【文章內(nèi)容簡介】 ?三、電力系統(tǒng)頻率控制的基本原理 （一）、頻率的一次調(diào)整 BfBGDPLP?GCPCfCGP?39。LP?AfA? ?LPf? ?39。LPf0f? ?GPf39。0f? ?39。GPfBf?1f?Cf?第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 GPf0 GAPD（二）頻率的 二次調(diào)整 (三 )、調(diào)頻電廠的選擇 第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行的發(fā)電機組都裝有調(diào)速器。當(dāng)系統(tǒng)負荷變 化時，有可調(diào)容量的機組均參與頻率的一次調(diào)整，而二次調(diào)整 只由部分發(fā)電廠承擔(dān)。從是否承擔(dān)頻率的二次調(diào)整任務(wù)出發(fā)， 可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調(diào)頻廠和非調(diào)頻廠兩類。調(diào)頻廠負 責(zé)全系統(tǒng)的頻率調(diào)整任務(wù)；非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只 按調(diào)度控制中心預(yù)先安排的負荷曲線運行，而不參加頻率調(diào) 整。選擇調(diào)頻電廠時，主要考慮下列因素： (1)具有足夠大的容量和可調(diào)范圍； (2)允許的出力調(diào)整速度滿足系統(tǒng)負荷變化速度的要求； (3)符合經(jīng)濟運行原則； (4)聯(lián)絡(luò)線上交換功率的變化不致影響系統(tǒng)安全運行。 水輪發(fā)電機組的出力調(diào)整范圍大，允許出力變化速度快，一 般宜選水電廠擔(dān)任調(diào)頻。 四、電力系統(tǒng)的有功功率控制 第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 （一）電力系統(tǒng)中的有功功率平衡 （二）并聯(lián)運行機組間的有功功率分配 f PG 0 PG1(f) PG2(f) f1 PG1 PG2 △ PG1 △ PG2 f2 PG1’ PG2’ G G eiGiGei1iiiiiiP f PPPf??????? ? ? ???用 標(biāo) 幺 值 表 示 的 第 臺 機 組 的 調(diào) 差 系 數(shù) ；一 次 調(diào) 頻 結(jié) 束 時 產(chǎn) 生 的 系 統(tǒng) 頻 率 調(diào) 節(jié) 偏 差 ?！?— 第 臺 機 組 增 加 的 功 率 ；— —— — 第 臺 機 組 的 額 定 有 功 功 率 ；— —第七節(jié) 電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制的基本原理 GeG G e1 *1GDDG e G e11LLS G D r LSGGDDSr r G D e L e1m miiii iimmiiiiifPKPKPPPPK K K K ffKKiKKK K P P?????? ???????? ? ????????? ? ???? ? ? ? ? ? ? ???? ???的 求 取 方 法 ：— — 第 臺 機 組 的 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 ；— — 等 效 機 組 的 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 ；— — 等 效 機 組 的 調(diào) 差 系 數(shù) ；— — 系 統(tǒng) 的 單 位 調(diào) 節(jié) 功 率 ；— — 系 統(tǒng) 的 熱 備 用 ， 。第八節(jié) 聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率和有功功率控制 第九節(jié) 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法和自動發(fā)電控制 一、電力系統(tǒng)的自動調(diào)頻方法 有主導(dǎo)發(fā)電機法、虛有差法、積差調(diào)節(jié)法等 二、自動發(fā)電控制（ AGC） 四個基本目標(biāo)： ① 使電力系統(tǒng)的發(fā)電出力和負荷功率相匹配； ② 將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值； ③ 空盒子區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線的交換功率與計劃值相等，實現(xiàn)各區(qū) 域內(nèi)有功功率的平衡； ④ 在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進行負荷的經(jīng)濟分配。 第十節(jié) 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度 主要內(nèi)容有： ?各類發(fā)電廠的運行特點及其合理組合； ? 發(fā)電設(shè)備的經(jīng)濟特性； ? 經(jīng)濟調(diào)度控制的主要算法；（等微增率算法、梯 度法、線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃法） ? 火電廠之間的負荷經(jīng)濟分配； ? 水、火電廠之間的負荷經(jīng)濟分配； ? 電力系統(tǒng)網(wǎng)損及網(wǎng)損微增率。 第四章 電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制 (一 )、 電壓偏移對電力用戶的影響 負荷 — 用電設(shè)備在某時刻從系統(tǒng)中取用的功率 負 荷 類 型 異步電動機 同步電動機 各類電爐 整流設(shè)備 電子儀器 電燈 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 電力負荷中比重最大的是異步電動機，它的轉(zhuǎn)矩與端電壓的平 方成正比。