电力系统有功功率与频率调整精选文档.ppt

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1、电力系统有功功率与频率调整本讲稿第一页，共三十一页第一节第一节 电力系统有功功率和频率的电力系统有功功率和频率的调整与控制调整与控制第二节第二节 电力系统无功功率和电压的电力系统无功功率和电压的调整与控制调整与控制本讲稿第二页，共三十一页第一节第一节 电力系统有功功率和频电力系统有功功率和频率的调整与控制率的调整与控制本节需要掌握的主要知识点本节需要掌握的主要知识点1.1.负荷的功频特性负荷的功频特性2.2.发电机的功频特性发电机的功频特性3.3.系统的功频特性系统的功频特性4.4.频率的一次调整过程频率的一次调整过程5.5.频率的二次调整过程频率的二次调整过程6.6.AGCAGC与区域控制误

2、差与区域控制误差本讲稿第三页，共三十一页第一节第一节 电力系统有功功率和电力系统有功功率和频率的调整与控制频率的调整与控制第一部分第一部分提出问题，定性分析提出问题，定性分析（启发式教案，同学参与讨论）（启发式教案，同学参与讨论）（启发式教案，同学参与讨论）（启发式教案，同学参与讨论）第二部分第二部分理论及定量分析理论及定量分析（按教材内容进行）（按教材内容进行）本讲稿第四页，共三十一页1 1、电力系统正常运行下，相关情况如何？、电力系统正常运行下，相关情况如何？G GP PL LPPP PG G功率平衡：功率平衡：P P P PG G=P+PP+PP+PP+PL L机组转速：机组转速：=N

3、N N N,f,f,f,f=f=f=f=fN N N N=50Hz=50Hz答案：答案：电源发出的功率与网络损耗及用户的负荷相平衡，电源发出的功率与网络损耗及用户的负荷相平衡，系统中的机组同步运行，系统频率维持在额定频率系统中的机组同步运行，系统频率维持在额定频率50Hz。本讲稿第五页，共三十一页2 2、机理分析、机理分析功率平衡：功率平衡：P P P PM M M M=P=P=P=PG G(忽略损耗）忽略损耗）同步运行：同步运行：=N N N N,f,f=f=f=f=fN N=50Hz=50Hz=50Hz=50HzP P P PM MM MP P P PG G G G水库水库水能水能水能水能

4、水水水水轮轮轮轮机机机机转转转转子子子子 机械能机械能机械能机械能发发发发电电电电机机机机电能电能电能电能P P P PL L L L本讲稿第六页，共三十一页3 3、负荷变化怎么办？（、负荷变化怎么办？（P PL L增加增加）能量始终平衡能量始终平衡能量始终平衡能量始终平衡P P P PM M M MP P P PG G G G水水水水轮轮轮轮机机机机 发发发发电电电电机机机机P P P PL L L LP P P PL L L LP P P PG G G GP P P PM M M M输入的水能没有变！增加的能量从哪来？输入的水能没有变！增加的能量从哪来？答案：答案：转子释放机械能，弥补负荷

5、的增加。转子释放机械能，弥补负荷的增加。转子速度降低，系统频率下降！转子速度降低，系统频率下降！系统的频率指标不能满足电能质量要求！怎么办？系统的频率指标不能满足电能质量要求！怎么办？本讲稿第七页，共三十一页4 4、负荷变化，导致系统频率变化，不、负荷变化，导致系统频率变化，不满足电能质量要求！怎么办？满足电能质量要求！怎么办？P P P PM M M MP P P PG G G G水水水水轮轮轮轮机机机机发发发发电电电电机机机机P P P PL L L L调调调调速速速速器器器器开开开开度度度度 N N N N +-调速器：感受到转速的变化，说明系统负荷调速器：感受到转速的变化，说明系统负荷

6、发生改变，需要调整水能输入，以满足负荷发生改变，需要调整水能输入，以满足负荷的要求。转速的要求。转速 也将向靠近也将向靠近 N N变化。变化。但转速但转速 能通过调节，使能通过调节，使=N N吗？吗？本讲稿第八页，共三十一页5 5、调速器动作，、调速器动作，能通过调节，使能通过调节，使=N N吗吗？如果能，会发生什么现象？如果能，会发生什么现象？P P P PP P P PG1G1G1G1P P P PG2G2G2G2f f f ff f f fN N N N能能:调调速速器器静静态态特特性性为为无无差差调调节节，水水电电站站内内部部机机组组的的工工作作点点会会出出现现飘飘移移现现象象，工工作

