电力系统频率及有功功率的自动调节ppt课件

1、GiLjLS0kPPP60pnf T1miiPG1miiPTG11mmiiiiPPG1G2Gm 系统系统LmiGimikimiTiPPWdtdP111)(Wki各机组各机组的动能的动能G1G2Gm 系统系统LmiGimiTiPPP11这阐明，即使没有调速器参与调理原动机的输入功率，这阐明，即使没有调速器参与调理原动机的输入功率，机组也可以从一个稳定运转工况过渡到另一个稳定工况机组也可以从一个稳定运转工况过渡到另一个稳定工况运转。这种才干称为自平衡才干或调理才干。运转。这种才干称为自平衡才干或调理才干。转速转速nbnb远离了原来的转速远离了原来的转速nana。这阐明仅仅依托机组的自。这阐明仅仅依

2、托机组的自平衡才干进展调理，机组的转速平衡才干进展调理，机组的转速( (频率频率) )会在较大范围内会在较大范围内变化。变化。电力系统负荷变动情况电力系统负荷变动情况L( )PF ffN fN 额定频率；额定频率；PL PL 系统频率为系统频率为f f时，整个系统的有功负荷；时，整个系统的有功负荷；PLN PLN 系统频率为额定值系统频率为额定值fNfN时，整个系统的有功负荷；时，整个系统的有功负荷；a0a0，a1a1，anan各类负荷占各类负荷占PLNPLN的比例系数。的比例系数。化成标么值的方式化成标么值的方式nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(3

3、32210将上式除以将上式除以PLN，那么得标么值方式，即，那么得标么值方式，即 1LP1f当系统的频率为额定值时当系统的频率为额定值时: :通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，可忽略其影响。通常与频率变化三次方以上成正比的负荷很少，可忽略其影响。13210naaaaa于是于是nNLNnNLNNLNNLNLNLffPffPffPffPPP)()()()(332210nnLffffP332210由图可知：由图可知：在系统频率下降时，系统负荷从系统取在系统频率下降时，系统负荷从系统取用的有功功率下降。用的有功功率下降。假设系统的频率升高，系统负荷从系统假设系统的频率升高，系统负荷从系统取用的

4、有功功率将增大。取用的有功功率将增大。通常用负荷的频率调理效应系数通常用负荷的频率调理效应系数KLKL* *来衡量负荷调理效应的大小。来衡量负荷调理效应的大小。nnLffffP332210dfPKLLd*nmmmnnLLfmfnffdfdPK1112321*32nnLffffP332210而而KL*定义：定义：LPPe综合负载的功率综合负载的功率-频率特性近似表达式：频率特性近似表达式：fpLtanfpLtan活塞调理气阀错油门错油门从锅炉来的蒸汽从锅炉来的蒸汽活塞活塞在特性曲线上任取两点，我们在特性曲线上任取两点，我们定义机组的静态调差系数：定义机组的静态调差系数：GPRGPRGGNGNPP

5、PR/0GPR普通发电机的调差系数或单位调理功率，可采用以下数值：普通发电机的调差系数或单位调理功率，可采用以下数值： 对汽轮发电机组对汽轮发电机组 R*=(46)% 或或KG * = 6.16 25； 对水轮发电机组对水轮发电机组R*=(24)% 或或KG * =25 50；与与KL不同的是不同的是KG可以人为调理整定，但其大小，即调可以人为调理整定，但其大小，即调整范围受机组调速机构的限制。整范围受机组调速机构的限制。KG*发电机的功率发电机的功率-频率频率特性系数，或原动机的单位特性系数，或原动机的单位调理功率。调理功率。GGPRK*112LPPP当系统负荷添加，经过调速器调理后，系统频

6、率稳定在当系统负荷添加，经过调速器调理后，系统频率稳定在f1f1，这时这时1 1号发电机组的负荷为号发电机组的负荷为P1P1，添加了，添加了P1P1；2 2号发电机组的负荷为号发电机组的负荷为P2P2，添加了，添加了P2P2；两台发电机组的增量之和为两台发电机组的增量之和为PL PL 。1221PRPR0GfRP22RPf 11RPf 1221PRPR在电力系统中，假设没有调理容量的发电机，那么取该机组的在电力系统中，假设没有调理容量的发电机，那么取该机组的单位调理功率为零。单位调理功率为零。电力系统中一切机组的调速器都为有差调理，由它们共同承当电力系统中一切机组的调速器都为有差调理，由它们共

