1、1,第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié),第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性 第二節(jié) 調(diào)速器原理 第三節(jié) 電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)及其特性 第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻率 第五節(jié) 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度與自動調(diào)頻,2,第一節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率特性,一、慨述 1、電能質(zhì)量指標(biāo) （1）電壓頻率50HZ，誤差正負0.2HZ-0.01HZ (2)功率因數(shù)75% (3)有功功率和無功功率及電壓穩(wěn)定. 2、電力系統(tǒng)運行的任務(wù) （1）要求維持電力系統(tǒng)的頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)。 （2）還要求電力系統(tǒng)負荷在安全運行約束條件下，實現(xiàn)經(jīng)濟運行，發(fā)電機之間實現(xiàn)負荷經(jīng)濟分配。取得良好經(jīng)濟效益。 3、本章內(nèi)容 （1）電力系統(tǒng)頻率特性與什么有關(guān) （2

2、）如何調(diào)整電力系統(tǒng)頻率特性， （3）電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度，實現(xiàn)發(fā)電機之間實現(xiàn)負荷經(jīng)濟分配,3,二、電力系統(tǒng)負荷的頻率-功率特性,1、電力系統(tǒng)的負荷：他們的類型有： （1）與頻率無關(guān)的負荷-照明、電弧爐、整流負荷等 （2）與頻率成正比的負荷-切削機床、球磨機、往復(fù)水泵、壓縮機、卷揚機等。 （3）與頻率二次方成比例的負荷-變壓器中的渦流等。 （4）與頻率三次方成比例的負荷-通風(fēng)機、靜水頭阻力不太高的循環(huán)水泵等。 （4）與頻率高次方成比例的負荷-靜水頭阻力很高的給水泵等,2、電力系統(tǒng)負荷的頻率-功率特性表達式,4,fN-額定頻率， PL-系統(tǒng)頻率為f時，整個系統(tǒng)的有功負荷； PLN-系統(tǒng)為額定-頻率fN

3、時,整個系統(tǒng)的有功負荷。 A0、a1、a2、a3、-an為上述各類負荷占PLN的比例系數(shù)。 用標(biāo)么值表示： PL*=a0+a1f*+a2f*f*+.+anf*f*f*f*f*() 當(dāng)PL*=1，f*=1:.(5-4) A0+a1+a2+a3+.an=1 (5-5),5,3、負荷的靜態(tài)頻率特性曲線,6,由圖5-2可見：負荷的靜態(tài)頻率特性曲線反映的規(guī)律是PL隨f 的平方成正比，是一種拋物線關(guān)系。,4、什么叫電力系統(tǒng)負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)及效應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)？ （1） 由圖5-2可知：系統(tǒng)負荷為PLN，頻率為fN,當(dāng)系統(tǒng)功率下降到PLb時，頻率從fN下降到fb, 推論：系統(tǒng)負荷的增加減少引起頻率的增加或減少稱

4、為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。 （2）負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*,7,5、負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*應(yīng)用舉例 例5-1、1類負荷30%， 2類負荷40%， 3類負荷10%， 4類負荷20%，求系統(tǒng)頻率從50HZ下降到47HZ時，負載功率變化的%比，及負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*=？,8,計算結(jié)果（P127面） PL*=0。93 PL%=7 KL*=1。17 例題5-2系統(tǒng)總有功負荷為3200MW，系統(tǒng)的頻率為50HZ，若KL*=1.5，求負荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL值。 KL=KL*（PLN/fN）=96(MW/HZ) 若系統(tǒng)的KL*不變，負荷增加到3650MW，求KL=？ KL=1.5(3650/5

5、0)=109.5%,9,三、發(fā)電機組的功率-頻率特性 序1、發(fā)電機組的功率-頻率特性的含義 當(dāng)電力系統(tǒng)的負荷發(fā)生變化的時，發(fā)電機組的調(diào)速系統(tǒng)工作，改變原動機進汽量，調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入功率以適應(yīng)負荷的需要。通常將由于電網(wǎng)頻率的變化，而引起發(fā)電機組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性。 序2、發(fā)電機組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性與什么有關(guān)？是什么在起調(diào)節(jié)作用？與蒸汽機上的調(diào)速器有關(guān)？-是。,10,（2）、發(fā)電機組的功率-頻率特性,1、發(fā)電機組轉(zhuǎn)矩方程和功率方程,2、發(fā)電機組轉(zhuǎn)矩方程和功率方程對應(yīng)的曲線如圖5-4所示。及圖（5-5）（5-6）。,11,12,3、發(fā)電機組中調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用

