電力系統(tǒng)自動裝置原理讀書報告

1、電力系統(tǒng)自動裝置原理讀書報告武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院 2011302540110 陳懿一、 學(xué)習(xí)本課程的目的與意義通過本課程的學(xué)習(xí)，了解電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)自動裝置的重要意義，本課程主要涉及電力系統(tǒng)安全運行的自動裝置，以及對其利用計算機(jī)控制和數(shù)字化的一些方法介紹。通過掌握電力系統(tǒng)自動裝置的分析方法、基本原理與特點，深化對裝置的理解，培養(yǎng)一定的分析問題和解決問題的能力，為從事電力系統(tǒng)自動化及自動裝置的調(diào)試、管理、開發(fā)與研究等工作打下必要的基礎(chǔ)二、 本課程主要內(nèi)容 電力系統(tǒng)自動監(jiān)視與控制 發(fā)電廠動力機(jī)械與自動控制 同步發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié)裝置 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻 電力系統(tǒng)自動裝置 自動按頻率

2、減負(fù)載 同步發(fā)電機(jī)自動并電力系統(tǒng)自動控制 水輪機(jī)發(fā)電機(jī)低頻自啟動自動操作裝置 自動解列 備用電源和備用設(shè)備自動投入 自動重合閘 電氣制動 事故切機(jī) 靈活交流輸電系統(tǒng)裝置（FACTS） 電力安全裝置（一） 自動裝置及其數(shù)據(jù)處理主要內(nèi)容：自動裝置的硬件的基本結(jié)構(gòu)形式及數(shù)據(jù)采集和處理的工作原理1、 自動裝置的首要任務(wù)就是將連續(xù)的模擬信號采集并轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號后進(jìn)入計算機(jī)，即數(shù)據(jù)采集和模擬信號的數(shù)字化。2、 硬件結(jié)構(gòu)形式組成適用范圍舉例微型計算機(jī)系統(tǒng)傳感器、采樣保持器、模擬多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器、通信單元、中央處理器及外設(shè)控制功能單一的自動裝置多需采集電氣量不多的系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)自動并列裝置

3、工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源、機(jī)箱和不同功能的總線模板以及鍵盤等外設(shè)接口控制功能要求高、軟件開發(fā)任務(wù)繁重的系統(tǒng)發(fā)動機(jī)勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS和現(xiàn)場總線系統(tǒng)FCS數(shù)據(jù)采集測控站、上位機(jī)和通信線路現(xiàn)場總結(jié)點、現(xiàn)場從節(jié)點和路由器分散的多對象的成套監(jiān)測控制裝置發(fā)電廠、變電所一些運動裝置計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)光纖為介質(zhì)主干計算機(jī)專用通信網(wǎng)絡(luò)調(diào)度電力系統(tǒng)調(diào)頻3、 軟件：信號采集與處理程序、運行參數(shù)設(shè)置程序、系統(tǒng)管理程序、通信程序4、 基本概念解釋：采樣：對連續(xù)的模擬信號按一定的時間間隔T，抽取相應(yīng)的瞬時值的過程量化：把采樣信號的幅值與某個最小數(shù)量單位的一系列整數(shù)倍比較，以最接近采樣信號幅值的最小數(shù)量單位倍數(shù)來

4、表示該幅值。編碼：把量化信號的數(shù)值用二進(jìn)制代碼表示5、香農(nóng)定理：采樣頻率必須大于原模擬信號頻譜中最高頻率的2倍6、在數(shù)據(jù)變換后進(jìn)入存儲單元前還需進(jìn)行前置處理，包括標(biāo)度變換、有效性檢驗、線性化處理、數(shù)字濾波。（二） 同步發(fā)電機(jī)的自動并列主要內(nèi)容：同步發(fā)電機(jī)并列的條件、原則和方法介紹；準(zhǔn)同期并列的幅值、頻率和相角差的分析及控制方法，從而衍生的各種自動裝置控制單元1、 同步發(fā)電機(jī)自動并列的理想條件：實際條件：頻率差不應(yīng)超過額定頻率的±0.2±0.5;電壓差不應(yīng)超過額定電壓的±5±10;在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于10

