電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 第4章電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)

第4章

電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置4.1概述4.2電液式調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及特性4.3電力系統(tǒng)的頻率特性4.4電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法及自動(dòng)發(fā)電控制4.5電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度及自動(dòng)調(diào)頻簡(jiǎn)介內(nèi)容概述4.1概述4.1.1頻率調(diào)節(jié)及其重要意義頻率與電壓是電能的兩個(gè)主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在同一個(gè)電力系統(tǒng)中,與調(diào)節(jié)電壓不同的是,在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下,并聯(lián)運(yùn)行的各同步發(fā)電機(jī)只能有一個(gè)共同的頻率,即頻率是一個(gè)全系統(tǒng)一致的運(yùn)行參數(shù)(我國(guó)規(guī)定頻率為50Hz)4.1.2現(xiàn)代電力系統(tǒng)調(diào)頻簡(jiǎn)介圖4.1為電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻率示意圖。當(dāng)電力系統(tǒng)因負(fù)荷與機(jī)組間有功功率失去平衡后,系統(tǒng)頻率改變。發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器通過改變動(dòng)力因素方式,直接進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),以調(diào)整發(fā)電機(jī)送出的有功功率。這稱為一次調(diào)頻圖4.1

電力系統(tǒng)調(diào)頻示意圖4.2電液式調(diào)速系統(tǒng)的工作原理及特性4.2.1調(diào)速器的基本概念速器由轉(zhuǎn)速測(cè)量、放大與執(zhí)行諸環(huán)節(jié)組成。不論是汽輪機(jī)還是水輪機(jī),其調(diào)速器的執(zhí)行環(huán)節(jié)現(xiàn)在都采用液壓放大器(油動(dòng)機(jī))來控制汽門或?qū)~的開度4.2.2模擬電液式調(diào)速器原理圖4.2

電液調(diào)速系統(tǒng)功能框圖(1)系統(tǒng)組成1）轉(zhuǎn)速測(cè)量2）功率測(cè)量3）控制器4）電液轉(zhuǎn)換及液壓系統(tǒng)(2)調(diào)速系統(tǒng)工作過程1）發(fā)電機(jī)孤立運(yùn)行2）機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行及調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性4.2.3數(shù)字式電液調(diào)速器(1)概述20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)數(shù)字式電液調(diào)速器(簡(jiǎn)稱數(shù)字電調(diào)或微機(jī)電調(diào))數(shù)字式有以下優(yōu)點(diǎn)1）控制性能好2）功能多3）靈活性好4）運(yùn)行穩(wěn)定可靠(2)數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4.7

數(shù)字式電液調(diào)速系統(tǒng)原理性結(jié)構(gòu)圖4.3電力系統(tǒng)的頻率特性4.3.1負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性

圖4.8

負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性4.3.2發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)頻率特性圖4.9

發(fā)電機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)特性

(2)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行特性

(3)調(diào)節(jié)特性的失靈區(qū)

圖4.11

調(diào)速器失靈區(qū)特性（人為設(shè)為失靈區(qū)）4.3.3電力系統(tǒng)的靜態(tài)頻率特性

圖4.12電力系統(tǒng)的靜態(tài)頻率4.4電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法及自動(dòng)發(fā)電控制

4.4.1概述(1)調(diào)頻與電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(2)按計(jì)劃負(fù)荷劃分機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻(3)對(duì)調(diào)頻系統(tǒng)的要求為能達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)Δf=0,對(duì)調(diào)頻系統(tǒng)有如下要求:①調(diào)頻系統(tǒng)必須有足夠的穩(wěn)定性。這是工作的基本要求。一般情況下,調(diào)節(jié)精度越高,閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定的可能性越大。為此,調(diào)頻系統(tǒng)應(yīng)有一定的穩(wěn)定裕度②負(fù)荷變動(dòng)后,調(diào)頻系統(tǒng)應(yīng)使穩(wěn)態(tài)頻差Δf返回至零,并保證電鐘的準(zhǔn)確性。但在調(diào)整過程中,瞬態(tài)頻差是存在的,只是希望其盡可能?、蹫槭狗€(wěn)態(tài)頻差為零,調(diào)頻系統(tǒng)都采用積分控制。但頻率仍將存在瞬態(tài)偏差。而電鐘的時(shí)間誤差正比于頻率偏差的時(shí)間積分。為減小其時(shí)間誤差,要求頻差積分不超過一個(gè)定值(4)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)4.4.2調(diào)頻方法(1)虛有差法(2)積差調(diào)節(jié)法1)單機(jī)積差調(diào)節(jié)2)多臺(tái)機(jī)組的積差調(diào)頻

3)改進(jìn)的積差調(diào)節(jié)法

4)集中制與分散制調(diào)頻4.4.3自動(dòng)發(fā)電控制及聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻概述AGC控制的目標(biāo)可具體為以下幾點(diǎn):①調(diào)整全系統(tǒng)發(fā)電出力與全系統(tǒng)負(fù)荷平衡②經(jīng)過調(diào)節(jié),維持系統(tǒng)頻率為額定或頻率偏差在允許范圍內(nèi)③在系統(tǒng)中,各區(qū)域內(nèi)分配全系統(tǒng)發(fā)電出力,使各區(qū)域間聯(lián)系或交換功率和計(jì)劃值等,且各區(qū)域內(nèi)有功功率平衡④各區(qū)域內(nèi)的發(fā)電廠之間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配AGC還是調(diào)度管理中實(shí)現(xiàn)安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度的執(zhí)行環(huán)節(jié)(2)AGC的基本功能1)負(fù)荷頻率控制(LFC)2)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制(EDC)①區(qū)域跟蹤控制②區(qū)域調(diào)節(jié)控制③機(jī)組控制回路(3)AGC控制方式(1)AGC控制的基本目標(biāo):4.4.4聯(lián)合電力系統(tǒng)調(diào)頻簡(jiǎn)介圖4.17

聯(lián)合電力系統(tǒng)示意圖4.5電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度及自動(dòng)調(diào)頻簡(jiǎn)介電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度是指在保證系統(tǒng)頻率為額定的前提下,對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷在各電廠及各機(jī)組間進(jìn)行合理分配,使所需的發(fā)電成本最小。

4.5.1等微增率的基本概念(1)耗量特性與耗量微增率圖4.18

典型的耗量特性圖4.19

典型的微增率特性(2)按等微增率分配負(fù)荷的分析圖4.20