微機(jī)電力自動裝置原理第5章電力F和P自動調(diào)節(jié)課件

第五章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)

第一節(jié)電力系統(tǒng)的頻率特性第二節(jié)調(diào)速器原理第三節(jié)電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)及其特性第四節(jié)電力系統(tǒng)自動調(diào)頻率第五節(jié)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動調(diào)頻1第一節(jié)電力系統(tǒng)的頻率特性

一、慨述1、電能質(zhì)量指標(biāo)（1）電壓頻率50HZ，誤差正負(fù)0.2HZ---0.01HZ(2)功率因數(shù)>75%(3)有功功率和無功功率及電壓穩(wěn)定.2、電力系統(tǒng)運(yùn)行的任務(wù)（1）要求維持電力系統(tǒng)的頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)。（2）還要求電力系統(tǒng)負(fù)荷在安全運(yùn)行約束條件下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配。取得良好經(jīng)濟(jì)效益。3、本章內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)頻率特性與什么有關(guān)（2）如何調(diào)整電力系統(tǒng)頻率特性，（3）電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配2二、電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率---功率特性1、電力系統(tǒng)的負(fù)荷：他們的類型有：（1）與頻率無關(guān)的負(fù)荷-----照明、電弧爐、整流負(fù)荷等（2）與頻率成正比的負(fù)荷----切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)水泵、壓縮機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等。（3）與頻率二次方成比例的負(fù)荷-----變壓器中的渦流等。（4）與頻率三次方成比例的負(fù)荷-----通風(fēng)機(jī)、靜水頭阻力不太高的循環(huán)水泵等。（4）與頻率高次方成比例的負(fù)荷-----靜水頭阻力很高的給水泵等2、電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率---功率特性表達(dá)式33、負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線

5由圖5-2可見：負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線反映的規(guī)律是PL隨f的平方成正比，是一種拋物線關(guān)系。4、什么叫電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)及效應(yīng)調(diào)節(jié)系數(shù)？

（1）由圖5-2可知：系統(tǒng)負(fù)荷為PLN，頻率為fN,當(dāng)系統(tǒng)功率下降到PLb時，頻率從fN下降到fb,推論：系統(tǒng)負(fù)荷的增加減少引起頻率的增加或減少稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。（2）負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*65、負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*應(yīng)用舉例例5-1、1類負(fù)荷30%，2類負(fù)荷40%，3類負(fù)荷10%，4類負(fù)荷20%，求系統(tǒng)頻率從50HZ下降到47HZ時，負(fù)載功率變化的%比，及負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*=？7三、發(fā)電機(jī)組的功率----頻率特性序1、發(fā)電機(jī)組的功率----頻率特性的含義當(dāng)電力系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化的時，發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)工作，改變原動機(jī)進(jìn)汽量，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸入功率以適應(yīng)負(fù)荷的需要。通常將由于電網(wǎng)頻率的變化，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。序2、發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性或調(diào)節(jié)特性與什么有關(guān)？是什么在起調(diào)節(jié)作用？與蒸汽機(jī)上的調(diào)速器有關(guān)？-----是。9（2）、發(fā)電機(jī)組的功率-頻率特性1、發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩方程和功率方程2、發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)矩方程和功率方程對應(yīng)的曲線如圖5-4所示。及圖（5-5）（5-6）。10

114、發(fā)電機(jī)組中有調(diào)速器時的調(diào)差作用及調(diào)差系數(shù)R和R*，調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)KG，KG*（1）發(fā)電機(jī)組中有調(diào)速器時的調(diào)差作用由圖4-6中a—b兩點(diǎn)的參數(shù)可見：當(dāng)發(fā)電機(jī)以額定頻率fN工作時,輸出功率為PGa,當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，頻率下降到f1時，則發(fā)電機(jī)組由于調(diào)速器的作用使輸出功率增加到PGb.(2)調(diào)差系數(shù)R由以上可見對應(yīng)的頻率下降了?f,發(fā)電機(jī)組的輸出功率增加了?PG。很顯然，這是一種有差調(diào)節(jié)其特性稱為有差調(diào)節(jié)特性。定義特性曲線的斜率為發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)R。13

