電力系統(tǒng)自動(dòng)化

第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程一、電力系統(tǒng)的特點(diǎn)

電能不能大量?jī)?chǔ)存

過(guò)渡過(guò)程非常迅速（30萬(wàn)KM/S）

電力和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)關(guān)系密切

結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大第一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程我國(guó)電網(wǎng)介紹第二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行呢？1.采用高效率大容量機(jī)組—減少備用容量2.合理利用動(dòng)力資源—水、火電互補(bǔ)3.提高供電可靠性—系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強(qiáng)4.提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性—裝高效率大容量機(jī)組、合理利用動(dòng)力資源、合理分配負(fù)荷、削峰填谷。第三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成全國(guó)聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行現(xiàn)在：7個(gè)跨省電網(wǎng)，5個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)2015年全國(guó)聯(lián)網(wǎng)：以三峽電站為中心，東西南北四方向聯(lián)網(wǎng)東西以送電和聯(lián)網(wǎng)效益并重南北以獲得聯(lián)網(wǎng)效益為主，兼顧送電聯(lián)網(wǎng)方案：首先建成三峽電網(wǎng)（華東、華中、四川、重慶）中部電網(wǎng)：以三峽電站為中心沿長(zhǎng)江展開(kāi)北部電網(wǎng)：以華北為中心，與東北、山東聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)黃河上游拉西瓦等水電站，實(shí)現(xiàn)與西北聯(lián)網(wǎng)南部電網(wǎng)：紅水河、瀾滄江、烏江流域、貴州煤炭基地第四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)

電力系統(tǒng)的概念和組成全國(guó)聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行北部和中部三縱：西線：西北與川渝以直流方式相聯(lián)中線：華北與華中以直流背靠背相聯(lián)東線：山東與華東以直流背靠背相聯(lián)南部和中部：提高水電利用容量，減少棄水湖南衡陽(yáng)到廣東韶關(guān)500KV交直流輸電三峽到廣東的遠(yuǎn)距離直流輸電第五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程目前我國(guó)基本上進(jìn)入大電網(wǎng)、大電廠、大機(jī)組、高電壓輸電、高度自動(dòng)控制的新時(shí)代。截止2002年底裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)3.38億千瓦。我國(guó)現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量在20000MW以上的電力系統(tǒng)11個(gè)，其中東北、華北、華東、華中電網(wǎng)裝機(jī)容量均超30000MW，華東、華中電網(wǎng)甚至超過(guò)40000MW，西北電網(wǎng)的裝機(jī)容量也達(dá)到20000MW。南方電力聯(lián)營(yíng)系統(tǒng)連結(jié)廣東、廣西、貴州、云南四省電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了西電東送。其它幾個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)，如四川、山東、福建等電網(wǎng)和裝機(jī)容量也超過(guò)或接近10000MW。各電網(wǎng)中500KV（包括330KV）主網(wǎng)架逐步形成和壯大。220KV電網(wǎng)不斷完善和擴(kuò)充。從1988年起連續(xù)每年新增投產(chǎn)大中型發(fā)電機(jī)組超過(guò)10000MW。1990年我國(guó)第一條從葛洲壩水電站至上海南橋換流站的±500KV直流輸電線路實(shí)現(xiàn)雙極運(yùn)行，使華中和華東兩大區(qū)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。

第六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程

兩家電網(wǎng)公司是國(guó)家電網(wǎng)公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司； ５家發(fā)電集團(tuán)公司是中國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司和中國(guó)電力投資集團(tuán)公司； ４家輔業(yè)集團(tuán)公司是中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司、中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)公司和中國(guó)葛洲壩集團(tuán)公司。

電力體制改革方案：

1(電監(jiān)會(huì))+2(電網(wǎng)公司)+5(發(fā)電集團(tuán))+4(輔業(yè)集團(tuán))第七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程二、電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求最大限度地滿足用戶的用電要求保證供電的可靠性（30~40倍，分類負(fù)荷）保證電能質(zhì)量（電壓、頻率、波形）提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性第八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程三、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性

由電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求可見(jiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的控制與管理一個(gè)大型電力系統(tǒng)，使之安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行是十分困難而艱巨的。僅靠值班人員進(jìn)行人工監(jiān)視是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，必須依靠自動(dòng)裝置和設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。第九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程四、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展階段★單一功能自動(dòng)化階段

單一功能的自動(dòng)裝置有：故障自動(dòng)切除裝置（即繼電保護(hù)裝置，自動(dòng)切除出現(xiàn)故障的發(fā)電機(jī)、變壓器和輸電線路等設(shè)備）、自動(dòng)操作和調(diào)節(jié)裝置（如斷路器自動(dòng)操作、發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)速裝置等）、遠(yuǎn)距離信息裝置（即遠(yuǎn)動(dòng)裝置）第十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日3、電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電站之間的自動(dòng)裝置沒(méi)有什么聯(lián)系。4、電力系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行主要靠電力系統(tǒng)調(diào)度中心的調(diào)度員根據(jù)遙信、遙測(cè)傳來(lái)的信息，加上自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)通過(guò)電話或遙控和遙調(diào)來(lái)指揮。1、繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、自動(dòng)化三者自成體系，分別完成各自功能2、對(duì)單個(gè)電力設(shè)備和單一過(guò)程用分立的自動(dòng)裝置來(lái)完成自動(dòng)化的單一功能單一功能自動(dòng)化的特點(diǎn)是：第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程第十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要性及其發(fā)展歷程★綜合自動(dòng)化階段

特點(diǎn)是用一套自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置來(lái)完成以往兩套或多套分離的自動(dòng)化系統(tǒng)或裝置所完成的工作。電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)和通信裝置電力系統(tǒng)信息電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置信息處理確定數(shù)學(xué)模型做出控制決策YX,YCYX,YCYK,YTYK,YT電力系統(tǒng)調(diào)度計(jì)算機(jī)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作模式圖第十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容電力系統(tǒng)由發(fā)、輸、變、配組成（生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)）第十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容它是一個(gè)能量系統(tǒng)，也稱為電工一次系統(tǒng)。電工一次系統(tǒng)中的電力設(shè)備常被稱為一次設(shè)備在電力系統(tǒng)中還有對(duì)電工一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、保護(hù)、調(diào)度所需的自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備、繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)和通信設(shè)備等組成輔助系統(tǒng)。這是一個(gè)信息系統(tǒng)，也稱為電工二次系統(tǒng)電工二次系統(tǒng)中的設(shè)備（或裝置）被稱為二次設(shè)備（裝置）電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電工二次系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，通常指對(duì)電力設(shè)備及系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視、控制和調(diào)度。第十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的分類按運(yùn)行管理區(qū)劃分電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化發(fā)電廠自動(dòng)化變電站自動(dòng)化發(fā)電和輸電調(diào)度自動(dòng)化配電網(wǎng)自動(dòng)化火電廠自動(dòng)化水電廠自動(dòng)化第十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的分類（續(xù)）按自動(dòng)控制的角度電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率自動(dòng)控制電力系統(tǒng)安全自動(dòng)控制電力系統(tǒng)中的斷路器的自動(dòng)控制第十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及調(diào)度控制一、電力系統(tǒng)的正常狀態(tài)和非正常狀態(tài)正常時(shí)滿足等式和不等式約束條件不等式約束第十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及調(diào)度控制等式約束第十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及調(diào)度控制二、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及相應(yīng)的調(diào)度控制正常狀態(tài)恢復(fù)狀態(tài)系統(tǒng)崩潰警戒狀態(tài)緊急狀態(tài)滿足所有約束條件，有一定的旋轉(zhuǎn)備用依然滿足約束條件，備用減少很多滿足只滿足等式約束條件，如發(fā)生短路或者大機(jī)組退出不滿足所有約束條件，系統(tǒng)解列，切除負(fù)荷增加機(jī)組出力重新并列第十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二章、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

