電力系統(tǒng)自動化精品課件

1、第一章、概論第一章、概論 1.電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā) 展歷程 2.電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容 3.電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷 程程 一、電力系統(tǒng)的特點一、電力系統(tǒng)的特點 v 電能不能大量儲存電能不能大量儲存 v 過渡過程非常迅速（過渡過程非常迅速（30萬萬KM/S） v 電力和國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切電力和國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切 v 結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 我 國 電 網(wǎng) 介 紹 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的概念和組成 電力系

2、統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運行呢？電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運行呢？ 1.采用高效率大容量機組減少備用容量 2.合理利用動力資源水、火電互補 3.提高供電可靠性系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強 4.提高運行的經(jīng)濟(jì)性裝高效率大容量機組、 合理利用動力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的概念和組成 全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行 現(xiàn)在現(xiàn)在： 7個跨省電網(wǎng)，個跨省電網(wǎng)，5個獨立省網(wǎng)個獨立省網(wǎng) 2015年全國聯(lián)網(wǎng)：年全國聯(lián)網(wǎng)： 以三峽電站為中心，東西南北四方向聯(lián)網(wǎng)以三峽電站為中心，東西南北四方向聯(lián)網(wǎng) 東西以送電和聯(lián)網(wǎng)效益并重東西以送電和聯(lián)網(wǎng)效益并重 南北以獲得聯(lián)網(wǎng)效益為主，兼顧送電南北以獲得聯(lián)網(wǎng)效

3、益為主，兼顧送電 聯(lián)網(wǎng)方聯(lián)網(wǎng)方 案：案： 首先建成三峽電網(wǎng)（華東、華中、四川、重慶）首先建成三峽電網(wǎng)（華東、華中、四川、重慶） 中部電網(wǎng)：以三峽電站為中心沿長江展開中部電網(wǎng)：以三峽電站為中心沿長江展開 北部電網(wǎng)：以華北為中心，與東北、山東聯(lián)網(wǎng)，開發(fā)北部電網(wǎng)：以華北為中心，與東北、山東聯(lián)網(wǎng)，開發(fā) 黃河上游拉西瓦等水電站，實現(xiàn)與西北聯(lián)網(wǎng)黃河上游拉西瓦等水電站，實現(xiàn)與西北聯(lián)網(wǎng) 南部電網(wǎng)：紅水河、瀾滄江、烏江流域、貴州煤炭基地南部電網(wǎng)：紅水河、瀾滄江、烏江流域、貴州煤炭基地 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的概念和組成 全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行全國聯(lián)網(wǎng)勢在必行 北部和中部三縱：北部和中部三縱： 西線：西北與川渝以直流方

4、式相聯(lián)西線：西北與川渝以直流方式相聯(lián) 中線：華北與華中以直流背靠背相聯(lián)中線：華北與華中以直流背靠背相聯(lián) 東線：山東與華東以直流背靠背相聯(lián)東線：山東與華東以直流背靠背相聯(lián) 南部和中部：南部和中部： 提高水電利用容量，減少棄水提高水電利用容量，減少棄水 湖南衡陽到廣東韶關(guān)湖南衡陽到廣東韶關(guān)500KV交直流輸電交直流輸電 三峽到廣東的遠(yuǎn)距離直流輸電三峽到廣東的遠(yuǎn)距離直流輸電 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 目前我國基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度目前我國基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機組、高電壓輸電、高度 自動控制的新時代自動控制

5、的新時代 。截止。截止2002年底年底裝機總?cè)萘窟_(dá)裝機總?cè)萘窟_(dá)3.383.38億千瓦。億千瓦。 我國現(xiàn)有發(fā)電裝機容量在我國現(xiàn)有發(fā)電裝機容量在20000MW以上的電力系統(tǒng)以上的電力系統(tǒng)11個，其中東北、個，其中東北、 華北、華東、華中電網(wǎng)裝機容量均超華北、華東、華中電網(wǎng)裝機容量均超30000MW，華東、華中電網(wǎng)甚，華東、華中電網(wǎng)甚 至超過至超過40000MW，西北電網(wǎng)的裝機容量也達(dá)到，西北電網(wǎng)的裝機容量也達(dá)到20000MW。南方電力。南方電力 聯(lián)營系統(tǒng)連結(jié)廣東、廣西、貴州、云南四省電網(wǎng)，實現(xiàn)了西電東送。聯(lián)營系統(tǒng)連結(jié)廣東、廣西、貴州、云南四省電網(wǎng)，實現(xiàn)了西電東送。 其它幾個獨立省網(wǎng)，如四川、山東、

6、福建等電網(wǎng)和裝機容量也超過或其它幾個獨立省網(wǎng)，如四川、山東、福建等電網(wǎng)和裝機容量也超過或 接近接近10000MW。 各電網(wǎng)中各電網(wǎng)中500KV500KV（包括（包括330KV330KV）主網(wǎng)架逐步形成和壯大。）主網(wǎng)架逐步形成和壯大。220KV220KV電網(wǎng)不電網(wǎng)不 斷完善和擴充。斷完善和擴充。 從從19881988年起連續(xù)每年新增投產(chǎn)大中型發(fā)電機組超過年起連續(xù)每年新增投產(chǎn)大中型發(fā)電機組超過10000MW10000MW。 19901990年我國第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的年我國第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的500KV500KV直流直流 輸電線路實現(xiàn)雙極運行，使華中和華東兩大區(qū)電

7、網(wǎng)實現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。輸電線路實現(xiàn)雙極運行，使華中和華東兩大區(qū)電網(wǎng)實現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限 責(zé)任公司；責(zé)任公司； 家發(fā)電集團(tuán)公司是中國華能集團(tuán)公司、中國大唐家發(fā)電集團(tuán)公司是中國華能集團(tuán)公司、中國大唐 集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國國電集團(tuán)公司和中國集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國國電集團(tuán)公司和中國 電力投資集團(tuán)公司；電力投資集團(tuán)公司； 家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國電力工程顧問集團(tuán)公司、家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國電力工程顧問集團(tuán)公司、 中國水電工