144、結(jié)論：發(fā)電機(jī)組功率---頻率的調(diào)差系數(shù)主要決定于蒸汽機(jī)上調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)的強(qiáng)度由調(diào)差系數(shù)R，R*，KG，KG*確定。例題5-1,5-2(P126面)15

從圖5-7可見：兩臺發(fā)電機(jī)組的調(diào)差特性不同，分別為R1*和R2*；系統(tǒng)的總負(fù)荷為∑PL，系統(tǒng)頻率為fN時，①號機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P1，②號機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P2，P1+P2=∑PL，當(dāng)負(fù)荷增加?PL時，經(jīng)過調(diào)速器調(diào)整后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在f1,①號機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P1’，增加了?P1②號機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷為P2’，增加了?P2。有：則調(diào)差系數(shù)小的承擔(dān)的負(fù)荷增量標(biāo)么值大。172、推廣到多臺的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行情況

183、結(jié)論

結(jié)論1：多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時，調(diào)差率小的發(fā)電機(jī)組將承擔(dān)更高的附加功率。結(jié)論2、多臺發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時，若調(diào)差率等于0是不能運(yùn)行的。192、不靈敏區(qū)寬度ξ及與最大誤差功率，調(diào)差系數(shù)R的關(guān)系21

3、注意：過小的調(diào)差系數(shù)R會引起比較大的功率分配誤差。

ξ過小會使調(diào)節(jié)器工作頻繁，影響其壽命。對于那些非靈敏的電液調(diào)速器，要求人為地形成±2r/min的不靈敏區(qū)。

22四、電力系統(tǒng)的頻率特性1、電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)組、電網(wǎng)、用戶負(fù)荷等組成。如圖5-9所示。2、電力系統(tǒng)的頻率特性的含義：用戶負(fù)荷的增加減小，都會使電網(wǎng)的頻率下降或增加。發(fā)電機(jī)組中的調(diào)節(jié)器（調(diào)速器）就要依據(jù)電力系統(tǒng)的頻率高低進(jìn)行調(diào)節(jié)。補(bǔ)充電網(wǎng)需要的的有功和無功功率，維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定，這些頻率變化和頻率調(diào)節(jié)過程稱為電力系統(tǒng)的頻率特性。23

由圖5-9可知：在無調(diào)速器的情況下，負(fù)荷增加△PL，總負(fù)荷增加到PL1=PL+△PL，機(jī)組輸入功率恒為PL=PT，Z則系統(tǒng)的頻率緩慢下降，負(fù)荷從電網(wǎng)取用的功率也緩慢下降，依靠負(fù)荷自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)達(dá)到新的平衡，工作點(diǎn)由a點(diǎn)移動到b點(diǎn)。頻率下降達(dá)到f3.。在有調(diào)速器的情況下，頻率下降將使發(fā)電機(jī)功率PT上升，△PL上升，當(dāng)調(diào)速器的作用達(dá)到最限度后，運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定于c點(diǎn)。調(diào)速器的作用稱為一次調(diào)頻。若勵磁調(diào)節(jié)器也參與調(diào)節(jié)，可使工作點(diǎn)移到b點(diǎn)，使頻率達(dá)到額定頻率Fn.稱為二次調(diào)頻。25

第二節(jié)調(diào)速器原理一、調(diào)速器概述1、調(diào)速器的種類：機(jī)械液壓和電氣液壓調(diào)速器。按控制方法分類：有PI和PID調(diào)速器等兩類。按所用電子器件不同，又有模擬和數(shù)字電液壓調(diào)速器等；2、現(xiàn)在都采用數(shù)字電液壓調(diào)速器等產(chǎn)品；

