ch051 电力系统正常运行方式的调整与控制

Ch5电力系统正常运转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、灵敏交流输电系统与高压直流输电1Ch5电力系统正常运转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目的由于一切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，呵斥大面积停电；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-频特性及频率调理效应PDNP0fNf负荷的频率调理效应〔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、调速系统任务原理机械液压调速系统电气液压调速系统负荷添加→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丈量转速给定功率给定功率丈量频差放大器

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、调速系统任务原理电气液压调速系统的组成转速丈量环节-----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。功率丈量环节-----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展综合和放大，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〔调理〕-----实现功率偏向和转速偏向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，从而改动汽门的开度。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。发电机的单位调理功率正值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〔单位调理功率〕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理功率第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)有功平衡程度的高低决议了系统频率程度的高低。要坚持频率程度，需有足够的有功电源的备用容量应付有功负荷的添加。16按作用分：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用；按储存方式分：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；有功出力调理范围小、负荷增减速度慢；热电厂为不可调理的强迫功率。17水电厂的特点不支付燃料费用，受自然条件影响；有功出力调理范围宽、负荷增减速度快；发电用水量按水库综合效益思索。抽水出能电厂具有填谷削峰的作用。核电站一次性投资大、运转费用小，运转中不易带急剧变化的负荷，反响堆和汽机组退出和再度投入费时，且耗费能量大。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理功率小结：功频特性负荷的频率调理效应发电机的调差系数20五、频率调整的分析和计算1、频率的一次调整以系统功-频特性为根底，由调速器实现一次调频。运转形状A---原始平衡形状运转形状B---负荷添加后的新平衡形状f2f1fABPD(f)PD(f)’PP1P2△PG△PD△PD00PG(f)电力系统功频静态特性21发电机组功率增量：负荷频率调理效应：功率增量平衡式：电力系统功-频特性1、频率的一次调整PNP1P2△f<0f2f1fABPD(f)PD(f)’△PG△PD△PD00PG(f)P22系统的单位调理功率发电机满载时：KG=0备用容量系数f2f1fABPD(f)PD(f)’PP1P2△PG△PD△PD00PG(f)电力系统功-频特性23◆负荷变化将引起频率变化，产生频率偏向。◆系统越大(联网〕，系统单位调理功率越大，产生偏向越小。◆负荷的增量有两部分供应：调速器作用引起发电机多发出的功率，负荷本身的正调理效应随频率下降少取用的功率。◆一次调频为有差调理。◆求出功率偏向后，可计算每台机组承当的功率增量：24小结：一次调频负荷频率调理效应系数系统的单位调理功率多台机组的等值单位调理功率一台机组的单位调理功率一次调频适用于负荷变化幅值小，变化周期短〔〈10s〕的负荷。252、频率的二次调整发电机转速控制机构伺服电机、蜗轮、蜗杆等在手动或自动安装控制下，伺服电机即可正转，也可反转，因此使杠杆的D点上升或下降，实现二次调频。同步器、调频器调速器固定26二次调频的原理：

利用同步器平移机组功-频特性负荷添加:功频特性上移；负荷减少:功频特性下移。原始运转点A(f1)系统负荷添加△PD0一次调频----B点〔f2)二次调频----C点(f2’)二次调频可实现无差调理频率〔D点〕。△f<0功-频静态特性P0f2f2’f1fPD(f)PG(f)ABCD27二次调频的功率增量平衡方程△f<0负荷调理效应机组调理效应同步器调理效应负荷效应的功率增量一次调频的功率增量P0f2f2’f1fPD(f)PG(f)28结论：二次调频不能改动系统单位调理功率的值；二次调频添加了发电机的出力；可实现无差调理△f=0;一样负荷变化下，二次调频使频率偏移减少。291台或少数几台机组多台机组并联运转的电力系统首先，由主调频机组承当负荷的变化，维持△f=0;其次，由配置了调速器的机组按静态特性承当调频；再次，由负荷的调理效应所产生的功率增量补偿。303、互联络统的频率调整系统A功率增量平衡式：系统B功率增量平衡式：KAKBAB△PAB△PDA△PGA

△PDB△PGB

二次调频二次调频31系统功率缺额互联网：32△PAB=0的条件：AB都进展二次调频且△PAB最大的条件：B不进展二次调频联络线上的功率最大值33互联络统频率调整常采用的三种方式区域控制误差(AreaControlError)△PTi---区域i联络线交换功率偏向；PTspi------区域i的方案交换功率；βi、Ki---偏向系数。34互联络统频率调整常采用的三种方式定频率控制〔FFC〕：△f=0定交换功率控制(FTC)：△PTi=0联络线功率和频率偏向控制〔TBC〕：ACEi=035上述分析方法可推行到多个系统经联络线组成的互联络统：