8、程顧問集團(tuán)公司、中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司中國水電工程顧問集團(tuán)公司、中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司 和中國葛洲壩集團(tuán)公司。和中國葛洲壩集團(tuán)公司。 電力體制改革方案：電力體制改革方案： 1(電監(jiān)會電監(jiān)會)+2(電網(wǎng)公司電網(wǎng)公司)+5(發(fā)電集團(tuán)發(fā)電集團(tuán))+4(輔業(yè)集團(tuán)輔業(yè)集團(tuán)) 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 二、電力系統(tǒng)的運行要求二、電力系統(tǒng)的運行要求 最大限度地滿足用戶的用電要求最大限度地滿足用戶的用電要求 保證供電的可靠性（保證供電的可靠性（3040倍，分類負(fù)倍，分類負(fù) 荷）荷） 保證電能質(zhì)量（電壓、頻率、波形）保證電能質(zhì)量（電壓、頻率、波形）

9、提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 三、電力系統(tǒng)自動化的重要性三、電力系統(tǒng)自動化的重要性 由電力系統(tǒng)的特點和運行要求可見對由電力系統(tǒng)的特點和運行要求可見對 電力系統(tǒng)的控制與管理一個大型電力電力系統(tǒng)的控制與管理一個大型電力 系統(tǒng)，使之安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運行系統(tǒng)，使之安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運行 是十分困難而艱巨的。僅靠值班人員是十分困難而艱巨的。僅靠值班人員 進(jìn)行人工監(jiān)視是無法實現(xiàn)的，必須依進(jìn)行人工監(jiān)視是無法實現(xiàn)的，必須依 靠自動裝置和設(shè)備才能實現(xiàn)?？孔詣友b置和設(shè)備才能實現(xiàn)。 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其

10、發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 四、電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展階段四、電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展階段 單一功能自動化階段單一功能自動化階段 單一功能的自動裝置有：故障自動切除裝置單一功能的自動裝置有：故障自動切除裝置 （即繼電保護(hù)裝置，自動切除出現(xiàn)故障的發(fā)（即繼電保護(hù)裝置，自動切除出現(xiàn)故障的發(fā) 電機、變壓器和輸電線路等設(shè)備）、自動操電機、變壓器和輸電線路等設(shè)備）、自動操 作和調(diào)節(jié)裝置（如斷路器自動操作、發(fā)電機作和調(diào)節(jié)裝置（如斷路器自動操作、發(fā)電機 自動調(diào)壓和自動調(diào)速裝置等）、遠(yuǎn)距離信息自動調(diào)壓和自動調(diào)速裝置等）、遠(yuǎn)距離信息 裝置（即遠(yuǎn)動裝置）裝置（即遠(yuǎn)動裝置） 3、電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和

11、變電站之間的自動裝置、電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電站之間的自動裝置 沒有什么聯(lián)系。沒有什么聯(lián)系。 4、電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運行主要靠電力系統(tǒng)調(diào)度中心的調(diào)、電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運行主要靠電力系統(tǒng)調(diào)度中心的調(diào) 度員根據(jù)遙信、遙測傳來的信息，加上自己的知識度員根據(jù)遙信、遙測傳來的信息，加上自己的知識 和經(jīng)驗通過電話或遙控和遙調(diào)來指揮。和經(jīng)驗通過電話或遙控和遙調(diào)來指揮。 1、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動、自動化三者自成體系，分別完成、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動、自動化三者自成體系，分別完成 各自功能各自功能 2、對單個電力設(shè)備和單一過程用分立的自動裝置來、對單個電力設(shè)備和單一過程用分立的自動裝置來 完成自動化的單一功能完成自動化的單一功能 單

12、一功能自動化的特點是：單一功能自動化的特點是： 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的重要性及其發(fā)展歷程 綜合自動化階段綜合自動化階段 特點是用一套自動化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分特點是用一套自動化系統(tǒng)或裝置來完成以往兩套或多套分 離的自動化系統(tǒng)或裝置所完成的工作。離的自動化系統(tǒng)或裝置所完成的工作。 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 遠(yuǎn)動和遠(yuǎn)動和 通信裝置通信裝置 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 信息信息 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 自動裝置自動裝置 信息處理信息處理 確定數(shù)學(xué)確定數(shù)學(xué) 模型模型 做出控制做出控制

13、決策決策 YX,YC YX,YC YK,YTYK,YT 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng) 調(diào)度計算機調(diào)度計算機 電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工作模式圖電力系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)工作模式圖 第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容 電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費（生產(chǎn)、輸送、分配、消費） 第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容 它是一個能量系統(tǒng)，也稱為電工一次系統(tǒng)。電工一次系統(tǒng)它是一個能量系統(tǒng)，也稱為電工一次系統(tǒng)。電工一次系統(tǒng) 中的電力設(shè)備常被稱為一次設(shè)備中的電力設(shè)備常被稱為一次設(shè)備 在電力系統(tǒng)中還有對電工一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、在電力

14、系統(tǒng)中還有對電工一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、 調(diào)度所需的自動監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動和通信設(shè)備調(diào)度所需的自動監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動和通信設(shè)備 等組成輔助系統(tǒng)。這是一個信息系統(tǒng)，也稱為電工二次系統(tǒng)等組成輔助系統(tǒng)。這是一個信息系統(tǒng)，也稱為電工二次系統(tǒng) 電工二次系統(tǒng)中的設(shè)備（或裝置）被稱為二次設(shè)備（裝置）電工二次系統(tǒng)中的設(shè)備（或裝置）被稱為二次設(shè)備（裝置） 電力系統(tǒng)自動化是電工二次系統(tǒng)的一個組成部分，通常指對電力系統(tǒng)自動化是電工二次系統(tǒng)的一個組成部分，通常指對 電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動監(jiān)視、控制和調(diào)度。電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動監(jiān)視、控制和調(diào)度。 第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化