二、機(jī)械式調(diào)速器1、機(jī)械式調(diào)速器的結(jié)構(gòu)如圖5-10所示，它由汽門、油動機(jī)、錯油門、同步器、離心擺等組成。26調(diào)速器原理圖274、機(jī)械式液壓調(diào)速器的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)框圖29（二）機(jī)械液壓調(diào)速器中轉(zhuǎn)速給定裝置（原理）1、轉(zhuǎn)速給定裝置在圖5-10中已經(jīng)給出，它由電動機(jī)+杠桿機(jī)構(gòu)組成2、工作原理：電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制杠桿D點(diǎn)位置高低，F(xiàn)點(diǎn)是固定的，E點(diǎn)位置的高低變化受D點(diǎn)支配，E點(diǎn)位置的高低變化將控制汽門開度的大小。這就是給定裝置的作用。3、圖5-12給出了給定機(jī)構(gòu)的動作情況。4、圖5-13給出了轉(zhuǎn)速給定裝置改變給定值時，調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性平移的情況。30給定機(jī)構(gòu)特性圖31給定原理1、圖5-12，當(dāng)D點(diǎn)上移---A、B、C、F各點(diǎn)不動，只有E點(diǎn)下移，使油動機(jī)活塞上移。增加進(jìn)入汽輪機(jī)的功率2、機(jī)組未并網(wǎng)時，調(diào)節(jié)到A`B`C`D`F`位置時結(jié)束，結(jié)果是轉(zhuǎn)速升高。3、并網(wǎng)運(yùn)行時，由于電網(wǎng)頻率不變化，即A點(diǎn)位置不變，D點(diǎn)上移，B點(diǎn)移到B`---B``結(jié)束，使發(fā)電機(jī)輸出功率增加，如圖5-13所示，轉(zhuǎn)速不變，功率從Pa---Pb,機(jī)組特性平移。32三、功率-頻率電液調(diào)速器1、功率-頻率電液調(diào)速器系統(tǒng)圖33(1)由圖5-14可見：功率-頻率電液調(diào)速器系統(tǒng)由：轉(zhuǎn)速測量、功率測量、給定環(huán)節(jié)、電量放大器、電液轉(zhuǎn)換器及液壓系統(tǒng)等部件組成。（2）工作原理：給定和測量（反饋）的功率-頻率、轉(zhuǎn)速信號通過比較求得△P、△n、△f、△f/R等送PID調(diào)節(jié)器---調(diào)節(jié)信號送----放大---電液轉(zhuǎn)換器-----控制調(diào)節(jié)閥---繼動器----錯油門---油動機(jī)----中高壓調(diào)節(jié)閥------控制進(jìn)入蒸汽機(jī)的汽量-----控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。34(一)、功率-頻率電液調(diào)速器中的轉(zhuǎn)速測量單元序、構(gòu)成：磁阻發(fā)送器+f/v變送器1、磁阻發(fā)送器：如圖5-15所示；由齒輪+鐵心+磁鋼+電磁線圈組成。35磁阻發(fā)送器工作原理：它轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的電壓信號。當(dāng)氣輪機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，測速磁頭所對應(yīng)的齒頂和齒槽交替地變化。線圈中感應(yīng)出脈沖信號，該信號的頻率與發(fā)電機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)速相同、或成正比。2、f/v變送器----電壓變送器（1）電路原理圖如圖5-16（2）其功能：是將磁阻發(fā)送器輸出的脈沖信號，轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號。36圖中：限幅單元主要起削波作用，將正弦波變?yōu)樘菪尾?。放大單元將梯形波放大；整形單元將梯形波變?yōu)榉讲ā?7微分單元將微分整形方波上升沿，得到正向尖峰脈沖，用于觸發(fā)單穩(wěn)單元。單穩(wěn)電路翻轉(zhuǎn)后輸出一個幅值為V、寬度為ζ的正向方波脈沖。脈沖頻率與汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比。（3）f/v變送器----電壓變送器的輸出特性38（二）功率測量1、功率測量電路392、功率測量原理發(fā)電機(jī)電壓UG通過互感器TB----送霍爾器件控制端.—產(chǎn)生勵磁控制電流Ic,----ic=K1UG.