6、,由圖5-4可知，無速度調(diào)節(jié)器時，輸出功率的最大值都在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為額定值時出現(xiàn)。 由圖（5-5）可知：配有速度調(diào)節(jié)器時，由于調(diào)速器的作用，隨著轉(zhuǎn)速的變化，而不斷改變進汽量，此時發(fā)電機的功率頻率特性由曲線上的123方向變化。23以后特性曲線下降，是因為原動機的進汽量已經(jīng)達到了最大值，調(diào)速器已經(jīng)不起作用了。 圖（5-6）就是配有調(diào)速器發(fā)電機組的功率頻率特性由曲線，,13,4、發(fā)電機組中有調(diào)速器時的調(diào)差作用及調(diào)差系數(shù)R和R*，調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)KG，KG*,（1）發(fā)電機組中有調(diào)速器時的調(diào)差作用 由圖4-6中ab兩點的參數(shù)可見：當(dāng)發(fā)電機以額定頻率fN工作時,輸出功率為PGa,當(dāng)系統(tǒng)負荷增加，頻率下降到f1

7、時，則發(fā)電機組由于調(diào)速器的作用使輸出功率增加到PGb. (2)調(diào)差系數(shù)R 由以上可見對應(yīng)的頻率下降了f,發(fā)電機組的輸出功率增加了PG。很顯然，這是一種有差調(diào)節(jié)其特性稱為有差調(diào)節(jié)特性。定義特性曲線的斜率為發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)R。,14,15,4、結(jié)論：發(fā)電機組功率-頻率的調(diào)差系數(shù)主要決定于蒸汽機上調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)的強度由調(diào)差系數(shù)R，R*，KG，KG*確定。 例題5-1, 5-2(P126面 ),16,（二）調(diào)差特性與發(fā)電機組之間有功功率分配的關(guān)系,1、倆臺發(fā)電機機組并列運行時有功功率分配的關(guān)系圖,17,從圖5-7可見：兩臺發(fā)電機組的調(diào)差特性不同，分別為R1*和R2*；系統(tǒng)的總負荷為PL，

8、系統(tǒng)頻率為fN時， 號機組承擔(dān)的負荷為P1，號機組承擔(dān)的負荷為P2，P1+P2=PL， 當(dāng)負荷增加PL時，經(jīng)過調(diào)速器調(diào)整后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f1, 號機組承擔(dān)的負荷為P1，增加了P1號機組承擔(dān)的負荷為P2，增加了P2。 有：,則調(diào)差系數(shù)小的承擔(dān)的負荷增量標(biāo)么值大。,18,2、推廣到多臺的發(fā)電機組并聯(lián)運行情況,19,3、結(jié)論,結(jié)論1：多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行時，調(diào)差率小的發(fā)電機組將承擔(dān)更高的附加功率。 結(jié)論2、多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行時，若調(diào)差率等于0是不能運行的。,20,（三）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器-調(diào)節(jié)特性失靈 區(qū),1、什么是失靈 區(qū)？及產(chǎn)生失靈 的原因？ （1）測量元件的不靈敏 （2）調(diào)節(jié)特性的非線性，不是一條

9、線，而是一條帶。如圖5-8,21,2、不靈敏區(qū)寬度及與最大誤差功率，調(diào)差系數(shù)R的關(guān)系,22,3、注意：過小的調(diào)差系數(shù)R會引起比較大的功率分配誤差。 過小會使調(diào)節(jié)器工作頻繁，影響其壽命。 對于那些非靈敏的電液調(diào)速器，要求人為地形成2r/min的不靈敏區(qū)。,23,四、電力系統(tǒng)的頻率特性,1、電力系統(tǒng)是由發(fā)電機組、電網(wǎng)、用戶負荷等組成。如圖5-9所示。 2、電力系統(tǒng)的頻率特性的含義：用戶負荷的增加減小，都會使電網(wǎng)的頻率下降或增加。發(fā)電機組中的調(diào)節(jié)器（調(diào)速器）就要依據(jù)電力系統(tǒng)的頻率高低進行調(diào)節(jié)。補充電網(wǎng)需要的的有功和無功功率，維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定，這些頻率變化和頻率調(diào)節(jié)過程稱為電力系統(tǒng)的頻率特性。,24

