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1、North China Electric Power University第12讲 频率及有功自动调节（3）肖仕武Office:J5B309Tel:80794899North China Electric Power University2/292023/4/11主要内容l一、调频方法n主导发电机法n同步时间法n联合自动调频方法u负荷分配/信息传递方式l二、联合电力系统调频n恒定恒定频率控制率控制FFC（Flat Frequency Control）n恒定交恒定交换功率控制功率控制FTC（Flat Tie-line Control）n频率率联络线功率偏差控制功率偏差控制TBC（Tie-line
2、 load frequency Bias Control）l电力系统的经济调度和自动调频North China Electric Power University3/292023/4/11第四节 电力系统自动调频现代电力系统调频的主要任务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带基本负荷发电厂经济性较好经济性较好的高参数火电厂、热电厂、核电厂的高参数火电厂、热电厂、核电厂调峰厂调峰厂经济性较差的机组经济性较差的机组调频厂调频厂承担计划负荷与实际负荷的差值部分承担计划
3、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 University4/292023/4/11一、调频方法控制调频器的信号有比例、积分、微分三种形式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、减、比例调节：按频率偏移的大小，控制调频器按比例地增、减机组功率。这种方法只能减小但不能消除系统频率偏移。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、积分调节：按频率偏移对时
4、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。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、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，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。调节量也就趋于零，在稳态时它不起作用。综合比例、积分、微分信号综合比例、积分、微分信号作为调频器的控制信号作为调频器的控制信号改变功率设定值改变功率设定值North C
5、hina Electric Power University5/292023/4/111、主导发电机法1、在调频电厂中有一台主导机组上装设无差调节器，、在调频电厂中有一台主导机组上装设无差调节器，调节准则是：调节准则是：2、在其他机组上装设有功功率调整器，使这些机组、在其他机组上装设有功功率调整器，使这些机组的功率随主导机组的功率按比例变化，协助主导发电的功率随主导机组的功率按比例变化，协助主导发电机调频工作，机调频工作，调节准则是：调节准则是：协助调频机组协助调频机组的调节功率的调节功率主导发电机的主导发电机的调节功率调节功率比例系数比例系数North China Electric Powe
6、r University6/292023/4/111、主导发电机法负荷变动负荷变动系统频率改变系统频率改变主导发电机组调节系统动作主导发电机组调节系统动作协助调频机组调整功率协助调频机组调整功率系统频率随之改变系统频率随之改变频率恢复频率恢复到额定值到额定值调节结束调节结束否否是是存在的问题存在的问题调节缓慢，适应于调节缓慢，适应于中小电力系统中小电力系统North China Electric Power University7/292023/4/112、同步时间法思想(无静差调节)同步时间法（积差调差）同步时间法（积差调差）就是按频率偏差的积分值来进行调就是按频率偏差的积分值来进行调节，因
7、为频率偏差的积分反映了在一定时间段内同步时间对标准节，因为频率偏差的积分反映了在一定时间段内同步时间对标准时间的偏差。调节方程为：时间的偏差。调节方程为：North China Electric Power University8/292023/4/112、同步时间法物理解释North China Electric Power University9/292023/4/112、同步时间法系统描述拉普拉斯变换拉普拉斯变换North China Electric Power University10/292023/4/112、同步时间法特性一对其进行分析，对其进行分析，考察其极点考察其极点考考察察
8、第第一一种种情情况况频率偏移动态过程具有阻频率偏移动态过程具有阻尼振荡的形式尼振荡的形式North China Electric Power University11/292023/4/112、同步时间法特性一考考察察第第二二种种情情况况频率偏移动态过程具有阻频率偏移动态过程具有阻尼的临界振荡形式尼的临界振荡形式考考察察第第三三种种情情况况频率偏移动态过程具有非频率偏移动态过程具有非振荡的衰减形式振荡的衰减形式North China Electric Power University12/292023/4/112、同步时间法动态响应以上三种情况表明，系统控制调节总是稳定的。一般地不希望出现以上
