第三章 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制 (1)

1、1第三章第三章 電力系統(tǒng)頻率和有功功電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制率自動(dòng)控制2第三章第三章 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制動(dòng)控制 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制的基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制的基本原理 3.3 機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理 3.7 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本思電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本思想想33.1 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性要性 一、頻率控制必要性一、頻率控制必要性 （一）頻率對(duì)電力用戶的影響（一）頻

2、率對(duì)電力用戶的影響 （1）電力系統(tǒng)頻率變化）電力系統(tǒng)頻率變化會(huì)引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化會(huì)引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量；電機(jī)輸出功率變化影響轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量；電機(jī)輸出功率變化影響輸出功率大小。輸出功率大小。 （2）電子測(cè)量設(shè)備：影響測(cè)量精度電子測(cè)量設(shè)備：影響測(cè)量精度。系統(tǒng)頻率波動(dòng)會(huì)。系統(tǒng)頻率波動(dòng)會(huì)影響某些測(cè)量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能，影響某些測(cè)量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能，頻率過低時(shí)有些設(shè)備甚至無(wú)法工作。這對(duì)一些重要工頻率過低時(shí)有些設(shè)備甚至無(wú)法工作。這對(duì)一些重要工業(yè)和國(guó)防是不能允許的。業(yè)和國(guó)防是不能允許的。 （3）電力系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率

3、電力系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低降低，導(dǎo)致其所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響電，導(dǎo)致其所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響電力用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。力用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。43.1 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性要性 一、頻率控制必要性一、頻率控制必要性 （二）頻率對(duì)電力系統(tǒng)的影響（二）頻率對(duì)電力系統(tǒng)的影響 （1）汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片：振動(dòng)、裂紋，影響壽命。頻率下降：振動(dòng)、裂紋，影響壽命。頻率下降時(shí)，汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)會(huì)變大，輕則影響使用壽命，時(shí)，汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)會(huì)變大，輕則影響使用壽命，重則可能產(chǎn)生裂紋。對(duì)于額定頻率為重則可能產(chǎn)生裂紋。對(duì)于額定頻

4、率為50Hz的電力系統(tǒng)，的電力系統(tǒng)，當(dāng)頻率降低到當(dāng)頻率降低到45Hz附近時(shí)，某些汽輪機(jī)的葉片可能發(fā)附近時(shí)，某些汽輪機(jī)的葉片可能發(fā)生共振而斷裂，造成重大事故。生共振而斷裂，造成重大事故。 （2）火電廠火電廠：下降到：下降到4748Hz時(shí)，低于時(shí)，低于48Hz輔助輔助電機(jī)（送風(fēng)、給水、循環(huán)、磨煤等）出力下降電機(jī)（送風(fēng)、給水、循環(huán)、磨煤等）出力下降鍋爐、鍋爐、汽輪機(jī)出力下降汽輪機(jī)出力下降有功出力下降有功出力下降頻率進(jìn)一步下降頻率進(jìn)一步下降惡性循環(huán)（頻率雪崩）惡性循環(huán)（頻率雪崩）甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 （3）核電廠核電廠：頻率下降：頻率下降冷卻介質(zhì)泵跳開冷卻介質(zhì)泵跳開反應(yīng)堆停反應(yīng)堆停

5、運(yùn)。運(yùn)。 （4）電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓：頻率下降：頻率下降異步機(jī)、變壓器勵(lì)磁電流異步機(jī)、變壓器勵(lì)磁電流增大，無(wú)功損耗增大。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓下降增大，無(wú)功損耗增大。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓下降系統(tǒng)電系統(tǒng)電壓下降壓下降有可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓雪崩（大面積停電）有可能導(dǎo)致系統(tǒng)電壓雪崩（大面積停電） 53.1 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性維持電力系統(tǒng)頻率在運(yùn)行范圍之內(nèi)維持電力系統(tǒng)頻率在運(yùn)行范圍之內(nèi)111nmlGiLjSkijkPPP=+邋發(fā)電發(fā)電機(jī)發(fā)機(jī)發(fā)出的出的功率功率負(fù)荷消耗的功率負(fù)荷消耗的功率輸配電設(shè)備的功率損耗輸

6、配電設(shè)備的功率損耗63.1 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性提高電力系統(tǒng)運(yùn)行地經(jīng)濟(jì)性提高電力系統(tǒng)運(yùn)行地經(jīng)濟(jì)性第一，為維持頻率穩(wěn)定，應(yīng)由哪些機(jī)組參與調(diào)頻第一，為維持頻率穩(wěn)定，應(yīng)由哪些機(jī)組參與調(diào)頻經(jīng)濟(jì)組合經(jīng)濟(jì)組合第二，確定已并網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組各發(fā)多少功率第二，確定已并網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)組各發(fā)多少功率經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)分配分配目的：目的： 提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，消耗最少的能源獲得提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，消耗最少的能源獲得最多的電能最多的電能考慮因素：考慮因素：應(yīng)考慮機(jī)組效率、各類型機(jī)組的協(xié)調(diào)、應(yīng)考慮機(jī)組效率、各類型機(jī)組的協(xié)調(diào)

7、、系統(tǒng)網(wǎng)損等系統(tǒng)網(wǎng)損等73.1 3.1 電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性二、電力系統(tǒng)有功功率控制必要性保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運(yùn)行保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運(yùn)行互聯(lián)電力系統(tǒng)已在全國(guó)形成互聯(lián)電力系統(tǒng)已在全國(guó)形成聯(lián)合電力系統(tǒng)的分區(qū)控制，要求不同區(qū)域系統(tǒng)間交聯(lián)合電力系統(tǒng)的分區(qū)控制，要求不同區(qū)域系統(tǒng)間交換的電功率和電量按事先約定的協(xié)議進(jìn)行換的電功率和電量按事先約定的協(xié)議進(jìn)行有功功率控制要對(duì)不同區(qū)域系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上的功率和有功功率控制要對(duì)不同區(qū)域系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上的功率和電量實(shí)行控制電量實(shí)行控制83.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基

