電力系統自動裝置 第4章電力系統頻率及有功功率的自動調節

第4章

電力系統頻率及有功功率的自動調節電力系統自動裝置4.1概述4.2電液式調速系統的工作原理及特性4.3電力系統的頻率特性4.4電力系統自動調頻方法及自動發電控制4.5電力系統的經濟調度及自動調頻簡介內容概述4.1概述4.1.1頻率調節及其重要意義頻率與電壓是電能的兩個主要質量標準。在同一個電力系統中,與調節電壓不同的是,在穩態運行條件下,并聯運行的各同步發電機只能有一個共同的頻率,即頻率是一個全系統一致的運行參數(我國規定頻率為50Hz)4.1.2現代電力系統調頻簡介圖4.1為電力系統調節頻率示意圖。當電力系統因負荷與機組間有功功率失去平衡后,系統頻率改變。發電機組的調速器通過改變動力因素方式,直接進行轉速調節,以調整發電機送出的有功功率。這稱為一次調頻圖4.1

電力系統調頻示意圖4.2電液式調速系統的工作原理及特性4.2.1調速器的基本概念速器由轉速測量、放大與執行諸環節組成。不論是汽輪機還是水輪機,其調速器的執行環節現在都采用液壓放大器(油動機)來控制汽門或導水葉的開度4.2.2模擬電液式調速器原理圖4.2

電液調速系統功能框圖(1)系統組成1）轉速測量2）功率測量3）控制器4）電液轉換及液壓系統(2)調速系統工作過程1）發電機孤立運行2）機組并網運行及調速系統的靜態特性4.2.3數字式電液調速器(1)概述20世紀80年代開始出現數字式電液調速器(簡稱數字電調或微機電調)數字式有以下優點1）控制性能好2）功能多3）靈活性好4）運行穩定可靠(2)數字電調系統的結構圖4.7

數字式電液調速系統原理性結構圖4.3電力系統的頻率特性4.3.1負荷的靜態頻率特性

圖4.8

負荷的靜態頻率特性4.3.2發電機組的靜態頻率特性圖4.9

發電機組的頻率調節特性

(2)多機并聯運行特性

(3)調節特性的失靈區

圖4.11

調速器失靈區特性（人為設為失靈區）4.3.3電力系統的靜態頻率特性

圖4.12電力系統的靜態頻率4.4電力系統自動調頻方法及自動發電控制

4.4.1概述(1)調頻與電力系統經濟運行(2)按計劃負荷劃分機組進行調頻(3)對調頻系統的要求為能達到穩態時Δf=0,對調頻系統有如下要求:①調頻系統必須有足夠的穩定性。這是工作的基本要求。一般情況下,調節精度越高,閉環調節系統不穩定的可能性越大。為此,調頻系統應有一定的穩定裕度②負荷變動后,調頻系統應使穩態頻差Δf返回至零,并保證電鐘的準確性。但在調整過程中,瞬態頻差是存在的,只是希望其盡可能小③為使穩態頻差為零,調頻系統都采用積分控制。但頻率仍將存在瞬態偏差。而電鐘的時間誤差正比于頻率偏差的時間積分。為減小其時間誤差,要求頻差積分不超過一個定值(4)自動發電控制(AGC)4.4.2調頻方法(1)虛有差法(2)積差調節法1)單機積差調節2)多臺機組的積差調頻

3)改進的積差調節法

4)集中制與分散制調頻4.4.3自動發電控制及聯合電力系統調頻概述AGC控制的目標可具體為以下幾點:①調整全系統發電出力與全系統負荷平衡②經過調節,維持系統頻率為額定或頻率偏差在允許范圍內③在系統中,各區域內分配全系統發電出力,使各區域間聯系或交換功率和計劃值等,且各區域內有功功率平衡④各區域內的發電廠之間實現負荷的經濟分配AGC還是調度管理中實現安全約束經濟調度的執行環節(2)AGC的基本功能1)負荷頻率控制(LFC)2)經濟調度控制(EDC)①區域跟蹤控制②區域調節控制③機組控制回路(3)AGC控制方式(1)AGC控制的基本目標:4.4.4聯合電力系統調頻簡介圖4.17

聯合電力系統示意圖4.5電力系統的經濟調度及自動調頻簡介電力系統的經濟調度是指在保證系統頻率為額定的前提下,對系統負荷在各電廠及各機組間進行合理分配,使所需的發電成本最小。

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)按等微增率分配負荷的分析圖4.20