1.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的2.遠(yuǎn)動(dòng)和信息傳輸設(shè)備的配置和功能3.調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備4.電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制5.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)第二十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的電力設(shè)備自動(dòng)裝置ＲＴＵ調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令電力設(shè)備自動(dòng)裝置ＲＴＵ調(diào)制解調(diào)器通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)控制和調(diào)節(jié)命令發(fā)電廠變電站……通信設(shè)備調(diào)制和解調(diào)器遠(yuǎn)動(dòng)終端接口調(diào)度計(jì)算機(jī)人機(jī)聯(lián)系設(shè)備上層調(diào)度中心調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是如何實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的功能有★電力系統(tǒng)監(jiān)視和控制★電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)★電力系統(tǒng)安全分析和安全控制★電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制★電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)★電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制★電力系統(tǒng)潮流優(yōu)化★電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率自動(dòng)控制★電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制★電力系統(tǒng)負(fù)荷管理第二十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、遠(yuǎn)動(dòng)和信息傳輸設(shè)備的配置和功能參考《電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)原理》，在此不再詳述第三節(jié)、調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備一、調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信息處理和加工任務(wù)。由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和專用接口組成，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，還有計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的配置問(wèn)題。二、人機(jī)聯(lián)系設(shè)備：交互型的調(diào)度員控制臺(tái)、遠(yuǎn)方控制臺(tái)、調(diào)度員工作站、模擬屏以及通用的打印機(jī)、程序員終端等。第二十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制集中調(diào)度控制就是把電力系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)電廠和變電站的信息都集中在一個(gè)調(diào)度控制中心，由一個(gè)調(diào)度控制中心對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度控制。分層調(diào)度控制就是把全電力系統(tǒng)的監(jiān)視控制任務(wù)分配給屬于不同層次的調(diào)度中心，下一層調(diào)度完成本層次的調(diào)度控制任務(wù)外，還接受上一級(jí)調(diào)度組織的調(diào)度命令并向上層調(diào)度傳遞所需信息。分層調(diào)度與集中調(diào)度相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：便于協(xié)調(diào)控制；提高系統(tǒng)可靠性；改善系統(tǒng)響應(yīng)第二十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日國(guó)家調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心大型火電廠、水電廠和核電廠主網(wǎng)樞紐變電所（500kv以上）省調(diào)度中心省調(diào)度中心省調(diào)度中心地區(qū)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所地區(qū)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所縣級(jí)調(diào)度所一般變電站地方火電和水電中型火電廠、水電廠和核電廠省直接調(diào)度變電站樞紐變電站梯形水電站控制中心第二十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制各級(jí)調(diào)度中心的控制和管理任務(wù)：大區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心（網(wǎng)調(diào)）：1.區(qū)網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、安排系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電計(jì)劃2.頻率——有功功率控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度控制3.區(qū)主網(wǎng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和無(wú)功功率控制4.區(qū)網(wǎng)安全監(jiān)視、預(yù)防事故分析和校正控制5.區(qū)網(wǎng)正常操作和事故處理6.區(qū)網(wǎng)檢修計(jì)劃7.調(diào)度記錄、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)第二十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制省調(diào)度中心（省調(diào)）：1.省網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)并按經(jīng)濟(jì)原則作出省網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)度及所屬發(fā)電廠發(fā)電計(jì)劃2.省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和無(wú)功控制3.省主網(wǎng)和110kv系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制4.不影響區(qū)網(wǎng)的局部性正常操作和事故處理5.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計(jì)算和檢修計(jì)劃6.水庫(kù)調(diào)度、水電廠發(fā)電計(jì)劃7.調(diào)度記錄報(bào)告（對(duì)上級(jí)）、統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)第二十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、電力系統(tǒng)的分層調(diào)度控制地區(qū)調(diào)度所（地調(diào)）或中間控制所（即某些廠、站承擔(dān)對(duì)其附近子廠、站得控制和信息傳遞）：1.局部110KV系統(tǒng)樞紐點(diǎn)電壓監(jiān)視和控制2.局部110KV系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制3.局部110KV系統(tǒng)正常操作和事故處理4.管理范圍內(nèi)的網(wǎng)損計(jì)算和檢修計(jì)劃5.對(duì)所屬供電局的業(yè)務(wù)聯(lián)系6.統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)第二十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)參考電力系統(tǒng)分析，在此不再詳述。第二十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三章、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制1.電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性9.電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法和自動(dòng)發(fā)電控制10.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度6.同步發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7.電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的原理8.聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制5.數(shù)字電液調(diào)速器4.模擬電氣液壓調(diào)速器3.機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理2.發(fā)電機(jī)組調(diào)速控制的基本原理第三十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性一、電力系統(tǒng)頻率控制的必要性1、頻率對(duì)電力用戶的影響▲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，這會(huì)使得電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的加工工業(yè)產(chǎn)品的機(jī)械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。有些產(chǎn)品(如紡織和造紙行業(yè)的產(chǎn)品)對(duì)加工機(jī)械的轉(zhuǎn)速要求很高，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。▲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，頻率過(guò)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?！娏ο到y(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低，導(dǎo)致其所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低，影響電力用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。第三十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日

2、頻率對(duì)電力系統(tǒng)的影響

◆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，重則可能產(chǎn)生裂紋。對(duì)于額定頻率為50Hz的電力系統(tǒng)，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)生共振而斷裂，造成重大事故?！纛l率下降到47～48Hz時(shí)，由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵和磨媒機(jī)等發(fā)電廠廠用機(jī)械的出力隨之下降，使火電廠鍋爐和汽輪機(jī)的出力隨之下降，從而使火電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率下降。這種趨勢(shì)如果不能及時(shí)制止，就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻率下降到不能允許的程度，這種現(xiàn)象稱為頻率雪崩。出現(xiàn)頻率雪崩會(huì)造成大面積停電，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解第一節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性第三十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日◆在核電廠中，反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對(duì)供電頻率有嚴(yán)格要求。當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時(shí)，冷卻介質(zhì)泵即自動(dòng)跳開(kāi)，使反應(yīng)堆停止運(yùn)行。

◆電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的無(wú)功損耗增加，引起系統(tǒng)電壓下降。頻率下降還會(huì)引起勵(lì)磁機(jī)出力下降，并使發(fā)電機(jī)電勢(shì)下降，導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來(lái)的電壓水平偏低，在頻率下降到一定值時(shí)，可能出現(xiàn)電壓快速而不斷地下降，即所謂電壓雪崩現(xiàn)象。出現(xiàn)電壓雪崩會(huì)造成大面積停電，甚至使系統(tǒng)瓦解。第一節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性第三十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日1、維持電力系統(tǒng)頻率在運(yùn)行范圍之內(nèi)

2、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行地經(jīng)濟(jì)性

3、保證聯(lián)合電力系統(tǒng)地協(xié)調(diào)運(yùn)行電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制是密切相關(guān)和不可分割的，應(yīng)該統(tǒng)一考慮并協(xié)同控制。二、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性第一節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率控制的必要性第三十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理一、發(fā)電機(jī)組單機(jī)運(yùn)行時(shí)調(diào)速控制的基本原理發(fā)電機(jī)組是指發(fā)電機(jī)及其原動(dòng)機(jī)組成的整體，也稱為機(jī)組。機(jī)組步并網(wǎng)而單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)端交流正弦電壓的頻率和機(jī)組轉(zhuǎn)速的關(guān)系為式中f－－發(fā)電機(jī)頻率，HZP－－發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；

