1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理知識(shí)點(diǎn)楊冠城主編緒論1. 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 對(duì)發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備運(yùn)行的控制與操作的自動(dòng)裝置，是直接為電力系統(tǒng)安 全、經(jīng)濟(jì)和保證電能質(zhì)量服務(wù)的基礎(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備。電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置有兩種類型：自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和自動(dòng)操作裝置。2. 電氣設(shè)備的操作分正常操作和反事故操作兩種類型。(1) 按運(yùn)行計(jì)劃將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行的操作為正常操作。(2) 電網(wǎng)突然發(fā)生事故，為防止事故擴(kuò)大的緊急操作為反事故操作。 防止電力系統(tǒng)的系統(tǒng)性事故采取相應(yīng)對(duì)策的自動(dòng)操作裝置稱為電力系統(tǒng)安全自動(dòng)控 制裝置。3電力安全裝置 發(fā)電廠、變電所等電力系統(tǒng)運(yùn)行操作的安全裝置，是為了保障電力系統(tǒng)運(yùn)行人員的人身安全的監(jiān)護(hù)裝置。 自

2、動(dòng)裝置及其數(shù)據(jù)的采集處理電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù)是連續(xù)的模擬量，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部參與運(yùn)算的信號(hào)是離 散的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，所以，自動(dòng)裝置的首要任務(wù)是數(shù)據(jù)采集和模擬信號(hào)的數(shù)字化。1、硬件組成形式 從硬件方面看，目前電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有四種 : 即微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)(Distributed control system DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(Field bus Con trol SystemFCS)。2、采樣對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)x(t)，按一定的時(shí)間間隔Ts,抽取相應(yīng)的瞬時(shí)值，這個(gè)過程 稱為采樣。采樣過程就是一個(gè)在時(shí)間和幅值上連續(xù)的模擬信號(hào) x(t) ，通過一個(gè)周期性開閉

3、 (周期 為Ts,開關(guān)閉合時(shí)間為t )采樣開關(guān)S后，在開關(guān)輸出端輸出一串在時(shí)間上離散的脈沖 信號(hào) xS(nTS)。3、采樣定理采樣周期Ts決定了采樣信號(hào)的質(zhì)量和數(shù)量：Ts太小，會(huì)使x s(nTs)的數(shù)據(jù)劇增，占用大量的內(nèi)存單元；Ts太大，會(huì)使模擬信號(hào)的某些信息丟失，當(dāng)將采樣后的信號(hào)恢復(fù) 成原來的信號(hào)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)失真現(xiàn)象，而失去應(yīng)有的精度。因此，選擇采樣周期必 須有一個(gè)依據(jù)，以保證x s(nTs)能不失真地恢復(fù)原信號(hào)x(t)。這個(gè)依據(jù)就是采樣定理。香農(nóng)(shannon)采樣定理：采樣頻率大于原模擬信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍，則模 擬信號(hào)可由采樣信號(hào)來唯一表示。4、量化連續(xù)模擬信號(hào)經(jīng)過采樣后，成

4、為時(shí)間上離散的采樣值，其幅值在采樣時(shí)間T內(nèi)依然是連續(xù)的。采樣幅值仍然是模擬量。為了能用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，采樣值需轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。由于二進(jìn)制代碼的位數(shù)是有限 的，只能代表有限個(gè)信號(hào)的電平，故在編碼之前，首先要對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行“量化”。量化就是把采樣信號(hào)的幅值與某個(gè)最小數(shù)量單位的一系列整數(shù)倍比較，以最接近于 采樣信號(hào)幅值的最小數(shù)量單位倍數(shù)來表示該幅值。設(shè)N為數(shù)字量的二進(jìn)制代碼位數(shù)，量化單位定義為量化器滿量程電壓值UFsr與 2N的比值，用 q 表示，即q=UFsR / 2 N量化方法可以采用“有舍有入”的量化方法。5、編碼把量化信號(hào)的數(shù)值用二進(jìn)制代碼表示。6、標(biāo)度變換進(jìn)入A/D的信號(hào)一般是電平信號(hào)，但其

