电本 第五章 电力系统自动调频.ppt

1、第五章 电力系统自动调频,第一节 频率调节概述 一、系统频率变动过大的不利影响 二、影响系统频率变化的因素,系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致。,三、系统频率的调节方式,调速器：反应机组转速和给定值之间的偏差，并以此来改变调节阀门的开度以增加或减少原动机的出力，使机组转速维持在一定范围 调频器（或称同步器）：反应系统频率与给定值之间的偏差，从而改变阀门的开度，,第二节 电力系统负荷变化与调频措施,一、系统负荷的特点与调频的关系,第一种负荷变化引起的频率偏移较小，可由频率的一次调整完成。 第二种负荷变化引起的频率偏移较大，仅靠调速器的作用往往不能将频率偏移限制在容许

2、范围之内，这时必须由调频器参与调整，即只有借助于频率的二次调整才能完成。 第三种负荷变化可用负荷预测的方法预先估计得到，调度部门预先编制的系统日负荷曲线基本上就反映了这部分负荷的大小，这部分负荷要求在满足系统有功功率平衡的条件下，按照经济运行的目标在各发电厂间进行分配。,二、关于调频电厂的选择,从系统运行的经济角度出发，将运行电厂规划为调频电厂和非调频电厂。,三、电力系统的集中式联合调频,主要过程是：将系统中各发电机组的实发功率、系统各线路潮流、各节点电压等由各厂站端的远动装置送到调度中心，形成实时数据库，调度中心计算机的相关软件按预定的数学模型和调节准则确定各调频电厂或调频机组的调节量，并通

3、过远动通道把调节指令发送到各厂站调频机组的控制器，使各调频机组按指令执行有功功率的调节。,第三节 电力系统的频率特性,一、电力系统负荷的静态频率特性 当频率变化时，系统负荷消耗的有功功率也将随着改变。这种有功负荷随频率而变化的特性称为负荷的静态频率特性。,根据有功负荷与频率的关系可将负荷分成以下几类：,(1)与频率变化基本无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉和整流负荷等； (2)与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵、压缩机和卷扬机等，这类负荷的特点是阻力矩为常数。 (3)与频率的二次方成正比的负荷，如变压器中的涡流损耗，这类负荷在系统中所占比例较小； (4)与频率的三次方成正比的负

4、荷，如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等； (5)与频率的更高次方成正比的负荷，如静水头阻力很大的给水泵等。,综合负荷消耗的有功功率与频率的关系,负荷的综合静态频率特性,负荷的频率调节效应系数为,负荷的频率调节效应系数的标么值,负荷的频率调节效应系数也可表示为有名值,有名值与标么值间的换算关系,例51,某电力系统中，与频率无关的负荷占30，与频率一次方成正比的负荷占40，与频率二次方成正比的负荷占10，与频率三次方成正比的负荷占20。求系统频率由50HZ下降到47HZ时，负荷功率变化的百分数及负荷调节效应系数KL* 。 频率降为47Hz时，f*47500.94， 系统负荷为 PL* 0.3+0

5、.40.94+0.10.942+0.20.943 0.930 PL* （1-0.930）0。07,二、发电机组的静态调节特性,定义发电机组的调差系数为 发电机组的调差系数也可用标么值 发电机组的静态调节方程,三、电力系统的频率特性,第四节 调速器原理,一、概述 调速器： 机械液压调速器 电气液压调速器(简称电液调速器) ， 按其控制规律来划分： 比例积分（PI）调速器 比例积分微分（PID）调速器等。,二、机械液压调速器,同步器或调频器,控制电动机可由运行人员或自动装置控制正转或反转，从而可以使D点位置作上下移动 机组并网运行时，由于电网频率基本不变，即A点位置基本不变，调节结束时，调节汽阀增

6、大开度，使机组输出有功功率增大 ，调整的结果是使发电机组的功率频率特性曲线的平移，即实现二次调频。,三、模拟电气液压调速器,优点主要有： (1)灵敏度高，调节速度快，调节精度高，机组甩负荷时转速的过调量小。 (2)容易实现各种信号的综合调节，有利于综合自动控制。 (3)参数整定灵活方便，可在运行中改变参数，并便于增添改善动态性能指标的校正控制部件。 (4)体积小，检修维护方便。,(一)转速测量,转速测量由磁阻发送器和频率电压变送器完成。 1磁阻发送器 磁阻发送器的作用是将转速转换为相应频率的电压信号,2频率电压变送器,频率电压变送器的作用是将磁阻发送器输出的脉冲信号转换成与转速成正比的输出电压

7、值Un,滤波后输出电压Un的特性,(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，即有功功率变送器。功率测量通常用磁性乘法器和霍尔效应原理等。,霍尔功率变送器,霍尔效应是物理学家EHHall于1879年发现的半导体基本电磁效应之一。如果把一片半导体材料的薄片放在磁场中，并使磁场磁力线与薄片平面垂直，当在薄片的1、2端通以电流I时，则在垂直于磁场方向和电流方向的3、4端就会有电动势EH产生，这一物理现象称为霍尔效应，EH称为霍尔电动势。,霍尔电动势,式中 RH 霍尔系数，与材料性质有关(cm3c)； d 薄片厚度(cm)； ic 控制电流（A）； B 磁感应强度（T）； 磁感应强度

8、B与半导体薄片平面法线的夹角,霍尔元件,(三)转速和功率给定环节,转速和功率给定环节可用高精度稳压电源供电的精密多转电位器构成。 其输出电压值即可表示为给定转速或功率，多转电位器由控制电机带动，以适应当地或远方控制的需要。 图5-9中的放大器和PID调节，由运算放大器组成，由于PID输出功率很小，不能驱动电液转换器，因此加入一个功率放大环节。,(四)电液转换及液压系统,电液转换器把调节量由电量转换成非电量油压。液压系统由继动器、错油门和油动机组成,(五)调速器的工作,按发电机组是否并入电网两种情况来讨论调速器的工作。 1发电机组未并网时 功率测值及功率给定值信号均为零。运行人员操作增速或减速按

9、钮，控制电动机正转或反转，使它驱动转速给定电位器，改变转速给定值nREF电压。频率电压变送器输出电压与机组运行转速n相对应。可见这两个电压的差值与(nREFn)成正比，即 mn(nREFn) 经PID调节，功率放大器等环节，由电液转换器去控制调节汽阀的开度，改变机组的转速，使mn(nREFn)mnn的值趋于零，转速n趋于给定转速nREF为止，即达到调速目的。,2机组在并网情况下运行时,假设电网频率恒定且为额定值，频差放大器输出的f信号为零。同样理由，如果改变功率设定值PREF电压，功率测值P的电压与PREF电压之差值信号为 mp(PREFP) (V) 通过PID等环节的调节作用，将使(PREFP)差值电压为零。即发电机功率P与给定值PREF相等。达到调节发电机组输出功率目的。,频差放大器输出电压正比于， 为,发电机输出功率与功率给定之差的电压值为 mpP （V）,上述二信号