9、三种情况表明，系统控制调节总是稳定的。一般地不希望出现振荡形式，总是调节系统使整个调节过程处于非振荡衰减的情况。振荡形式，总是调节系统使整个调节过程处于非振荡衰减的情况。拉普拉斯拉普拉斯反变换反变换在频率偏差变化过程的初始在频率偏差变化过程的初始阶段积分控制来不及起作用。阶段积分控制来不及起作用。在频率偏差变化过程经过一在频率偏差变化过程经过一段时间后实现了无差调节段时间后实现了无差调节结论：积分方法调节缓结论：积分方法调节缓慢，不能保证频率的瞬慢，不能保证频率的瞬时偏差在规定的范围内。时偏差在规定的范围内。North China Electric Power University13/292
10、023/4/112、同步时间法改进积分方法调节缓慢，不能保证频率的瞬时偏差在规定的范围内。积分方法调节缓慢，不能保证频率的瞬时偏差在规定的范围内。改进方法改进方法:将频率将频率f 的瞬时偏差的瞬时偏差 和频率偏差积分和频率偏差积分 相结合相结合,构成频率积差调节方法构成频率积差调节方法.调节结束调节结束时为零时为零比例系数比例系数机组承担的功机组承担的功率调节量率调节量机组调节功率机组调节功率分配系数分配系数功率频率换算功率频率换算系数系数North China Electric Power University14/292023/4/112、同步时间法实现问题调节结束调节结束调节过程调节过程
11、调节结束后，计划外负荷按比例在调频机组间分配。计调节结束后，计划外负荷按比例在调频机组间分配。计划外负荷越大，则频率累积误差也越大划外负荷越大，则频率累积误差也越大对于以上调整过程，频率偏差的测量就至关重要。对于以上调整过程，频率偏差的测量就至关重要。对于一台机组，频率偏差的测量误差可以通过对于一台机组，频率偏差的测量误差可以通过负反馈负反馈来校正来校正对于多台机组参与调频时，采用对于多台机组参与调频时，采用分散自主方式分散自主方式，就，就要求要求对频率对频率偏差的测量尽可能一致，否则就会出现调节不一致的现象。偏差的测量尽可能一致，否则就会出现调节不一致的现象。North China Elec
12、tric Power University15/292023/4/112、同步时间法实现方案对于多台机组参与调频时的频率偏差问题的解决办法对于多台机组参与调频时的频率偏差问题的解决办法1、在每个调频机组上都装设一套高稳定性的晶体振荡的标准频、在每个调频机组上都装设一套高稳定性的晶体振荡的标准频率发生器，或者是率发生器，或者是GPS2、采用集中调频、采用集中调频的方法的方法采用一采用一套高精度频率发生套高精度频率发生器集中产生积差信器集中产生积差信号，确定各调频机号，确定各调频机组的调节量，用远组的调节量，用远动通道送给各调频动通道送给各调频机组。机组。North China Electric
13、Power University16/292023/4/113、联合自动调频方法电力电力系统系统自动自动调频调频的任的任务务1、维持系统频率为额定值、维持系统频率为额定值2、经济功率分配、经济功率分配3、系统潮流分布符合经济、系统潮流分布符合经济安全原则安全原则主导发电机组法主导发电机组法同步时间法同步时间法联合自动调频法联合自动调频法在电网调度的在电网调度的SCADA系统的基础上，在调度中心的监系统的基础上，在调度中心的监控计算机中配置控计算机中配置AGC（自动发电控制）功能软件（自动发电控制）功能软件实现方法实现方法North China Electric Power University
14、17/292023/4/113、联合自动调频方法12AGC所完成的任务所完成的任务1、维持系统频率为额定值、维持系统频率为额定值2、控制地区电网间联络线的、控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相等，使交换功率与计划值相等，使有功功率就地平衡。有功功率就地平衡。3、在安全运行的前提下，在、在安全运行的前提下，在所管辖的范围内，机组间负所管辖的范围内，机组间负荷实现经济分配。荷实现经济分配。使发电机负荷符合设定功率使发电机负荷符合设定功率根据遥测信息计算并发送根据遥测信息计算并发送出发电机负荷设定值出发电机负荷设定值North China Electric Power University18/
15、292023/4/11联合自动调频方法负荷分配负荷分配负荷分配是根据测得的发电机功率与频率偏差信号，按一定是根据测得的发电机功率与频率偏差信号，按一定的关系将负荷分配给发电机组。的关系将负荷分配给发电机组。调节结束时频率偏差为零。调节结束时频率偏差为零。分配给各机组的负荷由分配分配给各机组的负荷由分配系数决定。系数决定。1North China Electric Power University19/292023/4/11联合自动调频方法信息传递方式信信息息传传递递方方式式1、由远动通道直接发、由远动通道直接发给调频机组给调频机组2、利用电力系统计算机、利用电力系统计算机专用的广域网（光纤网）
16、，专用的广域网（光纤网），调度中心计算机与调频厂调度中心计算机与调频厂监控计算机之间通过计算监控计算机之间通过计算机网络交换信息。机网络交换信息。2North China Electric Power University20/292023/4/11二、联合电力系统调频联合电力系统的调频方法有联合电力系统的调频方法有三种三种1、恒定频率控制、恒定频率控制FFC（Flat Frequency Control）按照频率按照频率偏差进行调节，在频率偏差为零时调节结束。偏差进行调节，在频率偏差为零时调节结束。对联络线不加以控制对联络线不加以控制适用于电厂间联系紧密的小型系统适用于电厂间联系紧密的小型系