10、,3、電力系統(tǒng)頻率特性描述,（1）圖5-9電力系統(tǒng)功率-頻率關(guān)系及頻率特性,25,由圖5-9可知：在無調(diào)速器的情況下，負荷增加PL，總負荷增加到PL1=PL+PL，機組輸入功率恒為PL=PT，Z則系統(tǒng)的頻率緩慢下降，負荷從電網(wǎng)取用的功率也緩慢下降，依靠負荷自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)達到新的平衡，工作點由a點移動到b點。頻率下降達到f3. 。 在有調(diào)速器的情況下，頻率下降將使發(fā)電機功率PT上升，PL上升，當(dāng)調(diào)速器的作用達到最限度后，運行點穩(wěn)定于c點。調(diào)速器的作用稱為一次調(diào)頻。 若勵磁調(diào)節(jié)器也參與調(diào)節(jié)，可使工作點移到b點，使頻率達到額定頻率Fn.稱為二次調(diào)頻。,26,第二節(jié) 調(diào)速器原理,一、調(diào)速器概述,1、調(diào)

11、速器的種類：機械液壓和電氣液壓調(diào)速器。按控制方法分類：有PI和PID調(diào)速器等兩類。按所用電子器件不同，又有模擬和數(shù)字電液壓調(diào)速器等； 2、現(xiàn)在都采用數(shù)字電液壓調(diào)速器等產(chǎn)品；,二、機械式調(diào)速器,1、機械式調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖5-10所示，它由汽門、油動機、錯油門、同步器、離心擺等組成。,27,調(diào)速器原理圖,28,同步器給定上移，D點向上移動，E點下降，錯油門下移，錯油門內(nèi)的控制油從油動機的話塞下面進入，使油動機的話塞上移。帶動汽門上行，蒸汽進入蒸汽機的量增加，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高，反之發(fā)電機的轉(zhuǎn)速減低，控制發(fā)電機的輸出功率和電壓頻率的穩(wěn)定。 若發(fā)電機的轉(zhuǎn)速太高，離心擺在離心量的作用下，重錘上升，A點上升

12、，在杠桿原理作用下B點下降，油動機的話塞下行，將汽門關(guān)小。蒸汽進入蒸汽機的量減少，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速減低，反之提高。,3、機械式液壓調(diào)速器的工作原理,29,4、機械式液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖,30,（二）機械液壓調(diào)速器中轉(zhuǎn)速給定裝置（原理）,1、轉(zhuǎn)速給定裝置在圖5-10中已經(jīng)給出，它由電動機+杠桿機構(gòu)組成 2、工作原理：電動機的正、反轉(zhuǎn)控制杠桿D點位置高低，F(xiàn)點是固定的，E點位置的高低變化受D點支配， E點位置的高低變化將控制汽門開度的大小。這就是給定裝置的作用。 3、圖5-12給出了給定機構(gòu)的動作情況。 4、圖5-13給出了轉(zhuǎn)速給定裝置改變給定值時，調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性平移的情況。,31,給定機構(gòu)特

13、性圖,32,給定原理,1、圖5-12，當(dāng)D點上移-A、B、C、F各點不動，只有E點下移，使油動機活塞上移。增加進入汽輪機的功率 2、機組未并網(wǎng)時，調(diào)節(jié)到A B CDF位置時結(jié)束，結(jié)果是轉(zhuǎn)速升高。 3、并網(wǎng)運行時，由于電網(wǎng)頻率不變化，即A點位置不變， D點上移，B點移到B-B結(jié)束，使發(fā)電機輸出功率增加，如圖5-13所示，轉(zhuǎn)速不變，功率從Pa-Pb,機組特性平移。,33,三、功率-頻率電液調(diào)速器,1、功率-頻率電液調(diào)速器系統(tǒng)圖,34,(1)由圖5-14可見：功率-頻率電液調(diào)速器系統(tǒng)由：轉(zhuǎn)速測量、功率測量、給定環(huán)節(jié)、電量放大器、電液轉(zhuǎn)換器及液壓系統(tǒng)等部件組成。 （2）工作原理：給定和測量（反饋）的功