n－－機(jī)組轉(zhuǎn)速，r/min。由上式可知，要控制發(fā)電機(jī)頻率就得控制機(jī)組轉(zhuǎn)速。（3—1）第三十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理（一）同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程第三十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理第三十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理第三十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理（二）原動(dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩MT和發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩MG水輪機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩由水流對(duì)葉片的作用形成，其大小決定于水頭H、導(dǎo)水葉開(kāi)度α和機(jī)械轉(zhuǎn)速n等。汽輪機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩由高溫、高壓蒸汽對(duì)汽輪機(jī)葉片的作用力形成，大小與進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽壓力、調(diào)節(jié)氣閥的開(kāi)度和機(jī)組轉(zhuǎn)速有關(guān)。發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是發(fā)電機(jī)定子對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力矩，方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，是阻力矩。發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功率成正比，電磁功率等于發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的有功功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率變化時(shí)，發(fā)電機(jī)所帶負(fù)荷的有功功率也隨著變化，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也變化。第三十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理第四十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理（三）發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理M0nMT1MT2MG1MG2abcnanbnc負(fù)荷減小時(shí)改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的出力后第四十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的基本原理二、機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如果這臺(tái)機(jī)組的容量與電力系統(tǒng)的容量相比是微不足道的(單機(jī)并入無(wú)窮大系統(tǒng)就屬于這種情況)，那么系統(tǒng)的頻率就不會(huì)因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)組的有功功率變化而變化，這一特性可用下圖曲線1表示。0f，nf1MT，PGMT1MT2abPGaPGb增加原動(dòng)機(jī)出力1第四十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)機(jī)械液壓調(diào)速器的基本原理第四節(jié)模擬電氣液壓調(diào)速器第五節(jié)數(shù)字電氣液壓調(diào)速器第四十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一、原動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù)（一）汽輪機(jī)的傳遞函數(shù)第四十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（二）水輪機(jī)的傳遞函數(shù)第四十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型二、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的傳遞函數(shù)第四十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型三、調(diào)速器的傳遞函數(shù)其傳遞函數(shù)框圖為第四十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理現(xiàn)代電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)很多，負(fù)荷的數(shù)量就更多，且分布在遼闊的地理區(qū)域之內(nèi)。不難想象，控制如此龐大的電力系統(tǒng)，使頻率滿足要求、功率分布得經(jīng)濟(jì)合理是一項(xiàng)十分復(fù)雜得工作。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化并突出主要矛盾，在分析電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制時(shí)，常將電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行得所有機(jī)組用一臺(tái)等效機(jī)組代替；將電力系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷用一個(gè)等效負(fù)荷代替；然后使用發(fā)電機(jī)組單機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)頻率和有功功率控制得基本原理和方法進(jìn)行分析和計(jì)算。第四十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理一、電力系統(tǒng)負(fù)荷得靜態(tài)頻率特性負(fù)荷的有功功率隨著頻率而變化得特性叫做負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性。電力系統(tǒng)負(fù)荷功率與頻率的關(guān)系為第四十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理電力系統(tǒng)負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線如圖所示?？梢钥闯霎?dāng)頻率下降時(shí)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率將下；系統(tǒng)頻率升高時(shí)負(fù)荷從系統(tǒng)取用的有功功率將增加。這種現(xiàn)象稱為電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，并用負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)來(lái)衡量負(fù)荷調(diào)節(jié)作用的大小。第五十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理二、電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性將電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行的所有機(jī)組用一臺(tái)等效發(fā)電機(jī)組代替，系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組也有如圖所示的調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性。f為系統(tǒng)等效機(jī)組的頻率，即電力系統(tǒng)的頻率；PG為系統(tǒng)等效機(jī)組發(fā)出的有功功率，即電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行的所有機(jī)組發(fā)出的有功功率的總和。忽略機(jī)組的損耗，等效發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率PG與等效原動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率PT相等，即PG

＝PTΔfΔPGfPG,PT0faaPGafbbPGb第五十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理等效機(jī)組的調(diào)差系數(shù)和以及靜態(tài)調(diào)節(jié)方程式的物理意義與單機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一直。調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)稱為機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率，即三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理（一）、頻率的一次調(diào)整第五十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理0（二）頻率的二次調(diào)整第五十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日(三)、調(diào)頻電廠的選擇第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理電力系統(tǒng)中并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，有可調(diào)容量的機(jī)組均參與頻率的一次調(diào)整，而二次調(diào)整只由部分發(fā)電廠承擔(dān)。從是否承擔(dān)頻率的二次調(diào)整任務(wù)出發(fā)，可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠兩類。調(diào)頻廠負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整任務(wù)；非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下只按調(diào)度控制中心預(yù)先安排的負(fù)荷曲線運(yùn)行，而不參加頻率調(diào)整。選擇調(diào)頻電廠時(shí)，主要考慮下列因素：(1)具有足夠大的容量和可調(diào)范圍；(2)允許的出力調(diào)整速度滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化速度的要求；(3)符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則；(4)聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。水輪發(fā)電機(jī)組的出力調(diào)整范圍大，允許出力變化速度快，一般宜選水電廠擔(dān)任調(diào)頻。第五十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日四、電力系統(tǒng)的有功功率控制第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理（一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡（二）并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間的有功功率分配fPG0PG1(f)PG2(f)f1PG1PG2△PG1△PG2f2PG1’PG2’第五十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第七節(jié)電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制的基本原理第五十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第八節(jié)聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制第五十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第九節(jié)電力系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)頻方法和自動(dòng)發(fā)電控制一、電力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)頻方法有主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法、虛有差法、積差調(diào)節(jié)法等二、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）四個(gè)基本目標(biāo)：①使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配；②將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；③空盒子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)有功功率的平衡；④在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。第五十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第十節(jié)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度主要內(nèi)容有：◆各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)及其合理組合；◆發(fā)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)特性；◆經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制的主要算法；（等微增率算法、梯度法、線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃法）◆火電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配；◆水、火電廠之間的負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配；◆電力系統(tǒng)網(wǎng)損及網(wǎng)損微增率。第五十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四章電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率自動(dòng)控制1.電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性2.電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制3.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求5.比例式勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本原理8.同步發(fā)電機(jī)微機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)6.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性7.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性4.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)第六十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日(一)、電壓偏移對(duì)電力用戶的影響負(fù)荷—用電設(shè)備在某時(shí)刻從系統(tǒng)中取用的功率負(fù)荷類型異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)各類電爐整流設(shè)備電子儀器電燈第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性第六十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性電力負(fù)荷中比重最大的是異步電動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比。如果額定電壓時(shí)最大轉(zhuǎn)矩為100％，當(dāng)電壓下降到90％時(shí)，它的最大轉(zhuǎn)矩將下降到額定電壓轉(zhuǎn)矩的81％。因此，當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)可使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)能力下降；使繞組溫度上升，加速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，甚至使電動(dòng)機(jī)燒毀。電壓下降時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，將影響工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。負(fù)荷變化是隨機(jī)的—規(guī)律性用負(fù)荷曲線表示第六十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日電爐的用功功率與電壓的平方成正比，煉鋼廠中的電爐會(huì)因電壓降低而增加冶煉時(shí)間，從而影響產(chǎn)量。電壓過(guò)低時(shí)，照明設(shè)備的發(fā)光頻率和亮度會(huì)大幅度下降。電壓過(guò)高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損；使變壓器、電動(dòng)機(jī)等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大，溫升增加，壽命縮短。照明負(fù)荷，尤其是白熾燈，對(duì)電壓變化很敏感。電壓過(guò)高會(huì)使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于額定值10％，壽命將縮短一半。電壓偏離額定值時(shí)，日光燈的壽命也會(huì)縮短。沖擊負(fù)荷（如軋鋼機(jī)等）會(huì)引起電壓突然下降和恢復(fù)，產(chǎn)生電壓閃變。電壓閃變對(duì)沖擊負(fù)荷附近的用戶產(chǎn)生不良影響，如燈光閃爍。第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性第六十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性（二）電壓偏移對(duì)電力系統(tǒng)的影響電廠中的廠用機(jī)械（如給水泵、循環(huán)水泵、送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、磨媒機(jī)等）是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電壓下降會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、出力減少，并影響廠用機(jī)械的出力。這將直接影響鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電廠出力下降，危機(jī)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。如果電力系統(tǒng)中無(wú)功功率嚴(yán)重短缺，電壓水平過(guò)于低下，使某些樞紐變電站的母線電壓運(yùn)行在臨界值之下時(shí)，母線電壓有一微小下降就會(huì)發(fā)生負(fù)荷消耗的無(wú)功功率增加量大于系統(tǒng)向該點(diǎn)提供的無(wú)功功率增加量，使無(wú)功缺額進(jìn)一步增大，電壓進(jìn)一步下降。如此惡性循環(huán)的結(jié)果，會(huì)使該樞紐變電站的母線電壓下降到很低的水平。這種現(xiàn)象即所謂“電壓崩潰”。電壓崩潰后，大量電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除，某些發(fā)電機(jī)組失步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列或大面積停電。第六十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性二、電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制的必要性維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)電力系統(tǒng)的電壓是靠電力系統(tǒng)中無(wú)功功率平衡維持的。要控制電力系統(tǒng)在額定電壓運(yùn)行，就要控制電力系統(tǒng)中無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率等于電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓時(shí)所需消耗的無(wú)功功率。如果這個(gè)“等于”關(guān)系不能滿足，電力系統(tǒng)就會(huì)偏離額定電壓運(yùn)行?？梢?jiàn)，維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是靠控制電力系統(tǒng)無(wú)功電源的出力實(shí)現(xiàn)的。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性電力系統(tǒng)的無(wú)功電源除了同步發(fā)電機(jī)外，還有并聯(lián)電容器同步調(diào)相機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、靜止補(bǔ)償器等。第六十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性