15、的內(nèi)容 一、電力系統(tǒng)自動化的分類一、電力系統(tǒng)自動化的分類 按運行管理區(qū)劃分按運行管理區(qū)劃分 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 發(fā)電廠自動化發(fā)電廠自動化 變電站自動化變電站自動化 發(fā)電和輸電調(diào)度自動化發(fā)電和輸電調(diào)度自動化 配電網(wǎng)自動化配電網(wǎng)自動化 火電廠自動化火電廠自動化 水電廠自動化水電廠自動化 第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動化的內(nèi)容 一、電力系統(tǒng)自動化的分類（續(xù)）一、電力系統(tǒng)自動化的分類（續(xù)） 按自動控制的角度按自動控制的角度 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制 電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制 電力系統(tǒng)安全自動控制

16、電力系統(tǒng)安全自動控制 電力系統(tǒng)中的斷路器的自動控制電力系統(tǒng)中的斷路器的自動控制 第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制 一、電力系統(tǒng)的正常狀態(tài)和非正常狀態(tài)一、電力系統(tǒng)的正常狀態(tài)和非正常狀態(tài) 正常時滿足等式和不等式約束條件正常時滿足等式和不等式約束條件 minmax minmax GminGGmax GminGGmax minmax iii iii iii ijijij fff UUU PPP QQQ SSS 不等式約束不等式約束 第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制 nml GiLjSk i=1j=1k=1 nml GiLj

17、Sk i=1j=1k=1 PPP QQQ 等式約束等式約束 第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)及調(diào)度控制 二、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)及相應(yīng)的調(diào)度控制二、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)及相應(yīng)的調(diào)度控制 正常狀態(tài)正常狀態(tài) 恢復(fù)狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài) 系統(tǒng)崩潰系統(tǒng)崩潰 警戒狀態(tài)警戒狀態(tài) 緊急狀態(tài)緊急狀態(tài) 滿足所有約束條滿足所有約束條 件，有一定的旋件，有一定的旋 轉(zhuǎn)備用轉(zhuǎn)備用 依然滿足約依然滿足約 束條件，備束條件，備 用減少很多用減少很多 滿足滿足 只滿足等式約束只滿足等式約束 條件，如發(fā)生短條件，如發(fā)生短 路或者大機組退路或者大機組退 出出 不滿足所有約束不滿足所有約束 條件，系統(tǒng)解條件，系統(tǒng)解

18、列，切除負(fù)荷列，切除負(fù)荷 增加機增加機 組出力重組出力重 新并列新并列 第二章、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化第二章、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化 1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的 2.遠(yuǎn)動和信息傳輸設(shè)備的配置和功能遠(yuǎn)動和信息傳輸設(shè)備的配置和功能 3.調(diào)度計算機系統(tǒng)及人機聯(lián)系設(shè)備調(diào)度計算機系統(tǒng)及人機聯(lián)系設(shè)備 4.電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制 5.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 第一節(jié)、第一節(jié)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的 電力設(shè)備電力設(shè)備 自動裝置自動裝置 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 通信設(shè)備通信設(shè)備 運行狀態(tài)運行狀態(tài) 和參數(shù)和參數(shù) 控制和

19、控制和 調(diào)節(jié)命令調(diào)節(jié)命令 電力設(shè)備電力設(shè)備 自動裝置自動裝置 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 通信設(shè)備通信設(shè)備 運行狀態(tài)運行狀態(tài) 和參數(shù)和參數(shù) 控制和控制和 調(diào)節(jié)命令調(diào)節(jié)命令 發(fā)電廠發(fā)電廠 變電站變電站 通信設(shè)備通信設(shè)備 調(diào)制和解調(diào)器調(diào)制和解調(diào)器 遠(yuǎn)動終端接口遠(yuǎn)動終端接口 調(diào)度計算機調(diào)度計算機 人機聯(lián)系設(shè)備人機聯(lián)系設(shè)備 上層調(diào)度中心上層調(diào)度中心 調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成調(diào)度自動化系統(tǒng)的基本構(gòu)成 第一節(jié)、第一節(jié)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的電力系統(tǒng)調(diào)度自動化是如何實現(xiàn)的 電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能有電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能有 電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 電力系統(tǒng)

20、安全分析和安全控制電力系統(tǒng)安全分析和安全控制 電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制 電力系統(tǒng)實時負(fù)荷預(yù)測電力系統(tǒng)實時負(fù)荷預(yù)測 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制 電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化 電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制 電力系統(tǒng)負(fù)荷管理電力系統(tǒng)負(fù)荷管理 第二節(jié)、遠(yuǎn)動和信息傳輸設(shè)備的配置和功能第二節(jié)、遠(yuǎn)動和信息傳輸設(shè)備的配置和功能 參考參考電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動原理電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動原理，在此不再詳述，在此不再詳述 第三節(jié)、調(diào)度計算機系統(tǒng)及人機聯(lián)系設(shè)備第三節(jié)、調(diào)度計算機系統(tǒng)及人機聯(lián)系設(shè)備 一、調(diào)度計算機系統(tǒng)：一

21、、調(diào)度計算機系統(tǒng)： 完成信息處理和加工任務(wù)。由計算機硬件、軟件和專用接口完成信息處理和加工任務(wù)。由計算機硬件、軟件和專用接口 組成，由多臺計算機組成調(diào)度自動化系統(tǒng)時，還有計算機硬組成，由多臺計算機組成調(diào)度自動化系統(tǒng)時，還有計算機硬 件系統(tǒng)的配置問題。件系統(tǒng)的配置問題。 二、人機聯(lián)系設(shè)備：二、人機聯(lián)系設(shè)備： 交互型的調(diào)度員控制臺、遠(yuǎn)方控制臺、調(diào)度員工作站、模擬交互型的調(diào)度員控制臺、遠(yuǎn)方控制臺、調(diào)度員工作站、模擬 屏以及通用的打印機、程序員終端等。屏以及通用的打印機、程序員終端等。 第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制 集中調(diào)度控制就是把電力系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電廠和變電站的信息集

22、中調(diào)度控制就是把電力系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電廠和變電站的信息 都集中在一個調(diào)度控制中心，由一個調(diào)度控制中心對整個電都集中在一個調(diào)度控制中心，由一個調(diào)度控制中心對整個電 力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度控制。力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度控制。 分層調(diào)度控制就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于分層調(diào)度控制就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于 不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完成本層次的調(diào)度控制任不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完成本層次的調(diào)度控制任 務(wù)外，還接受上一級調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳遞務(wù)外，還接受上一級調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳遞 所需信息。所需信息。 分層調(diào)度與集中調(diào)度相比，它的優(yōu)點是：便于協(xié)調(diào)控制；提分層調(diào)度

