ch 电力系统正常运行方式的调整与控制

Ch5电力系统正常运行方式的调整与控制主要内容：1、电力系统频率调整与控制2、电力系统电压调整与控制3、电力系统的经济调度4、灵活交流输电系统与高压直流输电1Ch5电力系统正常运行方式的调整与控制难点：1）调频计算与调压计算2）水火电厂有功负荷最优分配3）无功负荷最优补偿2§5-1电力系统有功功率和频率的调整和控制一、调整频率的必要性1、频率是衡量电能质量的一个重要指标由于所有用电设备都是按系统额定频率设计的；系统频率质量的下降将影响各行各业；电力系统的频率变动对发电厂和电力系统本身会产生不利影响，而且频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电；

2、有功负荷的变动与调整控制

30变化周期10s︱3min§5-1电力系统有功功率和频率的调整和控制三次调频-最优分配二次调频一次调频变化周期小于10s有功功率的日负荷曲线41、负荷的种类与频率变化无关的负荷电阻炉、电弧炉、整流负荷与频率一次方成正比的负荷阻力矩为常数的负荷与频率二次方成正比的负荷变压器中的涡流损耗与频率三次方成正比的负荷通风机、循环水泵与频率更高次方成正比的负荷（比重很小）给水泵二、负荷的有功功率-频率特性52、负荷频率特性数学表达式二、负荷的有功功率-频率特性以PDN和fN为基准值有功损耗占有功负荷的5-10%。6有功负荷的频率静态特性标么值=1-33、负荷的功-频特性及频率调节效应PDNP0fNf负荷的频率调节效应（系数）正值以PDN和fN为基准值7三、发电机组的有功功率-频率特性1、调速系统工作原理机械液压调速系统电气液压调速系统负荷增加→开大汽门；负荷减少→减少汽门。频率的一次调整---有差调整调速器固定同步器8电气液压调速系统的原理框图转速测量转速给定功率给定功率测量频差放大器

综合放大器

PID校正功率放大器电液转换器油动机汽轮机发电机系统转速有功功率PGPsetffset91、调速系统工作原理电气液压调速系统的组成转速测量环节-----将机组的转速转换成电压信号、与给定的转速值相减（经频差放大器）得出频率误差信号。功率测量环节-----将发电机发出的有功功率转换成电压信号，与给定功率相减并与频率误差同时送入综合放大器进行综合和放大，得出综合误差信号。10综合误差信号11电气液压调速系统的组成PID校正（调节）-----实现功率偏差和转速偏差之间的稳态线性关系，并改善控制系统的性能。所得出的信号经过功率放大使之有足够的功率来驱动电液转换器。电液转换器-----将电信号转换成油压信号使油动机动作，从而改变汽门的开度。122、发电机组的功率-频率静态特性在自动调速系统作用下，发电机输出功率和频率的关系曲线。发电机的单位调节功率正值PPset0fNf0f发电机组的频率静态特性132、发电机组的功率--频率静态特性静态调差系数---调差率0.05?PPset0fNf0f结论：调差系数的大小对频率偏移的影响很大。调差系数（单位调节功率）可以整定：汽轮发电机组:*=0.04-0.06,KG*=25-16.7;水轮发电机组:

*=0.02-0.04,KG*=50-25。14多台机组的等值单位调节功率第i台机组的输出功率增量n台机组输出功率总增量PGN系统n台机组额定功率之和等值调差系数15四、有功功率平衡1、有功平衡与频率的关系f2f1fABPD(f)PD(f)’PP1P2△PG△PD△PD00PG(f)有功平衡水平的高低决定了系统频率水平的高低。要保持频率水平，需有足够的有功电源的备用容量应付有功负荷的增加。16按作用分：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用；按储存形式分：旋转备用（热备用）、冷备用2-5%最大负荷5-10%最大负荷2、备用容量3、有功电源的最优组合火力发电厂的特点支付燃料费用，但不受自然条件影响；有功出力调节范围小、负荷增减速度慢；热电厂为不可调节的强迫功率。17水电厂的特点不支付燃料费用，受自然条件影响；有功出力调节范围宽、负荷增减速度快；发电用水量按水库综合效益考虑。抽水出能电厂具有填谷削峰的作用。核电站一次性投资大、运行费用小，运行中不易带急剧变化的负荷，反应堆和汽机组退出和再度投入费时，且消耗能量大。18各类发电厂负荷的合理分配A---水电厂不可调功率；B—水电厂可调功率；C—热电厂；D—核电厂；E—高温高压凝汽式火电厂；F—中温中压凝汽式火电厂19P0fNf电力系统功-频静态特性机组负荷机组的单位调节功率小结：功频特性负荷的频率调节效应发电机的调差系数20五、频门率调整剧的分析管和计算1、频率浙的一次调趴整以系统功航-频特性经为基础，恳由调速器体实现一次旬调频。运行状态耻A---厨原始平畅衡状态运行状态歼B---负初荷增加后叹的新平衡烦状态f2f1fABPD(f)PD(f)’PP1P2△PG△PD△PD00PG(f)电力系统味功频静态仓特性21发电机逼组功率谢增量：负荷频率盛调节效应铲：功率增量画平衡式：电力系末统功-识频特性1、频率粗的一次调康整PNP1P2△f<0f2f1fABPD(f)PD(f)’△PG△PD△PD00PG(f)P22系统的仓单位调蛋节功率发电机系满载时腾：KG=0备用容量除系数f2f1fABPD(f)PD(f)’PP1P2△PG△PD△PD00PG(f)电力系冲统功-柜频特性23◆负荷揉变化将夏引起频究率变化迅，产生虾频率偏考差。◆系统越坦大(联网耐），系统演单位调节圆功率越大叔，产生偏财差越小。◆负荷的贪增量有两杰部分供给骑：调速器矮作用引起此发电机多争发出的功亚率，负荷类自身的正腊调节效应颤随频率下温降少取用峰的功率。◆一次辣调频为挺有差调弦节。◆求出斑功率偏思差后，禽可计算始每台机秒组承担悦的功率闸增量：24小结：散一次调挖频负荷频衫率调节造效应系坝数系统的智单位调铺节功率多台机组骨的等值单掉位调节功驼率一台机组敌的单位调贡节功率一次调频适用于浓负荷变毅化幅值唐小，变隶化周期纲短（〈品10s到）的负赶荷。252、频率群的二次调核整发电机转砖速控制机真构伺服电鹅机、蜗景轮、蜗仍杆等在手动棍或自动甜装置控颤制下，慈伺服电产机即可乌正转，木也可反雨转，因押而使杠尽杆的D扛点上升塌或下降纱，实现馒二次调则频。同步器、预调频器调速器固定26二次调份频的原摊理：利用同线步器平伙移机组课功-频奸特性负荷增加滑:功频特遭性上移；负荷减拍少:功央频特性欧下移。原始运扫行点A来(f1)系统负纱荷增加倡△PD0一次调档频--沉--B崭点（f2)二次调频瓜----律C点(f2’)二次调频奔可实现无腥差调节频换率（D点恶）。△f<建0功-频静摊态特性P0

f2

f2’

f1fPD(f)PG(f)ABCD27二次调频垃的功率增挤量平衡方戏程△f<0负荷调节菠效应机组调去节效应同步器调性节效应负荷效应窝的功率增贱量一次调谎频的功虎率增量P0

f2

f2’

f1fPD(f)PG(f)28结论：二次调频岸不能改变捐系统单位赚调节功率倘的值；二次调弃频增加删了发电凶机的出灵力；可实现饭无差调撑节△f喜=0;相同负京荷变化身下，二泄次调频创使频率趁偏移减著少。291台或少待数几台机毙组多台机组搞并联运行裳的电力系寨统首先，由泡主调频机筒组承担负妙荷的变化取，维持△粮f=0;其次，毫由配置贱了调速沟器的机或组按静织态特性怎承担调私频；再次，由凭负荷的调印节效应所落产生的功迁率增量补渔偿。303、互联糠系统的频唉率调整系统A功睁率增量平百衡式：系统B签功率增剃量平衡词式：KAKBAB△PAB△PDA△PGA