高壓輸電線路的充電功率相當(dāng)于在線路上并聯(lián)了電容器，因此高壓輸電線路也可以看成無(wú)功電源。選用哪種無(wú)功電源，將他們配置在何處，如何控制系統(tǒng)中無(wú)功電源的出力，是很重要的。這些工作做得好，不僅可以提高電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，而且還會(huì)減少無(wú)功功率傳輸過(guò)程中造成的無(wú)功和有功功率損耗，而且可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。例如，對(duì)于遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電廠，就不要它發(fā)復(fù)哦多的無(wú)功功率送往負(fù)荷。這是因?yàn)檫h(yuǎn)距離地從電源經(jīng)過(guò)變壓器和輸電線路向負(fù)荷輸送無(wú)功功率，要產(chǎn)生電壓損耗（高壓線路和變壓器上的電壓損耗主要由無(wú)功功率造成的）和有功功率損耗，而且輸送距離越遠(yuǎn)，經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)越多，電壓損耗和有功功率損耗就越大。因此，無(wú)功功率一般都盡可能就地、就近平衡第六十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制的必要性維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中重要的無(wú)功電源，而控制發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率的是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定方面，合理地選用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以使發(fā)電機(jī)出口某一電抗后面地電壓維持不變。這相當(dāng)于將發(fā)電機(jī)電抗和發(fā)電機(jī)后地電抗減少至零，從而提高電力系統(tǒng)地靜態(tài)穩(wěn)定性。在暫態(tài)穩(wěn)定方面，采用高勵(lì)磁頂值、快速響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，會(huì)使發(fā)電機(jī)在加速過(guò)程中迅速增大勵(lì)磁電流，從而有效地改善電力系統(tǒng)地暫態(tài)穩(wěn)定性。在現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)上采用高性能的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器提高勵(lì)磁頂值電壓和勵(lì)磁電壓上升速度，對(duì)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定有明顯的效果。第六十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制一、電力系統(tǒng)的電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無(wú)功功率電源發(fā)出的無(wú)功功率等于負(fù)荷在額定電壓下消耗的無(wú)功功率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是控制電力系統(tǒng)各結(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍之內(nèi)。電力系統(tǒng)的電壓監(jiān)視和控制是通過(guò)監(jiān)視和控制電壓中樞點(diǎn)的電壓實(shí)現(xiàn)的。所謂電壓中樞點(diǎn)是指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和樞紐變電站的母線電壓。第六十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無(wú)功功率控制二、電力系統(tǒng)的無(wú)功功率控制電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無(wú)功功率電源發(fā)出的無(wú)功功率等于負(fù)荷在額定電壓下消耗的無(wú)功功率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是保證上述“等于”成立的前提下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率的分布，即電力系統(tǒng)無(wú)功功率的優(yōu)化控制。優(yōu)化的內(nèi)容有：①負(fù)荷所需的無(wú)功功率讓哪些無(wú)功電源提供最好，即無(wú)功電源的最優(yōu)分布；②負(fù)荷所需的無(wú)功功率是讓已投入運(yùn)行的無(wú)功電源供給好，還是裝設(shè)新的無(wú)功電源更好，即無(wú)功功率的優(yōu)化補(bǔ)償?shù)诹彭?yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。它由同步發(fā)電機(jī)及其電壓互感器（YH）、電流互感器（LH）和勵(lì)磁系統(tǒng)組成的一個(gè)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)是向發(fā)電機(jī)供給勵(lì)磁電流的系統(tǒng)，包括生產(chǎn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的勵(lì)磁功率單元、自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、手動(dòng)調(diào)節(jié)部分以及滅磁、保護(hù)、監(jiān)視裝置和儀表等。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓和電流的變化以及其它輸入信號(hào)，按事先確定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元輸出（勵(lì)磁）電流的自動(dòng)裝置。第七十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求第七十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)（一）、同步發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍EqnXdINUNINUNEqnjINXdIqjIqx第七十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受限條件定子繞組：IN為限—S園弧轉(zhuǎn)子繞組：勵(lì)磁電流為限—F園弧原動(dòng)機(jī)出力：額定有功功率—BC直線其它約束：靜穩(wěn)、進(jìn)相導(dǎo)致漏磁引起溫升—T弧第七十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求1、在系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，供給同步發(fā)電機(jī)所要求的勵(lì)磁功率，對(duì)于不同的負(fù)載情況，均應(yīng)能對(duì)勵(lì)磁電流自動(dòng)調(diào)節(jié)，以維持機(jī)端或系統(tǒng)某點(diǎn)電壓在給定的水平。右圖為在10s時(shí)突增一無(wú)功負(fù)荷20s時(shí)切除時(shí)發(fā)電機(jī)各參數(shù)的變化仿真曲線，可見(jiàn)無(wú)功負(fù)荷增加時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸出的勵(lì)磁電壓以滿足無(wú)功負(fù)荷要求，來(lái)維持機(jī)端電壓保持不變。第七十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、同步發(fā)電機(jī)的進(jìn)相與調(diào)相運(yùn)行進(jìn)相發(fā)有功，吸收無(wú)功輸電線路長(zhǎng)、電容大、輕載時(shí)電壓升高，需吸收無(wú)功時(shí)，發(fā)電機(jī)從遲相轉(zhuǎn)為進(jìn)相，If越小，越大靜穩(wěn)態(tài)儲(chǔ)備下降、端部嚴(yán)重發(fā)熱、影響出力調(diào)相只發(fā)或吸收無(wú)功調(diào)壓需要水輪機(jī)低水位汽輪機(jī)處于檢修汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)很低第七十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求2、應(yīng)能保證并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率得到合理分配，因此對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性應(yīng)有一定的要求。0機(jī)組1機(jī)組2第七十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求

如果兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組中機(jī)組I具有無(wú)差特性，機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)，其無(wú)功功率也可以確定分配，運(yùn)行也是穩(wěn)定的。系統(tǒng)勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)的結(jié)果，將維持母線電壓VI,機(jī)組II的特性與VI的相交點(diǎn)，決定了機(jī)組II所帶的無(wú)功負(fù)荷電流IQ2,其余的無(wú)功則全部由機(jī)組I承擔(dān)。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，母線電壓仍然可以保持恒定值VI

，機(jī)組II無(wú)功負(fù)荷保持不變，而全部無(wú)功負(fù)荷的變動(dòng)將由機(jī)組I獨(dú)自承擔(dān)，這容易引起機(jī)組I的過(guò)負(fù)荷。假如要使機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷重新分配，則可將機(jī)組II的特性位置上移到II’處，這時(shí)所帶無(wú)功負(fù)荷電流將增加為I’Q2，而機(jī)組I則承擔(dān)其余部分。如果希望改變母線電壓則要將機(jī)組I的特性曲線上下移動(dòng)。0機(jī)組1機(jī)組II機(jī)組II’第七十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求

