06 第6章 电力系统频率控制技术.pptx

第1页：6.1电力系统频率调节的必要性

6.1电力系统频率调节的必要性

• 6.1.1频率对电力用户的影响6.1.2频率对电力系统的影响6.1.3频率调整的必要性
• 1.维持电力系统频率在允许范围之内
• 2.提高电力系统运行的经济性6.1.4联合电力系统对调频的要求电力系统频率和有功功率控制是密切相关的，应统一考虑并协调控制。

第2页：6.2电力系统频率特性概述

6.2电力系统频率特性概述

6.2.1概述电能质量指标：电压、频率和波形。

频率偏离一般不超过0.05Hz~0.15Hz。

系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致。

调频与有功功率的调节是不可分开的。

电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。

第3页：电力系统中负荷瞬时变动

电力系统中负荷瞬时变动

示意图第6章电力系统频率控制技术总负荷随机分量脉动分量持续分量其中：随机分量和脉动分量对频率变化起到主要作用电力系统频率变化直接影响电力用户的生产率以及发电厂间的负荷分配。

电力系统运行主要任务是对频率不断地进行监视和控制。

当系统机组输入功率与负荷功率失去平衡而使频率偏离额定值时，控制系统必须自动调节发电机组的出力，以保证电力系统频率的偏移在允许范围之内。

第4页：电力系统负荷的功率频率特性

电力系统负荷的功率频率特性

• 6.2.2电力系统负荷的功率—频率特性负荷的功率—频率特性有功负荷与频率的关系：
• (1)与频率变化无关的负荷；
• (2)与频率成正比的负荷；
• (3)与频率的二次方成比例的负荷；
• (4)与频率的三次方成比例的负荷；
• (5)与频率的更高次方成比例的负荷

第5页：负荷的频率调节效应

负荷的频率调节效应

第6章电力系统频率控制技术系统运行中频率在48Hz~51Hz之间，有功负荷与频率的关系曲线接近于一条直线。

实际系统中的KL*值一般在1~3之间，表明频率变化1%时，有功负荷功率就相应变化1%～3%。

第6页：发电机的功率频率特性

发电机的功率频率特性

• 6.2.3发电机组的功率—频率特性
• 1.发电机的功率—频率特性发电机组未配置调速器时第6章电力系统频率控制技术当发电机组配有调速系统时

第7页：有调速系统的功率频率特性

有调速系统的功率频率特性

有调速系统的发电机组的功率—频率特性。

第6章电力系统频率控制技术发电机组的功率—频率静态特性系数汽轮发电机组，R*=0.04～0.06，KG*=25～16.7；水轮发电机组，R*=0.02～0.04，KG*=50～25。

第8页：调差特性与有功功率分配

调差特性与有功功率分配

2.调差特性与机组间有功功率分配的关系

第9页：调节特性的失灵区

调节特性的失灵区

第6章电力系统频率控制技术汽轮发电机组调速器的不灵敏区为0.1%～0.5%；水轮发电机组调速器的不灵敏区为0.1%～0.7%。

第10页：电力系统的一次调频

电力系统的一次调频

6.2.4电力系统的频率特性第6章电力系统频率控制技术当负荷增加后，依靠调速器动作实现了频率的一次调节，会使电网的频率有所上升，但频率值仍然偏离额定频率，如果负荷变动较大，其频率偏差仍然会在允许偏差范围之外，为此，应采取频率的二次调解。

第11页：二次调频与同步器

二次调频与同步器

二次调频是由发电机组的转速控制机构—同步器来实现的。

同步器由伺服电动机、蜗轮和蜗杆等组成。

在人工或自动装置控制下，依靠伺服电动机的旋转，平行移动发电机组的功率-频率特性曲线，来调节系统频率和分配机组间的有功功率。

第6章电力系统频率控制技术二次调整增加了发电机出力，在同样的频率偏移下，系统能承受的负荷变化量增加了。

当发电机组功频特性移至PG3(f)位置时，二次调整所得到的发电机组功率增量能完全抵偿负荷的初始增量，实现了无差调节。

第12页：积差调节法

积差调节法

6.3电力系统自动调频方法积差调节法：根据系统频率偏差的累积值调节频率的。

第13页：积差调节法的特点

积差调节法的特点

积差调节法特点：随着负荷的变化，频率发生变化，产生频率偏差，就不断积累，调频器动作移动调速器调节特性，改变进入机组的进气(或进水)量，使频率力求恢复额定值，频率调节过程只能在△f=0时结束。