5、°。2、 同步發(fā)電機(jī)自動并列應(yīng)遵循的原則：1） 發(fā)電機(jī)合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能?。ㄐ∮谠试S值） US2） 發(fā)電機(jī)合閘后，應(yīng)盡快拉入同步 WS 3、并列方式準(zhǔn)同期并列自同期并列定義將未投入系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)加上勵磁，并調(diào)節(jié)其電壓和頻率，在滿足并列條件時，將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)將未加勵磁電流的發(fā)電機(jī)組升速到接近電網(wǎng)頻率，合上并列斷路器，接著合上勵磁開關(guān)，給轉(zhuǎn)子加上勵磁電流，最終由電力系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)組拉入同步運行。優(yōu)點沖擊電流小快速、方便；控制簡單缺點操作復(fù)雜，控制難沖擊電流大；引起系統(tǒng)電壓突降；應(yīng)用受限適用范圍一般采用小型機(jī)或事故處理4、 發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列條件分析（分析時僅研究對象不一致，其余2個條件

6、嚴(yán)格一致）1） 電壓幅值差沖擊電流：，主要為無功分量，對發(fā)電機(jī)繞組產(chǎn)生影響，由于定子繞組端部的機(jī)械強(qiáng)度最弱，所以要特別注意對它所造成危害。最大值：2） 合閘相角差沖擊電流：，當(dāng)較小時，主要為有功分量，說明合閘時發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)間交換有功功率，使機(jī)組聯(lián)軸受到?jīng)_擊，對機(jī)組與電網(wǎng)運行不利。最大值：3） 頻率不相等QF間電壓差US 為脈動電壓：US 可以看成是幅值為Us ，頻率接近工頻的交流電壓波形。脈動電壓：滑差頻率：脈動周期：4） 暫態(tài)分析進(jìn)入同步狀態(tài)的暫態(tài)過程與合閘時的滑差角頻率有關(guān)，滑差角頻率越小，越快進(jìn)入同步運行；若太大會導(dǎo)致失步。一般按沖擊電流條件所得的滑差角頻率值遠(yuǎn)小于穩(wěn)定條件下的滑差角頻率

7、，因此一般不進(jìn)行該項檢驗計算。但在帶并發(fā)電機(jī)組與系統(tǒng)間聯(lián)系較弱時需進(jìn)行該項計算。5、 準(zhǔn)同期并列主要是對脈動電壓和滑差角頻率進(jìn)行監(jiān)測和控制，并選擇合適的時間發(fā)出合閘信號，使合閘瞬間電壓差在一定范圍內(nèi)。歸根結(jié)底是對脈動電壓Us的檢測分析。 脈動電壓波形中載有準(zhǔn)同期并列所需監(jiān)測的信息電壓幅值差、頻率差以及相角差隨時間變化的規(guī)律1） 電壓幅值差電壓幅值差|UG-UX|為對應(yīng)于脈動電壓US波形的最小幅值，由圖得：通過對Usmin的測量，就可判斷QF兩側(cè)電壓幅值差是否超出允許值2） 頻率差s反映了頻率差fs的大小。要求s小于某一允許值，就相當(dāng)于要求脈動電壓周期Ts大于某一個給定值。3） 合閘相角的控制最

8、佳是在UG 與UX重合時合閘，即相角差為零時（相量重合）幅值差最小，考慮動作時間，要提前。根據(jù)相角差的變化規(guī)律，可求得合閘指令最佳發(fā)出時機(jī)，采用兩種方式合閘：恒定越前相角準(zhǔn)同期、恒定越前時間準(zhǔn)同期。6、 1）恒定越前相角準(zhǔn)同期提前量信號取某一恒定相角 dYJ ，斷路器的合閘時間為tQF，同期裝置動作時間為tC 2）恒定越前時間準(zhǔn)同期提前量信號取恒定時間理論上可以完全無沖擊，但是動作時間存在誤差，設(shè) dey 為允許合閘相角所以，還是要限制ws.w7、 并列的檢測信號有兩種方法：正弦整步電壓法和線性整步電壓法1） 正弦整步電壓含有電壓差、頻率差、相位差的信息。正弦整步電壓的最小值是電壓差；正弦整步

