1、電力系統(tǒng)有功功率與頻率調(diào)整第1頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制第二節(jié) 電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整與控制第2頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制本節(jié)需要掌握的主要知識(shí)點(diǎn)負(fù)荷的功頻特性發(fā)電機(jī)的功頻特性系統(tǒng)的功頻特性頻率的一次調(diào)整過(guò)程頻率的二次調(diào)整過(guò)程AGC與區(qū)域控制誤差第3頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制第一部分提出問(wèn)題，定性分析（啟發(fā)式教案，同學(xué)參與討論）第二部分理論及定量分析（按教材內(nèi)容進(jìn)行）第

2、4頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四1、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行下，相關(guān)情況如何？GPLPPG功率平衡：PG = P + PL機(jī)組轉(zhuǎn)速：=N, f = fN= 50Hz答案：電源發(fā)出的功率與網(wǎng)絡(luò)損耗及用戶(hù)的負(fù)荷相平衡，系統(tǒng)中的機(jī)組同步運(yùn)行，系統(tǒng)頻率維持在額定頻率50Hz。第5頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四2、機(jī)理分析功率平衡：PM =PG (忽略損耗）同步運(yùn)行：=N, f = fN= 50HzPMPG水庫(kù)水能水輪機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能PL第6頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四3、負(fù)荷變化怎么辦？（PL增加）能量始終平衡PMPG

3、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)PLPLPGPM輸入的水能沒(méi)有變！增加的能量從哪來(lái)？答案：轉(zhuǎn)子釋放機(jī)械能，彌補(bǔ)負(fù)荷的增加。轉(zhuǎn)子速度降低，系統(tǒng)頻率下降！系統(tǒng)的頻率指標(biāo)不能滿(mǎn)足電能質(zhì)量要求！怎么辦？第7頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四4、負(fù)荷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化，不滿(mǎn)足電能質(zhì)量要求！怎么辦？PMPG水輪機(jī)發(fā)電機(jī)PL調(diào)速器開(kāi)度N+-調(diào)速器：感受到轉(zhuǎn)速的變化，說(shuō)明系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生改變，需要調(diào)整水能輸入，以滿(mǎn)足負(fù)荷的要求。轉(zhuǎn)速也將向靠近N變化。但轉(zhuǎn)速能通過(guò)調(diào)節(jié)，使=N嗎？第8頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四5、調(diào)速器動(dòng)作，能通過(guò)調(diào)節(jié)，使=N嗎 ？如果能，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？PP

4、G1PG2ffN能:調(diào)速器靜態(tài)特性為無(wú)差調(diào)節(jié)，水電站內(nèi)部機(jī)組的工作點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)飄移現(xiàn)象，工作點(diǎn)不能唯一確定，機(jī)組不能穩(wěn)定運(yùn)行。怎么辦？PG =PG1+ PG2G1G2PGPG1PG2PLP第9頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四答案：不能。調(diào)速器靜態(tài)特性必須為有差調(diào)節(jié)，工作點(diǎn)才能唯一確定，機(jī)組才能穩(wěn)定運(yùn)行。fPG1PG2fNfPG2 PG1 PP結(jié)論：一次調(diào)頻。系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化，系統(tǒng)中的所有機(jī)組都會(huì)釋放其轉(zhuǎn)子的動(dòng)能來(lái)滿(mǎn)足負(fù)荷的變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而使得系統(tǒng)的頻率發(fā)生變化。機(jī)組調(diào)速器感受到轉(zhuǎn)速變化后，調(diào)節(jié)輸入的水量或汽量，使得轉(zhuǎn)速逐步恢復(fù)，系統(tǒng)頻率向額定值靠近。但是，由于調(diào)速

5、器的有差調(diào)節(jié)特性，系統(tǒng)頻率不能回到額定值。這是電力系統(tǒng)的固有特性或自然特性。變化前：PG0=PG1+PG2一次調(diào)頻后： PG0 = PG1 + PG2 第10頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四結(jié)論：二次調(diào)頻。在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，人工或自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)頻機(jī)組的出力，使其完全承擔(dān)負(fù)荷的變化，其他非調(diào)頻機(jī)組的出力都回到負(fù)荷變化以前的值，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到了額定值。6、負(fù)荷變化，系統(tǒng)一次調(diào)頻，頻率不能回到額定值！怎么辦？PG11）變化前：PG0=PG1+PG23）二次調(diào)頻后： PG0 = PG1+ PG2fPG1PG2fNfPG2 PG1 PP2）一次調(diào)頻后： PG0 = PG1+ PG

6、2第11頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四第二部分理論及定量分析（按教材內(nèi)容進(jìn)行）第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制第12頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特性1、日負(fù)荷曲線(xiàn) 實(shí)際負(fù)荷=預(yù)測(cè)負(fù)荷+隨機(jī)負(fù)荷0 4 8 12 16 20 24 t(h)P(MW)預(yù)測(cè)負(fù)荷實(shí)際負(fù)荷第13頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四2、負(fù)荷的頻率特性 基準(zhǔn)值：關(guān)鍵點(diǎn)：一個(gè)用電設(shè)備消耗功率的大小與頻率有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生偏移時(shí)，設(shè)備消耗負(fù)荷會(huì)發(fā)生改變，改變量的大小通過(guò)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL來(lái)反映。第14頁(yè)，

