电力系统自动控制技术—第四章_电力系统频率和有功功率自动控制

电力系统自动控制技术—第四章_电力系统频率和有功功率自动控制 第四章 电力系统频率和有功功率自动控制 第一节 电力系统频率和有功功率控制的必要性 一、 电力系统频率控制的必要性 ,一, 频率对电力用户的影响 ,1, f变化～引起异步电机转速变化～影响产品的质量。 ,2, f波动影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能。 ,3, f下降将使电动机的转速和出力降低～影响用户设备的正常运 行。 ,二, 频率对电力系统的影响 ,1, f下降时～汽轮机叶片的振动会变大～轻则影响使用寿命～重 则可能产生裂纹。 ,2, 当f下降到47-48HZ时～火电厂厂用机械的出力下降～使锅炉 和汽机出力下降～从而使火电厂发电机发出的有功功率下降～ 可能出现频率崩溃。 ,3, f降到一定数值时～核电厂的反应堆冷却介质泵自动跳开～反 应堆停止运行。 ,4, f 下降使异步机和变压器激磁电流增大――无功消耗增大。励 磁机出力下降～导致电压水平降低。f 低到一定值～电压下降 速度加快～无法恢复――电压崩溃～大面积停电～系统瓦解。 1 二、 电力系统有功功率控制的必要性 ,一, 维持电力系统频率在允许范围之内 电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗,包括网损,的有功功率总和之间的平衡来维持的。 电力系统负荷是时刻变化～故有功功率控制要及时调节系统内并联运行机组原动机的输入功率～维持平衡关系～保证频率在允许范围之内。 ,二, 提高电力系统运行的经济性 决定开启哪些机组并入电力系统运行,确定已并网运行的机组各发多少有功功率～用最少的一次能源消耗获得最多的可用电能。 ,三, 保证联合电力系统的协调运行 要求不同区域系统间交换的电功率和电量按事先约定的协议进行。这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。 第二节 发电机组调速控制的基本原理 一、 发电机组单机运行时调速控制的基本原理 pnf, ―――――――(4,1) 60 f :发电机频率～Hz , p :发电机转子的极对数, n :机组转速～r/min ; 2 (一)同步发电机组转子运动方程 d, ――――――,4,2, Ja,J,,M,MTGdt :机组转子的转动惯量～ Jkg,m 2 :机组转子的机械角加速度～ rad/sa :机组转子的机械角速度～ ,rad/s :原动机,汽轮机或水轮机,产生的机械转矩, N,mMT :发电机电磁转矩～ N,mMG 机组以额定转速运行～转子中储存的动能为: ,e 2W12keJ, 故 代入,4,2,得: W,J,kee2,2e 2Wd,ke,,M,M ――――――,4,3, TG2,dte 取发电机的额定有功功率为功率的基准值～额定转速为转P,ee PeM,速基准值～则转矩基准值为 B,e 将式,4,3,两边同除以～则: MB W2ke2,MMd,eGT,,, PdtMMeBB ,e W2d,ke,,M,M ――――――,4,4, T*G*P,,dtee ,发电机机械角速度～电角速度w和转子极对数p之间存在以下关系: wwe,,,,,代入式,4,4,有: epp 3 2Wdwdwke* ,,T,,M,MJT*G*P,wdtdtee 2Wke T,JPe w ――――――,4,5, w,*we :发电机组的惯性时间常数～s; TJ :发电机电角速度的标幺值。 w* 从式,4,5,知:研究机组的调速控制问题～必须研究转矩和。 MMGT ,二,原动机的机械转矩 MT 水轮机的机械转矩大小决定于:水头H～导水叶开度和机械,MT 转速n等。同一台水轮机在同一水头～不同导叶开度时转矩是不一样的。水轮机的机械转矩同转速关系是一个曲线族。 M MMG1T1 MT2a MG2MT3 c b O nnnncab 水轮发电机组的转矩特性 4 时～转速～若?,n??;应减小开度～使 M,MnMMnT1G1aG1G2c n?,使转速恢复到。 MMT3T1a ,三, 发电机电磁转矩 MG 发电机电磁转矩是发电机定子对转子的作用力矩～方向与转子转动的方向相反～是阻力矩。 