自动调频方法和自动发电控制.ppt
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1、North China Electric Power University,1/29,2023/10/18,第四节 电力系统自动调频,现代电力系统调频的主要任务维持系统频率在给定水平,考虑机组负荷的经济分配和保持电钟的准确性,带基本负荷发电厂经济性较好的高参数火电厂、热电厂、核电厂,调峰厂经济性较差的机组,调频厂承担计划负荷与实际负荷的差值部分,在电网容量较大时,由多个电厂共同完成调频任务,North China Electric Power University,2/29,2023/10/18,控制调频器的信号有比例、积分、微分三种形式,1、比例调节:按频率偏移的大小,控制调频器按比例地增、
2、减机组功率。这种方法只能减小但不能消除系统频率偏移。,2、积分调节:按频率偏移对时间的积分控制调频器,这种方法可以实现无差调节,但是在负荷变动的最初阶段因控制信号不大而延缓了调节过程。,3、微分调节:按频率偏移对时间的微分控制调频器,在负荷变动的最初阶段增减调节较快,但是随着频率偏差趋于稳定时,调节量也就趋于零,在稳态时它不起作用。,综合比例、积分、微分信号作为调频器的控制信号,改变功率设定值,一、电力系统自动调频方法,为了维持系统频率在允许的偏差范围之内要进行人工的或自动的频率二次调整。自动调频不仅反应速度快、频率波动小,还顾及到其它方面的要求,例如实现有功负荷的经济分配、保持系统联络线交换
3、功率为定值和满足系统安全经济运行的各种约束条件等。所以现代电力系统普遍装设自动调频装置。,(一)主导发电机法,在调频电厂中一台主导发电机上装设无差调频器,其调节准则为f0,在其他机组上装有功功率调整器,使这些机组的功率随主导机组的功率按比例地变化,协助主导发电机的调频工作。它们的调节准则是 PiiP1(i=2,3,.,n)。,在负荷发生变化时,调频电厂中主导发电机组的调节系统首先动作,改变主导机组的功率P1,力图维持系统频率恒定,f0由于主导机组的功率P1发生变化,所以协助调频的机组也随之作相应的功率调整,力图使它们的调节功率与主导机组间维持给定的比例关系PiiP1。,在调节过程中,主导机组按
4、系统频率不断地调节,协助调频机组按PiiP1跟随主导机进行调节,直到系统频率恢复到额定值f0,协助调频机组与主导机组调节功率符合给定比例PiiP1且P1iP1PL时调节过程才结束。,这时系统中不参加调频的其余机组的功率维持不变,计划外负荷的变动全部由调频机组承担。由于这种方法开始只适用于有G1调整,之后要反复调整,直到满足调频规则要求,调整过程缓慢。且这种方法只适用于只有一个调频电厂的情况。因此,只在中小型电力系统中应用。,9/29,2023/10/18,主导发电机法,负荷变动,系统频率改变,主导发电机组调节系统动作,协助调频机组调整功率,系统频率随之改变,调节结束,否,是,存在的问题调节缓慢
5、,适应于中小电力系统,(二)积差调节法,积差调节法是根据系统频率偏差的累积值调节频率的。先假定系统中由一台发电机进行频率积差调节,调节准则为KPR+dt=0 式中=-e系统频率偏差;PR调频机组的有功出力增量;K调频功率的比例系数。积差的调节过程可用图3-42来说明。,fe,f,f,0,t,t,t,t 2,dt,PR,PR2,PR1,缺额,图3-42 积差调频过程,即调频机组增大有功出力,频率下降到一个最低值后,逐步回升,直至t2时刻为止。,0,t3,t 1,t4,即调频机组有功出力不变。设t1时刻出现了计划外负荷增量,,fe,f,f,f,0,t,t,t,t 1 t 2,dt,PR,PR2,P
6、R1,缺额,图3-42 积差调频过程,在t2t3时间段内,调频机组增加的有功出力与计划外负荷增量相等,f=fe 稳定运行,f=0,所以,这时PR维持维持PR1值,即调频机组保持t2时刻的有功出力不再增大。设t3时出现了计划外负荷减少,在t3t4时间段内,ffe,0,t3 t4,0,t4,fe,f,f,f,0,t,t,t,0 t 1 t 2 t 3 t 4,dt,PR,PR2,PR1,缺额,盈余,图3-42 积差调频过程,即调频机组有功出力减少,直至t4时刻,调频机组出力增量又与计划外负荷变化相等,f=fe稳定运行,f=0,调节过程又一次结束。,t4,积差调节法的特点是调节过程只能在=0时结束。
7、当 0,dt就不断累积新值,式(3-103)就不平衡,调节过程就要继续下去。当调节过程结束时,=0,而dt=KPR=常数。此常数与计划外负荷成正比。计划外负荷越大,系统频率偏差积分的积累值也越大,则电钟的计时误差也越大。为保持电钟的准确性,可在夜间低谷负荷进行补偿。所以积差调节法又称同步时间法。,多台机组的积差调频:,调节方程式为,(3-107),(3-108),一般认为系统中各点频率相同,是一全系统一致的参数(实际上暂态过程中系统各点的频率有差别),所以各机组的dt是相等的。设系统计划外负荷为PD,则,(3-109),(3-110),式(3-111)表明,调节过程结束后,各机组按一定的比例分
8、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.,(3-111),将式(3-110)代入(3-108)得每台调频机组计划外承担的负荷为,积差调节法的缺点是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。为此,一般不单纯采用积差调节法,而是在积差调节法的基础上增加频率瞬时偏差调节信号,得到改进的积差调节方程式。,f+i(Ri+if dt)=0(i=1,2,n),f+i(PRi+if dt)=0(i=1,2,n)f 系统频率瞬时偏差,fff e;i 第i台调频机组的调差系数;i第i台调频机组的有功功率分配系数,i1(i=1,2,n);系统功率与频率的转换系数。上式可得:,计划外
9、负荷变动时,产生f,式中第一项与f成正比,f越大,PRi越大,f 项起加快调节过程作用。第二项同(3-108),在调节过程中,f逐渐缩小,在调节过程结束时,f=0,f必须为零,否则f dt就会不断的变化,调节过程就不会结束。,每台调频机组承担的有功出力变化量为PRiif dt(i=1,2,n)由式(3-113)得式(3-114):,所以,式(3-113)表示调频结束后将把系统增加的负荷PD按一定的比例(i)分配给各调频机组。,(3-113),积差调节法维持系统频率的精度取决于各调频机组的频差积分信号数值的一致性。按照获得频差积分信号的不同,电力系统实现积差调节法有两种方式。,(二)积差调节的实
10、现方法,一种是所谓的集中调频方式,即在系统调度中心设置一套高精度(可达10-710-9)的标准频率发生器,集中产生频差积分信号f dt,确定各调频发电厂应承担的负荷变化量,然后通过远动装置将此信号送至各调频发电厂,各调频发电厂再根据运行方式分配给各调频机组。这种调频方式的优点是各调频电厂的频差积分信号是一致的,但需要有远动装置。,集中调频方式如图3-43所示。,调频器,另一种是在调频厂就地产生频差积分信号,不用远动装置就可使计划外负荷在所有调频机组间按一定比例分配。为了使各调频机组所在地测得的f 尽可能一致,避免频率偏差积分值的差异而造成功率分配上的误差,所以对标准频率的要求比较高,通常用石英
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