7、共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四2、負(fù)荷的頻率特性 fPLfNPLN印象：負(fù)荷消耗的有功功率隨系統(tǒng)頻率的增加而增加。第15頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四1、頻率調(diào)整的必要性（1）保證電能質(zhì)量，滿(mǎn)足負(fù)荷要求；（2）維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。二、頻率調(diào)整的必要性和有功功率平衡2、有功功率和備用容量（1）負(fù)荷備用；（2）事故備用；（3）檢修備用；（4）國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。第16頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四三、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)和頻率的一次調(diào)整功率平衡時(shí),Pe=Pm,=0= NPe發(fā)生變化,功率平衡被打破, 變化,釋放轉(zhuǎn)子動(dòng)能使系統(tǒng)能量

8、守衡。系統(tǒng)頻率發(fā)生變化。調(diào)速器測(cè)量到轉(zhuǎn)速的變化，調(diào)整機(jī)組的進(jìn)水量或進(jìn)汽量，改變Pm，使轉(zhuǎn)速向N靠近,但不能調(diào)整到等于N,因?yàn)檎{(diào)速器的調(diào)節(jié)特性為有差調(diào)節(jié)。1、調(diào)速器的調(diào)整過(guò)程第17頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四2、發(fā)電機(jī)(調(diào)速器)的功頻特性 發(fā)電機(jī)的功頻調(diào)節(jié)系數(shù) PGPset=PG0fNfAAf發(fā)電機(jī)的功頻特性 第18頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四3、頻率的一次調(diào)整一次調(diào)整過(guò)程(自然調(diào)整過(guò)程，系統(tǒng)的固有特性): 系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)中所有機(jī)組均釋放轉(zhuǎn)子動(dòng)能來(lái)平衡系統(tǒng)負(fù)荷的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化，緊接著各機(jī)組調(diào)速器感受到轉(zhuǎn)速變化而調(diào)整機(jī)

9、組出力，使系統(tǒng)頻率有所恢復(fù),由于是有差調(diào)節(jié)，系統(tǒng)頻率不能恢復(fù)到fN。第19頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四4、系統(tǒng)的功頻調(diào)節(jié)1）負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)2）發(fā)電機(jī)頻率調(diào)節(jié)3）系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)KS系統(tǒng)的功頻調(diào)節(jié)系數(shù)， KS越大，頻率波動(dòng)越小。第20頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四4）n臺(tái)機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)的KG計(jì)算僅m臺(tái)機(jī)組參加調(diào)頻第21頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四1、頻率的二次調(diào)整 由于一次調(diào)整是有差調(diào)節(jié)，f不能恢復(fù)到fN。系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)頻機(jī)組，由其調(diào)頻器動(dòng)作，增發(fā)功率PL0，完全承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到fN。二次調(diào)整。負(fù)荷

10、頻率控制LFC（Load Frequency Control)。AGC (Automatic Generation Control)：二次調(diào)整和三次調(diào)整。四、頻率的二次、三次調(diào)整及自動(dòng)發(fā)電控制AGC第22頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四fNPG0=PL0fABCPfA二次調(diào)整一次調(diào)整負(fù)荷增加PL0=AB第23頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四KA=KGA+KDAPGAPLAKBPGBPLBPab聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上的流通功率問(wèn)題除了頻率需要控制,聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率也要控制.第24頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四2、區(qū)域控制誤差(Area

11、Control Error) ACE區(qū)域j區(qū)域i區(qū)域m區(qū)域nPTijPLi第25頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四AGC的控制方式：1)恒定頻率控制 i=0,Ki=1,ACEi=f2)恒定凈交換功率控制 i=1,Ki=0,ACEi=PTi3)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率和頻率偏差控制 i=1, ACEi=PTi+Kif 若Ki=Ksi，則-Kif為區(qū)域i內(nèi)與f相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷增量，-PTi為其它區(qū)域向區(qū)域i輸送的凈功率增量，則-PTi-Kif實(shí)際上是區(qū)域i中總的負(fù)荷增量PLi。第26頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四若，-ACEi=-PTi-Kif=0： 區(qū)域i的負(fù)荷增量為PLi+PTi, 且PLi+PTi=-Kif， PLi=-PTi-Kif 若，-PTi-Kif=0，則PLi=0。若，-ACEi=-PTi-Kif0， 則PLi= =-PTi-Kif0，說(shuō)明本區(qū)域負(fù)荷增加。若，-ACEi=-PTi-Kif0， 則PLi= =-PTi-Kif0，說(shuō)明本區(qū)域負(fù)荷減小。第27頁(yè)，共31頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)17分，星期四不管系統(tǒng)中的負(fù)荷如何變化，區(qū)域i控制目標(biāo)為ACEi=0，即PLi=0，實(shí)際上只負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)部機(jī)組出力與有功負(fù)荷之間的平衡，整個(gè)系統(tǒng)中各區(qū)域均這樣調(diào)節(jié)，最后系統(tǒng)的頻率會(huì)恢復(fù)到fN。第28頁(yè)，共31頁(yè)，2022年