23、與集中調(diào)度相比，它的優(yōu)點是：便于協(xié)調(diào)控制；提 高系統(tǒng)可靠性；改善系統(tǒng)響應(yīng)高系統(tǒng)可靠性；改善系統(tǒng)響應(yīng) 國家調(diào)度中心國家調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心 大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心 大型火電廠、大型火電廠、 水電廠和核電廠水電廠和核電廠 主網(wǎng)樞紐變電所主網(wǎng)樞紐變電所 （500kv以上）以上） 省調(diào)度中心省調(diào)度中心 省調(diào)度中心省調(diào)度中心 省調(diào)度中心省調(diào)度中心 地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所 縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所 地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所 地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所 縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所縣級調(diào)度所 一般變電站一般變電站地方火電和水電地方火電和水電 中型火電廠、中型火

24、電廠、 水電廠和核電廠水電廠和核電廠 省直接調(diào)度變電站省直接調(diào)度變電站 樞紐變電站樞紐變電站 梯形水電站控制中心梯形水電站控制中心 第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制 各級調(diào)度中心的控制和管理任務(wù)：各級調(diào)度中心的控制和管理任務(wù)： 大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（網(wǎng)調(diào)）：大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（網(wǎng)調(diào)）： 1.區(qū)網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電計劃區(qū)網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電計劃 2.頻率頻率有功功率控制、經(jīng)濟(jì)運行調(diào)度控制有功功率控制、經(jīng)濟(jì)運行調(diào)度控制 3.區(qū)主網(wǎng)樞紐點電壓監(jiān)視和無功功率控制區(qū)主網(wǎng)樞紐點電壓監(jiān)視和無功功率控制 4.區(qū)網(wǎng)安全監(jiān)視、預(yù)防事故分析和校正控制區(qū)網(wǎng)安全監(jiān)視、預(yù)防事故分

25、析和校正控制 5.區(qū)網(wǎng)正常操作和事故處理區(qū)網(wǎng)正常操作和事故處理 6.區(qū)網(wǎng)檢修計劃區(qū)網(wǎng)檢修計劃 7.調(diào)度記錄、統(tǒng)計業(yè)務(wù)調(diào)度記錄、統(tǒng)計業(yè)務(wù) 第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制 省調(diào)度中心（省調(diào)）：省調(diào)度中心（省調(diào)）： 1.省網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測并按經(jīng)濟(jì)原則作出省網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)度及所省網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測并按經(jīng)濟(jì)原則作出省網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)度及所 屬發(fā)電廠發(fā)電計劃屬發(fā)電廠發(fā)電計劃 2.省主網(wǎng)和省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)樞紐點電壓監(jiān)視和無功控制系統(tǒng)樞紐點電壓監(jiān)視和無功控制 3.省主網(wǎng)和省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制 4.不影響區(qū)網(wǎng)的局部性正常操作和事故處理不影響區(qū)網(wǎng)的局部性正常操

26、作和事故處理 5.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計算和檢修計劃管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計算和檢修計劃 6.水庫調(diào)度、水電廠發(fā)電計劃水庫調(diào)度、水電廠發(fā)電計劃 7.調(diào)度記錄報告（對上級）、統(tǒng)計業(yè)務(wù)調(diào)度記錄報告（對上級）、統(tǒng)計業(yè)務(wù) 第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制 地區(qū)調(diào)度所（地調(diào)）或中間控制所（即某些廠、站承擔(dān)對其地區(qū)調(diào)度所（地調(diào)）或中間控制所（即某些廠、站承擔(dān)對其 附近子廠、站得控制和信息傳遞）：附近子廠、站得控制和信息傳遞）： 1.局部局部110KV系統(tǒng)樞紐點電壓監(jiān)視和控制系統(tǒng)樞紐點電壓監(jiān)視和控制 2.局部局部110KV系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制 3.局部局部110KV系統(tǒng)正常

27、操作和事故處理系統(tǒng)正常操作和事故處理 4.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計算和檢修計劃管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計算和檢修計劃 5.對所屬供電局的業(yè)務(wù)聯(lián)系對所屬供電局的業(yè)務(wù)聯(lián)系 6.統(tǒng)計業(yè)務(wù)統(tǒng)計業(yè)務(wù) 第五節(jié)、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計第五節(jié)、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計 參考電力系統(tǒng)分析，在此不再詳述。參考電力系統(tǒng)分析，在此不再詳述。 第三章、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制第三章、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制 1.1.電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 9.9.電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制 10.10.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 6.6.同步同步發(fā)電機組調(diào)速

28、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 7.7.電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的原理 8.8.聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制 5.5.數(shù)字電液調(diào)速器數(shù)字電液調(diào)速器 4.4.模擬電氣液壓調(diào)速器模擬電氣液壓調(diào)速器 3.3.機械液壓調(diào)速器的基本原理機械液壓調(diào)速器的基本原理 2.2.發(fā)電機組調(diào)速控制的基本原理發(fā)電機組調(diào)速控制的基本原理 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 一、電力系統(tǒng)頻率控制的必要性一、電力系統(tǒng)頻率控制的必要性 1、頻率對電力用戶的影響、頻率對電力用戶的影響 電力系統(tǒng)

29、頻率變化會引起異步電動機轉(zhuǎn)速變化，這會使得電力系統(tǒng)頻率變化會引起異步電動機轉(zhuǎn)速變化，這會使得 電動機所驅(qū)動的加工工業(yè)產(chǎn)品的機械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。有些電動機所驅(qū)動的加工工業(yè)產(chǎn)品的機械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。有些 產(chǎn)品產(chǎn)品(如紡織和造紙行業(yè)的產(chǎn)品如紡織和造紙行業(yè)的產(chǎn)品)對加工機械的轉(zhuǎn)速要求很對加工機械的轉(zhuǎn)速要求很 高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。 系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確 性和性能，頻率過低時有些設(shè)備甚至無法工作。這對一些重性和性能，頻率過低時有些設(shè)備甚至無法工