发电机电磁转矩与电磁功率成正比～电磁功率等于发电机所带负荷的有功功率。 发电机负荷功率与频率的关系: 2n ――――――,4,6, P,aP，aP,f，aPf，......，aPf*0*1**2****LLeLeLenLe :负荷有功功率的标幺值～基准值为发电机的额定功率, PPeL* PLe*:频率为额定功率时～负荷有功功率的标幺值～基准值为, fPPeLee:频率标幺值～基准值为, ffe* a:与频率无关的负荷功率所发的比例系数, 0 a,a:分别为与频率的1次方～2次方和n次方成正比的负荷功率1n 所占的比例系数 a，a，a，......，a,1 012n 考虑机组转速标幺值和频率标幺值相等有: 2n ――――――,4,7, P,aP，aP,n，aPn，......，aPn*0*1**2****LLeLeLenLe nn:机组转速标幺值～基准为。 e* 转矩和功率用标幺值表示时～分别为: 5 M,MMe ――――――,4,8, M,,,*pMpeBe,e pM,P,, ――――――,4,9, *ppee 一般机组转速不会偏离太多～认为～故有,所以: M,P,,,,**ee 2n M,aP，aP,n，aPn，......，aPn*0*1**2****GLeLeLenLe 即:机组转速偏离额定值不太多时～可认为发电机电磁转矩和电磁功率的标幺值相等。 ,四, 发电机组调速系统的调节原理 用水轮发电机组的转矩特性说明: dw*设a为原运行点～,～稳定运行。 M,M,0T1G1dt 若负荷减小时～调速器不调节～,机组在新的平衡点cM,MG1G2 运行～具有自平衡能力。 若调速器参与调节～将减少原动机的动力元素～,机组M,MT1T2运行于b点。若再进一步调节到曲线M,则可使转速恢复到n～保T3a持不变。 二、 机组并网运行的转速调节 ,1, 单机并入无穷大系统 系统频率不会因这台机组的有功功率变化而变化～机组调速器失去调节机组转速的作用～而只能调节机组的有功出力。 如下图所示: 6 M,PTG MT2 bPGb MT1 aPGa ffn1 调速器调节使M从,这时有:P从～但f不变。 P,PM,MGaGbT1T2 ,2, 当机组容量与系统容量相比有足够大的份额,一般大于系统总容量的8%-10%,时～机组有功出力变化可能改变系统内有功功率平衡状态～使系统频率发生变化。 第三节 机械液压调速器的基本原理 调速器是实现电力系统频率和有功功率自动控制的基础自动化设备。 机械液压调速器?电气液压调速器,模拟—>微机, 一、 机械液压调速器的基本结构,见 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf P73, 7 ,一, 测速机构 测速机构由汽轮机主轴带动的齿轮传动机构和离心飞摆组成。套筒A的位臵表征机组转速的大小～套筒A的位移表征机组转速的变化。 ,二, 放大执行机构 放大执行机构由错油门和油动机组成。 当错油门的两个凸肩正好堵住了油动机上、下腔的油路～油动机活塞静止不动～汽轮机调节汽阀保持一定开度不变。 当调节时: E点上移?油动机凸肩下移?关小调节汽阀 E点下移?油动机凸肩上移?开大调节汽阀 调节结束,错油门凸肩回到中间位臵。 8 作用:,1,将E点微小的机械位移放大成了调节汽阀开度的较大变化, ,2,将引起E点位移的微小的作用力变成了强大的、能够操动调节汽阀开度变化的作用力。 ,三,转速给定装臵 同步器为转速给定装臵。由电动机和齿轮、蜗杆组成～改变D点位臵～可使调速系统的静态特性上下移动。 ,1, 空载时调节机组的转速,频率, 设D点上移。A、B、C、F不会动,机组转速和油动机活塞的位臵尚未来得及变化,。故以F点为轴。E点下移?油动机凸肩上移～B上升～汽阀开度变大?转速上升?A点上升?C、F点上移?E点上移～凸肩回到中间位臵。 因A点上移～故转速上升了。如下图示: 'C'BA CB DFE 'BB与几乎重合～D上移引起A点上移～即转速? ,2, 机组并网运行时调节机组的有功出力 D点上移～f不变故A点不动?开始时B点不变则E点下移?B点上移～开度增大?E点上移～凸肩回到中间位臵～结果输出有功增大。 