华电电力系统自动化第10讲_有功调节01

null第十讲 频率及有功功率自动调节(1)第十讲 频率及有功功率自动调节(1)肖仕武 Office:J5B309 Tel:80794899主要内容North China Electric Power University*/45*主要内容电力系统频率特性 负荷的功率-频率特性 发电机组的功率-频率特性 发电机组调差系数与有功功率分配 调速器调节特性的失灵区 电力系统的频率特性 调速器原理 机械液压调速器 模拟式电气液压调速器 转速测量/功率测量/给定环节及PID调节器/电液转换器 工作状态：未并网，并网频率恒定、并网频率波动 数字式电液调速器第一节 电力系统频率特性North China Electric Power University*/45*第一节 电力系统频率特性机组转速降低，系统频率下降1、电力系统负荷的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*1、电力系统负荷的功率-频率特性电力系统负荷变动情况电力系统运行中的主要任务之一就是对频率进行监视和控制，保证电力系统频率的偏移在允许范围内调节频率就是改变单位时间内进入原动机的动力元素（蒸汽或水）力求电力系统负荷在安全运行约束条件下，实现经济运行及在发电机组之间实现经济分配。励磁调节基本目标：发电机端电压和无功功率分配 调速器的基本目标：发电机频率和有功功率分配1、电力系统负荷的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*1、电力系统负荷的功率-频率特性电力系统中有功功率与频率之间的关系： 1、与频率变化无关的负荷：照明、电弧炉、整流负荷 2、与频率成正比的负荷：切削机床、球磨机、压缩机 3、与频率的二次方成正比的负荷：变压器中的涡流损耗 4、与频率的三次方成正比的负荷：通风机、静水头阻力不大的循环水泵 5、与频率的高次方成正比的负荷：静水头阻力很大的循环水泵1、电力系统负荷的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*1、电力系统负荷的功率-频率特性电力系统有功负荷的静态频率特性方程 当电力系统内机组的输入功率和负荷功率之间失去平衡时,系统负荷也参与了调节作用。 这种特性有利于系统中的有功功率在另一个频率下重新获得平衡——负荷的频率调节效应1、电力系统负荷的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*1、电力系统负荷的功率-频率特性为负荷的频率调节效应系数，用以衡量调节效应的大小。根据国内外的实测数据表明，有功负荷与频率之间的关系曲线接近于一条直线。有功功率变化量相对应有功功率变化的频率的变化量2、发电机组的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*2、发电机组的功率-频率特性发电机组的转速调整是由原动机的调速系统来实现的，发电机的功率-频率特性取决于调速器系统的特性发电机组无调速器在调速器的作用下不断改变进气量，使原动机的运行点不断地从一根静态特性向另一根静态特性曲线过渡。此时原动机进气量达到最大值，调速器不起作用，当频率f继续下降时，运行点只能沿着对应于最大进气量的静态特性曲线移动。2、发电机组的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*2、发电机组的功率-频率特性发电机组的调差系数负号表示发电机输出功率的变化和频率变化相反发电机组的静态调节方程2、发电机组的功率-频率特性North China Electric Power University*/45*2、发电机组的功率-频率特性计算功率和频率关系时，常采用调差系数的倒数来表示发电机组的调差系数主要决定于调速器的静态调节特性。与机组间的有功功率分配相关。调节特性的失灵区又造成机组间的有功功率分配的不确定性。调差系数机组间有功分配调速器的静态特性调节特性的失灵区3、发电机组调差系数与有功功率分配North China Electric Power University*/45*3、发电机组调差系数与有功功率分配机组间的有功功率分配与机组的调差系数成反比推广到多台发电机组并联运行的情况：3、发电机组调差系数与有功功率分配North China Electric Power University*/45*3、发电机组调差系数与有功功率分配 系统等值机的调差系数系统中负荷变化后，每台发电机所承担的功率1、多台发电机的调差系数为零是不能并联运行的2、含有一台调差系数为零机组的系统在理论上是可行的，但是在实际上是不能运行的。原因是就目前的系统容量而言不可能仅由一台机组来完成全部的调差任务。因此，只能是由多台有差调节机组并联运行4、调速器调节特性的失灵区North China Electric Power University*/45*4、调速器调节特性的失灵区机械式调速器对于微小的转速变化是不能反应的，因此调速器具有一定的失灵区，调节特性实际上就是一条具有一定宽度的带子。4、调速器调节特性的失灵区North China Electric Power University*/45*4、调速器调节特性的失灵区若调差系数很小，则机组间的最大误差功率就会很大，这样就会引起机组间功率分配误差的增大。若不灵敏区宽度很小，则调速器在频率的微小波动时就会动作，机械动作会频繁。调差系数不能很小在电液调速器中设置一个人为的失灵区5、电力系统的频率特性North China Electric Power University*/45*5、电力系统的频率特性faPafbfcPcPd负荷=1.0负荷=1.1第二节 调速器原理North China Electric Power University*/45*第二节 调速器原理机械液压调速器 电气液压调速器 模拟式 数字式 第二节 调速器原理North China Electric Power University*/45*第二节 调速器原理机械液压 调速器第二节 调速器原理North China Electric Power University*/45*第二节 调速器原理电气液压调速器(模拟式)第二节 调速器原理North China Electric Power University*/45*第二节 调速器原理电气液压调速器(数字式)1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器(1)B、D点不动 (2)A、D点不动E点的位移正比于A、B两点的位移之和，具有加法性质。