电力系统自动装置 第4章电力系统频率及有功功率的自动调节

第4章

电力系统频率及有功功率的自动调节电力系统自动装置4.1概述4.2电液式调速系统的工作原理及特性4.3电力系统的频率特性4.4电力系统自动调频方法及自动发电控制4.5电力系统的经济调度及自动调频简介内容概述4.1概述4.1.1频率调节及其重要意义频率与电压是电能的两个主要质量标准。在同一个电力系统中,与调节电压不同的是,在稳态运行条件下,并联运行的各同步发电机只能有一个共同的频率,即频率是一个全系统一致的运行参数(我国规定频率为50Hz)4.1.2现代电力系统调频简介图4.1为电力系统调节频率示意图。当电力系统因负荷与机组间有功功率失去平衡后,系统频率改变。发电机组的调速器通过改变动力因素方式,直接进行转速调节,以调整发电机送出的有功功率。这称为一次调频图4.1

电力系统调频示意图4.2电液式调速系统的工作原理及特性4.2.1调速器的基本概念速器由转速测量、放大与执行诸环节组成。不论是汽轮机还是水轮机,其调速器的执行环节现在都采用液压放大器(油动机)来控制汽门或导水叶的开度4.2.2模拟电液式调速器原理图4.2

电液调速系统功能框图(1)系统组成1）转速测量2）功率测量3）控制器4）电液转换及液压系统(2)调速系统工作过程1）发电机孤立运行2）机组并网运行及调速系统的静态特性4.2.3数字式电液调速器(1)概述20世纪80年代开始出现数字式电液调速器(简称数字电调或微机电调)数字式有以下优点1）控制性能好2）功能多3）灵活性好4）运行稳定可靠(2)数字电调系统的结构图4.7

数字式电液调速系统原理性结构图4.3电力系统的频率特性4.3.1负荷的静态频率特性

图4.8

负荷的静态频率特性4.3.2发电机组的静态频率特性图4.9

发电机组的频率调节特性

(2)多机并联运行特性

(3)调节特性的失灵区

图4.11

调速器失灵区特性（人为设为失灵区）4.3.3电力系统的静态频率特性

图4.12电力系统的静态频率4.4电力系统自动调频方法及自动发电控制

4.4.1概述(1)调频与电力系统经济运行(2)按计划负荷划分机组进行调频(3)对调频系统的要求为能达到稳态时Δf=0,对调频系统有如下要求:①调频系统必须有足够的稳定性。这是工作的基本要求。一般情况下,调节精度越高,闭环调节系统不稳定的可能性越大。为此,调频系统应有一定的稳定裕度②负荷变动后,调频系统应使稳态频差Δf返回至零,并保证电钟的准确性。但在调整过程中,瞬态频差是存在的,只是希望其尽可能小③为使稳态频差为零,调频系统都采用积分控制。但频率仍将存在瞬态偏差。而电钟的时间误差正比于频率偏差的时间积分。为减小其时间误差,要求频差积分不超过一个定值(4)自动发电控制(AGC)4.4.2调频方法(1)虚有差法(2)积差调节法1)单机积差调节2)多台机组的积差调频

3)改进的积差调节法

4)集中制与分散制调频4.4.3自动发电控制及联合电力系统调频概述AGC控制的目标可具体为以下几点:①调整全系统发电出力与全系统负荷平衡②经过调节,维持系统频率为额定或频率偏差在允许范围内③在系统中,各区域内分配全系统发电出力,使各区域间联系或交换功率和计划值等,且各区域内有功功率平衡④各区域内的发电厂之间实现负荷的经济分配AGC还是调度管理中实现安全约束经济调度的执行环节(2)AGC的基本功能1)负荷频率控制(LFC)2)经济调度控制(EDC)①区域跟踪控制②区域调节控制③机组控制回路(3)AGC控制方式(1)AGC控制的基本目标:4.4.4联合电力系统调频简介图4.17

联合电力系统示意图4.5电力系统的经济调度及自动调频简介电力系统的经济调度是指在保证系统频率为额定的前提下,对系统负荷在各电厂及各机组间进行合理分配,使所需的发电成本最小。

4.5.1等微增率的基本概念(1)耗量特性与耗量微增率图4.18

典型的耗量特性图4.19

典型的微增率特性(2)按等微增率分配负荷的分析图4.20