9、電壓的周期是滑差周期，能夠反映頻差的大?。徽艺诫妷弘S時間變化過程對應(yīng)相位差的變化過程。所以，利用正弦整步電壓的最小值檢測是否滿足電壓差條件，利用正弦整步電壓的周期檢測是否滿足頻率差的條件，利用正弦整步電壓隨時間變化過程確定合閘時刻，使相位差滿足條件2） 線性整步電壓含有頻率差、相位差的信息，但不含有電壓差的信息。線性整步電壓的周期是滑差周期，能夠反映頻差的大?。痪€性整步電壓隨時間變化過程對應(yīng)相位差的變化過程，所以利用其周期可以檢測是否滿足頻率差的調(diào)節(jié)，利用電壓隨時間變化線性整步電壓形成電路由電壓變換、整形電路、相敏電路、低通濾波器和射極跟隨器組成8、 準(zhǔn)同期并列裝置的控制單元主要包括：頻率

10、差控制單元、電壓差控制單元和合閘信號控制單元。（三） 同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)主要內(nèi)容：介紹了同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)的組成；勵磁調(diào)節(jié)的作用、意義及要求；勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型；勵磁調(diào)節(jié)的特性原理分析及產(chǎn)生的作用：電壓調(diào)節(jié)及無功分配；數(shù)字?jǐn)?shù)勵磁調(diào)節(jié)器的組成與控制作用；1、 同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成。整個勵磁自動控制系統(tǒng)是由同步發(fā)電機(jī)、勵磁功率單元及勵磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成的一個反饋控制系統(tǒng)。2、 同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)：電壓控制、控制無功功率的分配、提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性、改善電力系統(tǒng)的運行條件和水輪發(fā)電機(jī)組要求實行強(qiáng)行減磁1） 電壓控制通過近似圖

11、像分析得負(fù)荷的無功功率是造成Eq和UG幅值差的主要原因，同步發(fā)電機(jī)的勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷地調(diào)節(jié)勵磁電流來維持機(jī)端電壓為給定水平的2） 控制無功功率的分配由于發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān) 因為發(fā)電機(jī)端電壓UG為定值，所以發(fā)電機(jī)勵磁電流的變化只是改變了機(jī)組無功功率和功率角d值的大小。3） 提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定：勵磁調(diào)節(jié)器能有效提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的功率極限，勵磁自動控制系統(tǒng)是通過改變勵磁電流IEF從而改變空載電動勢Eq值來改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的暫態(tài)穩(wěn)定：故障期間和故障切除后，勵磁系統(tǒng)施加的作用是力圖促使發(fā)電機(jī)的內(nèi)電動勢Eq上升而增加電功率輸出，使Pmax

12、增加，功角特性曲線II和功角特性曲線III幅值增加，既減小了加速面積，又同時增加了減速面積。 快速響應(yīng)=縮小勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)+提高強(qiáng)行勵磁的倍數(shù)4） 改善電力系統(tǒng)的運行條件：改善異步電機(jī)自啟動條件、為發(fā)電機(jī)異步運行創(chuàng)造條件、提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性。5） 水輪發(fā)電機(jī)組要求實行強(qiáng)行減磁當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障突然跳閘時，由于它的調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉，因而會使轉(zhuǎn)速急劇上升。如果不采取措施迅速降低發(fā)電機(jī)的勵磁電流，則發(fā)電機(jī)電壓有可能升高到危及定子絕緣的程度。因此，在這種情況下，要求勵磁自動控制系統(tǒng)能實現(xiàn)強(qiáng)行減磁3、 勵磁系統(tǒng)對勵磁調(diào)節(jié)器的要求： 系統(tǒng)正常運行時，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)

13、能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平； 勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無功功率；遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調(diào)節(jié)器沒有失靈區(qū)；勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障、具備強(qiáng)行勵磁等控制功能，以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件； 具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化； 勵磁調(diào)節(jié)器正常工作與否，直接影響到發(fā)電機(jī)組的安全運行，因此要求能夠長期可靠工作。4、 勵磁系統(tǒng)對勵磁功率單元的要求：要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量； 具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度電壓響應(yīng)比反映了勵磁機(jī)磁場建立速度的快慢。通常將勵磁電壓在最初0.5秒內(nèi)上升的平均速率定義為

14、勵磁電壓相應(yīng)比。RR=(UC-UbUa)/0.5 一般Ua為額定工況下的勵磁電壓，則 UEF.maxua為強(qiáng)勵倍數(shù)5、 自勵 直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 他勵 靜止整流器同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng) 他勵 旋轉(zhuǎn)整流器 交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 自勵 靜止可控硅 靜止整流器 靜止勵磁系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)）靜止勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點：勵磁系統(tǒng)接線和設(shè)備比較簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護(hù)費用省，可靠性高；不需要同軸勵磁機(jī)，可縮短主軸長度，這樣可減小基建投資；直接用晶閘管控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵磁電壓響應(yīng)速度，可近似認(rèn)為具有階躍函數(shù)那樣的響應(yīng)速度；由發(fā)電機(jī)端取得勵磁能量，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時靜止勵磁系統(tǒng)機(jī)組的過電壓就低6、 勵磁調(diào)節(jié)器最基本