8、本原理 一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理 發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組=發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)+原動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱原動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱機(jī)組機(jī)組 機(jī)組單機(jī)不并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)速機(jī)組單機(jī)不并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)速關(guān)系為：關(guān)系為：f=p*n/60 （3-1）式中：式中：f頻率，頻率，Hz；p發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)；數(shù)；n機(jī)組轉(zhuǎn)速，機(jī)組轉(zhuǎn)速，r/min。93.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理 一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 （3-2） 式中式中 J機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

9、動(dòng)慣量，kgm； 機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度，機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角加速度，rad/s2； 機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度，機(jī)組轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度，rad/s； t時(shí)間，時(shí)間，s； MT原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，Nm； MG發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，Nm。TGdJJMMdt103.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理McMG2bnbncnnaMG1aMT1MT2MT30113.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理 一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行調(diào)速控制基本原理 單機(jī)運(yùn)行時(shí)，假設(shè)負(fù)荷減少，則單機(jī)運(yùn)行時(shí)，假設(shè)負(fù)荷減少，

10、則MG減小，減小，由（由（3-2）知，）知， 將增大，將增大，n增大，代入（增大，代入（3-1），），f增加。增加。 如果減少如果減少M(fèi)T，如果選擇合適，就能使，如果選擇合適，就能使 回回到原位，保持不變。到原位，保持不變。 因此，因此，單機(jī)運(yùn)行，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)出力可以調(diào)單機(jī)運(yùn)行，改變?cè)瓌?dòng)機(jī)出力可以調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速，即改變機(jī)組頻率節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速，即改變機(jī)組頻率。123.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理 二、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速控制二、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速控制 并網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組容量相對(duì)電網(wǎng)微不足道，并網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組容量相對(duì)電網(wǎng)微不足道，那么，改變?cè)瓌?dòng)力出力還能改變系統(tǒng)頻率那么，改變?cè)?/p>

11、動(dòng)力出力還能改變系統(tǒng)頻率嗎？嗎？ 思考：增加原動(dòng)機(jī)出力，改變的是那個(gè)思考：增加原動(dòng)機(jī)出力，改變的是那個(gè)量？量？133.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理PGbbn, ff1aMT1MT20MT,PGPGa143.2 3.2 發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制基本原理 二、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速控制二、發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)速控制 并網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組容量相對(duì)電網(wǎng)微不足道，并網(wǎng)運(yùn)行，機(jī)組容量相對(duì)電網(wǎng)微不足道，因此，改變?cè)瓌?dòng)力出力不能改變系統(tǒng)頻率。因此，改變?cè)瓌?dòng)力出力不能改變系統(tǒng)頻率。 思考：增加原動(dòng)機(jī)出力，改變的是那個(gè)量？思考：增加原動(dòng)機(jī)出力，改變的是那個(gè)量？ 提示：電廠提示

12、：電廠 結(jié)論：有功增大。結(jié)論：有功增大。 因此，改變調(diào)速器出力（原動(dòng)力出力），因此，改變調(diào)速器出力（原動(dòng)力出力），不能改變頻率，調(diào)節(jié)的是有功。不能改變頻率，調(diào)節(jié)的是有功。15第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理1617一、機(jī)械液壓調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)一、機(jī)械液壓調(diào)速器的基本結(jié)構(gòu)l 測(cè)速機(jī)構(gòu)測(cè)速機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)離心飛擺離心飛擺l 放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)錯(cuò)油門錯(cuò)油門/油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)l 轉(zhuǎn)速給定裝置轉(zhuǎn)速給定裝置同步器同步器l 調(diào)差機(jī)構(gòu)調(diào)差機(jī)構(gòu)以以C為支點(diǎn)杠桿為支點(diǎn)杠桿第三節(jié)第三節(jié) 機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理18二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理二、機(jī)

13、械液壓調(diào)速器的工作原理工作原理工作原理-單機(jī)單機(jī)AA CCF EFE錯(cuò)油門活錯(cuò)油門活塞塞油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)汽汽門開度變大門開度變大BB 進(jìn)汽量增加進(jìn)汽量增加AA CC EE錯(cuò)油門活錯(cuò)油門活塞堵死塞堵死調(diào)節(jié)結(jié)束調(diào)節(jié)結(jié)束ACFEAB1920二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理分析分析從以上分析可以看出，調(diào)節(jié)完成后，只能穩(wěn)從以上分析可以看出，調(diào)節(jié)完成后，只能穩(wěn)定在定在A位置，并未回到原處，位置，并未回到原處，“有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié)”。稱之為稱之為“一次調(diào)節(jié)一次調(diào)節(jié)”。通過改變通過改變通過同步器中控制電機(jī)改變通過同步器中控制電機(jī)改變D D點(diǎn)的點(diǎn)的位置，就可以達(dá)到將調(diào)速器特性上下平移的位置，就

14、可以達(dá)到將調(diào)速器特性上下平移的目的。稱之為目的。稱之為“二次調(diào)節(jié)二次調(diào)節(jié)”。 21二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理分析分析DA、B、C、F來(lái)不及來(lái)不及動(dòng)動(dòng)E油油動(dòng)機(jī)上升動(dòng)機(jī)上升汽門開度加汽門開度加大大進(jìn)汽量進(jìn)汽量增大增大AC、FE轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速升高速升高ABAB22二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理二、機(jī)械液壓調(diào)速器的工作原理l 思考，并網(wǎng)過思考，并網(wǎng)過程機(jī)組調(diào)頻過程機(jī)組調(diào)頻過程。程。l D A、B、C、F來(lái)不及動(dòng)來(lái)不及動(dòng)E油動(dòng)機(jī)油動(dòng)機(jī)上升上升汽門開汽門開度加大度加大進(jìn)汽進(jìn)汽量增大量增大A不不動(dòng)動(dòng)C、FE B轉(zhuǎn)速不變，轉(zhuǎn)速不變，輸出功率增大輸出功率增大AB23調(diào)差系數(shù)定義調(diào)差系數(shù)定義