9 'B BCA 'D EDF 并网时～A不变～D上移～引起B上移～汽门开大～有功多输出。 ,三, 调差机构 f 1f1 ,f 2f2 ,PG OPPPG1GG2 发电机组调速系统的静态特性 机组调速系统对发电机频率调节的结果～并没有保证发电机频率恒定不变～而是有差的。 调速器中形成调差特性的机构称为调差机构～改变C点位臵～即改变AC和CB长度的比例关系～可以改变机组调速系统的调差特性。 1、调差特性的形成 P如上图～机组运行于1点～突增负荷,如增到,～调节器未开G2 10 始调节时～机组转速下降?f??A点下移～刚开始B点不动～则E点下移?增大汽门开度?B上移?转速上升～A点上移?E回到中间位臵～调节结束。 这时B点上移～A点不会回到原来位臵而是低了一点～结果有功出力增大～频率却降低了～形成调差特性。 'B ABC 'A DEF 2、调差特性的数学描述 调差系数用以表示机组调差特性: f,f,f21,,,,, (Hz/MW) P,P,PG2G1G ,f f,fe*,,,,,,,f，,,P,0 ―――――,4,13, ***G*,P,PGG*PGe :用有名值和标幺值表示的调差系数。 ,,,* ,f,,P:用标幺值表示的机组频率和有功功率增量。 *G* P:发电机额定有功功率。 Ge 式,4,13,称为发电机组的静态调节方程式。 二、机组调速系统的失灵区及其影响 11 ,一,失灵区的形成 由于存在机械摩擦、间隙和重叠～调速系统的静态特性为一条带状曲线～存在调节失灵区～又称调节死区。 频率在和之间变化时～调速器不进行调节～将之间fff~f1212称为调速系统的失灵区。 f 1 f1 ,fw fe ,fwf22 ,P,PWW PG0PG 用失灵度来描述: , ,fw,, fe f,f12 ,f,w2 ,二,失灵区的影响 f并网运行时～所带有功负荷不确定～如上图～对应于时～其有e P,,PP，,P功功率可能为和之间的任何值。 G0WG0W ,fw,,调差系数: ,Pw 12 用标幺值示并做变换: ,fw ,fe,, ―――――,4,16, ,,,,P,**W,,P*,Pw*wPGe 为了使误差功率不致过大～要求机组调速系统失灵区不能过大、调差系统不能过小。一般失灵度小于0.2%，0.5%～但不能过小或,* 为零～否则～当电力系统频率发生微小波动时～调速器也要动作。这样会使调节汽阀动作过于频繁～这对机组本身和电力系统频率调节不利。 第四节 模拟电气液压调速器 一、模拟电气液压调速器的优点 1939年瑞士首先推出了电子管电气液压式水轮机调速器。20世纪50年代后发展较快～操纵调节汽阀,对水轮机为导水叶,开度的仍采用机液装臵～其它部分由电子电路完成。 优点: 1、灵敏度高～调节速度快～精度高～机组甩负荷时转速超调量小。 2、易于综合多种信号参与调速控制,转速、功率、断路器、同期…,。 3、易于实现高级控制。 4、安装、调试和检修方便。 二、功率—频率电液调速系统的基本原理 构成:转速测量、功率测量、功率给定、转速给定、电量放大器、 13 PID调节、电液转换器及机械液压随系统等。 ,ffg,，功率放大PID调节汽轮机发电机xx，,，fc pg，x,pc 功率—频率电液调速系统原理图 (一,转速测量 由磁阻发送器和频率—电压变送器完成转速测量。 1、磁阻发送器 ,支架 线圈 磁钢 NS齿轮 铁心 磁阻发送器 齿轮与主轴联在一起～齿顶及齿槽交替变化～引起磁阻变化?磁通变化?脉动信号,该信号的频率与机组转速成正比,。 2、频率,电压变送器 作用:将磁阻发送器输出的脉动信号转换成与转速成正比的输出 14 电压值。 Un ,二,功率测量 将发电机的有功功率转换成与之成正比的直流电压。 霍尔效应 磁场方向 3B EH `I12` 电流方向 半导体薄片 4 : 如上图所示～半导体材料在电流和磁场作用下会产生霍尔电动势EH R,8H,EiBKiB,,,,cos，10,Hc1cd } ――――(4-17) R,8HK,,cos,，101d 式中::霍尔系数～, RV,m/(A,T)H d: 薄片厚度～cm, i :控制电流～A, c B:磁感应强度～T, , :磁感应强度B与半导体薄片平面法线的夹角,?,。 