發(fā)電機(jī)電流通過互感器TA的繞阻,在電流通過互感器的氣隙產(chǎn)生磁場強(qiáng)度H,霍爾心片置于氣隙中,在磁場和電流共同的作用下,霍爾器件產(chǎn)生電動勢EH輸出,EH的平均值,正比與有功功率,這就是功率測量的主要原理40(三)轉(zhuǎn)速和功率給定環(huán)節(jié)它是用多圈電位器和高精度穩(wěn)定電源組成.(四)電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)1、功能：將電壓型的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成非電量的油壓。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5-21所示。它由電液轉(zhuǎn)換器和液壓系統(tǒng)組成，液壓系統(tǒng)由油動機(jī)和繼動器和錯油門等組成。41423、工作原理電液轉(zhuǎn)換的線圈將功率放大器的輸出電壓變化量轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)油閥開度的變化量。當(dāng)調(diào)節(jié)油閥關(guān)小時，繼動器上部油壓增加，蝶閥向下移動，油動機(jī)活塞上移，調(diào)節(jié)汽閥開度增加，反之減小。43（五）調(diào)速器的工作1、發(fā)電機(jī)組未并網(wǎng)時功率測量和給定值為0，操作人員通過速度給定器給定轉(zhuǎn)速nREF=UnREF。頻率/轉(zhuǎn)速-----電壓變送器輸出U?n=mn(Nref-nG)U?n經(jīng)過頻差放大器----PID調(diào)節(jié)----去控制汽門的開度。2、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行中。若改變功率設(shè)定值PREF，功率測量值為PG，兩個產(chǎn)生的信號差U?P=Mp(PREF-PG),通過PID去調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的輸出功率，直到U?P=0。443、若電網(wǎng)頻率波動?f，這時給定nREF與測量nG產(chǎn)生偏差U?f,