15、 同步發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)差同步發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)差系數(shù)系數(shù) ( (Hz/MW)負(fù)號(hào)表示發(fā)電機(jī)輸出功率的負(fù)號(hào)表示發(fā)電機(jī)輸出功率的變化和頻率的變化符號(hào)相反。變化和頻率的變化符號(hào)相反。 調(diào)差系數(shù)的標(biāo)幺值表示為調(diào)差系數(shù)的標(biāo)幺值表示為*/eG eG eGfffPPP baGbGaGfffPPP 上式上式又稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程。又稱為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)方程。*空滿efff?fPGfPG ,PT0faaPGafbbPGb24三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響（一）失靈區(qū)的形成（一）失靈區(qū)的形成 l 由于測(cè)量元件的不靈敏性，對(duì)微小的轉(zhuǎn)速變化不能反由于測(cè)量元件的不靈敏性，對(duì)微小的轉(zhuǎn)速

16、變化不能反應(yīng)，調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，因而調(diào)節(jié)特性實(shí)際上應(yīng)，調(diào)速器具有一定的失靈區(qū)，因而調(diào)節(jié)特性實(shí)際上是一條帶狀的區(qū)域是一條帶狀的區(qū)域 25三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響（一）失靈區(qū)的形成（一）失靈區(qū)的形成 l 失靈區(qū)的寬度可以用失靈度失靈區(qū)的寬度可以用失靈度來(lái)描述，即來(lái)描述，即 式中式中 fW 調(diào)速器的最大頻率呆滯調(diào)速器的最大頻率呆滯 ewff26三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響三、機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的失靈區(qū)及其影響由圖由圖3-53-5可得，可得，以標(biāo)幺值形式表示，有以標(biāo)幺值形式表示，有即即WWfP*/WeWWGeWWfffPPPP*WP271 1）PW*與失靈度

17、與失靈度成正比，成正比，而與而與調(diào)差系數(shù)成反比。過調(diào)差系數(shù)成反比。過小的調(diào)差系數(shù)將會(huì)引起較小的調(diào)差系數(shù)將會(huì)引起較大的功率分配誤差，所以大的功率分配誤差，所以不能太小。不能太小。2 2）如果靈敏區(qū)太小或完全）如果靈敏區(qū)太小或完全沒有，那么當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)沒有，那么當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生微小波動(dòng)時(shí)，調(diào)速器也生微小波動(dòng)時(shí)，調(diào)速器也要調(diào)節(jié)，這樣會(huì)使閥門的要調(diào)節(jié)，這樣會(huì)使閥門的調(diào)節(jié)過分頻繁。調(diào)節(jié)過分頻繁。 （二）失靈區(qū)的影響（二）失靈區(qū)的影響28第七節(jié)第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理動(dòng)控制的基本原理 一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性29一、電力系統(tǒng)

18、負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性 電力系統(tǒng)負(fù)荷類型：電力系統(tǒng)負(fù)荷類型： a) 與與 f 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)的負(fù)荷：照明、電弧爐、電阻爐、整的負(fù)荷：照明、電弧爐、電阻爐、整流負(fù)荷等；流負(fù)荷等； a0 b) 與與 f 成正比成正比的負(fù)荷：切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)的負(fù)荷：切削機(jī)床、球磨機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等；式水泵、壓縮機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等； a1 c) 與與 f2成正比成正比的負(fù)荷：的負(fù)荷： 變壓器的渦流損耗（在系變壓器的渦流損耗（在系統(tǒng)中比重很小）；統(tǒng)中比重很?。?； a2 d) 與與f3成正比成正比的負(fù)荷：的負(fù)荷： 通風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵（小阻通風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵（小阻力靜水頭）；力靜水頭）； a3

19、 e) 與與fn成正比成正比的負(fù)荷：的負(fù)荷： 給水泵（大阻力靜水頭）給水泵（大阻力靜水頭） an 。 301)1)電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系：電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系：電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系一般可表示為電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系一般可表示為 式中式中 額定頻率額定頻率 系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷 系統(tǒng)頻率為額定值系統(tǒng)頻率為額定值 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷功負(fù)荷 為上述各類負(fù)荷占為上述各類負(fù)荷占 的比例系數(shù)的比例系數(shù), ,和為和為1 1 neLeneLeeLeLeLffPaffPaffPaPaP)()()(2210

20、 efLPLePefnaaa,.1,0LeP31 將上式除以將上式除以 ，則得標(biāo)么值形式，即，則得標(biāo)么值形式，即 通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，如通常與頻率變化三次方以上成正比的負(fù)荷很少，如忽略其影響，并將上式對(duì)頻率微分，得忽略其影響，并將上式對(duì)頻率微分，得 稱為稱為負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。 LePnnLfafafaaP*2*2*10* *2*3*21*32LLKfafaadfdP*LKLeeLeLeLLPfKffPPfPK/*思考：與哪些思考：與哪些因素相關(guān)因素相關(guān)1)1)電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系：電力系統(tǒng)中各種有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系：32一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的

21、靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性2 2）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)l當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變，即要隨著改變，即l這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷負(fù)荷的功率的功率頻率特性頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性，也稱作也稱作負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)。)( fFPL33一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性2 2）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)a0=0.3,a1=0.4,a2=0.1,a3=0.2a0=0.3,a1=0.4,a2=0.1,a3=0.234

22、當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)頻率下降頻率下降時(shí)，負(fù)時(shí)，負(fù)荷從系統(tǒng)吸收的荷從系統(tǒng)吸收的有功功率有功功率也將下降也將下降當(dāng)系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)頻率升高頻率升高時(shí)，負(fù)時(shí)，負(fù)荷從系統(tǒng)吸收的荷從系統(tǒng)吸收的有功功率有功功率也將增加也將增加2）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)35說(shuō)明：說(shuō)明： 1 1）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)能起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)能起到減輕系統(tǒng)能量不平衡的作用。作用。2 2）稱）稱 為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)。 3 3） 表明系統(tǒng)頻率變化表明系統(tǒng)頻率變化1%1%時(shí)，負(fù)荷功率變化的時(shí)，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)。百分?jǐn)?shù)。 4 4）對(duì)于不同的電力系統(tǒng)，）對(duì)于不同的電力系統(tǒng)， 值也不相同。一般值也不相同。