△PDB△PGB

二次调频二次调孙频31系统功率片缺额互联网：32△PAB=0的条私件：AB雅都进行二浇次调频且△PAB最大的条乐件：B揪不进行二授次调频联络线尊上的功妹率最大纸值33互联系统魂频率调整怪常采用的暮三种方式区域控喊制误差兔(Ar要ea迫Con忽tro沟lE萍rro传r)△PTi---区域i联络线倘交换功享率偏差址；PTspi----左--区域i的计划交裂换功率；βi、Ki---差偏差系酒数。34互联系统辽频率调整桐常采用的爪三种方式定频率控粗制（FF束C）：△f=0定交换功暑率控制(缓FTC)鄙：△PTi=0联络线在功率和粗频率偏踩差控制础（TB界C）：ACEi=035上述分析某方法可推就广到多个为系统经联苗络线组成带的互联系斩统：价联络线上宝的功率，骡则可由单爪个系统的它频率关系宏求得。调频计算辞例题36选讲内皮容1：施AGC傅（A连uto全mat拖ion惕Ge质ner稍ati芽on督Con株tro阔l）目的是使电疫力系统建的出力缘瑞与负荷坏相适应蕉，保持氏频率额惊定和通闪过联络戒线的交顾换功率例等于计纷划值，少并尽可东能实现版机组（隔电厂）炊间负荷养的经济键分配。37AGC顶的基本泄目标使全系统慨的出力与唯负荷相匹妙配将电力田系统的望频率偏大差调节立到0，步保持系普统频率田为额定奥值控制区冻域间联斧络线的受交换功仁率与计及划值相暴等，实谢现各区泄域内有豪功功率况的平衡在区域掌各个电册厂间进披行负荷帝的经济宫分配第二、三略个目标也正称为LF猾C38AGC鹿的一般抢过程跟踪控制调节控制机组控制发电计划调速器气轮机负荷预测机组组合水电计划交换计划电力系统发电计划区域控制误差机组分组dfPG39区域控制贸误差ACEi=bidf+姜dPT,I联络线械和频率雪偏差控独制（T览BC）恒定功率科控制（C辰FC）恒定净交劣换功率控理制（CN细IC）40AGC对橡机组功率驱的分配AGC对旱机组功率骂的分配包中括两个部肆分：按经济调列度原则分票配计划负坏荷和计划丧外负荷，始送出基点垃功率值；将消除捉误差式聚区域控杂制误差批所需要洗的调节肌功率PR分配给机平组。41AGC与蜻其他应用后软件的关片系状态估计机组组合发电计划水电计划负荷预测AGC交换计划安全约束调度最优潮流计划限制潮流网损修正42选讲内时容2：敞自动低约频减负犯荷概述电力系祥统频率纷控制是刻关系电屑力系统统全局的青控制问毯题.在辉电力系霉统事故忆情况下洁,当采卵取各种汗措施之圈后仍然罗不能制连止频率胸下降时夫,则由连低频减瓶载装置朵自动的姨切除一往部分负午荷来达敞到目的吹,这就扯是自动挪低频减污负荷,谱也称自趋动低频建减载.43电力系统姿频率的动急态特性电力系聋统频率循动态特罚性主要鉴由系统袋所有的翼转动机滔械决定婆.由于企旋转机拆械的转希动惯量矩及其距富离故障讨点的电轮气距离鄙的不同个,在系黄统故障蹦时,系必统中各裂结点(微母线)圣的频率私动态特慈性是不很同的.各结点的和频率fi将在系政统平均育频率fx附近变孙化,但磁偏离的糕数值不糟大.因链此,可坚以用fx代替fi并将系统锋看成一台候等值发电蚂机组来研使究fx随时间夺的变化岭.44电力系寇统频率亩的动态浅特性系统中忆每台发裕电机组棒的转子绿运动方戴程:经验表明右：虽然电盈力系统中洁电动机的逃数量远比烟发电机多派,但它们纲的等效转猪动惯量却殿远小于发炊动机组.至故可以只猜考虑发电晌机组的转浩动惯量.现在取谢系统所溜有的发征电机的促额定功玩率总和言PGe为功率的滨基准值,隐则有45电力系课统频率套的动态偿特性考虑到才可以近莫似认为誓fi=fx,上式关中ωi*可以用ωX*代替,同则46电力系惠统频率拴的动态司特性由于有以上即系匀统等值机朋的频率变派化方程式狭。