U?f=mf.?f/R

功率給定與實(shí)際輸出產(chǎn)生誤差U?P=Mp?P

PID輸入信號=U?f+U?P，通過調(diào)節(jié)去控制汽門開度。所以調(diào)節(jié)器的特性為?f*/R*+?P*=0,頻差放大器用于改變調(diào)差系數(shù)R*45四、數(shù)字式電液調(diào)速器1、系統(tǒng)組成：如圖5-22所示462、工作原理工作原理和機(jī)械式電液調(diào)速器工作原理相同，不同的是：數(shù)字系統(tǒng)多A/D、D/A轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。但是數(shù)字系統(tǒng)自動化程度高，現(xiàn)在廣泛采用。47第三節(jié)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其特性序：1、電力系統(tǒng)組成：由調(diào)速器+蒸汽機(jī)+發(fā)電機(jī)組+電網(wǎng)組成。2、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)：調(diào)速器的調(diào)節(jié)作用+發(fā)電機(jī)組中的勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用+電網(wǎng)中各種負(fù)荷的自動頻率調(diào)節(jié)作用等多種作用構(gòu)成的系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)如何建立模型及分析其調(diào)節(jié)特性？48各個單元模型的建立（一）調(diào)速器（模型的建立）1、系統(tǒng)圖492、系統(tǒng)參數(shù)（1）系統(tǒng)穩(wěn)定時頻率fN或（ωΝ），對應(yīng)汽閥的位置為XB，發(fā)電機(jī)輸出功率PG。（2）D點(diǎn)移動微小的距離?XD，正比于發(fā)出增加功率指令信號?PC。（3）當(dāng)D點(diǎn)升高時，引起E點(diǎn)降低?XE，通過錯油門作用，使B點(diǎn)升高?XB，C從而原動機(jī)的輸入功率增加?PT，發(fā)電機(jī)的輸出功率增加?PG。穩(wěn)定時兩相等。（4）發(fā)電機(jī)的功率增加，系統(tǒng)的頻率變化?f.50系統(tǒng)頻率增加?f,對應(yīng)T調(diào)速響應(yīng)向上移動?XA。（5）可建立線性方程：51（6）其功能框圖52（二）蒸汽機(jī)和水輪機(jī)（傳遞函數(shù)）1、蒸汽機(jī)（傳遞函數(shù)）2、水輪機(jī)（傳遞函數(shù)）53（三）汽輪機(jī)組傳遞函數(shù)1、汽輪機(jī)組包括：調(diào)速器和蒸汽機(jī)542、用模型分析汽輪機(jī)組的調(diào)節(jié)特性由圖5-24可知汽輪機(jī)組的模型是由調(diào)速器和汽輪機(jī)兩個單元模型組成的.汽輪機(jī)組的傳遞函數(shù)為:55而且Kn、KT兩個時間常數(shù)都為正值。在調(diào)節(jié)過程中不會發(fā)生振蕩。但是發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行中調(diào)節(jié)特性又如何？電網(wǎng)系統(tǒng)有大有小，分為單區(qū)域和多區(qū)域系統(tǒng)，下面將分別研究發(fā)電機(jī)組在單區(qū)域和多區(qū)域系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)功率和頻率的作用。（四）單區(qū)域系統(tǒng)（中）1、單區(qū)域系統(tǒng)：一個地區(qū)系統(tǒng)和另外一個地區(qū)系統(tǒng)互聯(lián)，系統(tǒng)的頻率和功率調(diào)節(jié)以地區(qū)的電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)作為控制區(qū)------稱為單區(qū)域系統(tǒng)，如圖5-2656互聯(lián)系統(tǒng)示意圖572、調(diào)節(jié)特性分析A、若系統(tǒng)中突然有一個功率增加量△PLi的功率變化，該區(qū)的頻率變化為△f,發(fā)電機(jī)組的功率相應(yīng)變化為△PTi.使△PTi不等于△PLi，引起系統(tǒng)各種調(diào)節(jié)效應(yīng)的產(chǎn)生。B、它們有（1）發(fā)電機(jī)組動能dWki/dt提供的功率增加量Wki。（2）系統(tǒng)中各種負(fù)荷的自動頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)引起的負(fù)荷功率。（3）聯(lián)絡(luò)線路上功率的變化△Pti.；58B、系統(tǒng)功率平衡關(guān)系59C、（i,j兩區(qū)）輸電線路中的功率Ptij和增量△Ptij60D、電網(wǎng)i區(qū)的傳遞函數(shù)61E、I區(qū)傳遞函數(shù)框圖由傳遞函數(shù)可得其框圖如圖5-2862F、考慮調(diào)速器、發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)連接系統(tǒng)后總的傳遞函數(shù)框圖63二、（模型用于）電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)特性（分析）序：電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)模型可用于電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)特性分析：如電網(wǎng)頻率變化△fx,可求得發(fā)電機(jī)的輸出功率增量△PG=？，負(fù)荷效應(yīng)引起的負(fù)荷變化量△PL=？電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)模型可用于電網(wǎng)（頻率）動態(tài)特性分析：電網(wǎng)的功率發(fā)生變化時，頻率的動態(tài)響應(yīng)特性如何？△f的增長率和下降率與什么有關(guān)？動態(tài)響應(yīng)特性曲線如何？64（一）單區(qū)電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)特性分析A、靜態(tài)特性分析單區(qū)電網(wǎng)與外界無聯(lián)系，不參與控制，即控制信號△Pc=0,已知系統(tǒng)總額定容量為：65求當(dāng)該區(qū)系統(tǒng)有單位階躍負(fù)荷△PL發(fā)生時，那么系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率降△f=?解：設(shè)單位階躍負(fù)荷△PL（s）=△PL/s由調(diào)節(jié)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)式（圖5-29）得：66B、動態(tài)特性分析由式（5-63）可求得：67動態(tài)特性分析繼續(xù)(1)由式（5-72）可知：（1）△f按指數(shù)衰減，減小調(diào)差系數(shù)R增加增益可加大調(diào)節(jié)作用。（2）減小調(diào)差系數(shù)R，可減小穩(wěn)態(tài)偏差。（3）考慮調(diào)速器和汽容時間常數(shù)Tn,TT時指數(shù)衰減會更快。（4）頻率降落雖然只有0.0234HZ,若長期存在是不允許的.68動態(tài)特性分析繼續(xù)(2)在已知△f的基礎(chǔ)上也可求出新的穩(wěn)態(tài)參數(shù)△PG和△PL.69(二)多區(qū)域系統(tǒng)(調(diào)節(jié))特性