23、一般 =1=13 3。即使是同一系統(tǒng)的。即使是同一系統(tǒng)的 ，也隨季度及晝夜，也隨季度及晝夜交替導(dǎo)致負(fù)荷組成的改變而變化。交替導(dǎo)致負(fù)荷組成的改變而變化。 *LK*LK*LK*LK2）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)）負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)36例例3-1 3-1 某電力系統(tǒng)中，與頻率無(wú)關(guān)的負(fù)荷占某電力系統(tǒng)中，與頻率無(wú)關(guān)的負(fù)荷占3030，與頻率一次方成比例的負(fù)荷占與頻率一次方成比例的負(fù)荷占4040，與頻率二，與頻率二次方成比例的負(fù)荷占次方成比例的負(fù)荷占1010，與頻率三次方成比，與頻率三次方成比例的負(fù)荷占例的負(fù)荷占2020。求系統(tǒng)頻率由。求系統(tǒng)頻率由50Hz50Hz下降到下降到48Hz48Hz時(shí)，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)及其相應(yīng)的負(fù)

24、時(shí)，負(fù)荷功率變化的百分?jǐn)?shù)及其相應(yīng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL*值。值。一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性一、電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性37解解 頻率將到頻率將到48Hz48Hz時(shí)，時(shí)，f* *=48/50=0.96=48/50=0.96， f* *=0.04=0.04 則由則由（3-52）式式可求出當(dāng)頻率下降到可求出當(dāng)頻率下降到48Hz48Hz時(shí)系時(shí)系統(tǒng)的負(fù)荷為統(tǒng)的負(fù)荷為 則則 于是于是 nnLfafafaaP*2*2*10* 3296.02.096.01.096.04.03.0953.0047.0953.01LP175.104.0047.0%*fPKLL2 . 12 . 0*31 . 0

25、*24 . 0*LK由（由（3-57）式）式可求出可求出兩者兩者相差相差不大不大38例例3-2 3-2 一電力系統(tǒng)總負(fù)荷為一電力系統(tǒng)總負(fù)荷為3 3，000MW000MW，KL*=1.5,=1.5,正常運(yùn)行時(shí)頻率為正常運(yùn)行時(shí)頻率為50Hz50Hz，假定此，假定此時(shí)系統(tǒng)全部發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行。若系統(tǒng)在時(shí)系統(tǒng)全部發(fā)電機(jī)滿載運(yùn)行。若系統(tǒng)在發(fā)生某一事故時(shí)失去了發(fā)生某一事故時(shí)失去了300MW300MW的發(fā)電出力，的發(fā)電出力，求系統(tǒng)頻率將下降到多少？求系統(tǒng)頻率將下降到多少？39解解 PL*=PL/PLe=300/3000=0.1 則由則由（3-56）式式可得可得 即即 f =0.06750=3.35Hz 則系統(tǒng)

26、頻率將下降到則系統(tǒng)頻率將下降到f=50-3.35=46.65Hz 067.05.11.0*LLKPf若系統(tǒng)發(fā)電總功若系統(tǒng)發(fā)電總功率為率為3200MW，頻率將下降到多頻率將下降到多少少40二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性 并聯(lián)運(yùn)行所有發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行所有發(fā)電機(jī)一臺(tái)等效發(fā)電機(jī)組一臺(tái)等效發(fā)電機(jī)組 電力系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷電力系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷一個(gè)等效負(fù)荷一個(gè)等效負(fù)荷 假定等效機(jī)組的調(diào)差系數(shù)為假定等效機(jī)組的調(diào)差系數(shù)為 （或（或 *），那），那么就有機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為么就有機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為KG=1/ =PG/ f (MW/Hz) 或或 KG*=1/ =PG*/ f*

27、41圖圖3-33 等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性圖中圖中PG、PT分別表示等效發(fā)電機(jī)和等效原動(dòng)分別表示等效發(fā)電機(jī)和等效原動(dòng)機(jī)輸出的功率機(jī)輸出的功率二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性fPGfPG ,PT0faafbbPGaPGb42三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（一）頻率的一次調(diào)整（一）頻率的一次調(diào)整定義：在電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，依靠定義：在電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，依靠發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的調(diào)速器的調(diào)速器以及以及負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)的共同作用而的共同作用而使電網(wǎng)在新的頻率下穩(wěn)定運(yùn)行的使電網(wǎng)在新的頻率下穩(wěn)定運(yùn)行

28、的自動(dòng)調(diào)整自動(dòng)調(diào)整過過程（方法），稱為頻率的一次調(diào)整（一次調(diào)程（方法），稱為頻率的一次調(diào)整（一次調(diào)頻）。頻）。注意：一次調(diào)頻是調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)，沒有注意：一次調(diào)頻是調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)，沒有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)頻的作用。手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)頻的作用。43頻率的一次調(diào)整過程頻率的一次調(diào)整過程fPG PT PLAPL( f )負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性等效發(fā)電機(jī)靜等效發(fā)電機(jī)靜態(tài)調(diào)節(jié)特性態(tài)調(diào)節(jié)特性PL( f )PG( f )，PT(f)DPG( f ),PT(f)PGD( f )PLD( f )PGA( f )PTA( f )PLA( f )fABfBfCCPGC( f )PTC( f )PLC( f )fB

29、fCf1PLPGPL44頻率的一次調(diào)整過程頻率的一次調(diào)整過程 正常運(yùn)行穩(wěn)定于正常運(yùn)行穩(wěn)定于A點(diǎn)，忽略機(jī)組損耗有：點(diǎn)，忽略機(jī)組損耗有：PTA=PGA=PLA 負(fù)荷負(fù)荷PL突然增大，負(fù)荷曲線由突然增大，負(fù)荷曲線由PL (f)變?yōu)樽優(yōu)?PL (f)，實(shí)際負(fù)荷也將由，實(shí)際負(fù)荷也將由PLA增加到增加到PLD； 動(dòng)態(tài)過程簡(jiǎn)述：負(fù)荷變化瞬間，動(dòng)態(tài)過程簡(jiǎn)述：負(fù)荷變化瞬間，f不變（仍不變（仍為為fA），），PGD=PLD，但原動(dòng)機(jī)輸入功率，但原動(dòng)機(jī)輸入功率PT來(lái)來(lái)不及改變（仍為不及改變（仍為PTA），導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸入、輸），導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸入、輸出間出現(xiàn)功率缺額：出間出現(xiàn)功率缺額：PTAPLD=dw/dt=d(J2/

