电力系统自动控制技术课件：电力频率二次调整和三次调整

电力系统自动控制技术

电力频率二次调整和三次调整2025/3/72上次课内容理解电力系统频率控制体系理解频率的含义和调频的原因频率调整技术体系负荷和发电机静态功率-频率特性负荷调节效应发电机调速器及频率-有功外特性电力系统一次调频过程调频过程分析调频过程计算2025/3/73本次课内容理解电力系统频率的二次调整（自动发电控制，AGC）二次调频含义与实现二次调频控制信号四种二次调频方法分区调频含义和原理理解电力系统频率的三次调整（经济调度，EDC）了解经济调度优化模型理解发电机耗量特性理解等耗量微增率法则2025/3/741二次调频调频器调速器基于调速器实现的一次调频只能实现频率的有差调节，稳态频差不为零基于调频器实现的二次调频可以实现频率的无差调节，频率恢复额定值如何根据系统频率变化（即信号）控制调频器（即发电机功率设定点），即为二次调频需要解决的问题含义：改变发电机功率的设定值，实现电网频率的无差调节2025/3/751二次调频与一次调频的关系一次调频减小频率偏差，动作快；二次调频实现无差调节，动作慢二次调频动作时间与一次调频失去作用时间相当一次调频主要利用蒸汽蓄热作用会消失，二次调频会真正增加原动机输入（即蒸汽量）做法：改变发电机输出功率给定值（移动调速器参考点D），进而平移发电机功频特性目标：控制电网频率在要求范围内（1）正常：±0.2Hz，98%时间，GB/T15945-1995（2）事故：±0.5Hz设计到的控制规律，通过发电机有功出力调整而恢复系统频率2025/3/761.1二次调频—控制信号（1）比例调节：

有差调节（2）积分调节

无差调节初始阶段动作慢（3）微分调节

初始阶段调节块频率偏差平稳时，调节量为零实际调频法：取长补短综合使用2025/3/771.2二次调频—调频方法根据控制规律差异，可以分为四种二次调频方法：有差调频：有差调频法（半人工调频）无差调频：主导发电机法、积差调频、改进积差调频调频方程式：描述了调频控制规律、独立具体实现决定了调频过程动态及稳态特性基于调频方程式分析各调频方法学习要点：各方法调频方程式各方法动静态性能、优缺点2025/3/781.2二次调频—调频方法（1）有差调频法式中、—调频过程结束时调频机组有功功率的增量与系统

频率的增量；

—有差调频器的调差系数。

与一次调频特性相似2025/3/791.2二次调频—调频方法（1）有差调频法设系统的总负荷增量为，则调节过程结束时，必有系统的等值调节系数N机系统调频方程式每台调频机组所承担的计划外负荷为2025/3/7101.2二次调频—调频方法（1）有差调频法各机组同时参加调频，没有先后之分系统出现新的频率差值时，各调频器向同一个满足方程式的方向进行调整，同时发出改变有功出力增量的命令。调频器动作的同时性，可以在机组间均衡的分担计划外负荷，有利于充分利用调频容量。计划外负荷在调频机组间是按一定的比例分配各调频器机组最终负担的计划外负荷与调差系数成反比。整定调差系数，可调整分摊比例频率稳定值的偏差较大整定调差系数，可调整分摊比例2025/3/7111.2二次调频—调频方法（1）有差调频法一种半自动的调频方式需要用人工不断的进行校正，以减小频率稳定值的偏差实质上是一种半自动的调频方式所以目前我国相当多数量的中小型电力系统仍在使用着调速器进行调频调差系数，可调整分摊比例2025/3/7121.2二次调频—调频方法（2）主导发电机法式中—第i调频发电机的有功增量

—功率分配系数调频方程式只在一台主要的调频机组上使用无差调频器，其余调频机组上均只安装功率分配器；克服无差调频器不能并联运行的问题2025/3/7131.2二次调频—调频方法（2）主导发电机法调频机组间的出力也是按照一定的比例分配作用有先有后，缺乏“同时性”调频容量的不能充分利用，整个调频过程变得较为缓慢各调频机组分担的功率：稳态下各机状态：2025/3/7141.2二次调频—调频方法（3）积差调频法调频方程式又称同步时间法，根据系统频率偏差的累积值调整发电机有功出力变化量2025/3/7151.2二次调频—调频方法（3）积差调频法N机系统调频方程式稳态值：每台调频机组所承担的计划外负荷：2025/3/7161.2二次调频—调频方法（3）积差调频法实现无差调节，维持系统频率额定计划外的负荷能在所有参加调频的机组间按一定的比例进行分配缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢2025/3/7171.2二次调频—调频方法（4）改进积差调频法调频方程式在频率积差调节的基础上增加频率瞬时偏差的信息加快调节速度，但不影响稳态功率分配2025/3/7181.2二次调频—调频方法（4）改进积差调频法稳态值：当系统频率变化时，按Δf启动的调速器会比按积差工作的调频器先进行大幅度的调整，但远不会达到额定频率到频差积累到一定值时，调频器会取代调速器的工作特性，使其按照积差调频的方程式进行调整调频器比调速器慢，改进积差法实现二者接续实现无差、快速调节，且稳态按设置比例分配计划外功率2025/3/7191.3二次调频—实现集中式：调度中心把频差积分信号通过远动通道送到各调频电厂，用于控制全厂调频机组的功率设定分散式：当地产生的频差信号用于厂内调频机组输出功率控制各调频装置的误差会带来系统内无休止地无谓的功率交换，使分散式难以应用集中式分散式2025/3/7201.4二次调频—分区调频含义：区内负荷的非计划变动由区内的调频厂负担，其他区的调频厂不参与维持联络线功率为计划值一次调频调频互相支持，二次调频独立进行原因：配合分区调度，避免集中调频范围过大而产生技术困难中国基本按省网调频，美国117个调频区域2025/3/7211.4二次调频—分区调频关键：构建反映负荷变动是否在区内的信号，根据该信号设计调频方程式分区调频方程式稳态结果2025/3/7221.4二次调频—分区调频为什么ACE信号可以反映计划外负荷是否在本区？为什么频率控制达到稳态后，ACE=0？为什么ACE=0，则频率偏差为零，联络线功率为计划值？自学：第二节第（五）部分——分区调频法2025/3/7232三次调频保证频率质量和系统安全运行前提下，提高电力系统运行经济性，又称经济调度（EDC）计入网络约束，同时考虑安全性和经济性时，为最优潮流（OPF）问题解决的问题是负荷（或新增负荷）如何在发电机之间优化分配，从而达到发电成本最小等最优目标离线经济分配制定发电计划在线经济分配，与AGC配合使用，较长时间执行一次（一般5min以上）2025/3/7242.1三次调频——优化模型最经济+?+?数学优化问题：目标函数：发电机发电成本等约束：功率平衡。。。不等约束：发电机出力限制、电压范围。。。2025/3/7252.2三次调频——耗量特性热率曲线机组燃料输入量与发电机有功出力之间的关系成本曲线机组燃料成本与发电机有功出力之间的关系常用二次函数拟合微增率成本曲线上某点的斜率称为成本微增率2025/3/7262.2三次调频——耗量特性发电燃料成本可以表示成有功功率的二次函数微增量2025/3/7272.3三次调频——等微增量法则优化问题求解——拉格朗日乘子法各发电设备耗量微增率相等时，目标函数最小运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷，这样就可使系统总的燃料消耗（或费用）最