17、统2、恒定交换功率控制、恒定交换功率控制FTC（Flat Tie-line Control）按照控制按照控制调频机组保持交换功率恒定进行调节。调频机组保持交换功率恒定进行调节。对系统频率不加以控制对系统频率不加以控制只适用于两个系统间按照协议交换功率的情况。只适用于两个系统间按照协议交换功率的情况。North China Electric Power University21/292023/4/11频率联络线功率偏差控制（TBC）3、频率联络线功率偏差控制、频率联络线功率偏差控制TBC（Tie-line load frequency Bias Control）既按照频率偏差又按照联络线交换功率
18、进行既按照频率偏差又按照联络线交换功率进行调节，维持各地区电力系统负荷波动的就地平衡。调节，维持各地区电力系统负荷波动的就地平衡。适用于大型电力系统或联合电力系统（常用方法）适用于大型电力系统或联合电力系统（常用方法）定义本区域调节作用信号定义本区域调节作用信号为区域控制误差为区域控制误差ACE控控制制功功率率调整结果在稳调整结果在稳态情况下满足态情况下满足North China Electric Power University22/292023/4/11TBC A big pictureTBC:依赖于本地的少量信息依赖于本地的少量信息(频率和联络线频率和联络线)，获得本地的负荷缺额。进而进
19、行频率调节获得本地的负荷缺额。进而进行频率调节.有无其他方式获得本地负荷缺额有无其他方式获得本地负荷缺额?调频核心调频核心:供应负荷缺额供应负荷缺额如何获得本地负荷缺额如何获得本地负荷缺额?North China Electric Power University23/292023/4/11频率联络线功率偏差控制(TBC有差)考察考察A系统采用系统采用TBC，B系统采系统采用有差调节的情况用有差调节的情况考虑稳态情况考虑稳态情况A系统采用系统采用TBC，B系统采用有差调节系统采用有差调节North China Electric Power University24/292023/4/11频率联
20、络线功率偏差控制(TBC有差)A系统采用系统采用TBC整个系统频率和线路功率变化只与整个系统频率和线路功率变化只与B系统负荷增量有关。系统负荷增量有关。A系统实现了有功功率的就地平衡。系统实现了有功功率的就地平衡。A、B系统中系统中B系统无系统无TBC，整个联合系统对，整个联合系统对B系统负荷系统负荷波动仍然如只有一次有差调频似的。波动仍然如只有一次有差调频似的。North China Electric Power University25/292023/4/11第五节 电力系统的经济调度和自动调频在保证频率质量和系统安全运行的前提下，如何使电力系统运在保证频率质量和系统安全运行的前提下，如何
21、使电力系统运行具有良好的经济性，这就是电力系统经济调度控制行具有良好的经济性，这就是电力系统经济调度控制EDC（Economic Dispatch Control）的任务。）的任务。EDC被称为三被称为三次调频。次调频。设有设有n台机组，每台机组承担的负荷为台机组，每台机组承担的负荷为 ，对应的燃料消耗为，对应的燃料消耗为 。现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消耗为最小，采用的调节方法为：耗为最小，采用的调节方法为：North China Electric Power University26/292023/4/11发电厂
22、间负荷经济分配设有设有n台机组，每台机组承担的负荷为台机组，每台机组承担的负荷为 ，对应的燃料消耗为，对应的燃料消耗为 。发电厂间线路功率损耗发电厂间线路功率损耗现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消现在要使发电机组总的输出在满足负荷的条件下，总的燃料消耗为最小，采用的调节方法为：耗为最小，采用的调节方法为：线损修正系数线损修正系数线损微增率线损微增率B-matrix loss-formulaNorth China Electric Power University27/292023/4/11发电厂内机组功率控制厂站内远动装置厂站内远动装置RTU与机组功率控制器相互配合，完成与
23、机组功率控制器相互配合，完成AGC监监控功能所需要的遥测、遥信、遥调等实时信息的采集、发送和接控功能所需要的遥测、遥信、遥调等实时信息的采集、发送和接收任务。收任务。调度所计算机执行调度所计算机执行AGC功能发送给调频厂指令有两种方式功能发送给调频厂指令有两种方式1、直接下达给各调频机组、直接下达给各调频机组North China Electric Power University28/292023/4/11发电厂内机组功率控制2、下达全厂总调节量。调频厂内机组间的负荷分配由电厂、下达全厂总调节量。调频厂内机组间的负荷分配由电厂有功功率分配器实行机组间经济功率分配。有功功率分配器实行机组间经济功率分配。North China Electric Power University29/292023/4/11小结小结1、电力系统自动调频方法、电力系统自动调频方法2、主导发电机法、主导发电机法3、同步时间法、同步时间法4、联合自动调频（、联合自动调频（AGC）5、联合电力系统的调频方式、联合电力系统的调频方式6、频率联络线功率偏差控制、频率联络线功率偏差控制7、等微增率准则、等微增率准则8、发电厂间负荷经济分配、发电厂间负荷经济分配9、发电厂内机组功率控制、发电厂内机组功率控制