30、2) /dt=J d/dt0 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速將降低，釋放動(dòng)能彌補(bǔ)功率缺額。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速將降低，釋放動(dòng)能彌補(bǔ)功率缺額。45頻率的一次調(diào)整過程頻率的一次調(diào)整過程 假設(shè)沒有安裝調(diào)速器（假設(shè)沒有安裝調(diào)速器（PT保持不變）：發(fā)電保持不變）：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速機(jī)轉(zhuǎn)速n下降下降 f下降，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)使得負(fù)下降，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)使得負(fù)荷功率減少，功率缺額逐漸減少，速度下降減荷功率減少，功率缺額逐漸減少，速度下降減慢，經(jīng)過動(dòng)態(tài)過程后最終穩(wěn)定于慢，經(jīng)過動(dòng)態(tài)過程后最終穩(wěn)定于B點(diǎn)?？梢?，點(diǎn)?？梢姡瑹o(wú)調(diào)速器時(shí)頻率下降幅度較大。無(wú)調(diào)速器時(shí)頻率下降幅度較大。 安裝調(diào)速器：功率缺額將由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)和安裝調(diào)速器：功率缺額將由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)和調(diào)速器

31、共同彌補(bǔ)。調(diào)速器共同彌補(bǔ)。 負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)作用：負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)作用： f下降使得負(fù)荷有功從下降使得負(fù)荷有功從PLD降為降為PLC （DC） ： PL=KLf。 調(diào)速器作用：調(diào)速器作用使發(fā)電機(jī)出力增大調(diào)速器作用：調(diào)速器作用使發(fā)電機(jī)出力增大（ AC ）：）： PG= KGf。最終穩(wěn)定于最終穩(wěn)定于C點(diǎn)。點(diǎn)。46頻率的一次調(diào)整過程頻率的一次調(diào)整過程 由此可見，由此可見，在調(diào)速器和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用在調(diào)速器和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下，新增加的負(fù)荷功率下，新增加的負(fù)荷功率PL被分為了二個(gè)部分被分為了二個(gè)部分所消化，即調(diào)速器所消化，即調(diào)速器PG （正）和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)（正）和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)PL （負(fù)），最終實(shí)際的有

32、功功率是（負(fù)），最終實(shí)際的有功功率是PLC （ PLA+PG ），并不是），并不是PLD （ PLA+PL ）. 一次調(diào)整結(jié)束后，系統(tǒng)最終穩(wěn)定運(yùn)行于一次調(diào)整結(jié)束后，系統(tǒng)最終穩(wěn)定運(yùn)行于C點(diǎn)。點(diǎn)。圖圖3-34中中f1 =fB fC就是一次調(diào)頻的效應(yīng)。就是一次調(diào)頻的效應(yīng)。47三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（二）頻率的二次調(diào)整（二）頻率的二次調(diào)整定義：定義：用手動(dòng)或自動(dòng)裝置改變調(diào)速器（或功用手動(dòng)或自動(dòng)裝置改變調(diào)速器（或功率）給定值，使得其調(diào)速特性曲線上下平移，率）給定值，使得其調(diào)速特性曲線上下平移，以改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的動(dòng)力元素以維持電網(wǎng)頻率不以改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的動(dòng)力元素以維持電網(wǎng)頻率

33、不變變調(diào)節(jié)過程：調(diào)節(jié)過程：圖圖3-34中，中， 將發(fā)電機(jī)的靜態(tài)特性將發(fā)電機(jī)的靜態(tài)特性曲線向上平移，與負(fù)荷特性曲線的交點(diǎn)曲線向上平移，與負(fù)荷特性曲線的交點(diǎn) D點(diǎn)，點(diǎn)，此時(shí)頻率恢復(fù)到額定值了。（增加的負(fù)荷功此時(shí)頻率恢復(fù)到額定值了。（增加的負(fù)荷功率全部由發(fā)電機(jī)承擔(dān)了，自然沒有負(fù)荷的調(diào)率全部由發(fā)電機(jī)承擔(dān)了，自然沒有負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)影響部分了）節(jié)效應(yīng)影響部分了） 48三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（三）調(diào)頻電廠的選擇（三）調(diào)頻電廠的選擇電力系統(tǒng)中所有并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組都裝電力系統(tǒng)中所有并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器有調(diào)速器負(fù)荷變化時(shí)：負(fù)荷變化時(shí)：一次調(diào)頻由可調(diào)容量的機(jī)組參與調(diào)解一

34、次調(diào)頻由可調(diào)容量的機(jī)組參與調(diào)解二次調(diào)頻由部分發(fā)電廠承擔(dān)二次調(diào)頻由部分發(fā)電廠承擔(dān)調(diào)頻電廠調(diào)頻電廠49三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（三）調(diào)頻電廠的選擇（三）調(diào)頻電廠的選擇調(diào)頻電廠選擇需考慮的因素調(diào)頻電廠選擇需考慮的因素足夠大的容量和可調(diào)范圍足夠大的容量和可調(diào)范圍允許處理調(diào)整速度滿足負(fù)荷變化要求允許處理調(diào)整速度滿足負(fù)荷變化要求符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不影響系統(tǒng)安全運(yùn)行具體選擇具體選擇豐水期：水電廠豐水期：水電廠枯水期：水電廠和火電廠配合枯水期：水電廠和火電廠配合50四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力

