华电电力系统自动化第11讲-有功调节02VIP

华电电力系统自动化第11讲-有功调节02第一页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity2/322023/4/28主要内容电力系统的频率调节系统及其特性调节系统的传递函数调速器原动机——汽轮机汽轮发电机组的传递函数单区域系统多区域闭环调节系统电网的频率调节特性单区域电网的频率特性多区域电网的频率特性第二页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity3/322023/4/28第三节电力系统的频率调节系统及其特性物理系统数学建模物理映射数学分析1、调速器2、原动机3、区域系统第三页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity4/322023/4/28一、调节系统的传递函数进入原动机的动力元素是由调速器控制的，它是电力系统频率和有功功率调节系统的基本组成部分。不论汽轮机或者是水轮机，调速器的执行环节都是利用液压放大原理控制气门（或者导水叶）的开度，尽管调速器构成各异，但是他们主要部件的方程式的型式是相同的。第四页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity5/322023/4/281、调速器只讨论小偏离的情况，假定：1、系统稳态时的频率为，对应的原动机汽阀位置为，发电机输出功率为。2、D点移动微小距离，正比于发生增加功率指令，3、当D点升高时，引起E点降低，通过错油门作用，使B点升高，从而原动机的输入功率增加，稳态时两者相等。4、由于发电机功率增加，使系统频率发生微小变化，引起调速器响应，使A点向上移动，正比于。5、正方向如图中所标柱。第五页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity6/322023/4/281、调速器假定流入油压机的油量与导油阀的位置成正比第六页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity7/322023/4/281、调速器表示了原动机调节量与控制指令信号及系统频率间的动态特性第七页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity8/322023/4/282、原动机——汽轮机气阀位置的改变会导致进气量的变化，使汽轮机输入功率变动，因而引起发电机功率的变化汽轮机的调节阀门和第一级喷嘴之间有一定的空间，开启/关闭气门使进入气门的蒸汽量有所改变，但是这个空间的压力不能立即改变，这样就形成了机械功率滞后于气门开度变化，也就是“汽容影响”。可以用惯性环节来描述：对于再热式汽轮机要考虑再热段充气时延第八页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity9/322023/4/283、原动机——水轮机在水流的稳态情况下，水的流速是一定的。当迅速关小导向叶片的开度，导管中的水压力会急剧上升；当迅速开大导向叶片的开度，导管中的水压力会急剧下降。这就是水锤现象。水轮机的功率不能随着开度的变化而有一个时滞第九页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity10/322023/4/284、汽轮发电机组的传递函数第十页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity11/322023/4/284、汽轮发电机组的传递函数汽轮机与无限大系统并联运行发电机的功率变化对系统的频率没有影响第十一页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity12/322023/4/284、汽轮发电机组的传递函数施加一个阶跃变化发电机稳态输出功率增量与控制指令成正比，调节过程不会出现振荡，过程是单调衰减的。第十二页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity13/322023/4/285、单区域系统在区域i内突然有一个负荷变化1、发电机组动能提供的功率增量2、负荷的频率调节效应引起的负荷功率的变化3、联络线上的功率变化由于调速器的作用，这个区域的频率变化为发电机输入功率相应地变化了

与之间不平衡，两者之差由三方面来平衡：第十三页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity14/322023/4/285、单区域系统——转子动能提供的功率增量动能随控制区域等效发电机转速（频率）的平方而变化第十四页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity15/322023/4/285、单区域系统——联络线的功率增量联络线路的功率增量为控制区域i输出的总的有功功率增量，它等于与区域i相连的各联络线路中的功率增量之和。第十五页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity16/322023/4/285、单区域系统——联络线的功率增量拉普拉斯变换第十六页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity17/322023/4/285、单区域系统——考虑转子动能的功率增量拉普拉斯变换第十七页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity18/322023/4/285、单区域闭环调节系统第十八页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity19/322023/4/286、多区域闭环调节系统第十九页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity20/322023/4/28二、电网的频率调节特性1、单区域系统的频率调节特性2、多区域系统的频率调节特性第二十页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity21/322023/4/28二、电网的频率调节特性2、多区域系统的频率调节特性第二十一页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity22/322023/4/281、单区域电网的频率特性在不考虑外加控制功率的前提下，研究单区域电网的频率特性第二十二页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity23/322023/4/281、单区域电网的频率特性施加一个阶跃变化称为系统功率频率特性系数或者称为系统的单位调节功率，它标志了系统负荷增加或者减少时，在原动机调速器调节特性和负荷调节效应共同作用下，系统频率下降或上升的数值。应用终值定理第二十三页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity24/322023/4/281、单区域电网的频率特性第二十四页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity25/322023/4/281、单区域电网的频率特性例题：系统总额定容量正常运行负荷惯性常数调差系数负荷调节效应系数当负荷增量为求的变化曲线方程第二十五页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity26/322023/4/28相关参数计算Kp=1/KL=2Tp=2H/KL*=20sR=4.8/100第二十六页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity27/322023/4/28程序Matlab程序

Kp=2;Tp=20;Tn=0.08;Tt=0.3;R=4.8/100;sysGp=zpk([],[-1/Tp],Kp/Tp);sysGnT=zpk([],[-1/Tn,-1/Tt],1/Tt/Tn);sys2=sysGnT/R;sysCom=feedback(sysGp,sys2);[Y,t]=step(sysCom,5);SysMod=feedback(sysGp,1/R);[Ym,tm]=step(SysMod,5);plot(t,-Y*0.01*50,tm,-Ym*0.01*50)legend('Com','Simple')第二十七页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity28/322023/4/28动态响应曲线第二十八页，共32页。NorthChinaElectricPowerUniversity29/322023/4/282、多区域电网的频率特性现代电力系统的规模越来越大，因为大系统在运行方面具有很多优点第二十九页，共32页。NorthChinaElectri