行點

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 ；頻率上升時，負

3、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)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 發(fā)電機的功率發(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)

4、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)于一條母上， 。且調速系統(tǒng)保證了兩臺機完全同步。若1號機組額定功率為60MW，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？%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

5、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)自動裝置原理自動裝置原理調速器原理調速器原理機械

6、液壓式調速器原理功率-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電力系統(tǒng)自動調頻電力系統(tǒng)自動

7、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

8、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，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)自動調頻電力系統(tǒng)自動調頻v思考題思考題 推導雙區(qū)域都只有一次調頻時的公式。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)經濟調度