35、系統(tǒng)的有功功率控制（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷功率曲線的三個(gè)分量電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷功率曲線的三個(gè)分量持續(xù)負(fù)荷分量持續(xù)負(fù)荷分量PL1p變化緩慢，幅度變化緩慢，幅度大大p有一定規(guī)律有一定規(guī)律p可通過負(fù)荷預(yù)測(cè)可通過負(fù)荷預(yù)測(cè)得出得出51四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制脈動(dòng)負(fù)荷分量脈動(dòng)負(fù)荷分量PL2隨機(jī)負(fù)荷分量隨機(jī)負(fù)荷分量PL3p變化周期較長(zhǎng)變化周期較長(zhǎng)10s3minp幅度較大幅度較大p必須通過二次調(diào)必須通過二次調(diào)頻才能完成頻才能完成p變化周期較短變化周期較短10s以下以下p幅度較小幅度較小p可通過一次調(diào)頻可通過一次調(diào)頻完成完成52四、電

36、力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷功率曲線的三個(gè)分量電力系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷功率曲線的三個(gè)分量實(shí)際負(fù)荷曲線實(shí)際負(fù)荷曲線PLl電力系統(tǒng)頻率自動(dòng)電力系統(tǒng)頻率自動(dòng)控制所調(diào)節(jié)機(jī)組的控制所調(diào)節(jié)機(jī)組的功率主要為了滿足功率主要為了滿足脈動(dòng)分量和隨機(jī)分脈動(dòng)分量和隨機(jī)分量量l旋轉(zhuǎn)備用：旋轉(zhuǎn)備用： 8%10%53四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配以兩臺(tái)機(jī)組為例以兩臺(tái)機(jī)組為例負(fù)荷增加，一次調(diào)頻負(fù)荷增加，一次調(diào)頻使頻率從使頻率從f1變?yōu)樽優(yōu)閒2222111GGGGGGPPPPPPfPGf1f2PG1PG1PG2PG2

37、PG1(f)PG2(f)PG1PG254四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配根據(jù)調(diào)差系數(shù)的定義，可以得到根據(jù)調(diào)差系數(shù)的定義，可以得到從而，有從而，有55四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)有假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)有m臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，比照（臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，比照（3-70）有）有GG eiGiG ei1iiiiiiPf PPPf 用標(biāo)幺值表示的第 臺(tái)機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；一次調(diào)頻結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的系統(tǒng)頻率 調(diào)節(jié)偏差。第 臺(tái)機(jī)組增加的功率；第 臺(tái)機(jī)組的額定

38、有功功率；56四、電力系統(tǒng)的有功功率控制四、電力系統(tǒng)的有功功率控制（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間有功功率分配 上式表明，并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組所調(diào)節(jié)的有功上式表明，并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組所調(diào)節(jié)的有功功率與系統(tǒng)頻率變化和機(jī)組額定容量功率與系統(tǒng)頻率變化和機(jī)組額定容量成正比，與機(jī)組調(diào)差系數(shù)成反比。成正比，與機(jī)組調(diào)差系數(shù)成反比。57第九節(jié)第九節(jié) 電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法和自電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法和自動(dòng)發(fā)電控制動(dòng)發(fā)電控制 一、自動(dòng)調(diào)頻方法一、自動(dòng)調(diào)頻方法(AFC)(AFC) 二、自動(dòng)發(fā)電控制二、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)(AGC)58一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法 自動(dòng)調(diào)頻自動(dòng)調(diào)頻AFC指指二

39、次調(diào)整二次調(diào)整。 二次調(diào)整是通過調(diào)速器的轉(zhuǎn)速給定裝二次調(diào)整是通過調(diào)速器的轉(zhuǎn)速給定裝置（同步器、調(diào)頻器）實(shí)現(xiàn)的，控制置（同步器、調(diào)頻器）實(shí)現(xiàn)的，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可以使得其調(diào)節(jié)特性電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可以使得其調(diào)節(jié)特性上下平移，達(dá)到增減功率以及消除頻上下平移，達(dá)到增減功率以及消除頻差的作用。差的作用。 59一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法 調(diào)頻器的控制信號(hào)（一般為頻差）有比調(diào)頻器的控制信號(hào)（一般為頻差）有比例、積分、微分三種基本形式（例、積分、微分三種基本形式（PID） 比例調(diào)節(jié)（比例調(diào)節(jié)（Proportional）：按頻差成比：按頻差成比例增減機(jī)組功率，只能減小不能消除頻差。例增減機(jī)

40、組功率，只能減小不能消除頻差。 積分調(diào)節(jié)（積分調(diào)節(jié)（Integral）：按頻差對(duì)時(shí)間的：按頻差對(duì)時(shí)間的積分來(lái)增減機(jī)組功率，能消除頻差。但負(fù)積分來(lái)增減機(jī)組功率，能消除頻差。但負(fù)荷變動(dòng)初期調(diào)節(jié)速度較慢。荷變動(dòng)初期調(diào)節(jié)速度較慢。 微分調(diào)節(jié)（微分調(diào)節(jié)（Differential）：按頻差對(duì)時(shí)間：按頻差對(duì)時(shí)間的微分來(lái)增減機(jī)組功率，調(diào)節(jié)速度很快，的微分來(lái)增減機(jī)組功率，調(diào)節(jié)速度很快，頻差如穩(wěn)定就不起作用。頻差如穩(wěn)定就不起作用。 60一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法 （一）積差調(diào)節(jié)法原理（一）積差調(diào)節(jié)法原理 積差調(diào)頻法是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值積差調(diào)頻法是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進(jìn)行工作的。進(jìn)行

41、工作的。 單機(jī)積差調(diào)節(jié)的調(diào)頻方程式為：?jiǎn)螜C(jī)積差調(diào)節(jié)的調(diào)頻方程式為： 式中：式中：K-調(diào)頻功率比例系數(shù)調(diào)頻功率比例系數(shù)PR-調(diào)頻機(jī)組的有功出力增量調(diào)頻機(jī)組的有功出力增量0fdtPKReefff610fdtPKRfePRfPR1t1t2t3t40ff缺額缺額盈余盈余62 t=0t1： f = f e 、f = 0，fdt =0、PR = 0 ，上式上式得到滿得到滿足，調(diào)頻出力不變。足，調(diào)頻出力不變。 t=t1t2， f f e 、f 0，fdt 0 ，增大機(jī)組出，增大機(jī)組出力，直到頻率下降到最低值為止。力，直到頻率下降到最低值為止。 t=t2t3，與，與0t1類似，注意類似，注意PR 維持維持PR