在運(yùn)行中，假如需要重新分配發(fā)電廠中的無(wú)功負(fù)荷，可以手動(dòng)調(diào)整某臺(tái)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置的給定電位器，便能使該機(jī)組的特性曲線上下移動(dòng)。如果母線電壓偏差超過(guò)要求，希望只改變電壓整定，而不影響一個(gè)發(fā)電廠內(nèi)各機(jī)組間的無(wú)功分配時(shí)，則需要對(duì)各臺(tái)機(jī)組作同樣的調(diào)整。3、在正常運(yùn)行及事故情況下，能提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有無(wú)失靈區(qū)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置時(shí)，電機(jī)與系統(tǒng)間的功率角度可大于90o，即進(jìn)入人工穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，輸送的極限功率可以提高。在系統(tǒng)事故情況下，可以實(shí)行強(qiáng)勵(lì)，從而大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性4、能夠顯著改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件。5、由于水輪機(jī)的調(diào)速裝置不夠靈敏和迅速，所以水輪機(jī)的勵(lì)磁裝置應(yīng)能強(qiáng)行滅磁，以免發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷時(shí)因超速而產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓。汽輪機(jī)因調(diào)速器比較靈敏，不易超速，可不作此項(xiàng)要求。第七十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)和對(duì)它的基本要求二、對(duì)同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的基本要求1、勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能保證發(fā)電機(jī)所要求的勵(lì)磁容量，并適當(dāng)留有裕度（電流、電壓各約10％）。2、應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)勵(lì)頂值電壓倍數(shù)及電壓上升速度。這是勵(lì)磁裝置兩項(xiàng)主要的技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)我國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，應(yīng)滿足表1所示的要求。3、根據(jù)運(yùn)行的需要，應(yīng)有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍，裝置的電壓調(diào)差率亦應(yīng)能隨系統(tǒng)要求而改變。4、系統(tǒng)應(yīng)沒(méi)有失靈區(qū)，以保證電機(jī)能在人工穩(wěn)定區(qū)工作，所以裝置只有采用電磁式或電子式才能達(dá)到此要求。5、裝置本身應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速，調(diào)節(jié)過(guò)程穩(wěn)定。如果系統(tǒng)調(diào)節(jié)不夠穩(wěn)定時(shí)，必須采取有效的校正措施。第七十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁功率單元自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流電源勵(lì)磁直流電源勵(lì)磁機(jī)電式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器計(jì)算機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流電源整流電路它勵(lì)自勵(lì)靜止旋轉(zhuǎn)第八十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)第八十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)第八十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理1、基本結(jié)構(gòu)隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了電磁式、模擬半導(dǎo)體式和數(shù)字式等幾個(gè)發(fā)展階段。目前，電力系統(tǒng)中運(yùn)行的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器種類很多、類型各異，但就控制規(guī)律而言，絕大多數(shù)屬于比例式調(diào)節(jié)器，而且各種不同類型的比例式調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成也基本相同。圖中的輔助控制不是勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的必備單元，只有大容量發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器才配備。第八十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第八十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2、工作原理正常狀態(tài)下系統(tǒng)工作在某個(gè)穩(wěn)定的工作點(diǎn)。當(dāng)UG升高時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出UC升高，測(cè)量比較單元輸出一個(gè)負(fù)的偏差電壓，將使ILL變小從而使IL變小，這樣可以降低UG；當(dāng)UG降低時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)差、測(cè)量環(huán)節(jié)的輸出UC降低，測(cè)量比較單元輸出一個(gè)正的偏差電壓，將使ILL變大從而使IL變大，這樣可以升高UG；達(dá)到維持機(jī)端電壓基本不變的目的

第八十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.1電壓測(cè)量比較單元電壓測(cè)量比較單元的基本作用是把發(fā)電機(jī)電壓變換為與其成正比的直流電壓，與給定電壓進(jìn)行比較，得到兩者的偏差。第八十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.1.1電路結(jié)構(gòu)正序電壓濾過(guò)器的作用是在電力系統(tǒng)的三相電壓不平衡時(shí)，輸出一個(gè)對(duì)稱的反映電壓水平的正序電壓，以提高測(cè)量單元的靈敏度。它并不是測(cè)量比較單元必須設(shè)置的環(huán)節(jié)。測(cè)量變壓器的作用是將從電壓互感器二次側(cè)來(lái)的電壓降低為適合于整流電路所需要的值。整流濾波的作用是將測(cè)量變壓器的副邊輸出的電壓變換成平穩(wěn)的直流電壓。UC與U’g成正比。第八十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.1.2比較整定電路比較整定電路的作用：（1）把測(cè)量輸出的電壓UC與給定電壓Ugd相比較，輸出一個(gè)表征發(fā)電機(jī)電壓與其給定值偏差的直流電壓Ub；（2）通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的給定值Ugd去調(diào)節(jié)Ub的大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或無(wú)功功率，可以就地手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以遠(yuǎn)方手動(dòng)調(diào)節(jié)或通過(guò)自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)。下圖是半導(dǎo)體勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中常用的一種比較整定電路，其中穩(wěn)壓管和電阻組成比較電路，電位器的作用是整定發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓。電路中R1＝R2，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓相等。第八十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理····第八十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.1.3發(fā)電機(jī)電壓整定的原理發(fā)電機(jī)電壓整定是通過(guò)調(diào)整電位器W阻值RW實(shí)現(xiàn)的。設(shè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在電壓UG。與之對(duì)應(yīng)，比較電路輸出電壓Ub＝0。如果這時(shí)調(diào)整W，使其阻值RW增加，則RW上的電壓降就會(huì)增加。由于改變W的阻值是在很短的時(shí)間內(nèi)完成的，在調(diào)整W的阻值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓是不變的，UC不會(huì)變化。這樣，RW增加的結(jié)果會(huì)使Uab↓→Ub↓。Ub下降會(huì)引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)器各單元的動(dòng)作，從而使發(fā)電機(jī)電壓UG上升→UC↑→Uab↑→Ub↑。當(dāng)上升到Ub≈0時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程停止，發(fā)電機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定點(diǎn)運(yùn)行?？梢?jiàn)，當(dāng)增加W的電阻值的結(jié)果使發(fā)電機(jī)電壓升高。當(dāng)減少W的阻值時(shí)，調(diào)節(jié)過(guò)程與W的阻值增加相反，可以使發(fā)電機(jī)電壓下降。這就是發(fā)電機(jī)電壓整定的原理。第九十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.2綜合放大單元2.2.1綜合放大單元的作用大各種勵(lì)磁控制信號(hào)。這些信號(hào)包括發(fā)電機(jī)電壓偏差信號(hào)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定信號(hào)以及低勵(lì)限制和過(guò)勵(lì)限制信號(hào)等。改善勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。輸出移相單元所需的輸入電壓。2.2.2對(duì)綜合放大單元的基本要求要求能線性無(wú)關(guān)地綜合、放大各輸入信號(hào)。有足夠地運(yùn)算精度和放大系數(shù)，放大系數(shù)可調(diào)。響應(yīng)速度快，即時(shí)間常數(shù)要小工作穩(wěn)定、輸出阻抗低。輸出電壓范圍滿足移相觸發(fā)單元地要求。第九十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、比例式勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本原理2.3可控硅整流電路2.3.1可控硅整流電路的作用可控硅整流電路的作用是將交流電壓整流成直流電壓向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組或勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組供給可控制的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中使用的可控硅整流電路有三相半控式整流電路和三相全控式整流電路兩種。勵(lì)磁系統(tǒng)中還使用三相不可控整流電路，這種電路通常用于供給大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流。第九十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性是指在沒(méi)有人工參與調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)電流的無(wú)功分量之間的靜態(tài)特性。此特性通常稱為發(fā)電機(jī)外特性或電壓調(diào)節(jié)特性，也稱為電壓調(diào)差特性。發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)差率的定義：在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷從零變化到額定值時(shí)，用發(fā)電機(jī)額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化率。其計(jì)算公式為式中UG1——發(fā)電機(jī)空載電壓，V；UG2——發(fā)電機(jī)帶額定無(wú)功負(fù)荷時(shí)的電壓，V；UGe——發(fā)電機(jī)額定電壓，V。