14、率-頻率、轉(zhuǎn)速信號通過比較求得P、 n、 f、 f/R等送PID調(diào)節(jié)器-調(diào)節(jié)信號送-放大-電液轉(zhuǎn)換器-控制調(diào)節(jié)閥-繼動器-錯油門-油動機-中高壓調(diào)節(jié)閥-控制進入蒸汽機的汽量-控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速。,35,(一)、功率-頻率電液調(diào)速器中的轉(zhuǎn)速測量單元 序、構(gòu)成：磁阻發(fā)送器+ f/v變送器 1、磁阻發(fā)送器：如圖5-15所示；由齒輪+鐵心+磁鋼+電磁線圈組成。,36,磁阻發(fā)送器工作原理：它轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的電壓信號。當(dāng)氣輪機帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，測速磁頭所對應(yīng)的齒頂和齒槽交替地變化。線圈中感應(yīng)出脈沖信號，該信號的頻率與發(fā)電機機組的轉(zhuǎn)速相同、或成正比。 2、f/v變送器-電壓變送器 （ 1）電路原理圖如圖5-1

15、6 （2）其功能：是將磁阻發(fā)送器輸出的脈沖信號，轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號。,37,圖中：限幅單元主要起削波作用，將正弦波變?yōu)樘菪尾ā７糯髥卧獙⑻菪尾ǚ糯?；整形單元將梯形波變?yōu)榉讲ā?38,微分單元將微分整形方波上升沿，得到正向尖峰 脈沖，用于觸發(fā)單穩(wěn)單元。單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)后輸出一個幅值為V、寬度為的正向方波脈沖。脈沖頻率與汽輪機的轉(zhuǎn)速成正比。 （3） f/v變送器-電壓變送器的輸出特性,39,（二）功率測量 1、功率測量電路,40,2、功率測量原理 發(fā)電機電壓UG通過互感器TB-送霍爾器件控制端.產(chǎn)生勵磁控制電流Ic,-ic=K1UG. 發(fā)電機電流通過互感器TA的繞阻,在電流通過互感器的氣隙產(chǎn)

16、生磁場強度H,霍爾心片置于氣隙中, 在磁場和電流共同的作用下,霍爾器件產(chǎn)生電動勢EH輸出,EH的平均值 ,正比與有功功率,這就是功率測量的主要原理,41,(三)轉(zhuǎn)速和功率給定環(huán)節(jié) 它是用多圈電位器和高精度穩(wěn)定電源組成. (四)電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng) 1、功能：將電壓型的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成非電量的油壓。 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5-21所示。它由電液轉(zhuǎn)換器和液壓系統(tǒng)組成，液壓系統(tǒng)由油動機和繼動器和錯油門等組成。,42,43,3、工作原理,電液轉(zhuǎn)換的線圈將功率放大器的輸出電壓變化量轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)油閥開度的變化 量。當(dāng)調(diào)節(jié)油閥關(guān)小時，繼動器上部油壓增加，蝶閥向下移動， 油動機活塞上移，調(diào)節(jié)汽閥開度增加，反之減小。,44

17、,（五）調(diào)速器的工作,1、發(fā)電機組未并網(wǎng)時 功率測量和給定值為0，操作人員通過速度給定器給定轉(zhuǎn)速nREF=UnREF。頻率/轉(zhuǎn)速-電壓變送器輸出Un=mn(Nref-nG) Un經(jīng)過頻差放大器-PID調(diào)節(jié)-去控制汽門的開度。 2、發(fā)電機組并網(wǎng)運行中。若改變功率設(shè)定值PREF，功率測量值為PG ，兩個產(chǎn)生的信號差UP=Mp(PREF-PG),通過PID去調(diào)節(jié)發(fā)電機組的輸出功率，直到UP=0。,45,3、若電網(wǎng)頻率波動f，這時給定nREF與測量nG產(chǎn)生偏差Uf, Uf=mf. f/R功率給定與實際輸出產(chǎn)生誤差UP=MpPPID輸入信號=Uf+UP，通過調(diào)節(jié)去控制汽門開度。所以調(diào)節(jié)器的特性為f*/R