30、作。這對一些重 要工業(yè)和國防是不能允許的。要工業(yè)和國防是不能允許的。 電力系統(tǒng)頻率降低將使電動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低，導(dǎo)電力系統(tǒng)頻率降低將使電動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低，導(dǎo) 致其所帶動機械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響電力用戶設(shè)備的正致其所帶動機械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響電力用戶設(shè)備的正 常運行。常運行。 2、頻率對電力系統(tǒng)的影響、頻率對電力系統(tǒng)的影響 頻率下降時，汽輪機葉片的振動會變大，輕則影響使用壽頻率下降時，汽輪機葉片的振動會變大，輕則影響使用壽 命，重則可能產(chǎn)生裂紋。對于額定頻率為命，重則可能產(chǎn)生裂紋。對于額定頻率為50Hz的電力系統(tǒng)，的電力系統(tǒng)， 當(dāng)頻率降低到當(dāng)頻率降低到45Hz附近時，某些汽輪

31、機的葉片可能發(fā)生共振附近時，某些汽輪機的葉片可能發(fā)生共振 而斷裂，造成重大事故。而斷裂，造成重大事故。 頻率下降到頻率下降到4748Hz時，由異步電動機驅(qū)動的送風(fēng)機、吸時，由異步電動機驅(qū)動的送風(fēng)機、吸 風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵和磨媒機等發(fā)電廠廠用機械的出力風(fēng)機、給水泵、循環(huán)水泵和磨媒機等發(fā)電廠廠用機械的出力 隨之下降，使火電廠鍋爐和汽輪機的出力隨之下降，從而使隨之下降，使火電廠鍋爐和汽輪機的出力隨之下降，從而使 火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降。這種趨勢如果不能及時火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降。這種趨勢如果不能及時 制止，就會在短時間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻率下降到不能允許的程制止，就會在短時間內(nèi)使電力系

32、統(tǒng)頻率下降到不能允許的程 度，這種現(xiàn)象稱為頻率雪崩。出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停度，這種現(xiàn)象稱為頻率雪崩。出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停 電，甚至使整個系統(tǒng)瓦解電，甚至使整個系統(tǒng)瓦解 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 在核電廠中，反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對供電頻率有嚴(yán)格要求。在核電廠中，反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對供電頻率有嚴(yán)格要求。 當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時，冷卻介質(zhì)泵即自動跳開，使反應(yīng)堆當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時，冷卻介質(zhì)泵即自動跳開，使反應(yīng)堆 停止運行。停止運行。 電力系統(tǒng)頻率下降時，異步電動機和變壓器的勵磁電流增電力系統(tǒng)頻率下降時，異步電動機和變壓器的勵磁電流增 加，使

33、異步電動機和變壓器的無功損耗增加，引起系統(tǒng)電壓加，使異步電動機和變壓器的無功損耗增加，引起系統(tǒng)電壓 下降。頻率下降還會引起勵磁機出力下降，并使發(fā)電機電勢下降。頻率下降還會引起勵磁機出力下降，并使發(fā)電機電勢 下降，導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來的電壓下降，導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來的電壓 水平偏低，在頻率下降到一定值時，可能出現(xiàn)電壓快速而不水平偏低，在頻率下降到一定值時，可能出現(xiàn)電壓快速而不 斷地下降，即所謂電壓雪崩現(xiàn)象。出現(xiàn)電壓雪崩會造成大面斷地下降，即所謂電壓雪崩現(xiàn)象。出現(xiàn)電壓雪崩會造成大面 積停電，甚至使系統(tǒng)瓦解積停電，甚至使系統(tǒng)瓦解。 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和

34、有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 1、維持電力系統(tǒng)頻率在運行范圍之內(nèi)、維持電力系統(tǒng)頻率在運行范圍之內(nèi) 2、提高電力系統(tǒng)運行地經(jīng)濟(jì)性、提高電力系統(tǒng)運行地經(jīng)濟(jì)性 3、保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運行、保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運行 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制是密切相關(guān)和不可分割的，應(yīng)電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制是密切相關(guān)和不可分割的，應(yīng) 該統(tǒng)一考慮并協(xié)同控制。該統(tǒng)一考慮并協(xié)同控制。 二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基

35、本原理 一、發(fā)電機組單機運行時調(diào)速控制的基本原理一、發(fā)電機組單機運行時調(diào)速控制的基本原理 發(fā)電機組是指發(fā)電機及其原動機組成的整體，也稱為機組。發(fā)電機組是指發(fā)電機及其原動機組成的整體，也稱為機組。 機組步并網(wǎng)而單獨運行時，發(fā)電機端交流正弦電壓的頻率和機組步并網(wǎng)而單獨運行時，發(fā)電機端交流正弦電壓的頻率和 機組轉(zhuǎn)速的關(guān)系為機組轉(zhuǎn)速的關(guān)系為 60 Pn f 式中式中 f發(fā)電機頻率，發(fā)電機頻率，HZ P發(fā)電機轉(zhuǎn)子的極對數(shù)；發(fā)電機轉(zhuǎn)子的極對數(shù)； n機組轉(zhuǎn)速，機組轉(zhuǎn)速，r/min。 由上式可知，要控制發(fā)電機頻率就得控制機組轉(zhuǎn)速。由上式可知，要控制發(fā)電機頻率就得控制機組轉(zhuǎn)速。 （31） 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制

36、的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 （一）同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程（一）同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程 TG 2 T G d d kg m rad/s rad s s N m N m 3-2 3-2JJMM t J t M M 式中 機組轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量， 機組轉(zhuǎn)子的機械角加速度， 機組轉(zhuǎn)子的機械角速度，/ 時間， 原動機（汽輪機或水輪機）產(chǎn)生的機械轉(zhuǎn)矩， 發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩， 式（）稱為機組轉(zhuǎn)子運動方程式，其中忽略了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的風(fēng)阻力和摩擦損耗。 （） 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 e 2 ke kee 2 e ke TG 2 e ee e B e B ke