7、作点点不不能能唯唯一一确确定，机组不能稳定运行。定，机组不能稳定运行。怎么办？怎么办？P P P PG G=P=P=P=PG1G1G1G1+P+P+P+PG2G2G G1 1G G2 2P PG GP PG1G1P PG2G2P PL LP P本讲稿第九页，共三十一页答答案案：不不能能。调调速速器器静静态态特特性性必必须须为为有有差差调调节节，工工作作点点才才能能唯唯一一确确定定，机机组组才能稳定运行。才能稳定运行。f f f fP P P PG1G1G1G1P P P PG2G2G2G2f f f fN N N Nf f f fP P P PG2G2G2G2P P P PG1G1G1G1P

8、P P PP P P P结论：一次调频。结论：一次调频。结论：一次调频。结论：一次调频。系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会释放其转系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会释放其转系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会释放其转系统负荷发生变化，系统中的所有机组都会释放其转子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使得系统的频率发子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使得系统的频率发子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使得系统的频率发子的动能来满足负荷的变化，导致转速变化，进而使得系统的频率发生变化。机组调速器感受到转速变化后，调节输入的水量或汽量，使生变化。机组调速器感受到转速

9、变化后，调节输入的水量或汽量，使生变化。机组调速器感受到转速变化后，调节输入的水量或汽量，使生变化。机组调速器感受到转速变化后，调节输入的水量或汽量，使得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠近。但是，由于调速器的有差得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠近。但是，由于调速器的有差得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠近。但是，由于调速器的有差得转速逐步恢复，系统频率向额定值靠近。但是，由于调速器的有差调节特性，调节特性，调节特性，调节特性，系统频率不能回到额定值。这是电力系统的固有特性或系统频率不能回到额定值。这是电力系统的固有特性或系统频率不能回到额定值。这是电力系统的固有特性或系统频率不能回到额定值。

10、这是电力系统的固有特性或自然特性。自然特性。自然特性。自然特性。变化前：变化前：变化前：变化前：P P P PG0G0G0G0=P=P=P=PG1G1G1G1+P+P+P+PG2G2G2G2一次调频后：一次调频后：一次调频后：一次调频后：P P P PG0G0G0G0 =P P P PG1G1G1G1+P P P PG2G2G2G2本讲稿第十页，共三十一页结论：二次调频。结论：二次调频。结论：二次调频。结论：二次调频。在一次调频的基础上，人工或自动调节调频机组在一次调频的基础上，人工或自动调节调频机组在一次调频的基础上，人工或自动调节调频机组在一次调频的基础上，人工或自动调节调频机组的出力，使

11、其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出力都回到负的出力，使其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出力都回到负的出力，使其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出力都回到负的出力，使其完全承担负荷的变化，其他非调频机组的出力都回到负荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。荷变化以前的值，系统频率恢复到了额定值。6 6、负荷变化，系统一次调频，频率、负荷变化，系统一次调频，频率不能回到额定值！不能回到额定值！怎么办？怎么办？P P P PG1G1G1G11 1 1 1）变化前：）变化前：）变化前：）变化前：P P P

12、PG0G0G0G0=P=P=P=PG1G1G1G1+P+P+P+PG2G2G2G23 3 3 3）二次调频后：）二次调频后：）二次调频后：）二次调频后：P P P PG0G0G0G0 =P P P PG1G1G1G1+PPPPG2G2G2G2f f f fP P P PG1G1G1G1P P P PG2G2G2G2f f f fN N N Nf f f fP P P PG2G2G2G2P P P PG1G1G1G1P P P PP P P P2 2 2 2）一次调频后：）一次调频后：）一次调频后：）一次调频后：P P P PG0G0G0G0 =P P P PG1G1G1G1+P P P PG2

