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1、第五章 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的調(diào)整和控制,三峽大學(xué)電氣信息學(xué)院 李咸善 教授/博士 ,第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制 第二節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整與控制,第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制,本節(jié)需要掌握的主要知識點 負(fù)荷的功頻特性 發(fā)電機(jī)的功頻特性 系統(tǒng)的功頻特性 頻率的一次調(diào)整過程 頻率的二次調(diào)整過程 AGC與區(qū)域控制誤差,第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整與控制,第一部分提出問題，定性分析（啟發(fā)式教案，同學(xué)參與討論）,第二部分理論及定量分析（按教材內(nèi)容進(jìn)行）,1、電力系統(tǒng)正常運(yùn)行下，相關(guān)情況如何？,,功率平衡：PG = P + PL 機(jī)組轉(zhuǎn)速：=N, f =
2、fN= 50Hz,答案：電源發(fā)出的功率與網(wǎng)絡(luò)損耗及用戶的負(fù)荷相平衡，系統(tǒng)中的機(jī)組同步運(yùn)行，系統(tǒng)頻率維持在額定頻率50Hz。,2、機(jī)理分析,功率平衡：PM =PG (忽略損耗） 同步運(yùn)行：=N, f = fN= 50Hz,PL,3、負(fù)荷變化怎么辦？（PL增加）,能量始終平衡,輸入的水能沒有變！增加的能量從哪來？？,答案：轉(zhuǎn)子釋放機(jī)械能，彌補(bǔ)負(fù)荷的增加。,轉(zhuǎn)子速度降低，系統(tǒng)頻率下降！,系統(tǒng)的頻率指標(biāo)不能滿足電能質(zhì)量要求！怎么辦？,4、負(fù)荷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化，不滿足電能質(zhì)量要求！怎么辦？,調(diào)速器,調(diào)速器：感受到轉(zhuǎn)速的變化，說明系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生改變，需要調(diào)整水能輸入，以滿足負(fù)荷的要求。轉(zhuǎn)速也將向靠近N
3、變化。,但轉(zhuǎn)速能通過調(diào)節(jié)，使=N嗎？？,5、調(diào)速器動作，能通過調(diào)節(jié)，使=N嗎 ？？,如果能，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,能:調(diào)速器靜態(tài)特性為無差調(diào)節(jié)，水電站內(nèi)部機(jī)組的工作點會出現(xiàn)飄移現(xiàn)象，工作點不能唯一確定，機(jī)組不能穩(wěn)定運(yùn)行。怎么辦？,PG =PG1+ PG2,答案：不能。調(diào)速器靜態(tài)特性必須為有差調(diào)節(jié)，工作點才能唯一確定，機(jī)組才能穩(wěn)定運(yùn)行。,,,結(jié)論：一次調(diào)頻。系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化，系統(tǒng)中的所有機(jī)組都會釋放其轉(zhuǎn)子的動能來滿足負(fù)荷的變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而使得系統(tǒng)的頻率發(fā)生變化。機(jī)組調(diào)速器感受到轉(zhuǎn)速變化后，調(diào)節(jié)輸入的水量或汽量，使得轉(zhuǎn)速逐步恢復(fù)，系統(tǒng)頻率向額定值靠近。但是，由于調(diào)速器的有差調(diào)節(jié)特性，系統(tǒng)頻率不
4、能回到額定值。這是電力系統(tǒng)的固有特性或自然特性。,變化前：PG0=PG1+PG2,一次調(diào)頻后： PG0 = PG1 + PG2 ,結(jié)論：二次調(diào)頻。在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上，人工或自動調(diào)節(jié)調(diào)頻機(jī)組的出力，使其完全承擔(dān)負(fù)荷的變化，其他非調(diào)頻機(jī)組的出力都回到負(fù)荷變化以前的值，系統(tǒng)頻率恢復(fù)到了額定值。,6、負(fù)荷變化，系統(tǒng)一次調(diào)頻，頻率不能回到額定值！怎么辦？,,1）變化前：PG0=PG1+PG2,3）二次調(diào)頻后： PG0 = PG1+ PG2,2）一次調(diào)頻后： PG0 = PG1+ PG2,第二部分理論及定量分析（按教材內(nèi)容進(jìn)行）,第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制,一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特