42、1值。值。 t=t3t4， f f e 、f 0，fdt 0、PR 0頻率到頻率到t4時(shí)刻調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)刻調(diào)節(jié)結(jié)束積差調(diào)節(jié)過程積差調(diào)節(jié)過程63 積差法特點(diǎn)積差法特點(diǎn) 調(diào)節(jié)過程只能在頻差等于調(diào)節(jié)過程只能在頻差等于 0 時(shí)結(jié)束時(shí)結(jié)束 ，表示頻率累積誤差量，與，表示頻率累積誤差量，與計(jì)劃外負(fù)荷成正比。計(jì)劃外負(fù)荷成正比。 計(jì)劃外負(fù)荷越大，系統(tǒng)頻率偏差的累積值就越大，計(jì)劃外負(fù)荷越大，系統(tǒng)頻率偏差的累積值就越大，電鐘的計(jì)時(shí)誤差也越大，為了保證電鐘的準(zhǔn)確性，電鐘的計(jì)時(shí)誤差也越大，為了保證電鐘的準(zhǔn)確性，可以在夜間低谷負(fù)荷時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，所以又被稱為可以在夜間低谷負(fù)荷時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，所以又被稱為同步時(shí)間法。同步時(shí)間法。64

43、 多臺(tái)機(jī)積差調(diào)頻原理多臺(tái)機(jī)積差調(diào)頻原理65 每臺(tái)調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)的計(jì)劃外出力為每臺(tái)調(diào)頻機(jī)組承擔(dān)的計(jì)劃外出力為i 稱為功率分配系數(shù)，稱為功率分配系數(shù)， ，按經(jīng)濟(jì)分配原則給出按經(jīng)濟(jì)分配原則給出66 積差法積差法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 能夠使系統(tǒng)頻率維持穩(wěn)定能夠使系統(tǒng)頻率維持穩(wěn)定 計(jì)劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的機(jī)組間計(jì)劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的機(jī)組間按一定比例進(jìn)行自動(dòng)分配。按一定比例進(jìn)行自動(dòng)分配。 積差法積差法缺點(diǎn)缺點(diǎn) 頻率積差信號(hào)滯后于頻率瞬時(shí)值的變化，頻率積差信號(hào)滯后于頻率瞬時(shí)值的變化，調(diào)節(jié)過程緩慢調(diào)節(jié)過程緩慢67 改進(jìn)積差法改進(jìn)積差法 增加頻率瞬時(shí)值偏差增加頻率瞬時(shí)值偏差 式中：式中： f 加快了調(diào)節(jié)過程，調(diào)

44、節(jié)結(jié)束后加快了調(diào)節(jié)過程，調(diào)節(jié)結(jié)束后f 必須為零。必須為零。0fdtPKR 積差調(diào)頻法積差調(diào)頻法引入頻率變化值引入頻率變化值68 （二）積差調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法（二）積差調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法 集中制：集中制：頻率積分信號(hào)頻率積分信號(hào) 統(tǒng)一由調(diào)度中統(tǒng)一由調(diào)度中心的高精度頻率發(fā)生器產(chǎn)生（精度達(dá)心的高精度頻率發(fā)生器產(chǎn)生（精度達(dá) 10E-9 ），）， 遠(yuǎn)動(dòng)裝置按比例分別傳到調(diào)頻廠，再遠(yuǎn)動(dòng)裝置按比例分別傳到調(diào)頻廠，再分到各個(gè)調(diào)頻機(jī)組。分到各個(gè)調(diào)頻機(jī)組。 分散制：分散制：頻率積分信號(hào)就地產(chǎn)生，缺點(diǎn)是對(duì)頻率積分信號(hào)就地產(chǎn)生，缺點(diǎn)是對(duì)頻差測(cè)量的要求高。如誤差大則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻差測(cè)量的要求高。如誤差大則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中無(wú)休止的功率

45、交換。即使如此，積差調(diào)頻中無(wú)休止的功率交換。即使如此，積差調(diào)頻具有積累作用，將小的誤差累積起來(lái)，同樣具有積累作用，將小的誤差累積起來(lái)，同樣很難統(tǒng)一糾正，影響了推廣。很難統(tǒng)一糾正，影響了推廣。69一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法一、電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法 （二）積差調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法（二）積差調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)方法 集中制集中制 分散制分散制70二、自動(dòng)發(fā)電控制二、自動(dòng)發(fā)電控制AGCAGC AGC（ Automatic Generation Control ）：指以：指以控制發(fā)電機(jī)輸出功率來(lái)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的閉環(huán)反饋控制發(fā)電機(jī)輸出功率來(lái)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)的閉環(huán)反饋控制控制，現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項(xiàng)基本和重要任務(wù)。，現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項(xiàng)

46、基本和重要任務(wù)。 AGC四個(gè)基本目標(biāo)：四個(gè)基本目標(biāo)： 發(fā)電機(jī)出力與負(fù)荷相匹配：一次調(diào)頻滿足隨機(jī)負(fù)荷分發(fā)電機(jī)出力與負(fù)荷相匹配：一次調(diào)頻滿足隨機(jī)負(fù)荷分量變化量變化 保持系統(tǒng)頻率為額定值：二次調(diào)頻滿足脈動(dòng)負(fù)荷分量保持系統(tǒng)頻率為額定值：二次調(diào)頻滿足脈動(dòng)負(fù)荷分量變化變化 區(qū)域聯(lián)絡(luò)線潮流與計(jì)劃相等：二次調(diào)頻有關(guān)區(qū)域聯(lián)絡(luò)線潮流與計(jì)劃相等：二次調(diào)頻有關(guān) 區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配：三次調(diào)頻區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配：三次調(diào)頻 通常通常 AGC 指指 4 個(gè)目標(biāo)中的前個(gè)目標(biāo)中的前 3 個(gè)，個(gè)， 特別是第特別是第 2 、 3 個(gè)，個(gè)，包含第包含第 4 個(gè)的個(gè)的 AGC 稱為稱為 AGC/EDC 。EDC：