如果額定電壓時最大轉(zhuǎn)矩為 100％，當(dāng)電壓下降到 90％時，它的最大轉(zhuǎn)矩將下降到額定電壓轉(zhuǎn)矩的 81％。因此， 當(dāng)電壓過低時可使電動機拖動能力下降；使繞組溫度上升，加 速絕緣老化，嚴(yán)重情況下，甚至使電動機燒毀。電壓下降時會 使電動機的轉(zhuǎn)速下降，將影響工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 負荷變化是隨機的 — 規(guī)律性用負荷曲線表示 電爐的用功功率與電壓的平方成正比，煉鋼廠中的電爐會 因電壓降低而增加冶煉時間，從而影響產(chǎn)量。 電壓過低時，照明設(shè)備的發(fā)光頻率和亮度會大幅度下降。 電壓過高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損；使變壓器、電動機 等的鐵心飽和程度加深，鐵心損耗增大，溫升增加，壽命 縮短。 照明負荷，尤其是白熾燈，對電壓變化很敏感。電壓過高 會使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于額定值 10％，壽命 將縮短一半。電壓偏離額定值時，日光燈的壽命也會縮 短。 沖擊負荷（如軋鋼機等）會引起電壓突然下降和恢復(fù)，產(chǎn) 生電壓閃變。電壓閃變對沖擊負荷附近的用戶產(chǎn)生不良影 響，如燈光閃爍。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 （二）電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響 電廠中的廠用機械（如給水泵、循環(huán)水泵、送風(fēng)機、吸風(fēng)機、 磨媒機等）是由電動機驅(qū)動的。電壓下降會使電動機轉(zhuǎn)速下 降、出力減少，并影響廠用機械的出力。這將直接影響鍋爐和 汽輪機的運行，嚴(yán)重時會使電廠出力下降，危機電力系統(tǒng)的安 全運行。 如果電力系統(tǒng)中無功功率嚴(yán)重短缺，電壓水平過于低下，使某 些樞紐變電站的母線電壓運行在臨界值之下時，母線電壓有一 微小下降就會發(fā)生負荷消耗的無功功率增加量大于系統(tǒng)向該點 提供的無功功率增加量，使無功缺額進一步增大，電壓進一步 下降。如此惡性循環(huán)的結(jié)果，會使該樞紐變電站的母線電壓下 降到很低的水平。這種現(xiàn)象即所謂“電壓崩潰”。電壓崩潰后， 大量電動機自動切除，某些發(fā)電機組失步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列或大 面積停電。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 二、電力系統(tǒng)無功功率控制的必要性 維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi) 電力系統(tǒng)的電壓是靠電力系統(tǒng)中無功功率平衡維持的。要控制電力系統(tǒng)在額定電壓運行，就要控制電力系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率等于電力系統(tǒng)負荷在額定電壓時所需消耗的無功功率。如果這個“等于”關(guān)系不能滿足，電力系統(tǒng)就會偏離額定電壓運行?？梢?，維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是靠控制電力系統(tǒng)無功電源的出力實現(xiàn)的。 提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 電力系統(tǒng)的無功電源除了同步發(fā)電機外，還有并聯(lián)電容器同步調(diào)相機、同步電動機、靜止補償器等。 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 高壓輸電線路的充電功率相當(dāng)于在線路上并聯(lián)了電容器，因此高壓輸電線路也可以看成無功電源。選用哪種無功電源，將他們配置在何處，如何控制系統(tǒng)中無功電源的出力，是很重要的。這些工作做得好，不僅可以提高電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，而且還會減少無功功率傳輸過程中造成的無功和有功功率損耗，而且可以提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。例如，對于遠離負荷中心的電廠，就不要它發(fā)復(fù)哦多的無功功率送往負荷。這是因為遠距離地從電源經(jīng)過變壓器和輸電線路向負荷輸送無功功率，要產(chǎn)生電壓損耗（高壓線路和變壓器上的電壓損耗主要由無功功率造成的）和有功功率損耗，而且輸送距離越遠，經(jīng)過的環(huán)節(jié)越多，電壓損耗和有功功率損耗就越大。因此，無功功率一般都盡可能就地、就近平衡 第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓和無功功率控制的必要性 維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定 發(fā)電機是電力系統(tǒng)中重要的無功電源，而控制發(fā)電機輸出無功功率的是發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定方面，合理地選用自動勵磁調(diào)節(jié)器，可以使發(fā)電機出口某一電抗后面地電壓維持不變。這相當(dāng)于將發(fā)電機電抗和發(fā)電機后地電抗減少至零，從而提高電力系統(tǒng)地靜態(tài)穩(wěn)定性。在暫態(tài)穩(wěn)定方面，采用高勵磁頂值、快速響應(yīng)的勵磁系統(tǒng)，會使發(fā)電機在加速過程中迅速增大勵磁電流，從而有效地改善電力系統(tǒng)地暫態(tài)穩(wěn)定性。