该方程王式没有考趴虑负荷的传频率调节档效应47电力系统富频率的动跌态特性若考虑负垂荷的频率楚调节效应沈：将功率袄基准换洽算成为舅PLe：48电力系狭统频率击的动态联特性电力系挨统频率脉的动态并特性如汉图所示评。该特性东为一指族数下降眠曲线,慢频率下故降的稳讲态值与锄功率缺径额成正朝比.49自动低兵频减负岭荷的基外本原理50自动低闲频减负战荷装置自动低摆频减负顿荷装置颗控制的剑是整个志系统的伪频率,纳而不是游系统内乏某一台沙发电机搏组的运蝇行参数产,因此涨ZDP科J装置漂分散安抓装在电徐力系统渡的各个栋变电站团之中,燃由它们帮共同作粒用来阻役止系统纺频率下器降.51自动低酸频减负暮荷装置52自动低咬频减负归荷装置设的整定把计算(一)确定最大椒功率缺额打Pqe发生严重涂事故时,脚为了保证菜系ZDP踢J装置动宝作切除负纵荷后能使此得系统频久率恢复到崭允许值,择在计算接弄入ZDP桥J装置的帽负荷功率岸之前,必枕须先确定乌系统发生示故障时功独率缺额的姓最大值.臣确定最大敲功率缺额谋应该考虑舱系统最不貌利运行方皆式下出现冻最严重故交障时的情冰况.53自动低频回减负荷装缩慧置的整定话计算(二)确镜定接入Z治DPJ装酷置的负荷示中功率PJH当系统出誓现Pqe时,如饺果ZD友PJ不套动作,疗系统频率挺会稳定额在f跌;如饱果切除来的负荷功率枣等于Pqe,则系统叔的频率会恢竟复到fe.为了尽跨量少的切除负荷.厉并不要求滨ZDPJ须动作使系统频率高恢复到fe,只要恢杆复到允许频率搜fy.即fy<fe.54确定接入敏ZDPJ岛装置的负速荷中功率俯PJH[例13疾-1]笑某系练统的负链荷额定帐功率PLe=100章0MW系冠统可能出烈现的最大蒸功率缺额退为218慈MW,设夜负荷调节谁效应系数伟为KL*=2,骑自动低薯频减负帐荷装置城动作后它,希望现频率恢私复到fY=48前Hz.草求接入齐自动低河频减负臂荷装置畏的负荷喘总功率炕PJH.解:55(三)回确定各虎级(轮唯)的动刊作频率目前自动场低频减负轨荷均采用戴按系统频弃率由高到亡低顺序切企除负荷的尽方法.根稳据启动频滴率的不同销,将自动结低频减负桃荷装置的培动作分为皂若干级.为了确湖定ZD隶PJ装争置的级马数,应垄确定装软置的第载一级动作作频率巾、最末块一级动泽作频率慎和相邻待两级的害动作频郊率的级病差.56确定各级绿(轮)的匙动作频率确定第徒一级动羽作频率漠f1一般第一屈级动作频泛率整定在悲48.5盲~49.旱0Hz.确定末伶级动作卫频率fn末级动挠作频率普以不低压于46蛙~46掩.5H潮z为宜确定频率单级差△f对于电折磁式频元率继电饲器,△f可取0替.5Hz达.对于数驾字式频率姿继电器,营可取0.脏3Hz.57确定各千级(轮轰)的动姜作频率缩小级差赤,增加级灿数,减少逝每级切除虫负荷功率邻的方法已首成为自动松低频减负拆荷的一种华趋势.(四)确桑定动作级处数N在确定首仙、末级动部作频率f1、fn和频率秋级差△搁f之后皆,动作肌级数N芒由下式稠确定:58(五)确替定每级切棉除的负荷睁功率△pi右图是壮ZDP揪J装置扶第i-1垮级动作烟切除负嗓荷之后系统频滔率继续匆下降时苹的频率动牢态特性缸曲线.汗第i-谜1级动作切偷除负荷后碎频率继续下轨降可能震有三种纯情况.59确定每傲级切除群的负荷拐功率△系pi当第i-赤1级动作旅切除负荷段之后,由袄负荷的频振率调节效将应调节的岁功率为△验Pi+△脏Phi,根据岸负荷频悼率调节婶效应系箩数KL*的定义,竟有:将上式的恋功率写成炮以系统总蚕负荷功率尊PLe为基准左值的标堡么值,物有60确定每级雪切除的负靠荷功率△减pi当第i青级切除功负荷△Pi以后,系逐统频率稳耕定在fh,这时鹊由负荷叮频率调偿节效应艘调节的轰功率为△Phi