电力系统自动装置原理第四版第五章

1、第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节 上海交通大学 电气工程系 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 概述概述 电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。 原动机输入功率： 60 pn f ? 机组的动能 )( 111 ? ? m Ki mm LGiTi W dt d PPP 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 电网频率变动情况 t P 持续分量 脉动分量 随机分量 负荷瞬时变动情况 频率波动对电网运行的 影响： 偏离电力设备经济运 行点； 影响用户生产率和产 品质量； 频率过低

2、过高都会危 及电网安全运行 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。 调频是电力系统运行的主要任务之一 一般允许频率偏差为一般允许频率偏差为 0.1Hz 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 电力系统负荷的功率 - 频率特性 负荷的静态频率特性： )( fFPL? 频率下降时，负荷功率也下降到 ； 频率上升时，负荷功率也上升到 。 负荷特性有利于系统中有功功率在另一频率下 重新平衡，这种现象称为负荷调节效应。 Lb

3、P La P 负荷的频率调节效应系数： 因为频率变化很小，所以 为一直线，取值范围在13之间。 ? ? ? ? df dP K L L ? ? ? ? df dP K L L f PL fN fb PLN PLb a b 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 发电机的功率 - 频率特性 发电机转矩方程： 功率方程： 无调速器时，转速和转矩都为额定值。 ?BAMG? ? 2 21? ?CCP G 加调速器后，将从一条静态特性曲线 向另一条静态特性曲线过渡。 P* M* * f* PG* MG* 1.0 1.0 P f 1 2 3 3 a a” a” 电力系统 自动装置

4、原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 有调速系统的发电机功率-频率特性： R K 1 ? 有差调节 调差系数 G P f R ? ? ? 调差特性与机组间有功功率的分配 调差特性为区域，有失灵区。 ? KR , PG f PGb PGa PG f a b fN f1 P1 P2 f A B C fN P1 P2 P1 P2 P1 P2 PL P f1 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 思考题思考题1 已知：两机组并联于一条母上， 。且调速系统保证了两 台机完全同步。若1号机组额定功率为60MW，两机均额定运行。求：当系统 要求增加20MW的输出时，母线的频

5、率为多少？ %5%,4 21 ? ? RR 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 系统频率特性是由负荷频率特性和发电机频率特性共同形成的。 无调速 有调速 21LLL PPP? 到状态b，PL未变，PG没增加 到状态c，再调可以到状态d P f PL = f(f) PL1 = f(f) a PL fN b d PL1 PL c PL2 f3 f2 PL1 PL2 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 ? 思考题思考题2 已知：某电力系统， ，当PL=3000MW时，fN=50Hz。 求负荷增加120MW时

6、，系统调速后的运行点。 20, 5 . 1? ?GL KK 电力系统 自动装置原理 调速器原理调速器原理 机械液压式调速器原理 功率-频率电液调速系统原理 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率调节系统及其特性电力系统的频率调节系统及其特性 单个区域的频率闭环调节框图 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率调节系统及其特性电力系统的频率调节系统及其特性 发电机功率增加 负荷功率减少 功率平衡起作用的三个部 分： 系统动态响应曲线 系统动能 电力系统 自动装置原理 电力系统的频率调节系统及其特性电力系统的频率调节系统及其特性 联合调频 比单区域系统调 节好。 电力系统 自动装置原理 电力系统自动

7、调频电力系统自动调频 电 厂 带基本负荷厂1 调频厂1 调频厂2 调频厂3 调峰厂1 调峰厂2 调峰厂3 带基本负荷厂2 带基本负荷厂3 电力系统 自动装置原理 电力系统自动调频电力系统自动调频 0? ?f 一台发电机（主导 机）。 调差目标 其它成比例配合。 效果一般，用于小 系统。 AGC 同步时间法 联合自动调频 按频率偏差的积分 值调节。 ? ?0? ? ? ? ? fdtka Pkf i ii 主导发电机法 电力系统 自动装置原理 恒定频率控制法FFC 电力系统自动调频电力系统自动调频 ? 联合电力系统的调频 0? ?f 恒定交换功率控制FTC constP t ? 无关频率。一个系

8、统与另一个系统之 间交换的Pt恒定，但f可能会变。有协 议的因素。 频率联络线功率偏差控制TBC 全部都考虑。 电力系统 自动装置原理 电力系统自动调频电力系统自动调频 ?TBC 区域调节作用的信号称为区域控制误差ACE。 ? ? ? ? ? BBtBB AAtAA fPACE fPACE ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? dtfPKP dtfPKP BBtBiBGB AAtAiAGA ? ? 相应的控制功率 当负荷变动时，调整目标 0, 0? BA ACEACE ? ? ? ? ? tBLBLBGB tALALAGA PfKPP PfKPP 设A有二次调频，B有一次调频。 tBtA PP? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? tALB B LB tALA A GALA PfK R P PfK R PP 1 1 且 即 0? tAA Pf? 最终使 LB BA Pf? ? ? ? 1 BA ALB tA P P ? ? ? ? ? 得 电力系统 自动装置原理 电力系统自动调频电力系统自动调频 ?思考题思考题 推导双区域都只有一次调频时的公式。 电力系统 自动装置原理 电力系统经济调度与自动调频电力