DFEBAC=>A点上升— E点上升=>B点下降— E点下降DEBACF1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器在C点不动的情况下: B点上升—— A点下降； B点下降——A点上升;B点具有反馈作用DFEBAC3、C点不动:1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器1、在B、D点不动的情况下，A点上升---- E点上升2、在A、D点不动的情况下，B点下降---- E点下降E点的位移正比于A、B两点的位移之和，具有加法性质。3、在C点不动的情况下， B点上升—— A点下降； B点下降——A点上升B点具有反馈作用1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器负荷突然减少转速升高A增大E点减小减小开度开度反馈B减少达到新的平衡点1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器a)未并网:A点可动(2)并网:A点不动对应的机组静特性平移。DFEBACDEBACF(4)D点上移 初始运行特性1、机械液压调速器North China Electric Power University*/45*1、机械液压调速器调频器启动D点增大E点增大开度增大B点增大开度反馈达到新平衡点2、电气液压调速器North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器123452、电气液压调速器——转速测量North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——转速测量磁阻发送器作用是将转速转换为相应频率的电压信号。 齿轮与铁芯之间的磁阻变化导致通过测速磁头的磁通发生相应变化，在线圈中感应出微弱的脉动信号，该信号的频率与机组转速成正比。补充：转速&相位测量——加装键相传感器North China Electric Power University*/45*补充：转速&相位测量——加装键相传感器TSI汽轮机保护系统： 本特利 EPRO 常用键相传感器类型： 电涡流型 霍尔型发电机转速传感器实物图片North China Electric Power University*/45*发电机转速传感器实物图片 圆柱型，长度小于150mm，直径为14mm 电源及输出信号线共3芯，铠装，长度3m～5m 10～30V直流供电PR9376，EPRO公司TSI系统专用传感器，霍尔原理 德国原装进口 电源及输出信号线共3芯，4m铠装缆，根据需要续接普通电缆汽轮机的键相传感器安装North China Electric Power University*/45*汽轮机的键相传感器安装水轮机North China Electric Power University*/45*水轮机轴上原有的贴片传感器机组大轴PMU特点：简单实用的子站数据分析软件North China Electric Power University*/45*PMU特点：简单实用的子站数据分析软件2、电气液压调速器——转速测量North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——转速测量转速/频率-电压变送器将磁阻发送器输出的脉动信号转换为与转速成正比的电压输出值。 微分电路在方波的上升沿时获得正向尖峰脉冲，触发一个单稳态触发器后，输出一个幅度为v宽度为t的正向方波脉冲。在单位时间内，单稳态触发器输出的正脉冲数与磁阻发送器输出信号频率成正比滤波器实际上是个积分器，在单位时间内脉冲个数越多则输出的电压越高2、电气液压调速器——功率测量North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——功率测量将发电机的有功功率转换为与之成正比的电压—有功功率变送器执行元件就是霍尔效应原理的测量元件霍尔效应系数霍尔元件厚度控制电流磁感应强度磁感应强度与元件平面法线的夹角2、电气液压调速器——功率测量North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——功率测量正比于有功功率2、电气液压调速器——给定环节及PID调节器North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——给定环节及PID调节器用高精度稳定电源供电的精密多转电位器构成由运算放大器构成2、电气液压调速器——电液转换器North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——电液转换器功率放大器输出增大电液转换器线圈电磁力增大调节油阀关小在十字弹簧的压力下继动器输入油压升高继动器蝶阀下移继动器排油增加2、电气液压调速器——电液转换器North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——电液转换器继动器内腔油压升高继动器滑阀下移油动机入油增加油动机活塞上移汽门调节阀开大进入汽轮机的有功增大2、电气液压调速器——电液转换器North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——电液转换器油动机活塞上移B点上移A点上移继动器蝶阀上移稳定在新的工作点2、电液转换器——A Big PictureNorth China Electric Power University*/45*2、电液转换器——A Big Picture继动器油动机蒸汽阀AB杠杆功率放大器AB+-+2、电气液压调速器——调速器工作North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——调速器工作1、发电机组未并网=0趋于零2、电气液压调速器——调速器工作North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——调速器工作2、发电机组并网，频率恒定=0趋于零2、电气液压调速器——调速器工作North China Electric Power University*/45*2、电气液压调速器——调速器工作3、发电机组并网，频率波动3、数字式电液调速器North China Electric Power University*/45*3、数字式电液调速器与模拟式一样控制算法除了基本功能外，实现辅助功能：机组自启动控制、跟踪电网频率快速同期并列、启动过程的热应力管理小结North China Electric Power University*/45*小结1、负荷的功率-频率特性 2、发电机组的功率-频率特性 3、调差特性与有功功率分配的关系 4、调节特性的失灵区 5、电力系统的频率特性 6、机械调速器的基本原理及控制框图 7、电气液压调速器的基本原理 8、调速器的工作过程 9、数字式电气液压调速器