18、*+P*=0,頻差放大器用于改變調(diào)差系數(shù)R*,46,四、數(shù)字式電液調(diào)速器,1、系統(tǒng)組成：如圖5-22所示,47,2、工作原理,工作原理和機械式電液調(diào)速器工作原理相同，不同的是：數(shù)字系統(tǒng)多A/D 、D/A轉(zhuǎn)換和計算機處理系統(tǒng)。 但是數(shù)字系統(tǒng)自動化程度高，現(xiàn)在廣泛采用。,48,第三節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性,序：1、電力系統(tǒng)組成： 由調(diào)速器+蒸汽機+發(fā)電機組+電網(wǎng)組成。 2、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)：調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用+發(fā)電機組中的勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用+電網(wǎng)中各種負荷的自動頻率調(diào)節(jié)作用等多種作用構(gòu)成的系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 3、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)如何建立模型及分析其調(diào)節(jié)特性？,49,各個單元

19、模型的建立,（一 ）調(diào)速器（模型的建立） 1、系統(tǒng)圖,50,2、系統(tǒng)參數(shù),（1）系統(tǒng)穩(wěn)定時頻率fN或（），對應(yīng) 汽閥的位置為XB，發(fā)電機輸出功率PG 。 （2）D 點移動微小的距離XD，正比于發(fā)出增加功率指令信號PC。 （3）當(dāng)D點升高時，引起E點降低XE，通過錯油門作用，使B點升高XB，C從而原動機的輸入功率增加PT，發(fā)電機的輸出功率增加PG。穩(wěn)定時兩相等。 （4）發(fā)電機的功率增加，系統(tǒng)的頻率變化f.,51,系統(tǒng)頻率增加f,對應(yīng)T調(diào)速響應(yīng)向上移動XA。 （5）可建立線性方程：,52,（6）其功能框圖,53,（二）蒸汽機和水輪機（傳遞函數(shù)）,1、蒸汽機（傳遞函數(shù)） 2、水輪機（傳遞函數(shù)）,54

20、,（三）汽輪機組傳遞函數(shù),1、汽輪機組包括：調(diào)速器和蒸汽機,55,2、用模型分析汽輪機組的調(diào)節(jié)特性,由圖5-24可知汽輪機組的模型是由調(diào)速器和汽輪機兩個單元模型組成的.汽輪機組的傳遞函數(shù)為:,56,而且Kn、KT兩個時間常數(shù)都為正值。在調(diào)節(jié)過程中不會發(fā)生振蕩。 但是發(fā)電機組并網(wǎng)運行中調(diào)節(jié)特性又如何？ 電網(wǎng)系統(tǒng)有大有小，分為單區(qū)域和多區(qū)域系統(tǒng)，下面將分別研究發(fā)電機組在單區(qū)域和多區(qū)域系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)功率和頻率的作用。 （四）單區(qū)域系統(tǒng)（中） 1、單區(qū)域系統(tǒng)：一個地區(qū)系統(tǒng)和另外一個地區(qū)系統(tǒng)互聯(lián)，系統(tǒng)的頻率和功率調(diào)節(jié)以地區(qū)的電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)作為控制區(qū)-稱為單區(qū)域系統(tǒng)，如圖5-26,57,互聯(lián)系統(tǒng)示意圖,58

21、,2、調(diào)節(jié)特性分析,A、若系統(tǒng)中突然有一個功率增加量PLi的功率變化，該區(qū)的頻率變化為f,發(fā)電機組的功率相應(yīng)變化為PTi.使PTi不等于PLi ，引起系統(tǒng)各種調(diào)節(jié)效應(yīng)的產(chǎn)生。B、它們有（1）發(fā)電機組動能dWki/dt提供 的功率增加量Wki。（2）系統(tǒng)中各種負荷的自動頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)引起的負荷功率。（3 ）聯(lián)絡(luò)線路上功率的變化Pti. ；,59,B、系統(tǒng)功率平衡關(guān)系,60,C 、（i,j兩區(qū)）輸電線路中的功率Ptij和增量Ptij,61,D、電網(wǎng)i區(qū)的傳遞函數(shù),62,E、I 區(qū)傳遞函數(shù)框圖,由傳遞函數(shù)可得其框圖如圖5-28,63,F、考慮調(diào)速器、發(fā)電機、電網(wǎng)連接系統(tǒng)后總的傳遞函數(shù)框圖,64,二、（