序1:從前面的單區(qū)域系統(tǒng)(調(diào)節(jié))特性可知:一旦系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷增加、減少，只能通過本內(nèi)的發(fā)電機(jī)組存儲的機(jī)械動能，調(diào)速器的調(diào)節(jié)功能、負(fù)荷自己負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)去調(diào)整系統(tǒng)的頻率和功率，滿足系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)荷增加、減少的問題?？癸L(fēng)險的能力有限。序2、若將兩個以上的單區(qū)域系統(tǒng)連接起來，就構(gòu)成了多區(qū)域系統(tǒng)。701、多區(qū)域系統(tǒng)框圖圖（5-32）712、多區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性分析（1）聯(lián)絡(luò)線路中的功率是相等的時。72733、多區(qū)域系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性特點(diǎn)（1）線路負(fù)荷突然發(fā)生變化時，開始時發(fā)電機(jī)輸出的增加是靠系統(tǒng)的動能提供的。系統(tǒng)越大，儲備的動能越多，能提供的功率越大。----所以有全國聯(lián)網(wǎng)可提高安全性。（2）多區(qū)域系統(tǒng)的各個區(qū)域里每天出現(xiàn)峰值負(fù)荷的時間不同，使峰值負(fù)荷與平均負(fù)荷的比極小，所以電網(wǎng)的備用容量可大大減小。----因此全國聯(lián)網(wǎng)可提高經(jīng)濟(jì)效益。74（3）由兩個區(qū)域組成的電網(wǎng)，若區(qū)域2中突然增加負(fù)荷△PL2，每個區(qū)域只承擔(dān)二分之一的突增負(fù)荷；若有N個區(qū)域組成的電網(wǎng)每個區(qū)域只承擔(dān)N分之一的突增負(fù)荷（參數(shù)都相等時）。（4）參數(shù)都不相等時調(diào)節(jié)特性如何？見第4節(jié)------電力系統(tǒng)自動調(diào)頻。75第四節(jié)電力系統(tǒng)自動調(diào)頻一、概述1、電力系統(tǒng)的頻率波動，主要是電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的變化所引起。電力系統(tǒng)自動調(diào)頻，實(shí)際上是在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過程中控制發(fā)電機(jī)的輸入輸出功率使之與負(fù)荷所需要的功率之間的平衡問題不。2、電力系統(tǒng)的頻率是分層次進(jìn)行的：一般將運(yùn)行的發(fā)電廠分為三級：調(diào)頻廠、調(diào)峰廠、和基本負(fù)荷的發(fā)電廠。76計(jì)劃外負(fù)荷由調(diào)頻廠承擔(dān)。負(fù)荷變化部分由調(diào)峰廠承擔(dān)?；矩?fù)荷由經(jīng)濟(jì)性能好的發(fā)電廠承擔(dān)。二、調(diào)頻的自動控制方法序1、69面講過的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移法。序2、84面講過的PID調(diào)節(jié)控制方法。還有調(diào)速器的調(diào)節(jié)、勵磁調(diào)節(jié)等方法。序3、以上這這些方法都是單臺發(fā)電機(jī)組最好和最有效的控制方法。但是當(dāng)這些發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，大電網(wǎng)是怎么調(diào)頻？77（一）主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法1、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法的含義主導(dǎo)發(fā)電機(jī)組中裝有無差調(diào)頻器，其調(diào)節(jié)的準(zhǔn)則是△f=0。