介绍单相霍尔功率变送器电路原理图: 15 TA TBiG iC UCG EH 单相霍尔功率变送器电路原理图 发电机电压互感器二次侧电压U加于T一次侧～产生i GBc ——4,18 i,ku,kU,sinwtc2G2G 电流互感器二次侧电流i接到T绕组上～产生磁场强度H～则磁感应GA 强度: B,k,i,kI,sin(wt，,)——4,19 3G3G 将4,18和4,19代入4,17得: E,kkkUsinwt,Isin(wt，,) ——4-20 H123GG UIGG,,,，,,Ekcos,cos(2wt,)H } ―― 4-21 2 ,,,kkkk123 cos,式中为功率因数～霍尔电动势E的平均值正比于有功功率。 H ,三,转速和功率给定环节、PID调节环节 转速和功率给定环节用高精度稳压电源供电的精密多圈电位器组成。 PID调节由运算放大器组成～为驱动电液转换器～加一功率放大环节。 ,四,电液转换及机液随动系统 16 电液转换器线圈将功率放大器输出的电量变化转换为调节油阀开度的变化～机液随动系统把信号放大～推动执行机构油动机以调节汽阀。 工作过程: ,图见书P 3,13, 81 电液转换器输出增大?调节油阀关小?油压P? ?继动器活塞下移,带动蝶阀下移,?错油门王字形滑阀中间排油孔的排油量减少～上腔压力?～使滑阀向下移动?油动机活塞上移?调节汽阀开大?B点上移?A点上移?继动器活塞上移?蝶阀上移?王字形滑阀上移～ 17 回到原来的平衡位臵。 ,五,调速器的工作 1、发电机组未并网运行 功率给定和功率测量为零 U,U,U ,nngdn UU式中与转速给定对应～与机组转速对应 ngdn UU调速:改变～调节结果使,0 ngd,n2、机组并网运行 U,U,UU? 设电网频率恒定且为额定值～,0～则～,ppgdp,n UU输出到PID～结果使,0～改变～则输出功率将改变。 ,ppgd U? 电网频率波动～机组并网运行～转速给定值和功率给定ngd U值为某一定值～调速器随输入PID的两个信号之和调节pgd 汽阀开度～改变机组的输出功率。 ,f，,p,0调节结束时: , ,f，,,p,0用标幺值表示调速特性为: ——发电机组静,,,态调节方程式 调差机构: 18 f 1f1 ,f 2f2 ,PG OPPPG1GG2 发电机组调速系统的静态特性 机组调速系统对发电机频率调节的结果～并没有保证发电机频率恒定不变～而是有差的。机组负荷增加时～调速系统调节的结果是机组输出的有功功率增加了～频率却降低了。 第六节 数字电液调速器 模拟电液调速器的缺点: a. 工作稳定性差～工作点随温度和工作电源电压的变化有所变化, b. 实现高级控制困难不能在线修改控制参数和控制方式, c. 功能单一～没有机组开停机控制～发电机并列等功能。 数字电液调速器出现于20世纪70年代初期～80年代以来～应用较广。 一、数字电液调节的优点: 1. 控制品质好, 19 2. 功能多, 3. 灵活性好, 4. 运行稳定～抗干扰能力强～工作可靠。 二、水轮发电机组微机电液调速 ,一,微机电液调节器的结构 微机电液调节器有数字控制器、电液转换器和机液随动系统组成。 功能:调速和同期控制双重功能—发电机组调速和同期综合控制器。 在线变结构控制:在不同的运行工况下～微机控制器自动地变换调速器结构～PID调节参数也不同。 KJDL参数整定开机控制 相角差UGDL=0,KJ=1数字测频fGUX数字测角D/AfXYKJ接DL=0,TQ=1,fm=fxfgdYCD，YCA，,fm力Y功率电液机液随TQDL=0,TQ=0,fm=fgdD/APID控制器，e，放大器转换器行动系统,DL=1,fm=fgd，YFK程频率给定切换放大器DL=0,bp=0永态转差DL率控制DL=1,bp=整定值 YDPc位移YA增减功率A/DZG，,传感器控制JG 微机电液调速器结构框图 1. 机组开机和空载运行时的调速控制结构,书P 图3,15, 84 20 DL=0, TQ=0 永态转差率bp=0 (增减功率失效) f,fmgd 2. 开机的机组与电力系统同期并列,书P,图6,22, 255 f,f DL=0, TQ=1, mx 跟踪同期控制 21 3. 