此时系统中的功率达到新的平衡。

第14页：改进的频率积差调节

改进的频率积差调节

调节结束后，各调频机组按一定比例分担了系统计划外负荷，使系统有功功率重新平衡，实现了无差调节。

缺点:频率的积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢。

改进的频率积差调节

第15页：联合电力系统的频率调整

联合电力系统的频率调整

6.4联合电力系统的频率调整6.4.1频率和有功功率控制的数学模型

第16页：频率和有功功率控制数学模型

频率和有功功率控制数学模型

本页以图示或公式为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原课件图片补充本页要点。

第17页：频率控制数学模型（续一）

频率控制数学模型（续一）

本页以图示或公式为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原课件图片补充本页要点。

第18页：频率控制数学模型（续二）

频率控制数学模型（续二）

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第19页：互联系统的频率和有功功率控制

互联系统的频率和有功功率控制

6.4.2互联系统的频率和有功功率控制

本页以图示或公式为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原课件图片补充本页要点。

第20页：无自动控制的情况

无自动控制的情况

1.无频率和有功功率自动控制的情况

第21页：有自动控制的情况

有自动控制的情况

2.有频率和有功功率自动控制的情况

第22页：自动发电控制AGC的总体结构

自动发电控制AGC的总体结构

• 6.4.3自动发电控制(AGC)技术
• 1. AGC的总体结构自动发电控制通过闭环控制系统实现的。自动发电控制所需的信息，如频率、发电机组的实发功率、联络线的交换功率、节点电压等从SCADA获得实时测量数据，计算出各电厂或各机组的控制命令，再通过SCADA送到各电厂的电厂控制器。由电厂控制器调节机组功率，使之跟踪AGC的控制命令。

第23页：AGC的控制环节

AGC的控制环节

第6章电力系统频率控制技术

• (3)机组控制:由基本控制回路去调节机组，使控制误差为零，AGC把信号送到电厂控制器后，再分到各台机组。
• (1)区域计划跟踪控制:按计划提供机组发电基点功率，与负荷预测、机组经济组合、水电计划及交换功率计划有关，担负主要调峰任务。
• (2)区域调节控制:把区域控制误差(ACE)调到零，是AGC的核心。功能是AGC计算出消除区域控制误差(ACE)各机组需增减的调节功率，将可调分量加到跟踪计划的机组发电基点功率上，得到设置发电量

第24页：AGC的控制目标

AGC的控制目标

与模式1) AGC的控制目标

• (1)调整系统发电出力与负荷的平衡；
• (2)调整系统频率偏差为零，在正常稳态情况下，保持频率为额定值；
• (3)在各控制区域内分配全网发电出力，使区域间联络线潮流与计划值相等，实现各地区有功功率的就地平衡；
• (4)在本区域发电厂之间分配发电出力，使区域运行成本最小；
• (5)在能量管理系统(EMS)中，AGC作为实时最优潮流与安全约束经济调度的执行环节。

第25页：AGC的控制模式

AGC的控制模式

• (1)定频率控制方式(CFC或FFC)。
• (2)定联络线交换功率控制方式(CIC或CNIC)。
• (3)定频率及定交换功率控制方式(TBC)。为实现AGC，要求在调度中心计算机上运行AGC程序。AGC程序的控制目标是使因负荷变动而产生的区域控制差(ACE)不断减小直至为零。

第26页：AGC的基本功能

AGC的基本功能

• 1)负荷频率控制(LFC)2)经济调度(ED)经济调度模块是用来确定最经济的发电调度，以满足给定的负荷水平，使发电成本减少到最小。
• (1)系统负荷发生重大变化。限值由操作员整定；
• (2)经济调度机组的运行极限被改变；
• (3)机组控制模式改变。

第27页：电力系统稳定控制装置

电力系统稳定控制装置

有功功率平衡关系破坏的主要原因：

• (1)系统内突然故障，造成大面积切除负荷；
• (2)系统之间的联络线故障，断路器跳闸，造成系统解列；
• (3)系统内大机组因故突然退出运行；
• (4)系统内大量负荷突然投入；
• (5)系统内大机组突然投入。

第28页：常规稳定装置

常规稳定装置

• (1)低频自起动发电机装置;
• (2)低频调相改发电装置;
• (3)低频降低电压装置;
• (4)低频抽水改发电装置;
• (5)自动低频减负荷装置;
• (6)高频切机装置;
• (7)高频减出力装置。

第29页：微机稳定装置的主要特点

微机稳定装置的主要特点

• (1)抗干扰能力强，不易因为通道干扰而引起误动作；
• (2)能自动识别故障类型，避免单相故障造成误切；
• (3)能部分实时跟踪系统运行方式、判别故障区域、评估故障性质、故障严重程度，查询预先设置的策略表，采取对应的稳定措施；
• (4)根据稳定措施自动执行，无需人工频繁投退连接片。

第30页：微机稳定装置的控制原理

微机稳定装置的控制原理

• (1)信息采集及系统运行方式计算。
• (2)事故对策计算是在实时潮流计算的基础上，设想各种事故，选定减负荷的对象和减负荷数值，并在装置上予以整定。
• (3)事故决策是系统根据事故跳闸信号，查阅事故对策表或立即计算，找出相应的控制对象并立即发出指令。要保证稳定控制系统快速而正确地进行紧急控制，控制策略表的生成是技术上的关键。控制策略表的生成可分为“实时计算，实时控制”、“离线决策，实时匹配”、“在线决策，实时匹配”等方案。