5、意義卻有所不同。例如同樣是5V電壓，可以代表540C蒸汽溫度，也可以代表 500A電流、110kV電壓等。因此，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的同一數(shù)字量所代表的物理意義是很不相同的。所以要由計(jì)算機(jī)乘上不同的系數(shù)進(jìn)行標(biāo) 度轉(zhuǎn)換，把它們恢復(fù)到原來的量值。思考：1、為什么模擬信號(hào)的采樣幅值仍是模擬量，而經(jīng)過量化和編碼就成了數(shù)字量2、為何量化引入的最大誤差為 1/2LsB3、交流采樣和直流采樣各有什么優(yōu)、缺點(diǎn)它們各適用于什么場(chǎng)合第二章 同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列 1、并列操作：將 一臺(tái)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使之符合并列條件后才允許斷路器QF合閘，將發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)組并列時(shí)遵循如下的原則：(1) 并列斷

6、路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡可能小，其瞬時(shí)最大值一般不超過12倍的額定電流。(2) 發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減小 對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。3、并列方法分類( 1 )準(zhǔn)同期并列待并發(fā)電機(jī)組已經(jīng)加上了勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)參數(shù)使之符合并列條 件后合上發(fā)電機(jī)出口斷路器。( 2)自同期并列將一臺(tái)未加勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)組升速到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻率3 S不超過允許值，且在機(jī)組的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并列斷路器QF接著給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，在發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)逐漸增長的過程中，由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機(jī)組拉 入同步運(yùn)行。5 發(fā)電機(jī)并列的理想條件：并列斷路器兩

7、側(cè)電源電壓的三個(gè)狀態(tài)量全部相等。即：這時(shí)，并列合閘的沖擊電流等于零，并且并列后發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)立即進(jìn)入同步運(yùn) 行，不發(fā)生任何擾動(dòng)現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)并列的實(shí)際條件：(1) 電壓幅值差不超過額定電壓的 510(2) 頻率差不超過額定頻率的合閘瞬間相角差不超過5 度(1) 電壓幅值 不等設(shè)發(fā)電機(jī)并列時(shí)頻率fG = fx、相角差S e等于零、電壓幅值不等(UgUx)。沖擊電 流主要為無功電流分量。1) UG U x沖擊電流滯后發(fā)電機(jī)電壓 90 度，并列后發(fā)電機(jī)立即帶無功負(fù)荷；2) UG Ux沖擊電流超前發(fā)電機(jī)電壓 90 度，并列后發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功負(fù)荷；(2) 合閘相角差設(shè)并列合閘時(shí)電壓幅值相等、頻率相等，

8、但合閘瞬間存在相角差。 當(dāng)相角差較小時(shí)，沖擊電流主要為有功電流分量，說明合閘后發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間立 刻交換有功功率，使機(jī)組聯(lián)軸受到突然沖擊1) 發(fā)電機(jī)電壓超前，沖擊電流基本與發(fā)電機(jī)電壓同相，并列后發(fā)電機(jī)立即發(fā)出有 功功率；2) 發(fā)電機(jī)電壓滯后，沖擊電流基本與發(fā)電機(jī)電壓反相，并列后發(fā)電機(jī)立即從系統(tǒng) 吸收有功功率；(3) 頻率不相等 設(shè)并列時(shí)電壓幅值相等但頻率不相等，這時(shí)斷路器兩側(cè)間電壓差us 為脈動(dòng)電壓。S e從0變到2n所需的時(shí)間注意：相角差Se是時(shí)間的函數(shù)，所以并列時(shí)合閘相角差Se與發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)間有關(guān)，如果發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)間不恰當(dāng)，就有可能在相角差較大時(shí)合閘，以致引起較大的 沖擊電流。如果并

9、列時(shí)頻率差較大，即使合閘時(shí)的相角差 S e 很小，滿足要求，但這時(shí) 待并發(fā)電機(jī)需經(jīng)歷一個(gè)很長的暫態(tài)過程才能進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)甚至失步。請(qǐng)理解圖 2-6 及圖 2-7 。8、越前時(shí)間：考慮到斷路器操作機(jī)構(gòu)和合閘回路控制電器的固有動(dòng)作時(shí)間，必須在兩 電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號(hào)，這一時(shí)間的提前量稱為越前時(shí)間。準(zhǔn)同期并列裝置采用的提前量有恒定越前相角和恒定越前時(shí)間兩種。(1) 在UG與UX兩相量重合之前恒定角度 S yj發(fā)出合閘信號(hào)的，稱為恒定越前相角 并列裝置。(2) 在UG與UX兩相量重合之前恒定時(shí)間tYj，發(fā)出合閘信號(hào)的，稱為恒定越前時(shí) 間并列裝置。一般取越前時(shí)間tYJ等于并列裝置合閘出