5、性,1、日負(fù)荷曲線 實際負(fù)荷=預(yù)測負(fù)荷+隨機(jī)負(fù)荷,,2、負(fù)荷的頻率特性,,基準(zhǔn)值：,關(guān)鍵點：一個用電設(shè)備消耗功率的大小與頻率有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)頻率發(fā)生偏移時，設(shè)備消耗負(fù)荷會發(fā)生改變，改變量的大小通過負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL來反映。,2、負(fù)荷的頻率特性,印象：負(fù)荷消耗的有功功率隨系統(tǒng)頻率的增加而增加。,1、頻率調(diào)整的必要性 （1）保證電能質(zhì)量，滿足負(fù)荷要求； （2）維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。,二、頻率調(diào)整的必要性和有功功率平衡,2、有功功率和備用容量 （1）負(fù)荷備用； （2）事故備用； （3）檢修備用； （4）國民經(jīng)濟(jì)備用。,三、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)和頻率的一次調(diào)整,功率平衡時,Pe=Pm,=0= N Pe發(fā)
6、生變化,功率平衡被打破, 變化,釋放轉(zhuǎn)子動能使系統(tǒng)能量守衡。系統(tǒng)頻率發(fā)生變化。 調(diào)速器測量到轉(zhuǎn)速的變化，調(diào)整機(jī)組的進(jìn)水量或進(jìn)汽量，改變Pm，使轉(zhuǎn)速向N靠近,但不能調(diào)整到等于N,因為調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性為有差調(diào)節(jié)。,1、調(diào)速器的調(diào)整過程,,2、發(fā)電機(jī)(調(diào)速器)的功頻特性,發(fā)電機(jī)的功頻調(diào)節(jié)系數(shù),,發(fā)電機(jī)的功頻特性,3、頻率的一次調(diào)整,一次調(diào)整過程(自然調(diào)整過程，系統(tǒng)的固有特性): 系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化時，系統(tǒng)中所有機(jī)組均釋放轉(zhuǎn)子動能來平衡系統(tǒng)負(fù)荷的變化，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化，緊接著各機(jī)組調(diào)速器感受到轉(zhuǎn)速變化而調(diào)整機(jī)組出力，使系統(tǒng)頻率有所恢復(fù),由于是有差調(diào)節(jié)，系統(tǒng)頻率不能恢復(fù)到fN。,4、系統(tǒng)的功頻調(diào)節(jié),1）
7、負(fù)荷頻率調(diào)節(jié),2）發(fā)電機(jī)頻率調(diào)節(jié),3）系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié),KS系統(tǒng)的功頻調(diào)節(jié)系數(shù)， KS越大，頻率波動越小。,4）n臺機(jī)組時，系統(tǒng)的KG計算,僅m臺機(jī)組參加調(diào)頻,1、頻率的二次調(diào)整 由于一次調(diào)整是有差調(diào)節(jié)，f不能恢復(fù)到fN。系統(tǒng)中設(shè)置調(diào)頻機(jī)組，由其調(diào)頻器動作，增發(fā)功率PL0，完全承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到fN。二次調(diào)整。負(fù)荷頻率控制LFC（Load Frequency Control)。 AGC (Automatic Generation Control)：二次調(diào)整和三次調(diào)整。,四、頻率的二次、三次調(diào)整及自動發(fā)電控制AGC,,,,,,,,fN,PG0=PL0,,,f,,A,B,C,,,P,
8、f,A,二次調(diào)整,一次調(diào)整,負(fù)荷增加 PL0=AB,KA=KGA+KDA PGA PLA,KB PGB PLB,,,Pab,聯(lián)絡(luò)線上的流通功率問題,除了頻率需要控制,聯(lián)絡(luò)線功率也要控制.,2、區(qū)域控制誤差(Area Control Error) ACE,AGC的控制方式： 1)恒定頻率控制 i=0,Ki=1,ACEi=f 2)恒定凈交換功率控制 i=1,Ki=0,ACEi=PTi 3)聯(lián)絡(luò)線功率和頻率偏差控制 i=1, ACEi=PTi+Kif 若Ki=Ksi，則-Kif為區(qū)域i內(nèi)與f相對應(yīng)的負(fù)荷增量，-PTi為其它區(qū)域向區(qū)域i輸送的凈功率增量，則-PTi-Kif實際上是區(qū)域i中總的負(fù)荷增量
9、PLi。,若，-ACEi=-PTi-Kif=0： 區(qū)域i的負(fù)荷增量為PLi+PTi, 且PLi+PTi=-Kif， PLi=-PTi-Kif 若，-PTi-Kif=0，則PLi=0。 若，-ACEi=-PTi-Kif0， 則PLi= =-PTi-Kif0，說明本區(qū)域負(fù)荷增加。 若，-ACEi=-PTi-Kif<0， 則PLi= =-PTi-Kif<0，說明本區(qū)域負(fù)荷減小。,不管系統(tǒng)中的負(fù)荷如何變化，區(qū)域i控制目標(biāo)為ACEi=0，即PLi=0，實際上只負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)部機(jī)組出力與有功負(fù)荷之間的平衡，整個系統(tǒng)中各區(qū)域均這樣調(diào)節(jié)，最后系統(tǒng)的頻率會恢復(fù)到fN。,總結(jié),負(fù)荷的功頻特性 發(fā)電機(jī)的功頻特性 系統(tǒng)的功頻特性 頻率的一次調(diào)整過程 頻率的二次調(diào)整過程 AGC與區(qū)域控制誤差,例題,例3-1 例3-4 例3-9,The end!,
電力系統(tǒng)有功功率與頻率調(diào)整.ppt