15、的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。常用的勵磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓降低時輸出增大。比例式勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)特性 勵磁調(diào)節(jié)器基本框圖7、 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作原理：根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓UG變化，把測得的發(fā)電機(jī)端電壓經(jīng)調(diào)差、測量比較環(huán)節(jié)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到正比于發(fā)電機(jī)電壓變化量的Ude，經(jīng)綜合放大環(huán)節(jié)得到USM，USM作用于移相觸發(fā)環(huán)節(jié)，控制晶閘管控制極上觸發(fā)脈沖的變化，從而調(diào)節(jié)可控輸出的勵磁電流，使發(fā)電機(jī)端電壓保持正常值。當(dāng)UG上升時，增大，勵磁電流減少，使UG下降到正常值。反之，UG下降，減小，勵磁電流增大，使UG上升到正常

16、值K=UAVRUG-UREG=K1K2K3K4勵磁調(diào)節(jié)其的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器的性能的主要指標(biāo)之一8、 發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)=勵磁系統(tǒng)+發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性稍有下傾，下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)運行特性的一個重要參數(shù)：調(diào)差系數(shù)d。=UG1-UG2UGN=UG*調(diào)差系數(shù) 表示無功電流從零增加到額定值時，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化.勵磁調(diào)節(jié)器總的放大倍數(shù)K越大，ab直線越平緩，調(diào)差系數(shù)就越小9、 對勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的基本要求是 保證并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)組間無功功率的合理分配； 保證發(fā)電機(jī)在投入和退出運行時，能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移無功負(fù)荷，而不致發(fā)生無功功率的沖擊。10、發(fā)電機(jī)投入或退出電網(wǎng)運行時

17、，要求能平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移負(fù)荷，不要引起對電網(wǎng)的沖擊。1）退出運行：無功電流從IQ2減小到IQ1，調(diào)節(jié)特性從1平移到2的位置時，如果移到3的位置，則它的無功電流將減小到零。這樣機(jī)組退出運行，不發(fā)生無功突變。2）投入運行：調(diào)節(jié)特性從 3 的位置向上移動，使無功電流逐漸增加到運行的要求值。11、上式表明：當(dāng)母線電壓波動時，發(fā)電機(jī)無功電流的增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，而與電壓整定值無關(guān)。 負(fù)號表示正調(diào)差情況下，當(dāng)母線電壓降低時，發(fā)電機(jī)無功電流增加。調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)較多的無功電流增量；希望各發(fā)電機(jī)無功電流波動量的標(biāo)幺值相等，要求公共母線上并列運行的發(fā)電機(jī)具有相同的調(diào)差系數(shù)。12、數(shù)字式勵磁調(diào)

18、節(jié)器組成：主控制單元、信息采集單元、調(diào)節(jié)控制輸出、人機(jī)接口?；究刂茷椋弘妷赫{(diào)節(jié)和無功分配。輔助控制：瞬時電流限制、最大勵磁電流限制、最小勵磁電流限制、電壓頻率保護(hù)、失磁監(jiān)控、勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、PSS等等（輔助控制不參與正常情況下的自動控制，僅在發(fā)生非正常運行工況、需要勵磁調(diào)節(jié)器具有某些特有的限制功能時，通過信號綜合放大器中的競比電路，閉鎖正常的電壓控制，使相應(yīng)的限制器起控制作用）（四） 勵磁自動控制系統(tǒng)的動態(tài)特性主要內(nèi)容：列寫出勵磁自動控制系統(tǒng)各單元的傳遞函數(shù)；應(yīng)用自動控制理論課程中的軌跡法對傳遞函數(shù)分析，得出勵磁自動控制系統(tǒng)的特點及解決方法；對勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器的理解分析。1、 勵磁自動控制系統(tǒng)