10、口繼電器動(dòng)作時(shí)間tc和斷路器的合閘時(shí)間 t QF之和。9、準(zhǔn)同期并列裝置的控制邏輯恒定越前時(shí)間準(zhǔn)同期并列裝置中的合閘信號(hào)控制單元由滑差角頻率檢測(cè)、電壓差檢 測(cè)和越前時(shí)間信號(hào)等環(huán)節(jié)組成。它的控制邏輯如圖 2-12 所示，需理解原理。注：在一個(gè)脈動(dòng)電壓周期內(nèi)，必須在越前時(shí)間信號(hào)到達(dá)之前完成頻率差和電壓差的 檢測(cè)任務(wù)，作出是否允許并列合閘的判斷10、整步電壓自動(dòng)并列裝置檢測(cè)并列條件的電壓常稱為整步電壓。1 )正弦型整步電壓 因?yàn)樗陌j(luò)線波形是正弦型的，稱為正弦型整步電壓。2)線性整步電壓線性整步電壓只反映 UG 和 Ux 間的相角差特性，與他們的電壓幅值無關(guān)，從而使越 前時(shí)間信號(hào)和頻率差的檢測(cè)不受

11、電壓幅值的影響，提高了并列裝置的控制性。而電壓差 檢測(cè)則由并列兩側(cè)電壓的幅值進(jìn)行比較，另設(shè)專門電路完成。理解圖 2-17 。思考：1、請(qǐng)概括準(zhǔn)同期并列和自同期并列過程的不同之處。2、為何當(dāng)并列雙方的頻率相等時(shí)一般無法并列3、準(zhǔn)同期并列的三個(gè)實(shí)際條件是什么4、為何要考慮越前時(shí)間5、如何理解“脈動(dòng)電壓波形中載有準(zhǔn)同期并列所需檢測(cè)的信息”6、如何理解頻率差檢測(cè)和頻率差調(diào)整兩者之間的關(guān)系7、如何理解電壓差檢測(cè)和電壓差調(diào)整兩者之間的關(guān)系8、例 2-1第 3 章 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁 系統(tǒng)一般由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 提供直流電流，即勵(lì)磁

12、電流；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率 單元的輸出。1、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)(1) 電壓控制(2) 控制無功功率的分配結(jié)論：1)發(fā)電機(jī)與無限大系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，調(diào)節(jié)它的勵(lì)磁電流可以改變發(fā)電機(jī)無功功率的 數(shù)值。2)發(fā)電機(jī)與有限大系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，改變其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不但影響發(fā)電 機(jī)電壓和無功功率，而且也將影響與之并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無功功率。(3) 提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性1)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響 對(duì)于按電壓偏差比例調(diào)節(jié)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)，它使發(fā)電機(jī)能在大于900 范圍的人工穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，即可提高發(fā)電機(jī)輸送功率極限或提高系統(tǒng)的穩(wěn)定儲(chǔ)備。2)勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響增加勵(lì)磁不但減小

13、了加速面積，而且還增加了減速面積，從而改善了發(fā)電機(jī)的暫態(tài) 穩(wěn)定性。(4) 改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件1)改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件2)為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件3) 提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性(5) 水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁2、勵(lì)磁頂值電壓UEFq是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)可能提供的最高輸出電壓值。勵(lì)磁頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓 UEfn之比稱為強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)。一般取2。強(qiáng)勵(lì)電力系統(tǒng)故障造成母線電壓降低時(shí)，迅速將勵(lì)磁電壓增至最大值。 通常將勵(lì)磁電壓在最初內(nèi)上升的平均速率定義為勵(lì)磁電壓響應(yīng)比。3、三相橋式半控整流電路電路不一定是承受最高電壓的晶閘管元件導(dǎo)通，而是受觸發(fā)的晶閘管和最低電壓相 的二極管導(dǎo)通。當(dāng)