机组单机带负荷运行时的调速器控制结构,书P图3,16, 85 f,f DL=1, bp?0, mgd P(折算成接力器行程): C DL=0, P=Y(Y:水轮机导水叶的空载开度) C0 0 DL=1, ZG=0, JG=0, P=不变 C , P,Y，A DL=1, ZG=1～ 增功率 ,C0jtj1, , P,Y,ADL=1, JG=1～ 减功率 ,C0jt j1, ZG～JG: 按键～增减功率 ,二,微机控制器的硬件结构 1. 主机 对输入通道采集来的运行状态变量的数值进行调节计算和逻辑判断～并求得控制量由输出通道输出。 22 2. 输入输出接口电路 输入输出过程通道信息不能直接与主机的总线相接～必须由接口电路完成信息传递任务。 接口芯片:如A,D、计数器、定时器等。 有的CPU已集成了A,D、D,A等接口电路。 3. 输入、输出过程通道 介于接口电路和控制对象之间,相当于变送器, ,1,数字测频率和数字测相角,已讲, ,2,位移传感器 作用:将水轮机接力器的行程Y,表征水轮机导水叶的开度,变成与其成正比的0，5V直流电压信号。 ,3,功率放大器 对D,A转换输出的模拟电压Y进行功率放大～以便能推动电液CA 转换器工作。 ,三,微机控制器软件 决定控制规律～编写应用软件的程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 语言开始时用汇编语言～后来逐步向可读性较好的高级语言发展～现在较普遍应用C语言。 ,四,调节量计算 采用增量式PID算法 Y(n),Y(n,1)，,Y(n)CDCDCD k2D ,Y(n,1)，k,,e(n)，kT,e(n)，,,e(n)CDpIT 23 ,e(n),e(n),e(n,1) 式中 2,e(n),e(n),2e(n,1)，e(n,2) ,五,机组开机和空载运行时的调速控制 ,1,开机控制 开机控制是一个功能软件。当DL=0,KJ=1(开机)时～将水轮机导 n叶尽可能快的从零开启到最大开度。当转速达到80,时～将开度e关到空载开度,并开始对机组实行PID控制。 Y0 Y, 1 Y0 nnn2,1 (80%n)e ,2,机组空载运行时的转速控制 n,nf,fe,f,f,0使～即～即。 f,f gdGgdmgdGgd ,六,机组单机带负荷时的调速控制 ,1,调速系统静态特性 f 给定转速,,恒定时～调速系统处于平衡状态的情况下～gd 转速相对值与主接力器行程相对值的关系曲线 ,见P,见图3,16, 85 24 n(f)nn,G,,,ne Y1Y,(f)n,G1,1,Ym2 n(f)2,G2,Y:接力器最大m 行程 01.0YYY12, 图中1点:PID控制的输入为 e,f，b(P,Y),f gdpCD1G1 f:给定频率, gd b:永态转差率, p P:给定接力器行程～表征给定有功功率, C Y:对应于”1”点的主接力器行程的数字量, D1 f:对应于“1”点的发电机频率, G1 PID调节结果使e=0时～Y(PID输出)就不再变化。这时图CD 25 Y,Y3,16,P,中～功放输出为零。 85FKCA f，b(P,Y),f,0有: ―――,4,30, gdpCD1G1 f,f G1G2 e,f，b(P,Y),f ―――,4,31, gdpCD2G2 调节结果使e=0。 两式相减: [f，b(P,Y),f],[f，b(P,Y),f],0gdpCD2G2gdpCD1G1 f,fG2G1b,, :永态转差率定义的数学表达式。 PY,YD2D1 ,2,水轮发电机组调速系统的静态特性的实现 水轮机组，调速系统,水轮发电机组调速系统 水轮发电机组调速系统静态特性:当调速系统处于平衡状态～给定频率不变时～相对频率,或转速,与相对功率关系。 26 f PG 接力器行程 Y表征输入机组的功率, P表征发电机输出功率. Y-P=机组的有功损耗 ,七,水轮发电机组调速系统的动态特性 发电机转速,频率,随时间变化的关系。 ,八,新型水轮发电机微机电调的研究 ?微机控制器 Z80?单片机,8bits?16bits?32bits, PLC,IPC,MCPU应用 ?控制方式 PID?变结构～变参数PID?自适应控制～模糊控制～人工神 经网络控制 ?新型电液转换器的研究 ?机械液压随动系统的研究 步进电机为执行元件的全数字化电动液压式水轮机调速器。 