7、同承当负荷的动摇。负荷的动摇。WNff - -调速器不能分辨的最大频率误差调速器不能分辨的最大频率误差 Wff1f2fNWWfRPWWWNWWNfffRPPPWPRNwWffRP1WNff而而NwWffRP1f1f2fNWPRf1f2fN电力系统主要由发电机组、输电网络及负荷组成，假设把输电电力系统主要由发电机组、输电网络及负荷组成，假设把输电网络的功率损耗看成是负荷的一部分，那么电力系统功率频率网络的功率损耗看成是负荷的一部分，那么电力系统功率频率关系可简化为如下图。关系可简化为如下图。在频率稳态为在频率稳态为f 时时:LGTPPP图图6.9 6.9 电力系统功率电力系统功率- -频率特性频

8、率特性图图6.9 6.9 电力系统功率电力系统功率- -频率特性频率特性fGGPKf LPKffLLLLPPPKfP GLPPfKfKKPLGL)(上式阐明，系统负荷添加时，在发电机组功频特性和上式阐明，系统负荷添加时，在发电机组功频特性和负荷本身的调理效应共同作用下，又到达了新的平衡。负荷本身的调理效应共同作用下，又到达了新的平衡。一方面，负荷添加，频率下降，发电机组按照有差调一方面，负荷添加，频率下降，发电机组按照有差调理特性添加输出；理特性添加输出；另一方面，负荷实践取用的功率也因频率下降而有所另一方面，负荷实践取用的功率也因频率下降而有所减少。减少。GLPPfKPPLLL K称为系统的

9、功频特性系数, 或系统的单位调理功率。LGLPKKKf fKPGGfKPfLLrGKKKK 当转速给定安装推进当转速给定安装推进D点向上挪点向上挪动时，由于机组转速和油动机活塞动时，由于机组转速和油动机活塞的位置尚未来的及变化，的位置尚未来的及变化，A,B,C,F各各点都不会动。点都不会动。 这样，这样，D点向上挪点向上挪动，就以动，就以F点为轴推进点为轴推进E点向下挪动，点向下挪动，引起错油门凸肩下移，压力油进入引起错油门凸肩下移，压力油进入油动机活塞下腔，油动机活塞下腔，引起阀门开引起阀门开度增大，机组转速添加，度增大，机组转速添加，A点上点上移移,C、F点上移，点上移，E点上移，直到错点

10、上移，直到错油门完全堵住高压油入口，调理过油门完全堵住高压油入口，调理过程终了。程终了。显然调理过程终了后，发电机组的转速升高了。显然调理过程终了后，发电机组的转速升高了。DLGGLPPKfKf 进一步进展二次调频时：进一步进展二次调频时：在同步器的作用下，机组的功频特性上移到在同步器的作用下，机组的功频特性上移到PG3( f )PG3( f )，运转点也随之移到运转点也随之移到6 6点，此时的频率恢复为点，此时的频率恢复为fN fN ，这样，这样就实现了无差调理。就实现了无差调理。LGPP 0f 结论结论2 2：1 1在多台发电机组并联运转的电力系统中，当负在多台发电机组并联运转的电力系统中

11、，当负荷变化时，配置了调速器的机组，只需还有可调的荷变化时，配置了调速器的机组，只需还有可调的容量，都毫无例外地按静态特性参与频率的一次调容量，都毫无例外地按静态特性参与频率的一次调整。整。2 2而频率的二次调整普通只是由一台或少数几台而频率的二次调整普通只是由一台或少数几台发电机组发电机组( (一个或几个厂一个或几个厂) )承当，这些机组承当，这些机组( (厂厂) )称为称为主调频机组主调频机组( (厂厂) )。 f 、Pc调频过程终了时系统频率的增量与调频过程终了时系统频率的增量与 调调 频机组有功功率的增量。频机组有功功率的增量。 R 有差调频器的调差系数有差调频器的调差系数上式也可以写

12、为上式也可以写为 ：那么每台调频机组所承当的方案外负荷为：那么每台调频机组所承当的方案外负荷为： 系统频率偏向；系统频率偏向；调频机组的有功出力增量；调频机组的有功出力增量；调频功率比例系数；调频功率比例系数；积分控制增益。积分控制增益。Nfff CPikIKiIKK1CdIPKf t Cd0ikPf t10d0tf t10d0tCIPKf t 21d0ttf t2C0dtIPKf t 21C1d0tItKf tP 即调频机组添加有功出力，频率下降到达某一最低值后，逐渐上即调频机组添加有功出力，频率下降到达某一最低值后，逐渐上升，直至升，直至t2t2时辰为止时辰为止. . 43d0ttf t2