14、觸發(fā)脈沖控制角a從0180。范圍內(nèi)移相時(shí)，輸出電壓從最大值連續(xù)降低到零。4、三相橋式全控整流電路a 90時(shí)，輸出平均電壓Ud為正，三相全控橋工作在整流狀態(tài)。90 a 0為正調(diào)差系數(shù)，其調(diào)節(jié)特性下傾，即發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流增大而降低。S 0為負(fù)調(diào)差系數(shù)，其調(diào)節(jié)特性上翹，發(fā)電機(jī)端電壓隨無功電流增大而上升。S =0稱為無差特性，這時(shí)發(fā)電機(jī)端電壓恒為定值。 發(fā)電機(jī)投入或退出電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，要求能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移負(fù)荷，以免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。8、并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配幾臺(tái)發(fā)電機(jī)在同一母線上并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，改變?nèi)魏我慌_(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影響該機(jī) 組的無功電流，而且還影響同一母線上并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無功電流。與此同時(shí)也引

15、起母線 電壓的變化。這些變化與機(jī)組的無功調(diào)節(jié)特性有關(guān)。（1）一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行 一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。但在實(shí) 際運(yùn)行中，由于具有無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)將承擔(dān)無功功率的全部增量，一方面一臺(tái)機(jī) 組的容量有限，另一方面，機(jī)組間無功功率的分配也很不合理，所以這種運(yùn)行方式實(shí)際 上很難采用。若第二臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù) S 0（負(fù)調(diào)差特性），那么，雖然兩臺(tái)機(jī)組也有交點(diǎn)，但 它不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。所以，具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)是不能在發(fā)電機(jī)出口并聯(lián)運(yùn)行的。（3）兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的機(jī)組不能并聯(lián)運(yùn)行（4）正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)可以并聯(lián)運(yùn)行，機(jī)組間無功負(fù)荷

16、的分配取決于各自的調(diào)差 系數(shù)。調(diào)差系數(shù)大的發(fā)電機(jī)承擔(dān)較多的無功增量。若要求各臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)無功負(fù)荷的波動(dòng)量與其額定容量成正比，就要求它們具有相同的調(diào)差系數(shù)。（ 5）單元機(jī)組在變壓器高壓側(cè)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)取負(fù)值（S 0）。橋式濾波器 , 見圖 3-55（c）10、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本控制 正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定電壓和調(diào)節(jié)無功功率。11、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輔助控制輔助控制僅在發(fā)生非正常運(yùn)行工況，需要?jiǎng)?lì)磁調(diào)節(jié)器具有某些特有的限制功能時(shí)起 相應(yīng)控制作用。(1) 瞬時(shí)電流限制(2)最大勵(lì)磁限制： (3) 最小勵(lì)磁限制器。 (4) 電壓頻率 (V/Hz) 限制和保護(hù)。(5) 發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控。1/2 、發(fā)電機(jī)“失磁”是指發(fā)

17、電機(jī)在運(yùn)行中全部或部分失去勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)減弱 或消失。這是發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中可能發(fā)生的一種故障運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)際運(yùn)行中，水輪發(fā)電機(jī)一般不允許失磁運(yùn)行。汽輪發(fā)電機(jī)失磁后，適當(dāng)降低其有 功輸出，在很小的轉(zhuǎn)差下，可以異步運(yùn)行一段時(shí)間 (例如1030min)。思考：例 3-1 例 3-2第 4 章 勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性1 、勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行中常用下列幾種指標(biāo)： 上升時(shí)間tr。響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值10%上升到90%或從5%上升到95%或從 0 上升到 100所需的時(shí)間。(2) 超調(diào)量S p。發(fā)電機(jī)端電壓的最大瞬時(shí)值與穩(wěn)態(tài)值之差對(duì)穩(wěn)態(tài)值之比的百分 數(shù)。(3) 調(diào)整時(shí)間ts。當(dāng)其輸出量與穩(wěn)態(tài)值之差達(dá)到了而

