电力系统频率及有功功率的自动调节

1、第五章第五章 电力系统频率及有功电力系统频率及有功功率的自动调节功率的自动调节上海交通大学 电气工程系电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统的频率特性电力系统的频率特性v 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：60pnf 机组的动能)(111mKimmLGiTiWdtdPPP电力系统电力系统自动装置原理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tP持续分量持续分量脉动分量脉动分量随机分量随机分量负荷瞬时变动情况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

2、； 影响用户生产率和产品质量； 频率过低过高都会危及电网安全运行电力系统电力系统自动装置原理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电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统的频率特性电力系统的频率特性v 电力系统负荷的功率电力系统负荷的功率 - - 频率特性频率特性 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

3、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负荷调节效应。LbPLaP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。dfdPKLLdfdPKLLfPLfNfbPLNPLbab电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统的频率特性电力系统的频率特性v 发电机的功率发电机的功率 - 频率特性频率特性 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。BAMG221CCPG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*1.01.0Pf1233aa”a”电力系统电力系统

4、自动装置原理自动装置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：RK1有差调节调差系数GPfR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 ,PGfPGbPGaPGfabfNf1P1P2fABCfNP1P2P1P2P1P2PLPf1电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统的频率特性电力系统的频率特性v 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，母线的频率为多少？%5%,421RR电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力

5、系统的频率特性电力系统的频率特性v 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21LLLPPP到状态b，PL未变，PG没增加到状态c，再调可以到状态dPfPL = f(f)PL1 = f(f)aPLfNbdPL1PLcPL2f3f2PL1PL2电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统的频率特性电力系统的频率特性v 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，系统调速后的运行点。20, 5 . 1GLKK电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理调速器原理调速器原理机械

6、液压式调速器原理功率-频率电液调速系统原理电力系统电力系统自动装置原理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电力系统自动装置原理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发电机功率增加 负荷功率减少负荷功率减少 功率平衡起作用的三个部分：系统动态响应曲线系统动能系统动能 电力系统电力系统自动装置原理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比单区域系统调节好。节好。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统自动调频电力系统自动

7、调频电电 厂厂 带基本负荷厂带基本负荷厂1 调频厂调频厂1 调频厂调频厂2 调频厂调频厂3 调峰厂调峰厂1 调峰厂调峰厂2 调峰厂调峰厂3 带基本负荷厂带基本负荷厂2 带基本负荷厂带基本负荷厂3 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统自动调频电力系统自动调频0f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同步时间法同步时间法联合自动调频联合自动调频按频率偏差的积分值调节。0 fdtkaPkfiii主导发电机法主导发电机法电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理恒定频率控制法恒定频率控制法FFC电力系统自动调频电力系统自动调频v 联合电力系统的调频联合电力

8、系统的调频0f恒定交换功率控制恒定交换功率控制FTCconstPt无关频率。一个系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频率联络线功率偏差控制TBC全部都考虑。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统自动调频电力系统自动调频vTBC区域调节作用的信号称为区域控制误差ACE。BBtBBAAtAAfPACEfPACEdtfPKPdtfPKPBBtBiBGBAAtAiAGA相应的控制功率当负荷变动时，调整目标0, 0BAACEACEtBLBLBGBtALALAGAPfKPPPfKPP设A有二次调频，B有一次调频。tBtAPP tALBBLBtALAAGALAPfKRPPfKRPP11且即0tAAPf最终使LBBAPf1BAALBtAPP得电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统自动调频电力系统自动调频v思考题思考题 推导双区域都只有一次调频时的公式。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统经济调度