其他的發(fā)電機(jī)組上裝設(shè)--有功功率調(diào)整器，使這些機(jī)組的功率隨主導(dǎo)機(jī)組的功率按比例地變化，協(xié)助主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)頻工作，調(diào)節(jié)準(zhǔn)則是△Pi=ai.△P1,△P1主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率；ai為比例系數(shù)，△Pi是第臺協(xié)助機(jī)組的調(diào)節(jié)功率。782、工作原理：負(fù)荷變化----主導(dǎo)機(jī)組首先工作----改變主導(dǎo)機(jī)組的輸出功率，力圖維持系統(tǒng)的頻率恒定。協(xié)作機(jī)組也按一定比例作相應(yīng)的功率調(diào)整，共同對系統(tǒng)進(jìn)行頻率調(diào)整。3、特點(diǎn)開始只有一臺主導(dǎo)機(jī)組首先工作，調(diào)節(jié)過程緩慢。只適應(yīng)于小型電力系統(tǒng)。79（二）同步時間法（積差調(diào)節(jié)法）1、原理：即按頻率偏差的積分值來進(jìn)行調(diào)節(jié)。2、同步時間法的調(diào)節(jié)方程：3、同步時間法的系統(tǒng)框圖、圖（5-35）4、同步時間法的工作原理：如果負(fù)荷增加，頻率下降，產(chǎn)生頻率差△f,其積分∫△fdt積累增加，調(diào)頻器動作移動80調(diào)速器調(diào)節(jié)特性，增加進(jìn)入機(jī)組的動力元素使頻率上升。調(diào)節(jié)過程進(jìn)行到△f=0.頻率恢復(fù)到額定值為止。這時系統(tǒng)的功率達(dá)到一個新的平衡。81（5）單位階躍響應(yīng)特性（6）積差調(diào)節(jié)法的特點(diǎn)A、調(diào)節(jié)過程非振蕩（指數(shù)過程）B、可完全消除系統(tǒng)的頻率偏差，。82C、可實(shí)用于眾多電廠參與調(diào)整，但體積速度比較緩慢。不能保證頻率的瞬時偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)?？刹捎妙l率的偏差+積差相結(jié)合的方法改進(jìn)。但這種改進(jìn)也帶來新問題，計(jì)劃外的負(fù)荷越大，則頻率積累誤差越大。D、眾多電廠參與調(diào)整頻率方法還有積差分散和積差集中等方法。積差分散方法即參與調(diào)頻電廠各有一套頻差發(fā)生器。積差集中方法只在電網(wǎng)調(diào)度中心才有頻差發(fā)生器。效果都不太理想。83（三）聯(lián)合自動調(diào)頻（方法）序1、前面幾種電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)方法有優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)不少，根本的問題是不能合考慮優(yōu)化控制，無法全面完成調(diào)頻、功率經(jīng)濟(jì)分配方面的任務(wù)。序2、隨著電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動技術(shù)的成熟和廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)調(diào)度的SCADA系統(tǒng)走上實(shí)用化，產(chǎn)生了聯(lián)合自動調(diào)頻（方法）1、聯(lián)合自動調(diào)頻（方法）的特點(diǎn)：84（1）能維持系統(tǒng)頻率為額定值，在正常穩(wěn)態(tài)情況下，其頻率誤差在0.05~0.2%范圍內(nèi).(2)能使控制地區(qū)電網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等,實(shí)現(xiàn)各地區(qū)有功功率的就地平衡.