18、且不再超過某一允許誤差范圍 (通常取穩(wěn)態(tài)值的 5%或 2%)時(shí)，認(rèn)為調(diào)整時(shí)間結(jié)束。我國大、中型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)基本技術(shù)條件 (GB7409-1987)對(duì)同步發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài) 響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)作如下規(guī)定：1) 同步發(fā)電機(jī)在空載額定電壓情況下，當(dāng)電壓給定階躍響應(yīng)為 10%時(shí)，發(fā)電 機(jī)電壓超調(diào)量應(yīng)不大于階躍量的 50%，擺動(dòng)次數(shù)不超過 3次，調(diào)節(jié)時(shí)間不超過 10s。2) 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)突然零起升壓時(shí)，自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證其端電壓超調(diào)量不得 超過額定值的15%，調(diào)節(jié)時(shí)間應(yīng)不大于10s，電壓擺動(dòng)次數(shù)不大于3次。2、勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定器讓勵(lì)磁系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的并聯(lián)校正的微分負(fù)反饋電路 。3、勵(lì)磁控制對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的影響

19、輸電線路重負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，在遠(yuǎn)距離輸電并且聯(lián)系薄弱的電力系統(tǒng)中，采用勵(lì)磁調(diào)節(jié) 器后，由于 K5 變負(fù)反而減弱了系統(tǒng)的阻尼能力，導(dǎo)致電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象。 因此，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砀纳齐娏ο到y(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。4、改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 思考：1、對(duì)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本要求是什么2、電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的起因和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。第五章 電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率的變化是由于發(fā)電機(jī)的負(fù)荷與原動(dòng)機(jī)輸入功率之間失去平衡所致，因此調(diào) 頻與有功功率調(diào)節(jié)是不可分開的。 1、電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率一頻率特性當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變，即PL=F(f

20、 ) 有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率頻率特性，是負(fù)荷的靜態(tài)頻率特 性。2、負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)：負(fù)荷取用的功率隨頻率變化的現(xiàn)象。 通常用負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) KL* 來衡量調(diào)節(jié)效應(yīng)的大小。Kl*值一般在13之間。Kl*是無量綱的常數(shù)，它表明系統(tǒng)頻率變化 1 %時(shí)負(fù)荷功率 變化的百分?jǐn)?shù)。3、發(fā)電機(jī)的功率一頻率特性這是一種有差調(diào)節(jié)，其特性稱為有差調(diào)節(jié)特性。特性曲線的斜率為R= -f/ PG(5-13)式中 R- 發(fā)電機(jī)組的調(diào)差系數(shù)。 負(fù)號(hào)表示發(fā)電機(jī)輸出功率的變化和頻率的變化符號(hào)相反。4、調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率分配的關(guān)系發(fā)電機(jī)組間的功率分配與機(jī)組的調(diào)差系數(shù)成反比。調(diào)差系數(shù)小的機(jī)組承擔(dān)的負(fù)

21、荷增 量標(biāo)么值要大，而調(diào)差系數(shù)大的機(jī)組承擔(dān)的負(fù)荷增量標(biāo)么值要小 .在電力系統(tǒng)中，所有機(jī)組的調(diào)速器都為有差調(diào)節(jié)，由它們共同承擔(dān)負(fù)荷的波動(dòng)5、一次調(diào)節(jié)一一用調(diào)速器進(jìn)行的調(diào)節(jié)。通常是有差調(diào)節(jié)。6 般將運(yùn)行電廠分為調(diào)頻廠、調(diào)峰廠和帶基本負(fù)荷的發(fā)電廠三類。其中全天不變的基本負(fù)荷由帶基本負(fù)荷的發(fā)電廠承擔(dān)，這類電廠一般為經(jīng)濟(jì)性能好的高參數(shù)火電廠、熱電廠及核電廠。負(fù)荷變動(dòng)部分按計(jì)劃下達(dá)給調(diào)峰電廠，調(diào)峰電廠一般由經(jīng)濟(jì)性能較差的機(jī)組擔(dān)任。在實(shí)際運(yùn)行中，計(jì)劃負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷不可能完全一致，其差值部分稱為計(jì)劃外負(fù)荷，由 調(diào)頻電廠擔(dān)任。為了保證調(diào)頻任務(wù)的完成，系統(tǒng)中需要備有足夠容量的調(diào)頻機(jī)組來應(yīng)付計(jì)劃外負(fù)荷 的變動(dòng)，而且