在現(xiàn)代大型發(fā)電機上采用高性能的勵磁調(diào)節(jié)器提高勵磁頂值電壓和勵磁電壓上升速度，對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定有明顯的效果。 第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無功功率控制 一、電力系統(tǒng)的電壓控制 電力系統(tǒng)電壓控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無功功率 電源發(fā)出的無功功率等于負荷在額定電壓下消耗的無功功率的 總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是控 制電力系統(tǒng)各結(jié)點電壓在允許范圍之內(nèi)。 電力系統(tǒng)的電壓監(jiān)視和控制是通過監(jiān)視和控制電壓中樞點的電 壓實現(xiàn)的。所謂電壓中樞點是指反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電 廠和樞紐變電站的母線電壓。 第二節(jié)、電路系統(tǒng)電壓和無功功率控制 二、電力系統(tǒng)的無功功率控制 電力系統(tǒng)無功功率控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無功 功率電源發(fā)出的無功功率等于負荷在額定電壓下消耗的無功功 率的總合，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次 是保證上述“等于”成立的前提下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中的無功功率 的分布，即電力系統(tǒng)無功功率的優(yōu)化控制。優(yōu)化的內(nèi)容有：① 負荷所需的無功功率讓哪些無功電源提供最好，即無功電源的 最優(yōu)分布；②負荷所需的無功功率是讓已投入運行的無功電源 供給好，還是裝設(shè)新的無功電源更好，即無功功率的優(yōu)化補償 第三節(jié)、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對它的基本要求 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 1所示。它由同 步發(fā)電機及其電壓互感器（ YH）、電流互感器 （ LH）和勵磁系統(tǒng)組成的一個反饋自動控制系統(tǒng)。 勵磁系統(tǒng)是向發(fā)電機供給勵磁電流的系統(tǒng)，包括生 產(chǎn)發(fā)電機勵磁電流的勵磁功率單元、自動勵磁調(diào)節(jié) 器、手動調(diào)節(jié)部分以及滅磁、保護、監(jiān)視裝置和儀 表等。自動勵磁調(diào)節(jié)器是根據(jù)發(fā)電機電壓和電流的 變化以及其它輸入信號，按事先確定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控 制勵磁功率單元輸出（勵磁）電流的自動裝置。 第三節(jié)、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對它的基本要求 第三節(jié)、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對它的基本要求 一、同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的主要任務(wù) （一）、同步發(fā)電機的允許運行范圍 Eqn Xd IN UN IN UN Eqn jINXd ???s indqXUEP ?Iq jIqx 第一節(jié)同步發(fā)電機的運行 受限條件 定子繞組： IN為限 — S園弧 轉(zhuǎn)子繞組： 勵磁電流為限 — F園弧 原動機出力：額定有功功率 — BC直線 其它約束： 靜穩(wěn)、進相導(dǎo)致漏磁引起溫升 — T弧 fedqn iXE ?第三節(jié)、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對它的基本要求 在系統(tǒng)正常運行條件下，供 給同步發(fā)電機所要求的勵磁功 率，對于不同的負載情況，均 應(yīng)能對勵磁電流自動調(diào)節(jié)，以 維持機端或系統(tǒng)某點電壓在給 定的水平。右圖為在 10s時突增 一無功負荷 20s時切除時發(fā)電機 各參數(shù)的變化仿真曲線，可見 無功負荷增加時，勵磁系統(tǒng)調(diào) 節(jié)輸出的勵磁電壓以滿足無功 負荷要求，來維持機端電壓保 持不變。 二、同步發(fā)電機的進相與調(diào)相運行 進相 發(fā)有功，吸收無功 輸電線路長、電容大、輕載時電壓升高，需吸收無功 時，發(fā)電機從遲相轉(zhuǎn)為進相， If越小， 越大 靜穩(wěn)態(tài)儲備下降、端部嚴(yán)重發(fā)熱、影響出力 ?c osUEI qf ?? ?調(diào)相 只發(fā)或吸收無功 調(diào)壓需要 水輪機低水位 汽輪機處于檢修 汽輪機的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)很低 第三節(jié)、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的 主要任務(wù)和對它的基本要求 應(yīng)能保證并聯(lián)運行發(fā)電機組的無功功率得到合理分配，因此對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性應(yīng)有一定的要求。 39。39。Q Q 1 Q 239。,39。39。Q Q 1 Q 2。VVI I II I I? ? ? ? ????均 具 有 有 差 特 性 。 兩 機 組 的 電 壓 必 然 相等 ， 各