37、TG ee 2W1 W3-2 2 2Wd 3-3 d P P 3-3 2Wd 3-4 Pd JJ MM t M M MM t 當(dāng)機組以額定轉(zhuǎn)速運行時，轉(zhuǎn)子中貯存的動能為 所以 = 代入（），得 （） 取額定功率為功率的基準(zhǔn)值，額定轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速的基準(zhǔn)值 則轉(zhuǎn)矩的基準(zhǔn)值為 將式（）兩邊同時除以，得 （） 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 e e ke TG ee ke ee e P 3-4 PP 2Wdd T Pdd 2W T3 5 P Ts J J J MM tt 由電機學(xué)可知，發(fā)電機的機械角速度 、電角速度 和極對數(shù) 的關(guān)系為 ， 代入式（）可得 = （- ） 式

38、中 發(fā)電機組的慣性時間常數(shù)，； 發(fā)電機組角速度的標(biāo)幺值。 所以要研究機組的調(diào)速控 TG MM制問題，必須研究轉(zhuǎn)矩和。 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 （二）原動機的機械轉(zhuǎn)矩（二）原動機的機械轉(zhuǎn)矩MT和發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩MG 水輪機的機械轉(zhuǎn)矩由水流對葉片的作用形成，其大小決定于水輪機的機械轉(zhuǎn)矩由水流對葉片的作用形成，其大小決定于 水頭水頭H、導(dǎo)水葉開度、導(dǎo)水葉開度和機械轉(zhuǎn)速和機械轉(zhuǎn)速n n等。等。 汽輪機的機械轉(zhuǎn)矩由高溫、高壓蒸汽對汽輪機葉片的作用力汽輪機的機械轉(zhuǎn)矩由高溫、高壓蒸汽對汽輪機葉片的作用力 形成，大小與進(jìn)入汽輪機的蒸汽壓力、調(diào)節(jié)氣閥的

39、開度和機形成，大小與進(jìn)入汽輪機的蒸汽壓力、調(diào)節(jié)氣閥的開度和機 組轉(zhuǎn)速有關(guān)。組轉(zhuǎn)速有關(guān)。 發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩是發(fā)電機定子對轉(zhuǎn)子的作用力矩，方向與發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩是發(fā)電機定子對轉(zhuǎn)子的作用力矩，方向與 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反，是阻力矩。發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反，是阻力矩。發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功 率成正比，電磁功率等于發(fā)電機所帶負(fù)荷的有功功率。當(dāng)發(fā)率成正比，電磁功率等于發(fā)電機所帶負(fù)荷的有功功率。當(dāng)發(fā) 電機頻率變化時，發(fā)電機所帶負(fù)荷的有功功率也隨著變化，電機頻率變化時，發(fā)電機所帶負(fù)荷的有功功率也隨著變化， 發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩也變化。發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩也變化。 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)

40、、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 2 L0 Le1 Le2 LeLe 2 L0 Le1 Le2 LeLe e Beee ee P3-6 P3-7 3 8 PP P P3-9 PP n n n n aPaP faP faPf aPaP naP naP n MMM M M M 根 據(jù) 發(fā) 電 機 負(fù) 荷 功 率 與 頻 率 的 關(guān) 系 （ ） 考 慮 到 機 組 轉(zhuǎn) 速 的 標(biāo) 幺 值 和 頻 率 的 標(biāo) 幺 值 相 等 (） 又 有 （- ） （ ） 進(jìn) 一 步 考 慮 到 機 組 的 轉(zhuǎn) 速 不 會 偏 離 額 定 2 G0 Le1 Le2 LeLe P3-8 3-10 n n M MaPaP na

41、P naP n 轉(zhuǎn) 速 太 多 ， 可 認(rèn) 為， 代 入 （ ） 可 得 （） 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 （三）發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理（三）發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理 M 0 n MT1 MT2 MG1 MG2 a b c nanbnc 負(fù)荷減小時負(fù)荷減小時 改變原動機改變原動機 的出力后的出力后 第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理第二節(jié)、發(fā)電機調(diào)速控制的基本原理 二、機組并網(wǎng)運行的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)二、機組并網(wǎng)運行的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 發(fā)電機并入電網(wǎng)運行時，如果這臺機組的容量與電力系統(tǒng)的發(fā)電機并入電網(wǎng)運行時，如果這臺機組的容量與電力系統(tǒng)的 容量相比是微不足道的容量相比是

42、微不足道的(單機并入無窮大系統(tǒng)就屬于這種情單機并入無窮大系統(tǒng)就屬于這種情 況況)，那么系統(tǒng)的頻率就不會因為這臺機組的有功功率變化而，那么系統(tǒng)的頻率就不會因為這臺機組的有功功率變化而 變化，這一特性可用下圖曲線變化，這一特性可用下圖曲線1表示。表示。 0 f，nf1 MT，PG MT1 MT2 a b PGa PGb 增加原動機出力增加原動機出力 1 第三節(jié)第三節(jié) 機械液壓調(diào)速器的基本原理機械液壓調(diào)速器的基本原理 第四節(jié)第四節(jié) 模擬電氣液壓調(diào)速器模擬電氣液壓調(diào)速器 第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)字電氣液壓調(diào)速器數(shù)字電氣液壓調(diào)速器 第六節(jié)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 一、

43、原動機的傳遞函數(shù)一、原動機的傳遞函數(shù) （一）汽輪機的傳遞函數(shù)（一）汽輪機的傳遞函數(shù) THIL HHRHHRHCD HCD HRH T RH T T T 111111 W ( ) 111111 1 W ( ) 1 1 W ( ) 1 SKKK T ST STST STSTS TT K TS S TS S T S T 中間再熱式汽輪機的傳遞函數(shù)為： 實際應(yīng)用時常簡化，可假定、均等于零，則可得到中間再熱式 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)分析與設(shè)計時常用的汽輪機傳遞函數(shù)為： 對于凝汽式汽輪機，可以將其看成一階慣性環(huán)節(jié)，產(chǎn)遞函數(shù)為： 為汽容時間常數(shù)，一般020.3s為 第六節(jié)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型同步發(fā)