22、還須具有一定的調(diào)整速度以適應(yīng)負(fù)荷的變化，當(dāng)電網(wǎng)容量較大，一個(gè)調(diào)頻 電廠不能滿足調(diào)節(jié)要求時(shí)，則選擇幾個(gè)電廠共同完成調(diào)頻任務(wù)。7、調(diào)頻是二次調(diào)節(jié)，用調(diào)頻器(同步器)調(diào)節(jié)，可做到無差調(diào)節(jié)。8、調(diào)頻方法(1) 主導(dǎo)發(fā)電機(jī)法 在調(diào)頻電廠中選定的一臺(tái)主導(dǎo)機(jī)組上裝設(shè)無差調(diào)頻器，其調(diào)節(jié)準(zhǔn)則為f=0 (5-84)在其他機(jī)組上裝設(shè)有功功率調(diào)整器，使這些機(jī)組的功率隨主導(dǎo)機(jī)組的功率按比 例地變化，協(xié)助主導(dǎo)發(fā)電機(jī)的調(diào)頻工作。它們的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則是 Pi 二a Pl (i=2,3，n) (5-85)式中 AP i主導(dǎo)發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)功率；a i 第 i 臺(tái)協(xié)助調(diào)頻機(jī)組的比例系數(shù)；Pi 第 i 臺(tái)協(xié)助調(diào)頻機(jī)組的調(diào)節(jié)功率。當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)系

23、統(tǒng)頻率發(fā)生變化時(shí)，調(diào)頻電廠中主導(dǎo)發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)首先動(dòng)作，改變主導(dǎo)機(jī)組的功率，力圖維持系統(tǒng)頻率恒定，這時(shí)，由于主導(dǎo)機(jī)組的功率變化，所以協(xié)助調(diào)頻的其他機(jī)組也隨之作相應(yīng)的功率調(diào)整，力圖使它們的調(diào)節(jié)功率與主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率間維持給定的比例關(guān)系，直 到系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值，協(xié)助調(diào)頻機(jī)組與主導(dǎo)機(jī)調(diào)頻機(jī)組與主導(dǎo)機(jī)組的調(diào)節(jié)功率符合 給定比例時(shí)為止。(2) 同步時(shí)間法 ( 積差調(diào)節(jié) ) 同步時(shí)間法是按頻率偏差的積分值來進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)轭l率偏差的積分反映了在一定時(shí)間段內(nèi)同步時(shí)間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的偏差同步時(shí)間法的調(diào)節(jié)方程為動(dòng)作移動(dòng)調(diào)速器調(diào)節(jié)特性，增加進(jìn)入機(jī)組的動(dòng)力元素使 等于零，頻率恢復(fù)額定值為止。這時(shí)系統(tǒng)中功率達(dá)到新

24、的APC = - kJ Ad負(fù)荷增加，頻率隨之下降，產(chǎn)生頻率偏差厶f,其積分值/A fdt積累增大，調(diào)頻器 頻率回升。調(diào)節(jié)過程進(jìn)行到 平衡。（3）聯(lián)合自動(dòng)調(diào)頻自動(dòng)調(diào)頻除了維持系統(tǒng)頻率為額定值外，還必須使系統(tǒng)的潮流分布符合經(jīng)濟(jì)、安全等原則，所以集中式聯(lián)合調(diào)頻具有顯著優(yōu)點(diǎn)，是電力系毿自動(dòng)調(diào)頻的方向。負(fù)荷分配是根據(jù)測(cè)得的發(fā)電機(jī)功率 Pg和頻率偏差信號(hào)，按一定的關(guān)系將負(fù)荷分配給發(fā)電機(jī)組，求得各機(jī)組的調(diào)節(jié)功率。決定各機(jī)組調(diào)節(jié)功率AP ci，最簡(jiǎn)單的關(guān)系式為 式中Bf頻率偏差系數(shù)。所以系統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組總的調(diào)節(jié)功竺- m門血p哄二- w） = 丫出-BAf當(dāng)調(diào)節(jié)過程結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)各調(diào)頻機(jī)組調(diào)節(jié)前的功率加調(diào)節(jié)功率與