22、模型用于）電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)特性（分析）,序：電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)模型可用于電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)特性分析：如電網(wǎng)頻率變化fx,可求得發(fā)電機的輸出功率增量PG=？，負荷效應(yīng)引起的負荷變化量PL=？ 電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)模型可用于電網(wǎng)（頻率）動態(tài)特性分析：電網(wǎng)的功率發(fā)生變化時，頻率的動態(tài)響應(yīng)特性如何？f的增長率和下降率與什么有關(guān)？動態(tài)響應(yīng)特性曲線如何？,65,（一）單區(qū)電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)特性分析,A、靜態(tài)特性分析 單區(qū)電網(wǎng)與外界無聯(lián)系，不參與控制，即控制信號Pc=0,已知系統(tǒng)總額定容量為：,66,求當(dāng)該區(qū)系統(tǒng)有單位階躍負荷PL 發(fā)生時，那么系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率降f=? 解：設(shè)單位階躍負荷PL（s）= PL /s 由調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)式

23、（圖5-29）得：,67,B、動態(tài)特性分析,由式（5-63）可求得：,68,動態(tài)特性分析繼續(xù)(1),由式（5-72）可知： （1）f按指數(shù)衰減，減小調(diào)差系數(shù)R增加增益可加大調(diào)節(jié)作用。 （2）減小調(diào)差系數(shù)R，可減小穩(wěn)態(tài)偏差。 （3）考慮調(diào)速器和汽容時間常數(shù)Tn,TT時指數(shù)衰減會更快。 （4）頻率降落雖然只有0.0234HZ,若長期存在是不允許的.,69,動態(tài)特性分析繼續(xù)(2),在已知f的基礎(chǔ)上也可求出新的穩(wěn)態(tài) 參數(shù)PG和 PL.,70,(二)多區(qū)域系統(tǒng)(調(diào)節(jié))特性,序1:從前面的單區(qū)域系統(tǒng)(調(diào)節(jié))特性可知:一旦系統(tǒng)出現(xiàn)負荷增加、減少，只能通過本內(nèi)的發(fā)電機組存儲的機械動能，調(diào)速器的調(diào)節(jié)功能、負荷自

24、己負荷調(diào)節(jié)效應(yīng)去調(diào)整系統(tǒng)的頻率和功率，滿足系統(tǒng)出現(xiàn)負荷增加、減少的問題?？癸L(fēng)險的能力有限。 序2、若將兩個以上的單區(qū)域系統(tǒng)連接起來，就構(gòu)成了多區(qū)域系統(tǒng)。,71,1、多區(qū)域系統(tǒng)框圖圖（5-32）,72,2、多區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性分析,（1）聯(lián)絡(luò)線路中的功率是相等的時。,73,74,3、多區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性特點,（1）線路負荷突然發(fā)生變化時，開始時發(fā)電機輸出的增加是靠系統(tǒng)的動能提供的。系統(tǒng)越大，儲備的動能越多，能提供的功率越大。-所以有全國聯(lián)網(wǎng)可提高安全性。 （2）多區(qū)域系統(tǒng)的各個區(qū)域里每天出現(xiàn)峰值負荷的時間不同，使峰值負荷與平均負荷的比極小，所以電網(wǎng)的備用容量可大大減小。-因此全國聯(lián)網(wǎng)可提高經(jīng)濟效益。