联络线上的功率，那么可由单个系统的频率关系求得。调频计算例题36选讲内容1：AGC

〔AutomationGenerationControl〕目的是使电力系统的出力与负荷相顺应，坚持频率额定和经过联络线的交换功率等于方案值，并尽能够实现机组〔电厂〕间负荷的经济分配。37AGC的根本目的使全系统的出力与负荷相匹配将电力系统的频率偏向调理到0，坚持系统频率为额定值控制区域间联络线的交换功率与方案值相等，实现各区域内有功功率的平衡在区域各个电厂间进展负荷的经济分配第二、三个目的也称为LFC38AGC的普经过程跟踪控制调理控制机组控制发电方案调速器气轮机负荷预测机组组合水电方案交换方案电力系统发电方案区域控制误差机组分组dfPG39区域控制误差ACEi=bidf+dPT,I联络线和频率偏向控制〔TBC〕恒定功率控制〔CFC〕恒定净交换功率控制〔CNIC〕40AGC对机组功率的分配AGC对机组功率的分配包括两个部分：按经济调度原那么分配方案负荷和方案外负荷，送出基点功率值；将消除误差式区域控制误差所需求的调理功率PR分配给机组。41AGC与其他运用软件的关系形状估计机组组合发电方案水电方案负荷预测AGC交换方案平安约束调度最优潮流方案限制潮流网损修正42选讲内容2：自动低频减负荷概述电力系统频率控制是关系电力系统全局的控制问题.在电力系统事故情况下,当采取各种措施之后依然不能制止频率下降时,那么由低频减载安装自动的切除一部分负荷来到达目的,这就是自动低频减负荷,也称自动低频减载.43电力系统频率的动态特性电力系统频率动态特性主要由系统一切的转动机械决议.由于旋转机械的转动惯量及其间隔缺点点的电气间隔的不同,在系统缺点时,系统中各结点(母线)的频率动态特性是不同的.各结点的频率fi将在系统平均频率fx附近变化,但偏离的数值不大.因此,可以用fx替代fi并将系统看成一台等值发电机组来研讨fx随时间的变化.44电力系统频率的动态特性系统中每台发电机组的转子运动方程:

阅历阐明：虽然电力系统中电动机的数量远比发电机多,但它们的等效转动惯量却远小于发动机组.故可以只思索发电机组的转动惯量.如今取系统一切的发电机的额定功率总和PGe为功率的基准值,那么有45电力系统频率的动态特性思索到可以近似以为fi=fx,上式中ωi*可以用ωX*替代,那么46电力系统频率的动态特性由于有以上即系统等值机的频率变化方程式。该方程式没有思索负荷的频率调理效应47电力系统频率的动态特性假设思索负荷的频率调理效应：将功率基准换算成为PLe：48电力系统频率的动态特性电力系统频率的动态特性如下图。该特性为一指数下降曲线,频率下降的稳态值与功率缺额成正比.49自动低频减负荷的根本原理50自动低频减负荷安装自动低频减负荷安装控制的是整个系统的频率,而不是系统内某一台发电机组的运转参数,因此ZDPJ安装分散安装在电力系统的各个变电站之中,由它们共同作用来阻止系统频率下降.51自动低频减负荷安装52自动低频减负荷安装的整定计算(一)确定最大功率缺额Pqe发生严重事故时,为了保证系ZDPJ安装动作切除负荷后能使得系统频率恢复到允许值,在计算接入ZDPJ安装的负荷功率之前,必需先确定系统发生缺点时功率缺额的最大值.确定最大功率缺额应该思索系统最不利运转方式下出现最严重缺点时的情况.53自动低频减负荷安装的整定计算(二)确定接入ZDPJ安装的负荷中功率PJH当系统出现Pqe时,假设ZDPJ不动作,系统频率会稳定在f;假设切除的负荷功率等于Pqe,那么系统的频率会恢复到fe.为了尽量少的切除负荷.并不要求ZDPJ动作使系统频率恢复到fe,只需恢复到允许频率fy.即fy<fe.54确定接入ZDPJ安装的负荷中功率PJH[例13-1]某系统的负荷额定功率PLe=1000MW系统能够出现的最大功率缺额为218MW,设负荷调理效应系数为KL*=2,自动低频减负荷安装动作后,希望频率恢复到fY=48Hz.求接入自动低频减负荷安装的负荷总功率PJH.解:55(三)确定各级(轮)的动作频率目前自动低频减负荷均采用按系统频率由高到低顺序切除负荷的方法.根据启动频率的不同,将自动低频减负荷安装的动作分为假设干级.为了确定ZDPJ安装的级数,应确定安装的第一级动作频率、最末一级动作频率和相邻两级的动作频率的级差.56确定各级(轮)的动作频率确定第一级动作频率f1普通第一级动作频率整定在48.5~49.0Hz.确定末级动作频率fn末级动作频率以不低于46~46.5Hz为宜确定频率级差△f对于电磁式频率继电器,△f可取0.5Hz.对于数字式频率继电器,可取0.3Hz.57确定各级(轮)的动作频率减少级差,添加级数,减少每级切除负荷功率的方法已成为自动低频减负荷的一种趋势.(四)确定动作级数N在确定首、末级动作频率f1、fn和频率级差△f之后,动作级数N由下式确定:58(五)确定每级切除的负荷功率△pi右图是ZDPJ安装第i-1级动作切除负荷之后系统频率继续下降时的频率动态特性曲线.第i-1级动作切除负荷后频率继续下降能够有三种情况.59确定每级切除