27 第七节 电力系统频率和有功功率自动控制的基本原理 电力系统机组及负荷数量很多～控制起来相当复杂～简化问题突出矛盾～使用发电机组单机带负荷运行时频率和有功功率控制的基本原理和方法进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和计算。 一、电力系统负荷的静态频率特性 PL bP,PL1Le ,PcPL2a fff,f2e1 电力系统负荷的静态频率特性 ,PL Pf,PLeeL,,PK,,,K,LL,L ,MW/Hz, K,L,f,fP,f,Lefe曲线???,负荷突增?P 点b?c,因事故失去?P出力 书本Peg3-1、eg3-2要求掌握 103 二 电力系统等效发电机组的静态调节 f f0afabfb ,PG 0PPPPGaGbGT 电力系统等效发电机组的 静态调节特性 忽略机组损耗～等效发电机发出的功率P与等效原动机输出的功率G 28 P相等。即。 P,PTGT 等效机组调差系数δ与的倒数称为机组的单位调节功率。 ,* 1,PGK,,, ,MW/Hz, ―――,4,58, G,f, ,P1,GK,,, ―――,4,59, ,G,,f,, K表示当频率下降或上升1Hz时～发电机增发或减发的有功功率。 G 三 电力系统频率控制的基本原理 ,一,频率的一次调整 调速器fgd,,,, 不变～则电网频率波动调节原动机向发电机组输入 的原动力?使系统频率维持在某一值～此即一次调频。 fP(f)L'f'0P(f)L f0 DAfA,fC''fP(f)CP(f)GTC,f,fB1'Bf,P,PP(f)P(f)BLGGT ,PL PPP0GCGDGAPPPGTLPPTCPTALDPPLCLA 频率的一次调整 P(f):电力系统负荷的静态频率特性曲线 L P(f):等效发电机组的静态调节特性曲线 G P:原动机输入功率 T 假设有m台机组并联运行～则原动机输出功率: 29 m P,P,TTi,1i 发电机输出功率: m P,P,GGi,1i。 对A点～忽略机组内部损耗～则P=P=P ―――,4,60, TAGALA 此时等效机组输入输出功率相等～系统将稳定在A点运行。 'P,PP(f),P(f)GLLL系统突增负荷功率?P～～任何时刻。等效机L P,PGAGD组必须立刻多发有功功率?P～故～使P不变仍为P。有: LTTA m P,P,P,P,,,,,(4,61),GGDLDGii,1 m P,P,P,,,,,(4,62) ,TTiTAi,1 mm P,P,P,P,P,P,,,,,(4,63),,GTGiTiGDTAi,1i,1 为了维持有功平衡～机组转子动能部分转成电功率送往负荷～有 md,,P,W(),Lki,,i1,dt ,,,,,(4,64),12,W,J,kiii,,2 ——系统中并联运行的第i台机组转子中储存的动能 Wki m ——系统中等效机组转子中储存的动能 W,kii,1 ——系统中并联运行机组的台数 m ——系统中并联运行第i台机组的机械转动惯量和机械角速度 J,,ii n,，f,动能释放～ ? 机组调速系统按照等效机组的静态调节特性增加输入原动机的动 30 力元素～使原动机输出功率增加, ? 根据负荷的静态频率特性～负荷从系统取用的有功功率也减少 上述??过程进行到C点～此时～达稳态运行状态。P,P,PGCTCLC有: f,f,C ,PPP,,TCGCLC, m,d()，(不变)W,0f,ki,,i1dt,,’,P,,P,,P,,,,,(3,65) ,LGL mm, ,P,,P,,P,,,GTiGi,,i1i1,’,P,K,f,LL ,fff,,,,CA, ’对于 ,P,,P,,PLGL ,P,P,P,P,P,,,,,(a)GGCGALCLA ',P,P,P,P,P,,,,,(b)LLCLDLCGD 得～(a),(b) ’,P,,P,(P,P),(P,P),P,P,,P LLCGCGDGDGALGAL 式中:,P——等效机组多发出的有功功率 G ’ ——系统负荷从系统少取用的有功功率 ,PL 如上图～负荷增加时～若调速器不调节～则P,P～负荷增加的功率TTA(,P)就会全部由负荷频率调节效应来调节。系统将稳于B点～L f,f,f,f,f,f,,f,,f～就是一次调频的调节效果。 