19、動態(tài)特性是指在較小的或隨機(jī)的干擾下，勵磁自動控制系統(tǒng)的時間響應(yīng)特性，可以用線性方程組來描述，分析這些問題的方法有經(jīng)典的傳遞函數(shù)法及現(xiàn)代的狀態(tài)變量法兩種。2、 傳遞函數(shù)1） 勵磁機(jī)（他勵直流）Gs=uE(s)uEE(s)=1TES+KE+S'E2） 勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器由電壓測量比較、綜合放大及功率放大等單元組成。電壓測量比較單元由測量變壓器、整流濾波電路及測量比較電路組成。其時間常數(shù)要取決于濾波電路的參數(shù)。傳函如下：綜合放大單元、移相觸發(fā)單元當(dāng)作一個慣性環(huán)節(jié)。放大倍數(shù)為KA、時間常數(shù)為T。它們的合成傳遞函數(shù)是功率放大單元是晶閘管整流器，工作是斷續(xù)的，有可能造成輸出平均電壓ud滯后于觸發(fā)

20、器控制電壓信號uSM。滯后時間為Tz。在分析中，這樣一個延遲環(huán)節(jié)可近為一慣性環(huán)節(jié)3） 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)端電壓的穩(wěn)態(tài)幅值被認(rèn)為與其轉(zhuǎn)子勵磁電壓成正比其次，認(rèn)為發(fā)電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)可以簡化為用一階慣性元件特性來表示GGs=KG1+Tdo's4）勵磁控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)3、 勵磁控制系統(tǒng)空載穩(wěn)定性的改善：要想改善勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須改變發(fā)電機(jī)極點與勵磁機(jī)極點間根軌跡的射出角，使之只處于虛軸的左半平面。為此必須增加開環(huán)傳遞函數(shù)的零點，使?jié)u進(jìn)線平行于虛軸并處于左半平面。這可以在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓uE處增加一條電壓速率負(fù)反饋回路補(bǔ)償后系統(tǒng)框圖根軌跡圖由于圖4-20的根軌跡可見，引入電壓速率反饋后，由于增加了

21、一對零點，把勵磁系統(tǒng)的根軌跡引向左半平面，從而使控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大為改善。因此，在發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)中，一般都附有勵磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定器，作為改善發(fā)電機(jī)空載運行穩(wěn)定性的重要部件。這種方法是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓（或勵磁機(jī)勵磁電流）微分再反饋到綜合放大單元的輸入端參與調(diào)節(jié)。這種并聯(lián)校正的轉(zhuǎn)子電壓負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)稱為勵磁穩(wěn)定器，由于它有增加阻尼，抑止超調(diào)和消除振蕩的作用，故又稱為阻尼器4、 電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生的原因及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。原因： 勵磁調(diào)節(jié)器按電壓偏差比例調(diào)節(jié)； 勵磁控制系統(tǒng)具有慣性。作用：采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器去產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩以抵消勵磁控制系統(tǒng)引起的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，能夠有效地抑制遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中的低頻

22、振蕩，從而改善了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。5、 勵磁系統(tǒng)為何要采用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）的原因：由于常規(guī)的勵磁調(diào)節(jié)器是按電壓偏差比例調(diào)節(jié)，而且勵磁控制系統(tǒng)存在慣性，因此在長距離、重負(fù)荷的電力系統(tǒng)中，勵磁系統(tǒng)會減弱系統(tǒng)的阻尼能力，即降低發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩（負(fù)阻尼效應(yīng)），使系統(tǒng)的動態(tài)性能變壞，從而引起電力系統(tǒng)低頻振蕩。為了保證勵磁控制系統(tǒng)維持電壓穩(wěn)定的基本功能，又能消除負(fù)阻尼效應(yīng)，提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)常采用PSS來達(dá)到這一目的。PSS的作用是產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩，抵消勵磁控制系統(tǒng)引起的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。（五） 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)主要內(nèi)容：首先對電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率-頻

23、率特性、發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性進(jìn)行分析；介紹幾種電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的方式，包括：有差調(diào)頻、主導(dǎo)調(diào)頻、積差調(diào)頻和聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻；最后在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上介紹了電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和自動調(diào)頻方式。1、 電力系統(tǒng)的頻率控制實際上就是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。頻率調(diào)整有三種：一次調(diào)頻，由調(diào)速器控制，有差調(diào)頻；二次調(diào)頻，由調(diào)頻器控制，無差調(diào)頻；三次調(diào)頻，由調(diào)度部門控制。2、 電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率-頻率特性 dP*df*=a1+2a2f*+3a3f*2=kl*kl*=PL*f*=PL/PLNf/fN負(fù)荷的頻率效應(yīng)起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的作用。稱KL為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。電力系統(tǒng)允許頻率變化的范圍很小，為此負(fù)荷功率與