25、,75,（3）由兩個區(qū)域組成的電網(wǎng)，若區(qū)域2中突然增加負荷PL2，每個區(qū)域只承擔(dān)二分之一的突增負荷；若有N 個區(qū)域組成的電網(wǎng)每個區(qū)域只承擔(dān)N分之一的突增負荷（參數(shù)都相等時 ）。 （4）參數(shù)都不相等時 調(diào)節(jié)特性如何？見第4節(jié)-電力系統(tǒng)自動調(diào)頻。,76,第四節(jié) 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻,一、概述 1、電力系統(tǒng)的頻率波動，主要是電網(wǎng)內(nèi)負荷的變化所引起。電力系統(tǒng)自動調(diào)頻，實際上是在發(fā)電機正常運行過程中控制發(fā)電機的輸入輸出功率使之與負荷所需要的功率之間的平衡問題不。 2、電力系統(tǒng)的頻率是分層次進行的：一般將運行的發(fā)電廠分為三級：調(diào)頻廠、調(diào)峰廠、和基本負荷的發(fā)電廠。,77,計劃外負荷由調(diào)頻廠承擔(dān)。負荷變化部分由調(diào)

26、峰廠承擔(dān)?；矩摵捎山?jīng)濟性能好的發(fā)電廠承擔(dān)。 二、調(diào)頻的自動控制方法 序1、69面講過的發(fā)電機調(diào)節(jié)特性的平移法。 序2、84面講過的PID調(diào)節(jié)控制方法。還有調(diào)速器的調(diào)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)等方法。 序3、 以上這這些方法都是單臺發(fā)電機組最好和最有效的控制方法。但是當(dāng)這些發(fā)電機組并入電網(wǎng)后，大電網(wǎng)是怎么調(diào)頻？,78,（一）主導(dǎo)發(fā)電機法,1、主導(dǎo)發(fā)電機法的含義 主導(dǎo)發(fā)電機組中裝有無差調(diào)頻器，其調(diào)節(jié)的準(zhǔn)則是f=0。其他的發(fā)電機組上裝設(shè)-有功功率調(diào)整器，使這些機組的功率隨主導(dǎo)機組的功率按比例地變化，協(xié)助主導(dǎo)機組的調(diào)頻工作，調(diào)節(jié)準(zhǔn)則是Pi=ai. P1, P1主導(dǎo)機組的調(diào)節(jié)功率；ai為比例系數(shù)， Pi是第臺協(xié)助機

27、組的調(diào)節(jié)功率。,79,2、工作原理： 負荷變化-主導(dǎo)機組首先工作-改變主導(dǎo)機組的輸出功率，力圖維持系統(tǒng)的頻率恒定。協(xié)作機組也按一定比例作相應(yīng)的功率調(diào)整，共同對系統(tǒng)進行頻率調(diào)整。 3、特點 開始只有一臺主導(dǎo)機組首先工作，調(diào)節(jié)過程緩慢。只適應(yīng)于小型電力系統(tǒng)。,80,（二）同步時間法（積差調(diào)節(jié)法）,1、原理：即按頻率偏差的積分值來進行調(diào)節(jié)。 2、同步時間法的調(diào)節(jié)方程：,3、同步時間法的系統(tǒng)框圖、圖（5-35）,4、同步時間法的工作原理： 如果負荷增加，頻率下降，產(chǎn)生頻率差f,其積分 fdt積累增加，調(diào)頻器動作移動,81,調(diào)速器調(diào)節(jié)特性，增加進入機組的動力元素使頻率上升。調(diào)節(jié)過程進行到f=0.頻率恢復(fù)

28、到額定值為止。這時系統(tǒng)的功率達到一個新的平衡。,82,（5）單位階躍響應(yīng)特性,（6）積差調(diào)節(jié)法的特點 A、調(diào)節(jié)過程非振蕩（指數(shù)過程） B、可完全消除系統(tǒng)的頻率偏差，。,83,C、可實用于眾多電廠參與調(diào)整，但體積速度比較緩慢。不能保證頻率的瞬時偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)。可采用頻率的偏差+積差相結(jié)合的方法改進。 但這種改進也帶來新問題，計劃外的負荷越大，則頻率積累誤差越大。 D、眾多電廠參與調(diào)整頻率方法還有積差分散和積差集中等方法。積差分散方法即參與調(diào)頻電廠各有一套頻差發(fā)生器。積差集中方法只在電網(wǎng)調(diào)度中心才有頻差發(fā)生器。 效果都不太理想。,84,（三）聯(lián)合自動調(diào)頻（方法）,序1、前面幾種電力系統(tǒng)的頻率調(diào)