B，BBA1BC 31 ,二,频率的二次调节 改变调速器给定值～增加调速器中的频率给定值就使机组(f或P)gg ’静态调节特性向上平移了～。 P(f),P(f)GG ’ 负荷增加之后～增加给定频率值～可将系统频率,PP(f),P(f)LGG ～从而使系统频率保持不变。系统负荷的变化完全由等效f,f,PCAL机组输入功率的增加承担～ m,,P,P,P,,P,,LGDGAGi即: ,,,,,(3,66),,i1 ,f,,0, ,三,调频厂的选择 系统负荷变化～有可调容量的机组均参与频率的一次调整～而二次调整由部分发电厂承担。 选择调频厂时～主要考虑下列因素: ? 具有足够大的容量和可调范围, ? 允许的出力调整速度满足系统负荷变化速度的要求, ? 符合经济运行原则, ? 联络线上交换功率的变化不致影响系统安全运行。 四、电力系统的有功功率控制 ,一,电力系统中的有功功率平衡 电力系统负荷功率的变化是随机的～不能被准确地预知～所以电力系统有功功率平衡是一项复杂的工作。 P,P，P，P ,P108 图3-15.电力系统有功负荷曲线, LL1L2L3 32 P——变化慢～幅度大～有一定规律～可预测。 L1 P——变化周期较大～10s-3min,变化幅度较大～脉动负荷分量L2 引起f偏移较大～需一次及二次调频～才能将频率偏移调节到允许范围之内。 ,10sP f——变化周期短～幅度小～引起偏移较小～由一次调频L3 来调节。 33 电力系统自动调频的物质基础是电力系统中必须有足够的旋转备 用容量。 ,二,并联运行机组有功功率分配 先讨论两机组并联运行情况: f 静态调节特性 f1 f2 P(f)G1 ,P,PP(f)G2G1G2 O''PPPPG1G1G2G2PG 两台机组并联运行时频率与有功功率的关系 开始～运行于～两机组发有功功率分别为。 P，PfG1G21 ’’负荷增加～一次调频使系统频率变为～～增发有fP,P，P,P2G1G1G2G2 功为: ',P,P,P,,,,,,(4,67)G1G1G1 ',P,P,P,,,,,(4,68)G2G2G2 ,ff,fe*,,,,,式,4-12,为 *,PP,PGGeG* PP,,,GG12f,,,,,,,,1*2**,PP,GeG12e由,4-12,有: ,,,,,(4,69),ff,21,f,,*,fe,PP～分别为机组1和机组2的额定有功功率 G1eG2e 34 1,PfP,,,,,,G1*G1e,,,1*由,3-69,有: ,,,,,(4,70),1,PfP,,,,,,G2*G2e,,2*, 若有m台机组～则 1,P,,,,f,P(i,1，2，？，m),,,,,(4,71) Gi*Gie,i* ——第i台机组增加的功率 ,PGi ——用标幺值表示的第i台机组的调差系数 ,i* ——第i台机组的额定有功功率 PGie ——一次调频结束时产生的系统频率调节偏差 ,f* 式,4-71,中～和为机组参数～已知。求解并联运行机组P,Giei* 间有功功率分配时～必须求出负荷变化时引起的系统频率变化。,f* 以下介绍求的方法。 ,f* 一台等效发电机组代替并联运行所有机组有: f,*,,,,,,,,(4,72) D*P,GD* ,P,DG,P,,D*G,PDeG, mmP,Gie,,,,,,,(4,73)PPf ,,,Di*GGi1i1,,,i*, m,P,P,DeieGG,i1,, 将,4-73,代入,4-72,,有: 35 m P,Giei,1,,,,,,,,(4,74) D*mPGie,i,1,i* mPmGie,KP,GiG*ie,i11,,i*i1 K,,,,,,,(4,75)mmGD*,D*PP,,GGieie,,i1i1 ——第i台机组的单位调节功率 KGi* ——等效机组的单位调节功率 KGD* ’ ,P,,P,,P,,K,f,K,f,,(K，K),f,,K,fLGDLGDLGDLs ,PL,，,,KKK,MW/Hz, sGDL,f :系统的功率频率特性系数。它表示系统频率变化1Hz时调节Ks 的有功功率～包括并联运行机组的有功功率变化和负荷功率变化之和。 '负荷,突增～,因引起,～故>0, <0,即与,P,PP,,P,,ff,,PGLGLLL,P的变化方向相反。