第九十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性

其中δT(%)稱為發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率或者調(diào)差系數(shù)，同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)工作特性的三種類型：調(diào)差系數(shù)大于零稱為正調(diào)差，表示發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓隨無(wú)功電流的增大而下降；調(diào)差系數(shù)小于零稱為負(fù)調(diào)差，表示發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓隨無(wú)功電流的增大而上升；調(diào)差系數(shù)等于零是稱為無(wú)差特性，表示發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓不隨無(wú)功電流變化，而保持恒定值。第九十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元調(diào)差單元的接線可分為單相、兩相和三相三種方式。下圖所示為兩相式調(diào)差單元，以其為例分析調(diào)差單元的基本工作原理。由圖可得下式：第九十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性當(dāng)發(fā)電機(jī)帶純無(wú)功負(fù)荷，即cosΨ=0o，Ψ=90

o時(shí)，按上式作出的相量圖如圖所示。由圖看出，在cosΨ=0o

時(shí)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中增加調(diào)差單元之后，輸入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)量比較單元的電壓U’a、U’b和U’c會(huì)隨發(fā)電機(jī)電流的增加而增加。按照勵(lì)磁系統(tǒng)的工作特性，當(dāng)U’a、U’b和U’c

增加時(shí)勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地減少發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓下降。于是就形成了下斜的發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性。第九十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性

當(dāng)發(fā)電機(jī)帶純無(wú)功負(fù)荷，即cosΨ=0o，Ψ=90

o時(shí)時(shí)，按上式作出的相量圖如圖b所示。由圖b看出，在cosΨ=0o時(shí)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中增加調(diào)差單元之后，輸入勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)量比較單元的電壓U’a、U’b和U’c

基本上不隨發(fā)電機(jī)電流的增加而變化，只是將原來(lái)由Ua、Ub和Uc組成的電壓三角形以Ub為圓心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)不大的角度。這樣，按照勵(lì)磁系統(tǒng)的工作特性，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流和機(jī)端電壓將不隨發(fā)電機(jī)有功電流的變化而變化。綜合圖a和圖b可看出，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元只反映發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的變化而基本不反映有功功率的變化。第九十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性第九十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日二、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是指在外界干擾信號(hào)作用下，該系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間響應(yīng)特性。同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)反饋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)首先應(yīng)該是穩(wěn)定的，這是該系統(tǒng)能夠運(yùn)行的前提；其次應(yīng)該既有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。分析同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，首先應(yīng)求出描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型，然后應(yīng)用“自動(dòng)控制理論”對(duì)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。下面就以某勵(lì)磁系統(tǒng)為例利用MATLAB對(duì)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真分析。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性第九十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：經(jīng)過(guò)分析，將各個(gè)單元的傳遞函數(shù)聯(lián)接起來(lái)，就得出300MW水輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性第一百頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日

