电力系统自动装置原理—第5章电力系统频率及有功功率的自动调节课件.ppt

第5章 电力系统频率及有功功率的自动调节 第1节 电力系统的频率特性 一、概述 ⒈负荷对系统频率的影响? ⒉频率的调节手段? 二、电力系统负荷的功率频率特性 （静特性） ⒈负荷功率频率特性的定义和表示方法? ⒉负荷的频率调节效应? 三、发电机组的功率频率特性 ⒈发电机组功率频率特性的定义和表示方法? ⒉发电机组间有功功率的分配（①两台机组? ②多台机组? ） ⒊调节特性的失灵区? 四、电力系统的频率特性? 负荷对系统频率的影响 稳态时，发电机机械输入功率等于电磁输出功率，系统频率f 保持不变。当系统负荷增加后，电磁功率增加，而机械输入功率变化缓慢，从而使发电机产生功率缺额，迫使转子速度n下降，f 随之下降。 负荷的变化按其变化的频率大小可分为3种： 随机分量 频率较高，幅度较小，周期一般小于10秒。 脉动分量 频率较随机分量低些，幅度较随机分量大些，周期在10秒~ 3分钟。 持续分量 负荷的主要成分，幅度最大，频率最低，变化很缓慢。 其中，后两种分量对系统频率的变化起主要作用。 频率的调节手段 负荷功率频率特性的定义和表示方法 负荷的频率调节效应 负荷频率调节效应的定性描述 负荷频率调节效应的定量描述 负荷频率调节效应的例题分析 例题求解过程 发电机组功率频率特性的定义和表示方法 ①定义 发电机组输出功率与系统频率变化之间的关系PG = F( f )。它取决于调速系统的特性。 ②表示方法 （1）未配置调速器的情形? （2）配置调速器的情形? (1)未配置调速器的情形 发电机组的转矩方程近似表示为： MG* = A?B?* PG* = K(A?* ?B?2*) PG* = c1f* ? c2f2* 通常，c1 =2c2。于是，未配置调速器时的特性如右图所示。 当f* = - c1 /(-2 c2) = 1.0时（额定条件下），PG*取得最大值。 (2)配置调速器的情形 调速器使进汽（水）量随发电机转速而变，从而使原动机的工作点在不同的静特性曲线间转移，形成右图所示形状的近似工作特性（有差调节），其斜率数值称调差系数，即 两台机组间有功功率的分配 设两机组额定输出功率（fN时）为PGN1和PGN2，和PGN =PGN1 +PGN2。当负荷增加引起频率下降?f后，两机组总的功率变化将为： ?PG=?PG1+?PG2 =??f / R1 ??f / R2 =??f / R 其中，两台机组的等值调差系数为： R = 1/(1/ R1 +1/ R2) 对标幺值情形： ?PG=?PG1+?PG2=PGN1?PG1*+PGN2?PG2* = ?PGN1?f* / R1* ? PGN2?f* / R2* = ??f* (PGN1/R1* +PGN2/ R2*) 多台机组间有功功率的分配 将两机组的结论推广到n台机，等值调差系数为： 或 或等值调节方程 ?f* + R*?PG* =0。 当系统中机组承担的有功功率总量的增量已知后，即可求得频率变化，从而可以求出各台机组所承担的有功功率的增量大小。 调节特性的失灵区 测量元件不灵敏造成调速器具有一定的失灵区，使得调节特性在理想状态附近产生一条失灵带，失灵带的宽度以失灵度?表示： ? = ?fw / fN = ?fw* 其中 ?fw为最大频率呆滞。与此对应的最大功率误差为： ?Pw = ?fw /R 或 ?Pw* = ?fw* /R*= ? / R* 可知：失灵带导致功率误差，误差与调差系数成反比。R*不能太小，否则功率误差过大。 失灵区虽有不利影响，但失灵区也不能没有或过小，否则当f 稍有变化时，调速器就要调节，反而会使阀门调节过分频繁，产生负面影响。因此，在一些非常灵敏的电液调速器中，常人为适当增加不灵敏区。 电力系统的频率特性 在将网损功率归并到负荷中时，电力系统的频率特性实际上已经决定于发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性，二者的交点即为系统频率的稳定运行点。下面具体分三种情况分析系统的频率特性： 1. 初始状态（或额定状态fN ）? 2. 小额负荷增加?PL（不会使频率下降太多）? 3. 大额负荷增加?PL（致使频率下降太多，超过允许值）? 工作点转移图 初始状态 小额负荷增加 大额负荷增加 第2节 调速器原理 一、调速器的种类? 二、机械液压调速器 （1）示意图? （2）测速机构? （3）执行机构? （4）转速给定机构（特性平移机构）? 三、功率