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1、第五章第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)上海交通大學(xué) 電氣工程系電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 概述概述 電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)條件下的頻率 f 是全系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù) 頻率變化是系統(tǒng)負(fù)荷與電源之間的功率失去平衡所致。 原動(dòng)機(jī)輸入功率:60pnf 機(jī)組的動(dòng)能)(111mKimmLGiTiWdtdPPP電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性電網(wǎng)頻率變動(dòng)情況tP持續(xù)分量持續(xù)分量脈動(dòng)分量脈動(dòng)分量隨機(jī)分量隨機(jī)分量負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況負(fù)荷瞬時(shí)變動(dòng)情況頻率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響: 偏離電力設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)
2、; 影響用戶生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量; 頻率過(guò)低過(guò)高都會(huì)危及電網(wǎng)安全運(yùn)行電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性調(diào)頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分的,應(yīng)滿足安全運(yùn)行約束;符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求,發(fā)揮能源最大效益;頻率偏差控制在預(yù)定范圍內(nèi),保證電能質(zhì)量。調(diào)頻是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一調(diào)頻是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)之一一般允許頻率偏差為一般允許頻率偏差為0.1Hz電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率 - - 頻率特性頻率特性 負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性:)( fFPL頻率下降時(shí),負(fù)荷功率也下降到 ;頻率上升時(shí),負(fù)
3、荷功率也上升到 。負(fù)荷特性有利于系統(tǒng)中有功功率在另一頻率下重新平衡,這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)。LbPLaP負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù):因?yàn)轭l率變化很小,所以 為一直線,取值范圍在13之間。dfdPKLLdfdPKLLfPLfNfbPLNPLbab電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 發(fā)電機(jī)的功率發(fā)電機(jī)的功率 - 頻率特性頻率特性 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程: 功率方程: 無(wú)調(diào)速器時(shí),轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都為額定值。BAMG221CCPG加調(diào)速器后,將從一條靜態(tài)特性曲線向另一條靜態(tài)特性曲線過(guò)渡。P*M*f*PG*MG*1.01.0Pf1233aa”a”電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)
4、自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性有調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)功率-頻率特性:RK1有差調(diào)節(jié)調(diào)差系數(shù)GPfR調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率的分配調(diào)差特性為區(qū)域,有失靈區(qū)。KR ,PGfPGbPGaPGfabfNf1P1P2fABCfNP1P2P1P2P1P2PLPf1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 思考題思考題1 已知:兩機(jī)組并聯(lián)于一條母上, 。且調(diào)速系統(tǒng)保證了兩臺(tái)機(jī)完全同步。若1號(hào)機(jī)組額定功率為60MW,兩機(jī)均額定運(yùn)行。求:當(dāng)系統(tǒng)要求增加20MW的輸出時(shí),母線的頻率為多少?%5%,421RR電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力
5、系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 系統(tǒng)頻率特性是由負(fù)荷頻率特性和發(fā)電機(jī)頻率特性共同形成的。無(wú)調(diào)速有調(diào)速21LLLPPP到狀態(tài)b,PL未變,PG沒(méi)增加到狀態(tài)c,再調(diào)可以到狀態(tài)dPfPL = f(f)PL1 = f(f)aPLfNbdPL1PLcPL2f3f2PL1PL2電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性v 思考題思考題2 已知:某電力系統(tǒng), ,當(dāng)PL=3000MW時(shí),fN=50Hz。求負(fù)荷增加120MW時(shí),系統(tǒng)調(diào)速后的運(yùn)行點(diǎn)。20, 5 . 1GLKK電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理調(diào)速器原理調(diào)速器原理機(jī)械
6、液壓式調(diào)速器原理功率-頻率電液調(diào)速系統(tǒng)原理電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性單個(gè)區(qū)域的頻率閉環(huán)調(diào)節(jié)框圖電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性發(fā)電機(jī)功率增加發(fā)電機(jī)功率增加 負(fù)荷功率減少負(fù)荷功率減少 功率平衡起作用的三個(gè)部分:系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線系統(tǒng)動(dòng)能系統(tǒng)動(dòng)能 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性聯(lián)合調(diào)頻比單區(qū)域系統(tǒng)調(diào)比單區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)好。節(jié)好。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)
7、調(diào)頻電電 廠廠 帶基本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠1 調(diào)頻廠調(diào)頻廠1 調(diào)頻廠調(diào)頻廠2 調(diào)頻廠調(diào)頻廠3 調(diào)峰廠調(diào)峰廠1 調(diào)峰廠調(diào)峰廠2 調(diào)峰廠調(diào)峰廠3 帶基本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠2 帶基本負(fù)荷廠帶基本負(fù)荷廠3 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻0f一臺(tái)發(fā)電機(jī)(主導(dǎo)機(jī))。調(diào)差目標(biāo)其它成比例配合。效果一般,用于小系統(tǒng)。AGC同步時(shí)間法同步時(shí)間法聯(lián)合自動(dòng)調(diào)頻聯(lián)合自動(dòng)調(diào)頻按頻率偏差的積分值調(diào)節(jié)。0 fdtkaPkfiii主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理恒定頻率控制法恒定頻率控制法FFC電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻v 聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻聯(lián)合電力
8、系統(tǒng)的調(diào)頻0f恒定交換功率控制恒定交換功率控制FTCconstPt無(wú)關(guān)頻率。一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)之間交換的Pt恒定,但f可能會(huì)變。有協(xié)議的因素。頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制頻率聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制TBC全部都考慮。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻vTBC區(qū)域調(diào)節(jié)作用的信號(hào)稱為區(qū)域控制誤差A(yù)CE。BBtBBAAtAAfPACEfPACEdtfPKPdtfPKPBBtBiBGBAAtAiAGA相應(yīng)的控制功率當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)時(shí),調(diào)整目標(biāo)0, 0BAACEACEtBLBLBGBtALALAGAPfKPPPfKPP設(shè)A有二次調(diào)頻,B有一次調(diào)頻。tBtAPP tALBBLBtALAAGALAPfKRPPfKRPP11且即0tAAPf最終使LBBAPf1BAALBtAPP得電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻v思考題思考題 推導(dǎo)雙區(qū)域都只有一次調(diào)頻時(shí)的公式。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理自動(dòng)裝置原理電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度
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