13、44133CC1C2dddtttIItttPKf tf tPKf tP 即调频机组有功出力减小，直至即调频机组有功出力减小，直至t4t4时辰，调频机组出力增量又与时辰，调频机组出力增量又与方案外负荷变化相等，调理过程又一次终了。方案外负荷变化相等，调理过程又一次终了。0f32dttt0f dft1C 12C 2nCd0d0d0iiinkPf tkPf tkPf tCdiIiPKf t (1,2,)in由于各机组的由于各机组的f f是相等的。设系统方案外负荷为是相等的。设系统方案外负荷为PL PL ，那么那么 LC11dnniIiiiPPftK C1I1dniiniiPf tK 式式6-38LC

14、LI1I1iiniiiPPaPKKCdiIiPKf t C1I1dniiniiPftK LC1niiPPCdiIiPKf t C(d )0iiifRPakf t(1,2,)inPCiPCi第第i i台机组承当的功率调理量；台机组承当的功率调理量；RiRi第第i i台机组的调差系数；台机组的调差系数；ii第第i i 台机组调理功率的分配系数，台机组调理功率的分配系数， kk系统功率与频率的转换系数；系统功率与频率的转换系数；11niiC(d )0iiifRPak f t 在调理过程终了时在调理过程终了时f f 必需为零。必需为零。方案外负荷调理量方案外负荷调理量:LC11ddnniiiiPPak

15、 f tk f t CdiiPakf t 每台机组分担的容量：每台机组分担的容量：C(d )0iiifRPak f t CLdiiiPakftaP 即即dkf t 积差调理法维持系统频率的精度取决于各调频机组的频差积分信号数值 的一致性。CdiiPakf t dk f t为了使各调频机组所在地测得的为了使各调频机组所在地测得的f尽能够一致，防止尽能够一致，防止频率偏向积分值的差别而呵斥功率分配上的误差，所频率偏向积分值的差别而呵斥功率分配上的误差，所以对规范频率的要求比较高，通常用石英晶体振荡器以对规范频率的要求比较高，通常用石英晶体振荡器经分频后得到。经分频后得到。最经济的分配是按等微增率分

16、配负荷。最经济的分配是按等微增率分配负荷。不不经经济济实实际际证证明明 b耗量微增率或简称微增率；耗量微增率或简称微增率； F输入耗量微增量输入耗量微增量P输出功率微增量输出功率微增量小。时，总的燃料消耗为最当21bb 而总负荷功率而总负荷功率PL为：为：用拉格朗日乘子法那么来求用拉格朗日乘子法那么来求解：解：这里功率平衡就是相应的约束条件，即这里功率平衡就是相应的约束条件，即3-31因因PL是常数，同时各机组的输出功率又是相互无关的，所以是常数，同时各机组的输出功率又是相互无关的，所以或或由此可得由此可得 ：图图3-16为发电厂内为发电厂内n台机组按等微增率运转分配负荷时的台机组按等微增率运

17、转分配负荷时的表示图。表示图。总的发电功率与总负荷总的发电功率与总负荷PL及线损及线损Pe相平衡，即相平衡，即上式对功率的偏导数为零，得：上式对功率的偏导数为零，得： 为了求得各电厂的微增率为了求得各电厂的微增率bi，必需计算出线损，必需计算出线损Pe普通事先普通事先根据运转工况而选定的线损系数求得，然后算出各电厂的根据运转工况而选定的线损系数求得，然后算出各电厂的线损微增率线损微增率i，即，即在在和和i知后，就可求出知后，就可求出bi，即，即调频电厂按调频电厂按3-42式运转是最经济的负荷分配方案式运转是最经济的负荷分配方案G1、G2、G3为发电机组；为发电机组；ACE称为区域控制误差，用称

18、为区域控制误差，用来根据系统频率偏向以及输来根据系统频率偏向以及输电线路功率偏向来确定输出电线路功率偏向来确定输出控制信号；控制信号；负荷分配器根据输入的控制负荷分配器根据输入的控制信号大小并且根据等微增率信号大小并且根据等微增率准那么或其他原那么来控制准那么或其他原那么来控制各台发电机输出功率的大小。各台发电机输出功率的大小。经济负荷分配经济负荷分配EDC每隔五分钟修正一次每隔五分钟修正一次Pbi和和i值，以值，以顺应经济调度的要求。顺应经济调度的要求。各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配：各台发电机组的设定调整功率按以下公式分配： 当当ACE=0，负荷按经济调度，负荷按经济调度EDC分配；分配；当当ACE0，ACE功率按功率按 (i+i)分配。分配。五自动发