(3)在安全運(yùn)行條件下,所管轄范圍內(nèi),機(jī)組之間負(fù)荷實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)分配.2、該系統(tǒng)的工作過程各發(fā)電機(jī)組的功率、線路潮流的大小、各節(jié)電壓等數(shù)據(jù)一并送SCADA系統(tǒng)，---形成85實(shí)時數(shù)據(jù)庫，-----AGC軟件按數(shù)學(xué)模型確定各調(diào)頻廠的調(diào)節(jié)參數(shù)-----這些參數(shù)信息經(jīng)過遠(yuǎn)程裝置送達(dá)各廠、站、機(jī)組-----各廠、站、機(jī)組按著指令進(jìn)行調(diào)節(jié)功率和頻率。3、負(fù)荷分配關(guān)系負(fù)荷分配是根據(jù)測量到的發(fā)電機(jī)功率PG和頻率偏差信號,按一定的關(guān)系將負(fù)荷分配給發(fā)電機(jī)組,求得各發(fā)電機(jī)的機(jī)組的調(diào)節(jié)功率.決定各機(jī)組調(diào)節(jié)功率△Pci最簡單的關(guān)系式為:863、自動調(diào)頻系統(tǒng)框圖由前面的負(fù)荷分配關(guān)系可淮得系統(tǒng)框圖5-39：874、用遠(yuǎn)動通信實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)頻的結(jié)構(gòu)示意圖遠(yuǎn)動通信可以由廣域網(wǎng)、遠(yuǎn)動通信發(fā)射機(jī)，計(jì)算機(jī)等組成88三、聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻（一）聯(lián)合電力系統(tǒng)的調(diào)頻方式：（1）恒定頻率控制（FFC）方式按△f的高低進(jìn)行調(diào)節(jié)頻率，直到△f=0。（2）恒定交換功率控制（FTC）方式不管△f的高低，控制調(diào)頻機(jī)組保持交換功率平衡。（3）頻率聯(lián)絡(luò)線線路功率偏差控制（TBC）按△f的高低控制調(diào)頻機(jī)組保持交換功率平衡。直到△f、△P=089（二）頻率聯(lián)絡(luò)線線路功率偏差控制（TBC）1、聯(lián)合系統(tǒng)框圖聯(lián)合系統(tǒng)中△PtA為交換功率902、調(diào)節(jié)準(zhǔn)則任意一控制區(qū)的負(fù)荷變化，聯(lián)合系統(tǒng)最后調(diào)節(jié)結(jié)果是：913、聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)節(jié)準(zhǔn)則的應(yīng)用A、設(shè)系統(tǒng)A有二次調(diào)頻；系統(tǒng)B有一次調(diào)頻，系統(tǒng)的負(fù)荷和聯(lián)絡(luò)線路上的功率增量分別為△PLA、△PLB。穩(wěn)態(tài)時：92（2）考慮到A系統(tǒng)第二次調(diào)頻，B、系統(tǒng)只有前一次調(diào)頻時93（3）應(yīng)用舉例（例5-3）例5-3：A、B兩系統(tǒng)βA=βB=1250MW/HZ，負(fù)荷增量△PLA=100MW、△PLB=50MW，A系統(tǒng)裝有按頻率及聯(lián)絡(luò)線路功率調(diào)整的自動調(diào)頻，而B系統(tǒng)沒安裝。計(jì)算:△f=?△PtA=?△P``GA=?94第4節(jié)結(jié)論與思考1、主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法、積差調(diào)節(jié)法、聯(lián)合自動調(diào)頻法各有什么特點(diǎn)？2、聯(lián)合自動調(diào)頻法采用什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)？3、聯(lián)合電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的控制方式有那三種？每種有什么特點(diǎn)？4、例子5-3說明什么問題？計(jì)算公式必須掌握，要考的呢。95第五節(jié)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度與自動調(diào)頻（的關(guān)系）序1、經(jīng)濟(jì)調(diào)度：簡稱（EDC）電力系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)涉及系統(tǒng)中有功功率平衡和潮流分布。在保證頻率