47、經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（：經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（Economic dispatching control） 71二、自動(dòng)發(fā)電控制二、自動(dòng)發(fā)電控制AGCAGC電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況電力系統(tǒng)中發(fā)電量的控制，一般分為三種情況一次調(diào)整：由同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的控制一次調(diào)整：由同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器實(shí)現(xiàn)的控制（10s）；）；二次調(diào)整：自動(dòng)發(fā)電控制（二次調(diào)整：自動(dòng)發(fā)電控制（10s3min）；）；三次調(diào)整：按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度（三次調(diào)整：按照經(jīng)濟(jì)調(diào)度（3min）。72二、自動(dòng)發(fā)電控制二、自動(dòng)發(fā)電控制AGCAGCAGC控制原理控制原理 由自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)程序?qū)︻l率和有功功率由自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)程序?qū)︻l率和有功功率進(jìn)行二次

48、調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行二次調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn) 所需信息，如頻率、發(fā)電機(jī)實(shí)發(fā)功率、聯(lián)絡(luò)所需信息，如頻率、發(fā)電機(jī)實(shí)發(fā)功率、聯(lián)絡(luò)線交換功率等經(jīng)線交換功率等經(jīng)SCADA系統(tǒng)經(jīng)過上行通道傳系統(tǒng)經(jīng)過上行通道傳送到調(diào)度中心送到調(diào)度中心 根據(jù)根據(jù)AGC軟件形成各發(fā)電廠的軟件形成各發(fā)電廠的AGC命令，通命令，通過下行通道傳送到各調(diào)頻發(fā)電廠過下行通道傳送到各調(diào)頻發(fā)電廠73單臺(tái)機(jī)單臺(tái)機(jī)AGC系統(tǒng)系統(tǒng)輸電線路fzdPzdBf+ + +K(S)+ +機(jī)組調(diào)速器fPG- -N(S)PGrid外部控制回路外部控制回路內(nèi)部控制回路內(nèi)部控制回路PC74單臺(tái)機(jī)單臺(tái)機(jī)AGC系統(tǒng)系統(tǒng)l 圖中圖中Pzd為輸電線路功率的整定值，為輸電線路功率的整定值，

49、fzd為系統(tǒng)頻率整為系統(tǒng)頻率整定值，定值，P為輸電線路功率的實(shí)際值，為輸電線路功率的實(shí)際值，f為系統(tǒng)頻率的為系統(tǒng)頻率的實(shí)際值，實(shí)際值，Bf為頻率修正系數(shù)為頻率修正系數(shù)lK(S)外部控制回路，用來(lái)根據(jù)電力系統(tǒng)頻率偏差和外部控制回路，用來(lái)根據(jù)電力系統(tǒng)頻率偏差和輸電線路上的功率偏差來(lái)確定輸出控制信號(hào)，輸電線路上的功率偏差來(lái)確定輸出控制信號(hào)，PC為系為系統(tǒng)要求調(diào)整的控制信號(hào)功率統(tǒng)要求調(diào)整的控制信號(hào)功率lN(S)為內(nèi)部控制回路，用來(lái)控制調(diào)整調(diào)速器閥門開為內(nèi)部控制回路，用來(lái)控制調(diào)整調(diào)速器閥門開度，以達(dá)到所需要的輸出功率度，以達(dá)到所需要的輸出功率75多臺(tái)機(jī)多臺(tái)機(jī)AGC系統(tǒng)系統(tǒng)電力系統(tǒng)機(jī)組控制器+ +- -P

50、G1Ps1機(jī)組控制器+ +- -PG2Ps2機(jī)組控制器+ +- -PG3Ps3Pzdf誤差信號(hào)計(jì)算負(fù)荷分配器76多臺(tái)機(jī)多臺(tái)機(jī)AGC系統(tǒng)系統(tǒng)lAGC是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括：是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括： 負(fù)荷分配器負(fù)荷分配器：根據(jù)系統(tǒng)頻率和其它相關(guān)：根據(jù)系統(tǒng)頻率和其它相關(guān)信號(hào)，按一定調(diào)節(jié)準(zhǔn)則確定各機(jī)組的設(shè)定信號(hào)，按一定調(diào)節(jié)準(zhǔn)則確定各機(jī)組的設(shè)定有功出力；有功出力； 機(jī)組控制器機(jī)組控制器：根據(jù)負(fù)荷分配器設(shè)定的有：根據(jù)負(fù)荷分配器設(shè)定的有功出力，使機(jī)組在額定功率下的實(shí)發(fā)功率功出力，使機(jī)組在額定功率下的實(shí)發(fā)功率與設(shè)定有功出力相一致與設(shè)定有功出力相一致77l 決定各機(jī)組設(shè)定功率決定各機(jī)組設(shè)定功率Psi最簡(jiǎn)單的辦法是最簡(jiǎn)單的辦法是l 故，系統(tǒng)總的設(shè)定功率為故，系統(tǒng)總的設(shè)定功率為l 系統(tǒng)總的設(shè)定功率取決于系統(tǒng)機(jī)組總的實(shí)發(fā)功率系統(tǒng)總的設(shè)定功率取決于系統(tǒng)機(jī)組總的實(shí)發(fā)功率和系統(tǒng)的頻率偏差和系統(tǒng)的頻率偏差l 偏差越大，設(shè)定功率的變動(dòng)越大偏差越大，設(shè)定功率的變動(dòng)越大l 偏差趨于零，設(shè)定功率與實(shí)發(fā)功率就相當(dāng)偏差趨于零，設(shè)定功率與實(shí)發(fā)功率就相當(dāng)l 每臺(tái)機(jī)組設(shè)定值由分配系數(shù)每臺(tái)機(jī)組設(shè)定值由分配系數(shù)i 確定。確定。78l 對(duì)于分區(qū)調(diào)頻電力系統(tǒng)，可取對(duì)于分區(qū)調(diào)頻電力系統(tǒng)，可取ACE（區(qū)域控制偏（區(qū)域控制偏差）作為調(diào)節(jié)信息