44、電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 （二）水輪機的傳遞函數(shù)（二）水輪機的傳遞函數(shù) 0WT T 0W 0 W 0W 0 W T W 1() () ()1+0.5 1 1 () 1+0.5 q TSPS GS Y Sq TS q T q TS q TS GS TS 水 輪 調(diào) 速 系 統(tǒng) 常 用 的 水 輪 機 傳 遞 函 數(shù) 為 ： 為 水 輪 機 穩(wěn) 定 運 行 時 的 相 對 流 量 ； 為 引 水 系 統(tǒng) 水 流 慣 性 時 間 常 數(shù) 。 描 述 了 引 水 系 統(tǒng) 的 水 錘 影 響 。 在 額 定 工 況 下 運 行 的 水 輪 機 ， 第六節(jié)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型同步發(fā)電機組

45、調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 二、發(fā)電機和負(fù)荷的傳遞函數(shù)二、發(fā)電機和負(fù)荷的傳遞函數(shù) p TL Ke TLp L e Ke p e p L ( )1 W ( ) 2W ( )( )1 2W 1 K F S S P SP STS SK P T P K K 經(jīng)過一定的簡化處理，發(fā)電機和負(fù)荷的傳遞函數(shù)可寫為： 為時間常數(shù) 為放大系數(shù) 第六節(jié)第六節(jié) 同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型同步發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 三、調(diào)速器的傳遞函數(shù)三、調(diào)速器的傳遞函數(shù) 其傳遞函數(shù)框圖為其傳遞函數(shù)框圖為 I PD S PID 1 1 K KKS ST S 調(diào) 節(jié) 器 機 液 隨 動 系 統(tǒng) 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控

46、制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組臺數(shù)很多，負(fù)現(xiàn)代電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組臺數(shù)很多，負(fù) 荷的數(shù)量就更多，且分布在遼闊的地理區(qū)域之內(nèi)。荷的數(shù)量就更多，且分布在遼闊的地理區(qū)域之內(nèi)。 不難想象，控制如此龐大的電力系統(tǒng)，使頻率滿足不難想象，控制如此龐大的電力系統(tǒng)，使頻率滿足 要求、功率分布得經(jīng)濟(jì)合理是一項十分復(fù)雜得工要求、功率分布得經(jīng)濟(jì)合理是一項十分復(fù)雜得工 作。為了使問題簡化并突出主要矛盾，在分析電力作。為了使問題簡化并突出主要矛盾，在分析電力 系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制時系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制時 ，常將電力系統(tǒng)內(nèi)，常將電力系統(tǒng)內(nèi) 并聯(lián)運行

47、得所有機組用一臺等效機組代替；將電力并聯(lián)運行得所有機組用一臺等效機組代替；將電力 系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷用一個等效負(fù)荷代替；然后使用發(fā)系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷用一個等效負(fù)荷代替；然后使用發(fā) 電機組單機帶負(fù)荷運行時頻率和有功功率控制得基電機組單機帶負(fù)荷運行時頻率和有功功率控制得基 本原理和方法進(jìn)行分析和計算。本原理和方法進(jìn)行分析和計算。 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 一、電力系統(tǒng)負(fù)荷得靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷得靜態(tài)頻率特性 0 1 2 2 L0Le1Le2LeLe 012 L 012 L 12n 1 n n n e n n n LLee a a

48、a Pa PaPffa Pffea Pffe Paaaafff PP Pfffaaaa 與頻率無關(guān)的負(fù)荷功率所占的比例系數(shù)； 分別為與頻率的 次方、次訪和 次方成 正比的負(fù)荷功率所占的比列系數(shù)。 ， 負(fù)荷的有功功率隨著頻率而變化得特性叫做負(fù)荷的靜態(tài)頻率負(fù)荷的有功功率隨著頻率而變化得特性叫做負(fù)荷的靜態(tài)頻率 特性。電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系為特性。電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系為 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲 線如圖所示。可以看出當(dāng)頻率下 降時負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率 將下；系統(tǒng)頻率升高時負(fù)荷從系 統(tǒng)取

49、用的有功功率將增加。這種 現(xiàn)象稱為電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào) 節(jié)效應(yīng)，簡稱負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，并 用負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)來衡量負(fù)荷 調(diào)節(jié)作用的大小。 21 LLL123n 23 n KdPdfKaaanafff ； 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性 將電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行的所有機將電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行的所有機 組用一臺等效發(fā)電機組代替，系組用一臺等效發(fā)電機組代替，系 統(tǒng)等效發(fā)電機組也有如圖所示的統(tǒng)等效發(fā)電機組也有如圖所示的 調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。f為系為系 統(tǒng)等效機組的頻率，即電力系統(tǒng)統(tǒng)

50、等效機組的頻率，即電力系統(tǒng) 的頻率；的頻率；PG為系統(tǒng)等效機組發(fā)出為系統(tǒng)等效機組發(fā)出 的有功功率，即電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)的有功功率，即電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián) 運行的所有機組發(fā)出的有功功率運行的所有機組發(fā)出的有功功率 的總和。忽略機組的損耗，等效的總和。忽略機組的損耗，等效 發(fā)電機組發(fā)出的功率發(fā)電機組發(fā)出的功率PG與等效原與等效原 動機發(fā)出的功率動機發(fā)出的功率PT相等，相等， 即即PG PT f PG f PG ,PT 0 faa PGa fb b PGb 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 等效機組的調(diào)差系數(shù)等效機組的調(diào)差系數(shù) 和和 以及靜態(tài)調(diào)節(jié)方

51、程式的以及靜態(tài)調(diào)節(jié)方程式的 物理意義與單機調(diào)速系統(tǒng)一直。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)稱物理意義與單機調(diào)速系統(tǒng)一直。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)稱 為機組的單位調(diào)節(jié)功率，即為機組的單位調(diào)節(jié)功率，即 1 / 1 G G G G MWHz f f P K P K 三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理 （一）、頻率的一次調(diào)整（一）、頻率的一次調(diào)整 B f B GD P L P GC P C f C G P L P A f A L Pf L Pf 0 f G Pf 0 f G Pf B f 1 f C f 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 G P