25、它們的實(shí)發(fā)功率相等，頻率偏差等于零。至于分配到每臺(tái)機(jī)組的調(diào)節(jié)值A(chǔ)Pci則由分配系數(shù)a i規(guī)定。而各機(jī)組調(diào)節(jié)功率之和等于總的調(diào)節(jié)功率。思考：1什么是電力系統(tǒng)負(fù)荷的功率一頻率特性什么是發(fā)電機(jī)組的功率一頻率特性什么是電力系統(tǒng)的頻率特性2、理解調(diào)差特性與機(jī)組間有功功率分配的關(guān)系（P133）某廠有兩臺(tái)正有差特性的發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行，已知#1機(jī)：PGe130( MW)R*10.04#2機(jī)：PGe220(MW)R*? 0.045兩機(jī)組均在額定工況下運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)有功變動(dòng)使本廠減少了5MW勺有功負(fù)荷時(shí),系統(tǒng)的頻率偏差f（Hz）和各機(jī)的有功變化量pG1（mw）和PG2（MW）。3、理解例5-1、例5-2第六章 電力系

26、統(tǒng)自動(dòng)低頻減載及其他安全自動(dòng)控制裝置一、自動(dòng)低頻減載 1、頻率降低較大時(shí)造成的嚴(yán)重后果： (1) 對(duì)汽輪機(jī)的影響運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，某些汽輪機(jī)長時(shí)期低于頻率 4949. 5Hz以下運(yùn)行時(shí)，葉片容易產(chǎn)生裂紋，當(dāng)頻率低到45Hz附近時(shí)，個(gè)別級(jí)的葉片可能發(fā)生共振而引起斷裂事故。(2) 發(fā)生頻率崩潰現(xiàn)象當(dāng)頻率下降到4748Hz時(shí)，火電廠的廠用機(jī)械(如給水泵等)的出力將顯著降低， 使鍋爐出力減少，導(dǎo)致發(fā)電廠輸出功率進(jìn)一步減少，致使功率缺額更為嚴(yán)重。于是系統(tǒng) 頻率進(jìn)一步下降，這樣惡性循環(huán)將使發(fā)電廠運(yùn)行受到破壞，從而造成所謂“頻率崩潰” 現(xiàn)象。(3) 發(fā)生電壓崩潰現(xiàn)象 當(dāng)頻率降低時(shí)，勵(lì)磁機(jī)、發(fā)電機(jī)等的轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低

27、，由于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)下降和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，加劇了系統(tǒng)無功不足情況，使系統(tǒng)電壓水平下降。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)頻 率降至4645Hz時(shí)，系統(tǒng)電壓水平受到嚴(yán)重影響，當(dāng)某些中樞點(diǎn)電壓低于某一臨界值 時(shí)，將出現(xiàn)所謂“電壓崩潰”現(xiàn)象，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞，最后導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。2、電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性在電力系統(tǒng)出現(xiàn)較大功率缺額時(shí)，如能在較低的頻率維持運(yùn)行，主要是依靠了負(fù)荷 頻率特性所起的調(diào)節(jié)作用。其物理概念是：當(dāng)頻率降低時(shí)，負(fù)荷按照自身的頻率特性， 自動(dòng)地減少了從系統(tǒng)中所取用的功率，使之與發(fā)電機(jī)所發(fā)出的功率保持平衡。根據(jù)負(fù)荷 調(diào)節(jié)效應(yīng)能自動(dòng)減少從系統(tǒng)取用功率的概念，不難確定此時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷所減少的功率就等 于功率