29、節(jié)方法有優(yōu)點，但缺點不少，根本的問題是不能合考慮優(yōu)化控制，無法全面完成調(diào)頻、功率經(jīng)濟分配方面的任務(wù)。 序2、隨著電力系統(tǒng)遠動技術(shù)的成熟和廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)調(diào)度的SCADA系統(tǒng)走上實用化，產(chǎn)生了聯(lián)合自動調(diào)頻（方法） 1、聯(lián)合自動調(diào)頻（方法）的特點：,85,（1）能維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)情況下，其頻率誤差在0.050.2%范圍內(nèi). (2)能使控制地區(qū)電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計劃值相等,實現(xiàn)各地區(qū)有功功率的就地平衡. (3)在安全運行條件下,所管轄范圍內(nèi),機組之間負荷實現(xiàn)經(jīng)濟分配. 2、該系統(tǒng)的工作過程 各發(fā)電機組的功率、線路潮流的大小、各節(jié)電壓等數(shù)據(jù)一并送SCADA系統(tǒng)，-形成,86,實

30、時數(shù)據(jù)庫，-AGC軟件按數(shù)學(xué)模型確定各調(diào)頻廠的調(diào)節(jié)參數(shù)-這些參數(shù)信息經(jīng)過遠程裝置送達各廠、站、機組-各廠、站、機組按著指令進行調(diào)節(jié)功率和頻率。 3、負荷分配關(guān)系 負荷分配是根據(jù)測量到的發(fā)電機功率PG和頻率偏差信號,按一定的關(guān)系將負荷分配給發(fā)電機組,求得各發(fā)電機的機組的調(diào)節(jié)功率.決定各機組調(diào)節(jié)功率Pci最簡單的關(guān)系式為:,87,3、自動調(diào)頻系統(tǒng)框圖,由前面的負荷分配關(guān)系可淮得系統(tǒng)框圖5-39：,88,4、用遠動通信實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻的結(jié)構(gòu)示意圖,遠動通信可以由廣域網(wǎng)、遠動通信發(fā)射機，計算機等組成,89,三、聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻,（一）聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻方式： （1 ）恒定頻率控制（FFC）方式 按f的高

31、低進行調(diào)節(jié)頻率，直到f=0。 （2）恒定交換功率控制（FTC）方式 不管f的高低，控制調(diào)頻機組保持交換功率平衡。 （3）頻率聯(lián)絡(luò)線線路功率偏差控制（TBC） 按f的高低控制調(diào)頻機組保持交換功率平衡。直到f、 P=0,90,（二）頻率聯(lián)絡(luò)線線路功率偏差控制（TBC）,1、聯(lián)合系統(tǒng)框圖,聯(lián)合系統(tǒng)中PtA為交換功率,91,2、調(diào)節(jié)準(zhǔn)則,任意一控制區(qū)的負荷變化，聯(lián)合系統(tǒng)最后調(diào)節(jié)結(jié)果是：,92,3、聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)節(jié)準(zhǔn)則的應(yīng)用,A、設(shè)系統(tǒng)A有二次調(diào)頻；系統(tǒng)B有一 次調(diào)頻，系統(tǒng)的負荷和聯(lián)絡(luò)線路上的功率增量分別為PLA、PLB。穩(wěn)態(tài)時：,93,（2）考慮到A系統(tǒng)第二次調(diào)頻，B、系統(tǒng)只有前一次調(diào)頻時,94,（3）應(yīng)用舉例（例5-3）,例5-3：A、B兩系統(tǒng)A=B=1250MW/HZ，負荷增量PLA=100MW、PLB=50MW，A系統(tǒng)裝有按頻率及聯(lián)絡(luò)線路功率調(diào)整的自動調(diào)頻，而B系統(tǒng)沒安裝。計算:f=?PtA=? PGA=?,95,第4節(jié)結(jié)論與思考,1、主導(dǎo)發(fā)電機法、積差調(diào)節(jié)法、聯(lián)合自動調(diào)頻法各有什么特點？ 2、聯(lián)合自動調(diào)頻法采用什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)？ 3、聯(lián)合電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的控制方式有那三種？