13、G2G2G2本讲稿第十一页，共三十一页第二部分第二部分理论及定量分析理论及定量分析（按教材内容进行）（按教材内容进行）第一节第一节 电力系统有功功率电力系统有功功率和频率的调整和控制和频率的调整和控制本讲稿第十二页，共三十一页一、负荷的有功功率及其频率特性一、负荷的有功功率及其频率特性1 1、日负荷曲线、日负荷曲线 实际负荷实际负荷=预测负荷预测负荷+随机负荷随机负荷04812162024048121620240481216202404812162024t(h)t(h)t(h)t(h)P(MW)P(MW)预测负荷预测负荷实际负荷实际负荷本讲稿第十三页，共三十一页2 2、负荷的频率特性、负荷的频

14、率特性 基准值：基准值：关关键键点点：一一个个用用电电设设备备消消耗耗功功率率的的大大小小与与频频率率有有关关。当当系系统统频频率率发发生生偏偏移移时时，设设备备消消耗耗负负荷荷会会发发生生改改变变，改改变变量量的的大大小小通通过过负负荷荷的的频频率率调调节效应系数节效应系数K KL L来反映。来反映。本讲稿第十四页，共三十一页2 2、负荷的频率特性、负荷的频率特性 f fP PL Lf fN NP PLNLN印印象象：负负荷荷消消耗耗的的有有功功功功率率随随系系统统频频率的增加而增加。率的增加而增加。本讲稿第十五页，共三十一页1 1、频率调整的必要性、频率调整的必要性（1 1）保证电能质量，

15、满足负荷要求；）保证电能质量，满足负荷要求；（2 2）维持系统稳定运行。）维持系统稳定运行。二、频率调整的必要性和有功功率平二、频率调整的必要性和有功功率平衡衡2 2、有功功率和备用容量、有功功率和备用容量（1 1）负荷备用；）负荷备用；（2 2）事故备用；）事故备用；（3 3）检修备用；）检修备用；（4 4）国民经济备用。）国民经济备用。本讲稿第十六页，共三十一页三、发电机组的调速系统和频率的三、发电机组的调速系统和频率的一一次调整次调整l l功率平衡时功率平衡时,P,Pe e=P=Pm m,=0 0=N Nl lP Pe e发发生生变变化化,功功率率平平衡衡被被打打破破,变变化化,释释放放

16、转转子动能使系统能量守衡。系统频率发生变化。子动能使系统能量守衡。系统频率发生变化。l l调调速速器器测测量量到到转转速速的的变变化化，调调整整机机组组的的进进水水量量或或进进汽汽量量，改改变变P Pm m，使使转转速速向向N N靠靠近近,但但不不能能调调整整到到等等于于N N,因因为为调调速速器器的的调调节节特特性性为为有有差调节。差调节。1、调速器的、调速器的调整过程调整过程本讲稿第十七页，共三十一页2、发电机发电机(调速器调速器)的功频特性的功频特性 发电机的功频调节系数发电机的功频调节系数 P PG GP Psetset=P=PG0G0f fN Nf fA AA Af f发电机的功频特

17、性发电机的功频特性 本讲稿第十八页，共三十一页3、频率的一次调整、频率的一次调整l一一次次调调整整过过程程(自自然然调调整整过过程程，系系统统的的固固有有特特性性):):系系统统的的负负荷荷发发生生变变化化时时，系系统统中中所所有有机机组组均均释释放放转转子子动动能能来来平平衡衡系系统统负负荷荷的的变变化化，导导致致系系统统频频率率变变化化，紧紧接接着着各各机机组组调调速速器器感感受受到到转转速速变变化化而而调调整整机机组组出出力力，使使系系统统频频率率有有所所恢恢复复,由由于于是是有差调节，系统频率不能恢复到有差调节，系统频率不能恢复到f fN N。本讲稿第十九页，共三十一页4 4、系统的功

18、频调节、系统的功频调节1）负荷频率调节）负荷频率调节2）发电机频率调节）发电机频率调节3）系统频率调节）系统频率调节KS系统的功频调节系数，系统的功频调节系数，KS越大，频率波动越小。越大，频率波动越小。本讲稿第二十页，共三十一页4）n台机组时，系统的台机组时，系统的KG计算计算仅仅m台机组参加调频台机组参加调频本讲稿第二十一页，共三十一页1 1、频率的二次调整、频率的二次调整 由由于于一一次次调调整整是是有有差差调调节节，f f不不能能恢恢复复到到f fN N。系系统统中中设设置置调调频频机机组组，由由其其调调频频器器动动作作，增增发发功功率率P PL0L0，完完全全承承担担系系统统负负荷荷