, 将K用标幺值表示: s 36 ,PL Pfefe,P,PLeL*LKKK,,,,,,,,(，)s*GDLf,ff,,PP*LeLefe ',Pfefe,PGDL,,,，, ff,P,PLeLe ',P,PGDL ffPPPPGDeGDeeLeLee ,,,,，,,ff,,ffPPeLeeLefefe ',PP,PGD*GDeL*,,,， ff,P,*Le* PGDe,K，K,K,K，K,,,,,(4,78)GD*L*GD*rL*PLe PGDe式中 ～系统热备用系数。 K,rPLe 由式,4-75,可求出。已知～故可求出。由式,4-78,KKK,KGD*sL*r可求得～再代入式,3-71,可求出并联运行机组的有功功率分配,f* 了。 37 第八节 联合电力系统的频率和有功功率控制 略去 第九节 电力系统自动调频方法和自动发电控制 一、 电力系统自动调频方法 ,一, 积差调节法的原理 根据系统频率偏差的等积值调节频率。设一台发电机进 行频率积差调节～调节准则: K,P，,fdt,0R, ——系统频率偏差 ,f,f,fe ——调频机组的有功出力增量 ,PR K ——调频功率比例系数 f ,ffe,f Ot ,PR 缺额,PR1盈亏 ,PR2 Ottttt1234 t1,fdt,0f,f?0~t～负荷不变～～～～ ,f,0e1,0 t11,P,,,fdt,0,,,,,(3,104) R,0K 调频机组出力不变, t2,f,ft~t?,f,0,负荷,,, ,fdt,0e12,t1 38 tt1122 ,P,,,fdt,,,fdt,,P,0RR1,,0t1KK 调频机组出力,。时～, ,,f,ftfe2 t2?～负荷不变, ～～～机组出力与时t~t,P,,Pt,f,0,fdt,023RR12,t2相等不变, t4?～负荷,,, ,,fdt,0t~tf,f,f,034e,3t ttt11244，， ,P,,,fdt，,fdt,,P,,fdt,,PRR1R2,,,,,ttt，13，3KK 调频机组出力。最后～,。 ,f,f,f,0e 积差调节特点:频率调节过程上解在时结束。结束时,f,0 ～此常数与 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 外负荷成正比。 ,fdt,,K,P,常数R, 多台机组时～ ,K,P，,fdt,01R1,, ,fdtK,P，,,0,2R2,,,,,,(3,107) , ？, ,fdtK,P，,,0,nRn,, 即: 1 ,P,,,fdt(i,1,2,？,n),,,,,(3,108)Ri,Ki 设各机组的,fdt相等～系统计划外负荷为～则 ,PD, nn1,P,,P,,,fdt,,,,,(3,109) ,,DRi,K,,i1i1i n ,P,Ri,i1得 ,,,,,,,,(3,110)fdtn,1 ,K,i1i ,3-110,代入,3-108,得每台机组承担的计划外负荷为: 39 n ,P,Ri,P,Di1 ,P,,,a,P(i,1,2,？,n)KiiDnn11KK,,iiKK,,i1i1ii 各调频机组在调节过程结束后～按一定比例分担了系统计划外负荷～使系统有功功率至新平衡～实现无差调节。 ,二, 积差调节的实现方法 a( 集中调频方法。系统调度中心设 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 频率发生器～ 集中产生频差积分信号～确定各调频厂应承担的 负荷变化量～由远动装臵将信号送至各调频厂。 b( 调频厂就地产生频差积分信号。 二、自动发电控制 AGC,Automatic Generation Control, 目的:使系统出力和系统负荷相适应～保持额定频率和通过联络线的交换功率等于计划值～并尽可能实现机组,电厂,间负荷的经济分配。 四个基本目标:见书P121. AGC是由自动装臵和计算机程序对频率和有功功率进行二次调整实现的。所需信息,如、发电机突发功率、联络线交换功率等,是f 通过SCADA系统经上行通道传送到调度控制中心。然后～根据AGC计算机软件功能形成对各发电厂,或发电机,的AGC命令。通过下行通道传到各调频发电厂,或发电机,。 40