對(duì)上述傳遞函數(shù)框圖模型可以應(yīng)用MATLAB進(jìn)行仿真分析，可以考察各個(gè)參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。將各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化后可以寫(xiě)出其整個(gè)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化傳遞函數(shù)，以課本內(nèi)容為例進(jìn)行仿真分析。其分析方法如下：在MATLAB環(huán)境下建立m文件，利用sys=tf(num,den)可以得到其傳遞函數(shù)，num為傳遞函數(shù)分子各階系數(shù)，den為分母各階系數(shù)；利用rlocus(sys)函數(shù)可以得到其根軌跡圖，pzmap(sys)可以得到其零極點(diǎn)圖，Step(sys)可以得到其階躍響應(yīng)，impulse(sys)可以得到其沖擊響應(yīng)；此外還可以計(jì)算繪制系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)，白噪聲激勵(lì)下系統(tǒng)輸出和狀態(tài)協(xié)方差等等。第六節(jié)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性第一百零一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五章、電力系統(tǒng)安全控制3.電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的安全控制1.概述4.電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的控制2.電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全分析5.電力系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)的控制第一百零二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、概述一、關(guān)于電力系統(tǒng)安全的概念（一）電力系統(tǒng)安全性電力系統(tǒng)安全性包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：★電力系統(tǒng)突然發(fā)生擾動(dòng)（例如突然短路或非計(jì)劃失去電力系統(tǒng)元件）時(shí)不間斷地向用戶提供電力和電量的能力；★電力系統(tǒng)的整體性，即電力系統(tǒng)維持聯(lián)合運(yùn)行的能力。從電力系統(tǒng)調(diào)度控制的角度提高電力系統(tǒng)的安全性，是指對(duì)已形成的電力系統(tǒng)加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視、做好調(diào)度控制、優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)以及做好安全分析和安全控制等第一百零三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、概述（二）電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全水平電力系統(tǒng)的安全水平可以理解為該系統(tǒng)承受偶發(fā)性事故沖擊而不致破壞的能力。在實(shí)際運(yùn)行中，一般安全儲(chǔ)備系數(shù)和干擾出現(xiàn)的概率確定一個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)前的安全水平。二、電力系統(tǒng)安全控制的主要內(nèi)容電力系統(tǒng)調(diào)度要實(shí)行“事故預(yù)想”制度。一般安全控制包括：★安全監(jiān)視：利用信息收集、實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)和信息，識(shí)別電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)★安全分析：對(duì)預(yù)想事故進(jìn)行估算。包括靜態(tài)安全分析和動(dòng)態(tài)安全分析?！锇踩刂疲簽楸ＷC系統(tǒng)安全運(yùn)行所進(jìn)行的各種調(diào)節(jié)、校正和控制第一百零四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全分析一、安全分析的功能及內(nèi)容1、故障定義：由軟件根據(jù)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等定義的事故集合。2、故障篩選：對(duì)故障定義中定義的事故按事故發(fā)生概率及對(duì)電力系統(tǒng)危害的嚴(yán)重程度進(jìn)行排序，形成事故順序表。3、故障分析：將事故順序表中的事故對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成的威脅逐一進(jìn)行仿真計(jì)算分析。二、靜態(tài)安全分析（一）靜態(tài)安全分析的內(nèi)容1、計(jì)算電力系統(tǒng)中由于有功不平衡而引起的頻率變化第一百零五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的安全分析2、校核在斷開(kāi)線路或發(fā)電機(jī)時(shí)電力系統(tǒng)元件是否過(guò)負(fù)荷、母線電壓是否越限參考電力系統(tǒng)分析或穩(wěn)態(tài)（二）直流潮流法（三）P-Q分解法（四）等值網(wǎng)絡(luò)法三、動(dòng)態(tài)安全分析（一）模式識(shí)別法（二）李雅普諾夫方法第一百零六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的安全控制安全控制是電力系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)時(shí)的控制。電力系統(tǒng)警戒狀態(tài)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)雖然處于正常狀態(tài)，但它的安全水平已經(jīng)下降到不能承受干擾的程度，在出現(xiàn)干擾時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不正常狀態(tài)。第一百零七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)、電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)的控制電力系統(tǒng)的緊急狀態(tài)的控制是電力系統(tǒng)受到大干擾后出現(xiàn)的異常運(yùn)行狀態(tài)緊急控制一般分為兩個(gè)階段第一階段：事故發(fā)生后快速而有選擇地切除故障，使電力系統(tǒng)處于無(wú)故障運(yùn)行。第二階段:故障切除后的緊急控制?？刂频哪繕?biāo)是防止事故擴(kuò)大和保持系統(tǒng)穩(wěn)定，使系統(tǒng)恢復(fù)到警戒狀態(tài)或正常狀態(tài)。包括：電力系統(tǒng)頻率的緊急控制、電力系統(tǒng)電壓的緊急控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制。第一百零八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、電力系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)的控制首先將已分開(kāi)運(yùn)行的各小系統(tǒng)的頻率和電壓恢復(fù)正常，消除各元件的過(guò)負(fù)荷狀態(tài)。然后再將已解列的系統(tǒng)重新并列，重新投入被解列的發(fā)電機(jī)組并增加機(jī)組出力，重新投入被切斷的輸變電設(shè)備，重新恢復(fù)對(duì)用戶的供電。第一百零九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第六章、電力系統(tǒng)中的斷路器的控制1.電力系統(tǒng)并列概述2.自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理3.模擬式自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置5.自動(dòng)低頻減負(fù)荷4.微機(jī)自動(dòng)同期裝置第一百一十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組都是并聯(lián)運(yùn)行的，不論是在正?；蚴鹿实那闆r下，經(jīng)常需要使某些發(fā)電機(jī)組通過(guò)一定的手續(xù)參加并聯(lián)運(yùn)行（包括同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)或電力系統(tǒng)的兩個(gè)部分進(jìn)行并聯(lián)的操作）。我們把這種不同系統(tǒng)參加并聯(lián)運(yùn)行的操作，統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的并列操作。并列操作是電力系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常、很重要的一項(xiàng)操作，必須認(rèn)真對(duì)待，以便在并列操作以后，能很快達(dá)到同步運(yùn)行的目的。假如操作情況不良或發(fā)生誤操作，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)極其嚴(yán)重的后果；可能發(fā)生巨大的沖擊電流，甚至比機(jī)端短路電流還要大很多；會(huì)引起系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降；使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至使系統(tǒng)瓦解；沖擊電流所產(chǎn)生的強(qiáng)大電動(dòng)力還可能對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，以致在短時(shí)期內(nèi)難以恢復(fù)等。第一百一十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日為了使并列操作后電機(jī)迅速拉入同步，在操作之前一般都應(yīng)該根據(jù)不同的并列方法使待并電機(jī)滿足一定的條件。不論采取哪一種操作方法，應(yīng)該共同遵守的基本要求是：1、并列操作時(shí)，沖擊電流不應(yīng)超過(guò)允許值；2、發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)后，應(yīng)能迅速拉入同步。目前電力系統(tǒng)中采用的并列方法可以分為：準(zhǔn)同期并列、自同期并列和非同期并列三種。它們的使用條件與使用情況均不相同，現(xiàn)分述如下：一、準(zhǔn)同期并列準(zhǔn)同期并列要求在合閘前調(diào)節(jié)待并機(jī)組或待并系統(tǒng)，同時(shí)滿足如下三個(gè)條件：1、頻率條件應(yīng)使待并電機(jī)的頻率接近系統(tǒng)頻率，一般頻率差應(yīng)不超過(guò)0.2％～0.5％。第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述第一百一十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述2、電壓條件應(yīng)使待并電機(jī)與系統(tǒng)的電壓接近相等，一般電壓差應(yīng)不超過(guò)5％～10％。3、相角條件當(dāng)上述兩個(gè)條件已被調(diào)節(jié)得符合要求時(shí)，就應(yīng)在斷路器兩側(cè)得電壓相角重合前，稍為提早一些時(shí)間給斷路器發(fā)出合閘脈沖，以便在合閘瞬間，斷路器兩側(cè)得電壓相角的相角差恰好趨于零，這時(shí)的沖擊電流最小。通常此相角差不宜超過(guò)100左右。假如待并電機(jī)與電力系統(tǒng)的頻率、電壓和相角完全相同，則并列操作所引起的沖擊電流為零，但實(shí)際上差別總是存在的。如果兩者間頻率差別較大，即發(fā)電機(jī)在并列前的轉(zhuǎn)速太慢或太快，則并列后很快地帶上過(guò)多的負(fù)或正的有功負(fù)荷，甚至可能失去同步。如果兩者間電壓差別較大，則在合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)功性質(zhì)的沖擊平衡電流。如果合閘時(shí)的相角差較大，則會(huì)出現(xiàn)有功性質(zhì)的沖擊平衡電流。準(zhǔn)同期并列合閘后沖擊電流很小，能馬上拉入同步，對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)也很小。因此，目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣。第一百一十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述二、自同期并列自同期并列只適用于把電機(jī)并入系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)兩個(gè)部分間的并列不能采用。其操作過(guò)程是將未經(jīng)勵(lì)磁的電機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速，在不超過(guò)允許滑差的條件下，先把電機(jī)投入系統(tǒng)，隨即將勵(lì)磁電流加到轉(zhuǎn)子中去。在正常情況下，經(jīng)過(guò)1～2秒后，即可拉入同步。自同期并列對(duì)于相角及電壓條件沒(méi)有要求，而轉(zhuǎn)速條件亦可以放得很寬。通常的允許滑差，在正常時(shí)為2～3％，事故情況下可達(dá)10％。自同期并列的最大特點(diǎn)是并列過(guò)程迅速，操作簡(jiǎn)單，實(shí)際上避免了誤操作的可能性，而且宜于實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程的自動(dòng)化。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，自同期并列對(duì)于加速事故處理有著重大的意義。自動(dòng)自同期并列的方式多用于水輪發(fā)電機(jī)。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，目前多采用半自動(dòng)自同期方式。第一百一十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)、電力系統(tǒng)并列概述三、非同期并列不檢查上述的三個(gè)并列條件，而直接將電機(jī)投入系統(tǒng)的方法稱為非同期并列。這種并列方法可能帶來(lái)較大的沖擊電流。在最不利的情況下，當(dāng)兩者之間的電壓相角差達(dá)到180度時(shí)，沖擊電流可以比發(fā)電機(jī)的出口短路電流大一倍，同時(shí)帶來(lái)巨大的電動(dòng)力效應(yīng)。由于這種并列方式會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的影響，因此目前在我國(guó)，這種并列操作主要用于自動(dòng)重合閘中。第一百一十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理準(zhǔn)同期并列的優(yōu)點(diǎn)是并列時(shí)沖擊電流小，對(duì)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，因此在正常情況下，它將作為主要的并列方式使用。為了進(jìn)一步搞清楚各種并列條件的變化對(duì)并列過(guò)程的影響，下面將著重分析并列時(shí)斷路器兩側(cè)觸頭間的電壓差，即滑差電壓。(一）準(zhǔn)同期并列的理想條件設(shè)發(fā)電機(jī)A相瞬時(shí)電壓為：ug=Ugsin(ωgt+δg)電網(wǎng)A相瞬時(shí)電冶為：u=Usin(ωt+δ)則瞬時(shí)滑差電壓為：us=Ugsin(ωgt+δg)﹣Usin(ωt+δ)式中：Ug和U為發(fā)電機(jī)電壓的幅值和電網(wǎng)電壓的幅值；ωg和ω為發(fā)電機(jī)頻率和電網(wǎng)頻率；δg和δ為發(fā)電機(jī)電壓相角和電網(wǎng)電壓相角；ug、u和us為發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)和滑差電壓的瞬時(shí)值。第一百一十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理準(zhǔn)同期并列的理想條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：Ug=U，△U=Ug－U=0ωg=ω，ωs=ωg－ω=0δg=δ，△δ=δg－δ=0（二）準(zhǔn)同期并列誤差對(duì)并列的影響1、合閘電壓幅值差對(duì)并列的影響此時(shí)的相量關(guān)系如下圖所示，在這種情況下并列時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流的有效值為式中Xq’’為發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗；X為電力系統(tǒng)等值電抗第一百一十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理在忽略待并發(fā)電機(jī)電子電阻和系統(tǒng)等值電阻的情況下，沖擊電流之后電壓差90度。所以在只存在電壓差的情況下并列機(jī)組會(huì)產(chǎn)生無(wú)功沖擊電流。沖擊電流的最大瞬時(shí)值2、合閘相角差對(duì)并列的影響此時(shí)的相量關(guān)系如下圖，這種情況下并列發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的沖擊電流的有效值第一百一十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理由于并列時(shí)△δ一般很小，所以在只有相角差時(shí)并列所產(chǎn)生的沖擊電流主要是有功分量。這就意味著在發(fā)電機(jī)并列后與系統(tǒng)之間有能量交換。沖擊電流的最大瞬時(shí)值為3、合閘頻率差對(duì)并列的影響如果機(jī)組并網(wǎng)前頻差太大，就有可能出現(xiàn)在功角達(dá)到180o時(shí)，滑差頻率還沒(méi)有降到零，機(jī)組會(huì)運(yùn)行到功角大于180o