28、缺額。3、電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性當(dāng)發(fā)電機(jī)功率與負(fù)荷功率失去平衡時(shí)，系統(tǒng)頻率 fx按指數(shù)曲線變化。系統(tǒng)功率缺額 Ph*值是一個(gè)隨機(jī)的不定數(shù)，但系統(tǒng)頻率fx的變化總可歸納為如下幾種情況。(1) 由于Af心的值與功率缺額AP h*成比例，當(dāng)AP h*不同時(shí)，系統(tǒng)頻率特性分別如 圖 63 中曲線 a、b 所示。該兩曲線表明，在事故初期，頻率的下降速率與功率缺額的 標(biāo)么值成比例，即AP h*;值越大，頻率下降的速率也越大。它們的頻率穩(wěn)定值分別為禾和 Af b。(2) 設(shè)系統(tǒng)功率缺額為AP h,當(dāng)頻率下降至fi時(shí)切除負(fù)荷功率AP l,如果 Pl等于APh, 則發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率剛好 ? 與切除后的系統(tǒng)負(fù)荷功

29、率平衡。系統(tǒng)頻率按指數(shù)由線恢復(fù) 到額定頻率fN運(yùn)行，如圖63中曲線c所示。(3) 上述事故情況下，如果在fi時(shí)切除負(fù)荷功率AP l小于功率缺額AP h值，則系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)頻率就低于額定值。設(shè)切除負(fù)荷AP L1后，正好使系統(tǒng)頻率fx維持在fi運(yùn)行，那么 它的頻率特性如圖6 3中直線d所示。(4) 設(shè)頻率下降至fi時(shí)切除的負(fù)荷功率為AP L2,且APl2比小于上述情況的AP L1,這時(shí)系統(tǒng)頻率fx將繼續(xù)下降，如果這時(shí)系統(tǒng)功率缺額對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)頻率也為fbc-，于是系統(tǒng)頻率的變化過程如圖63中曲線e所示。比較b、e兩曲線也可知，如能及早切除負(fù)荷功率，可延緩系統(tǒng)頻率下降過程。4、自動(dòng)低頻減載的工作原理當(dāng)系統(tǒng)

30、發(fā)生嚴(yán)重功率缺額時(shí)，自動(dòng)低頻減載裝置的任務(wù)是迅速斷開相應(yīng)數(shù)量的用戶 負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某一允許值的情況下，達(dá)到有功功率的平衡，以確保電力系 統(tǒng)安全運(yùn)行，防止事故的擴(kuò)大。5、恢復(fù)頻率在50Hz之間。6、自動(dòng)低頻減載裝置的 動(dòng)作順序接于自動(dòng)低頻減載裝置的總功率是按系統(tǒng)最嚴(yán)重事故的情況來考慮的。然而，系統(tǒng) 的運(yùn)行方式很多，而且事故的嚴(yán)重程度也有很大差別，對(duì)于各種可能發(fā)生的事故，都要 求自動(dòng)低頻減載裝置能作出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，切除相應(yīng)數(shù)量的負(fù)荷功率，只有分批斷開負(fù)荷 功率采用逐步修正的辦法，才能取得較為滿意的結(jié)果。7、任何時(shí)候頻率均不能低于 45Hz。 8、如果出現(xiàn)的情況是：第 i 級(jí)動(dòng)作后，系統(tǒng)頻率可 能穩(wěn)定在fhi，它低于恢復(fù)頻率的極限值fh,但又不足以使下一級(jí)減載裝置啟動(dòng)，因此 要裝設(shè)后備段，以便使頻率能恢復(fù)到允許的限值fh以上。后備段的動(dòng)作頻率應(yīng)不低于前面基本段第一級(jí)的啟動(dòng)頻率，它是在系統(tǒng)頻率已經(jīng)比 較穩(wěn)定時(shí)動(dòng)作的。因此其動(dòng)作時(shí)限可以為系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)Tx的23倍，最小動(dòng)作時(shí)間約為1015s。后備段可按時(shí)間分為若干級(jí)，也就是其啟動(dòng)頻率相同，但動(dòng)作時(shí)延不一 樣，各級(jí)時(shí)間差可不小于5s,按時(shí)間先后次序分批切除用戶負(fù)荷，以適應(yīng)功率缺額大小 不等的需要。 二、自動(dòng)解列裝置解列：系統(tǒng)發(fā)生振蕩性事故時(shí)，按事先確定的方案，將系統(tǒng)分成幾個(gè)子系統(tǒng)。 三、水輪 機(jī)組低頻自啟動(dòng)裝置汽輪發(fā)電機(jī)組從冷狀態(tài)開始