24、頻率的關(guān)系曲線可近似地視為具有不變斜率的直線。這斜率即為KL KL表明系統(tǒng)頻率變化1%時，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)。對于不同的電力系統(tǒng)， KL值也不相同。一般KL =13。即使是同一系統(tǒng)的KL ,也隨季度及晝夜交替導(dǎo)致負(fù)荷組成的改變而變化。3、 發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通常把由于頻率變化而引起發(fā)電機(jī)組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性。發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性取決于調(diào)速系統(tǒng)的特性R=f /PG ;f*+R*PG*=0 (靜態(tài)調(diào)節(jié)方程)常常采用調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)表示，KG* =1/R=-PG*/f*4、 一般將運行發(fā)電廠分為調(diào)頻廠，調(diào)峰廠和帶基本負(fù)荷的發(fā)電廠。調(diào)

25、頻是二次調(diào)節(jié)，自動改變功率給定值，用移動調(diào)頻機(jī)組調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性的方法，使頻率恢復(fù)到額定值。調(diào)速器的控制電動機(jī)稱為同步器或調(diào)頻器。它是一個積分環(huán)節(jié)，只有在輸入信號為零時才不轉(zhuǎn)動，停止調(diào)節(jié)。5、 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的任務(wù)主要是對系統(tǒng)的頻率進(jìn)行監(jiān)視和控制，及時調(diào)整發(fā)電機(jī)組的出力，使系統(tǒng)的有功功率達(dá)到新的平衡，保證系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，在滿足頻率質(zhì)量的前提下，還要考慮如何使發(fā)電成本最小，即按經(jīng)濟(jì)原則在電廠和機(jī)組間分配有功負(fù)荷，以達(dá)到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行原理公式優(yōu)缺點有差調(diào)頻指用有差調(diào)頻器進(jìn)行并聯(lián)運行，達(dá)到系統(tǒng)調(diào)頻的目的的方法1、各機(jī)組同時參加調(diào)頻，沒有先后之分； 2、計劃外負(fù)荷在調(diào)頻機(jī)組間是按一定

26、的比例分配的；各機(jī)組最終負(fù)擔(dān)的計劃外負(fù)荷與其調(diào)差系數(shù)成反比。3、頻率穩(wěn)定值的偏差較大。有差調(diào)節(jié)器不能使頻率穩(wěn)定為額定值主導(dǎo)調(diào)頻在一臺主要的調(diào)頻機(jī)組上使用無差調(diào)頻器，而在其余的調(diào)頻機(jī)組上均安裝功率分配器1、各調(diào)頻機(jī)組間的出力也是按照一定的比例分配的。 2、在無差調(diào)頻器為主導(dǎo)調(diào)頻器的主要缺點是各機(jī)組在調(diào)頻過程中的作用有先有后，缺乏“同時性”，導(dǎo)致調(diào)頻容量不能被充分利用積差調(diào)頻按頻率偏差的積分值來進(jìn)行調(diào)節(jié)有集中式和分散式兩種1. 頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點是能使系統(tǒng)頻率維持額定。 2. 計劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的機(jī)組間按一定的比例進(jìn)行分配。 3. 缺點是頻率積差信號滯后于頻率瞬時值的變化，因此調(diào)節(jié)過程

27、緩慢改進(jìn)式積差調(diào)頻當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時，按f啟動的調(diào)速器會比按積差工作的調(diào)頻器先進(jìn)行大幅度的調(diào)整，到頻差累積到一定值時，調(diào)頻器會取代調(diào)速器的工作特性，使頻率穩(wěn)定在fe。1、集中制調(diào)頻的主要優(yōu)點是各機(jī)組的功率分配是有比例的，也即式中的i，i是按照經(jīng)濟(jì)分配的原則給出的。 2、分散機(jī)制調(diào)頻的主要缺點是各調(diào)頻裝置的誤差會帶來系統(tǒng)內(nèi)無休止的無謂的功率交換。因各廠調(diào)頻器內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)信號是不會完全相等的聯(lián)合自動調(diào)頻將系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的實發(fā)功率、系統(tǒng)各線路潮流、各節(jié)點電壓等由各廠站端的遠(yuǎn)動裝置送到調(diào)度中心，形成實時數(shù)據(jù)庫，調(diào)度中心計算機(jī)的相關(guān)軟件按預(yù)定的數(shù)學(xué)模型和調(diào)節(jié)準(zhǔn)則確定各調(diào)頻電廠或調(diào)頻機(jī)組的調(diào)節(jié)量，并通過遠(yuǎn)動通