的區(qū)域，從系統(tǒng)吸取有功功率而加速，于是機(jī)組就失去了穩(wěn)定。第一百一十九頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理（三）滑差電壓的性質(zhì)如果同時(shí)滿足三個(gè)條件，則滑差電壓為零。但是，實(shí)際情況并不是這么理想，三個(gè)條件都不會(huì)完全滿足，因此允許一定的偏差。這時(shí)，us≠0。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)Ug＝U，此時(shí)，滑差電壓為us=2Ucos[(ωg+ω)t+(δg+δ)]×sin[(ωg-ω)t+(δg-δ)]滑差電壓是一個(gè)頻率接近公頻、振幅作脈動(dòng)變化的電壓。下面就畫(huà)出在各種條件下滑差（脈動(dòng)）電壓的波形第一百二十頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日頻差為0.25HZ相位差為10o度時(shí)的滑差波形

頻差為0.5HZ時(shí)的滑差波形

壓差為10V頻差為0.5HZ時(shí)的滑差波形

第一百二十一頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理由上述圖形可見(jiàn)滑差電壓由一個(gè)高頻余弦波分量和一個(gè)低頻正弦波分量調(diào)制而成。它的包絡(luò)線決定于低頻正弦分量的特點(diǎn)?？梢?jiàn)當(dāng)壓差為零時(shí)當(dāng)?shù)皖l正弦波的相位δl=[(ωg+ω)/2+(δg+δ)/2]=0時(shí)，滑差電壓us=0，此時(shí)并網(wǎng)將不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流。當(dāng)存在電壓差時(shí)，滑差只有最小值而沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，所以無(wú)論何時(shí)合閘都存在沖擊電流。脈動(dòng)周期和滑差頻率的關(guān)系為因此，通過(guò)分析脈動(dòng)電壓幅值的變化規(guī)律，就可以了解全部同期條件是否均已滿足。這可通過(guò)檢查脈動(dòng)電壓的下列兩個(gè)參數(shù)來(lái)判斷：1、脈動(dòng)周期Ts

脈動(dòng)周期足夠大表示滑差角頻率足夠小。如要求頻差不超過(guò)一定的允許值，則只需檢查是否滿足第一百二十二頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列的基本原理2、脈動(dòng)電壓幅值Vsm只有當(dāng)斷路器兩側(cè)的電壓差及相角差同時(shí)為零，才能使脈動(dòng)電壓Vsm＝0，如果在這一瞬間斷路器觸頭閉合，沖擊電流為零。如果任一條件不滿足，則不會(huì)出現(xiàn)脈動(dòng)電壓為零。但只要Vsm的數(shù)值不超過(guò)允許范圍，則合閘沖擊電流也不會(huì)大于允許值。因此，有時(shí)可以用脈動(dòng)電壓的最小幅值足夠小這一條件代替電壓差及相角差這兩個(gè)同期條件。這時(shí)應(yīng)滿足所以應(yīng)該在Vsm趨于零是合閘。因?yàn)閿嗦菲骶哂幸欢ǖ暮祥l時(shí)間，所以在這一瞬間稍為提前一段時(shí)間發(fā)出合閘脈沖。這個(gè)提前量取決于斷路器的固有合閘時(shí)間。由發(fā)出合閘脈沖起到發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓相角重合為止，這段時(shí)間稱為越前時(shí)間，用tyq來(lái)表示。對(duì)應(yīng)于發(fā)出合閘脈沖瞬間的電壓相角差稱為越前相角，可用δyq表示。他們之間的關(guān)系為：第一百二十三頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日一、沖擊電流的計(jì)算當(dāng)發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)的瞬間，如果斷路器觸頭兩側(cè)的電壓瞬時(shí)值不相等，則必然會(huì)產(chǎn)生一沖擊電流，在簡(jiǎn)化后，沖擊電流周期分量的幅值可用下式表示可見(jiàn)沖擊電流幅值的大小與合閘瞬間的相角差δ有關(guān)，在最嚴(yán)重的情況下，即當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相位相反(δ＝180o)時(shí),沖擊電流有最大值。在進(jìn)行準(zhǔn)同期并列時(shí)，先取δ的最大值，以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的沖擊電流，也可以根據(jù)允許的沖擊電流，反推出允許的相角差。第一百二十四頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日沖擊電流一般不應(yīng)超過(guò)非同期并列時(shí)允許值的一半，通?？扇轭~定電流的一到兩倍，即式中Ie－－發(fā)電機(jī)的額定電流二、允許合閘誤差角的計(jì)算根據(jù)上面的分析可知，最大沖擊電流與合閘時(shí)的相角差有直接的關(guān)系。因此，按照沖擊電流不超過(guò)允許值的條件，可以確定最大的允許相角差，這稱為合閘誤差角δy。由下式確定式中xd’’－－發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗；xl－－線路電抗；

Ed’’－－發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)。第一百二十五頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日只要合閘時(shí)相角差不超過(guò)δy，合閘沖擊電流便不會(huì)超過(guò)允許值。三、允許滑差角頻率的計(jì)算在恒定越前時(shí)間同期裝置中，其越前時(shí)間可整定為斷路器合閘時(shí)間thz

。由于電子式同期裝置的動(dòng)作時(shí)延很小，可以忽略不計(jì)，所以在理想的情況下，從發(fā)出合閘脈沖起，經(jīng)過(guò)越前時(shí)間tyq=thz之后,剛好在δ＝0瞬間合上斷路器，因此沖擊電流為零。因此，如果僅從沖擊電流的大小考慮，對(duì)滑差頻率似乎可以不加限制。但在實(shí)際中，一方面由于存在合閘時(shí)間的誤差，另一方面，裝置的越前時(shí)間整定值與實(shí)際動(dòng)作時(shí)間也會(huì)有誤差。所以，必須使滑差角頻率不超過(guò)某一允許值ωs·y，以免在誤差時(shí)間內(nèi)使δ超過(guò)允許合閘誤差角δy

。即要求第一百二十六頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日式中△thz－合閘時(shí)間誤差；△tzz－同期裝置動(dòng)作時(shí)間誤差。即誤差時(shí)間為兩部分誤差之和，其中合閘時(shí)間相對(duì)誤差約為15～20％，裝置動(dòng)作時(shí)間相對(duì)誤差約為10％左右。第一百二十七頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、自動(dòng)低頻減負(fù)荷電力系統(tǒng)中某些機(jī)組故障切除時(shí)，由于出現(xiàn)有功功率缺額，系統(tǒng)頻率會(huì)急劇下降。采用自動(dòng)低頻減載裝置，可以制止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，所以這是一種有效的措施。一、使用自動(dòng)低頻減載裝置的重要性眾所周知，電力系統(tǒng)在正常情況下，需要調(diào)節(jié)頻率，使系統(tǒng)維持在額定頻率下穩(wěn)定運(yùn)行。這時(shí)發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的有功功率與負(fù)荷所消耗的有功功率在該頻率下達(dá)到平衡。但是，功率平衡關(guān)系隨時(shí)可能遭到破壞，這時(shí)，系統(tǒng)中將出現(xiàn)有功功率差額：式中PG－發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率；

PL－負(fù)荷消耗的有功功率第一百二十八頁(yè)，共一百五十三頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)、自動(dòng)低頻減負(fù)荷從上式可以看出，當(dāng)頻率在額定值附近時(shí)，如果功率平衡，即(△P=0)，則電機(jī)轉(zhuǎn)速將保持不變。如果發(fā)電功率大于消耗功率，即(△P>0)，出現(xiàn)功率余額時(shí)，電機(jī)將加速，使頻率上升。反之，當(dāng)(△P<0)，出現(xiàn)功率缺額時(shí)，電機(jī)將減速，使頻率下降。特別是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，例如有一臺(tái)機(jī)組或一個(gè)發(fā)電廠被斷開(kāi)，系統(tǒng)頻率將急劇下