19、的的变变化化，使使系系统统频频率率恢恢复复到到f fN N。二二次次调调整整。负负荷荷频频率率控控制制LFCLFC（Load Load Frequency Frequency Control)Control)。AGC(Automatic Generation Control)：二二次次调调整整和和三三次调整。次调整。四、频率的二次、三次调整及自动四、频率的二次、三次调整及自动发电控制发电控制AGC本讲稿第二十二页，共三十一页f f f fN NP P P PG0G0G0G0=P=PL0L0L0L0f fA AB BC CP Pf f f fA A二次调整二次调整一次调整一次调整负荷增加负荷增加

20、P PL0L0=AB=AB本讲稿第二十三页，共三十一页K K K KA A A A=K=K=K=KGAGAGAGA+K+K+K+KDADADADAP PGAGAP PLALAK KB BP PGBGBP PLBLBP Pabab联络线上的流通功率问题联络线上的流通功率问题除除了了频频率率需需要要控控制制,联联络络线线功功率率也也要要控制控制.本讲稿第二十四页，共三十一页2 2、区域控制误差、区域控制误差(Area Control Error)ACE区域区域j j区域区域i i区域区域m m区域区域n nP PTijTijP PLi Li本讲稿第二十五页，共三十一页AGCAGC的控制方式：的控制

21、方式：1)1)恒定频率控制恒定频率控制 i i=0,K=0,Ki i=1,ACE=1,ACEi i=f f2)2)恒定净交换功率控制恒定净交换功率控制 i i=1,K=1,Ki i=0,ACE=0,ACEi i=P PTiTi3)3)联络线功率和频率偏差控制联络线功率和频率偏差控制 i i=1,ACE=1,ACEi i=P PTiTi+K+Ki if f 若若K Ki i=K=Ksisi，则则-K-Ki if f为为区区域域i i内内与与f f相相对对应应的的负负荷荷增增量量，-P PTiTi为为其其它它区区域域向向区区域域i i输输送送的的净净功功率率增增量量，则则-P PTiTi-K-Ki

22、 if f实际上是区域实际上是区域i i中总的负荷增量中总的负荷增量P PLiLi。本讲稿第二十六页，共三十一页若，若，-ACEi=-P PTiTi-K-Ki if=0f=0：区域区域i i的负荷增量为的负荷增量为P PLiLi+P PTiTi,且且P PLiLi+P PTiTi=-K=-Ki if f，P PLiLi=-=-P PTiTi-K-Ki if f 若，若，-P PTiTi-K-Ki if=0f=0，则，则P PLiLi=0=0。若，若，-ACEi=-P PTiTi-K-Ki if0f0，则则P PLiLi=-P PTiTi-K-Ki if0f0，说说明明本本区区域域负负荷荷增加。

23、增加。若，若，-ACEi=-P PTiTi-K-Ki if0f0，则则P PLiLi=-P PTiTi-K-Ki if0f0，说说明明本本区区域域负负荷荷减小。减小。本讲稿第二十七页，共三十一页l不管系统中的负荷如何变化，区域不管系统中的负荷如何变化，区域i控制控制目标为目标为ACEi=0 0，即，即P PLiLi=0=0，实际上只负，实际上只负责本区域内部机组出力与有功负荷之间责本区域内部机组出力与有功负荷之间的平衡，整个系统中各区域均这样调节，的平衡，整个系统中各区域均这样调节，最后系统的频率会恢复到最后系统的频率会恢复到f fN N。本讲稿第二十八页，共三十一页总结总结l负荷的功频特性负荷的功频特性l发电机的功频特性发电机的功频特性l系统的功频特性系统的功频特性l频率的一次调整过程频率的一次调整过程l频率的二次调整过程频率的二次调整过程lAGC与区域控制误差与区域控制误差本讲稿第二十九页，共三十一页例题例题l例例3-1 l例例3-4l例例3-9本讲稿第三十页，共三十一页The end!本讲稿第三十一页，共三十一页