28、道把調(diào)節(jié)指令發(fā)送到各廠站調(diào)頻機(jī)組的控制器，使各調(diào)頻機(jī)組按指令執(zhí)行有功功率的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)控制優(yōu)化，可全面完成調(diào)頻經(jīng)濟(jì)功率分配方面的任務(wù)，系統(tǒng)的潮流分布符合經(jīng)濟(jì)、安全原則6、微增率是指輸入耗量微增量與輸出功率微增量的比值。等微增率法則，就是按微增率相等的原則來分配負(fù)荷運行的發(fā)電機(jī)組，這樣就可使系統(tǒng)總的燃料消耗（或費用）為最小。發(fā)電電廠內(nèi)并聯(lián)運行機(jī)組的經(jīng)濟(jì)調(diào)度準(zhǔn)則為：各機(jī)組運行時微增率b相等，并等于全廠的微增率（六） 電力系統(tǒng)自動低頻減載及其它安全自動控制裝置主要內(nèi)容：簡述了電力系統(tǒng)靜態(tài)特性、動態(tài)特性；自動低頻減載的工作原理，包括最大缺額的確定、動作順序、每級切除等；以及其他安全自動控制裝置，包括自動

29、解列、水輪機(jī)組低頻自啟動、自動切機(jī)與電氣制動。1、 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重功率缺額時，自動低頻減載裝置的任務(wù)是迅速斷開相應(yīng)數(shù)量的用戶負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某一允許值的情況下，達(dá)到有功功率的平衡，以確保電力系統(tǒng)安全運行，防止事故的擴(kuò)大。因此是防止電力系統(tǒng)發(fā)生頻率崩潰的系統(tǒng)性事故的保護(hù)裝置。2、 電力系統(tǒng)裝設(shè)自動低頻減載裝置的作用是限制系統(tǒng)頻率的下降。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大的功率缺額，頻率急劇下降時，動用備用容量往往來不及有效地制止頻率的下降，須在電力系統(tǒng)中設(shè)置自動低頻減載裝置，按頻率下降的程度自動切除部分負(fù)荷，以阻止頻率的下降。3、 電力系統(tǒng)靜態(tài)特性4、 系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數(shù)規(guī)律變化，其

30、表示式為5、 在確定最大功率缺額時應(yīng)考慮系統(tǒng)發(fā)生最嚴(yán)重事故，出現(xiàn)最大可能的功率缺額時的情況，以保證系統(tǒng)安全運行。由于自動低頻減載裝置是針對事故情況的一種反事故措施，并不要求系統(tǒng)頻率恢復(fù)至額定值，一般希望它的恢復(fù)頻率 低于額定值，約為49.550Hz之間，所以接到自動低頻減載裝置最大可能的斷開功率 可小于最大功率缺額 。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷 、系統(tǒng)最大功率缺額 已知后，只要系統(tǒng)恢復(fù)頻率 確定，就可按式 ，求得接到自動低頻減載裝置的功率總數(shù) 。6、 由于接到自動低頻減載裝置的總功率是按系統(tǒng)最嚴(yán)重事故的情況來考慮的。然而，系統(tǒng)的運行方式很多，而且事故的嚴(yán)重程度也有很大差別，對于各種可能發(fā)生的事故，都要求自動低頻減載裝置能作出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，切除相應(yīng)數(shù)量的負(fù)荷功率，既不過多又不能不足，只有分批斷開負(fù)荷功率采用逐步修正的辦法，才能取得較為滿意的結(jié)果。因此，自動低頻減載裝置采用分級動作。7、 自動解列：盡量保持解列后各部分系統(tǒng)的功率平衡，已防止頻率，電壓的劇烈變化。因此解列點應(yīng)選擇在有功功率，無功功率分點上或功率交換最小處。 適當(dāng)考慮操作方便，易于恢復(fù)且具有較好的遠(yuǎn)動，通信條件。8、 水輪機(jī)低頻自啟動裝置：在水輪機(jī)組上安裝按頻率自動啟動及快速并列的裝置9、 自動切