52、 f 0 G A P D （二）頻率的（二）頻率的 二次調(diào)整二次調(diào)整 (三三)、調(diào)頻電廠的選擇、調(diào)頻電廠的選擇 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組都裝有調(diào)速器。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組都裝有調(diào)速器。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變 化時，有可調(diào)容量的機組均參與頻率的一次調(diào)整，而二次調(diào)整化時，有可調(diào)容量的機組均參與頻率的一次調(diào)整，而二次調(diào)整 只由部分發(fā)電廠承擔(dān)。從是否承擔(dān)頻率的二次調(diào)整任務(wù)出發(fā)，只由部分發(fā)電廠承擔(dān)。從是否承擔(dān)頻率的二次調(diào)整任務(wù)出發(fā)， 可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠兩類。調(diào)頻廠負(fù)可將系統(tǒng)

53、中所有發(fā)電廠分為調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠兩類。調(diào)頻廠負(fù) 責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整任務(wù)；非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整任務(wù)；非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只 按調(diào)度控制中心預(yù)先安排的負(fù)荷曲線運行，而不參加頻率調(diào)按調(diào)度控制中心預(yù)先安排的負(fù)荷曲線運行，而不參加頻率調(diào) 整。選擇調(diào)頻電廠時，主要考慮下列因素：整。選擇調(diào)頻電廠時，主要考慮下列因素： (1)具有足夠大的容量和可調(diào)范圍；具有足夠大的容量和可調(diào)范圍； (2)允許的出力調(diào)整速度滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化速度的要求；允許的出力調(diào)整速度滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化速度的要求； (3)符合經(jīng)濟(jì)運行原則；符合經(jīng)濟(jì)運行原則； (4)聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運行。

54、聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運行。 水輪發(fā)電機組的出力調(diào)整范圍大，允許出力變化速度快，一水輪發(fā)電機組的出力調(diào)整范圍大，允許出力變化速度快，一 般宜選水電廠擔(dān)任調(diào)頻。般宜選水電廠擔(dān)任調(diào)頻。 四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 （一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡 （二）并聯(lián)運行機組間的有功功率分配（二）并聯(lián)運行機組間的有功功率分配 f PG 0 PG1(f) PG2(f) f1 PG1PG2 PG1PG2 f2 PG1PG2 GG e i G i G

55、 e i 1 i i ii i i Pf P P P f 用標(biāo)幺值表示的第 臺機組的調(diào)差系數(shù)； 一次調(diào)頻結(jié)束時產(chǎn)生的系統(tǒng)頻率 調(diào)節(jié)偏差。 第 臺機組增加的功率； 第 臺機組的額定有功功率； 第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 G e GG e 1 *1 GD D G eG e 11 LL SGDrL S G GD D S rrGDeLe 1 m m i ii i ii mm ii ii i f P KP K PP PP KKKKf fK Ki K K KKPP 的求取方法： 第臺機組的單位調(diào)節(jié)功率； 等效機組的單位調(diào)節(jié)功率； 等效機組

56、的調(diào)差系數(shù)； 系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率； 系統(tǒng)的熱備用，。 第八節(jié)第八節(jié) 聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制 第九節(jié)第九節(jié) 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制 一、電力系統(tǒng)的自動調(diào)頻方法一、電力系統(tǒng)的自動調(diào)頻方法 有主導(dǎo)發(fā)電機法、虛有差法、積差調(diào)節(jié)法等有主導(dǎo)發(fā)電機法、虛有差法、積差調(diào)節(jié)法等 二、自動發(fā)電控制（二、自動發(fā)電控制（AGC） 四個基本目標(biāo)：四個基本目標(biāo)： 使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配；使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配； 將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為

57、額定值； 空盒子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計劃值相等，實現(xiàn)各區(qū)空盒子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計劃值相等，實現(xiàn)各區(qū) 域內(nèi)有功功率的平衡；域內(nèi)有功功率的平衡； 在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。 第十節(jié)第十節(jié) 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 主要內(nèi)容有：主要內(nèi)容有： 各類發(fā)電廠的運行特點及其合理組合；各類發(fā)電廠的運行特點及其合理組合； 發(fā)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)特性；發(fā)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)特性； 經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制的主要算法；（等微增率算法、梯經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制的主要算法；（等微增率算法、梯 度法、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃法）度法、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃法） 火電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配；火電廠之間的

58、負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配； 水、火電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配；水、火電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配； 電力系統(tǒng)網(wǎng)損及網(wǎng)損微增率。電力系統(tǒng)網(wǎng)損及網(wǎng)損微增率。 第四章第四章 電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制 1.1.電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 2.2.電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制 3.3.同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對它的基本要求同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對它的基本要求 5.5.比例式勵磁控制系統(tǒng)的基本原理比例式勵磁控制系統(tǒng)的基本原理 8.8.同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng)同步發(fā)電機微機勵磁控制系統(tǒng) 6.6.同步發(fā)電機

59、勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性 7.7.同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性 4.4.同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng) ( (一一) )、電壓偏移對電力用戶的影響電壓偏移對電力用戶的影響 負(fù)荷負(fù)荷用電設(shè)備在某時刻從系統(tǒng)中取用的功率用電設(shè)備在某時刻從系統(tǒng)中取用的功率 負(fù)負(fù) 荷荷 類類 型型 異步電動機異步電動機 同步電動機同步電動機 各類電爐各類電爐 整流設(shè)備整流設(shè)備 電子儀器電子儀器 電燈電燈 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性一、電力系統(tǒng)電壓控

60、制的必要性 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 電力負(fù)荷中比重最大的是異步電動機，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平電力負(fù)荷中比重最大的是異步電動機，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平 方成正比。如果額定電壓時最大轉(zhuǎn)矩為方成正比。如果額定電壓時最大轉(zhuǎn)矩為100，當(dāng)電壓下降到，當(dāng)電壓下降到 90時，它的最大轉(zhuǎn)矩將下降到額定電壓轉(zhuǎn)矩的時，它的最大轉(zhuǎn)矩將下降到額定電壓轉(zhuǎn)矩的81。因此，。因此， 當(dāng)電壓過低時可使電動機拖動能力下降；使繞組溫度上升，加當(dāng)電壓過低時可使電動機拖動能力下降；使繞組溫度上升，加 速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，甚至使電動機燒毀。電壓下降時會速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，