电力系统自动化全课总结.

山东理工大学电力系统自动化1全课总结山东理工大学电力系统自动化2山东理工大学电力系统自动化3并列操作当发电机电压与并列母线电压符合并列条件时将断路器合闸作并网运行的操作。也称为并车、并网。山东理工大学电力系统自动化4并列操作的意义并列操作是发电厂经常进行的操作1）系统正常运行时，若负荷增加，备用机组需要迅速投入系统；2）系统发生事故时会失去部分电源，也要求将备用机组快速投入电力系统以制止系统的频率崩溃。并列操作可提高电力系统的稳定性，还可实现线路负荷的合理经济分配。山东理工大学电力系统自动化5对并列操作的基本要求冲击电流小并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能地小，其瞬时最大值一般不超过１～２倍的额定电流。暂态过程短发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。同步发电机的并列方法：准同期、自同期山东理工大学电力系统自动化6发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压幅值、电压相角分别和并列点处系统侧的频率、电压幅值、电压相角接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。准同期并列GUUXSUeδXｗｗG(b)相量图EGUGGXXXXUXESU(c)等值电路图GAQFB(a)电路示意山东理工大学电力系统自动化7准同期并列优点：在正常情况下，并列时产生的冲击电流比较小，对系统和待并发电机均不会产生什么危害。准同期并列缺点：因同期时需调整待并发电机的电压和频率，使之与系统电压，频率接近，这就要花费一定时间，使并列时间加长，不利于系统发生事故出现频率缺额时及时投入备用容量。准同期并列GUUXSUeδXｗｗG(b)相量图EGUGGXXXXUXESU(c)等值电路图GAQFB(a)电路示意山东理工大学电力系统自动化8理想条件：三个条件很难同时满足。，相角差为零）（，电压幅值相等）（，频率相等，）（0322,21eXGXXGGXGUUffff准同期并列山东理工大学电力系统自动化9fffxGsxsGsssfT12图1-3滑差电压原理图GUxUe0s0s准同期并列频差：滑差（角频率）：滑差周期:山东理工大学电力系统自动化10自同期并列：未加励磁电流的发电机升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值，且机组加速度小于某一给定值的条件下，先合并列断路器，接着立刻合上励磁开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。s自同期并列EUSEGQFXXXU山东理工大学电力系统自动化11优点：并列时间短；控制、操作简单，易于实现自动化缺点：冲击电流大，对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。自同期并列方法只能在电力系统事故、频率降低时使用。因结构简单在中小型机组中有使用。现已很少采用。s自同期并列山东理工大学电力系统自动化12山东理工大学电力系统自动化13励磁电流IEF空载电动势qE图2-1励磁控制系统结构框图G发电机率单元励磁功励磁调节器输入信息统系力电G同步发电机励磁自动控制系统组成励磁功率单元：向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流。励磁调节器：按照发电机及电力系统运行要求，根据输入信号和给定的调节准则，自动调节控制功率单元输出的励磁电流。山东理工大学电力系统自动化14励磁控制系统的基本任务电压控制控制无功功率的分配提高发电机并联运行稳定性改善电力系统运行条件水轮发电机组要求实现强行减磁山东理工大学电力系统自动化15对励磁系统的基本要求（一）对励磁调节器的要求励磁调节器主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。励磁功率单元励磁调节器电力系统G发电机输入信息山东理工大学电力系统自动化16对励磁系统的基本要求（一）对励磁调节器的要求1）时间常数小，能迅速响应输入信息的变化；2）系统正常运行时，能够反应发电机电压高低，并通过调节励磁电流维持发电机电压；3）合理分配机组无功功率；4）对远距离输电的发电机，要求无失灵区；5）迅速反应系统故障，并通过强行励磁提高暂态稳定性和改善系统运行条件。山东理工大学电力系统自动化17对励磁系统的基本要求（二）对励磁功率单元的要求1）有足够的可靠性并具有一定调节容量。2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。在励磁系统中励磁顶值电压和电压的上升速度是两项重要的技术指标。山东理工大学电力系统自动化18常用的同步发电机励磁系统•直流励磁机励磁系统•交流励磁机励磁系统•静止励磁系统山东理工大学电力系统自动化19（一）自励直流励磁机励磁系统•发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电；•调整励磁机磁场电阻，可改变励磁机励磁电流。（二）他励直流励磁机励磁系统•励磁绕组由副励磁机供电，比自励多用一台副励磁机。•时间常数减小，一般用于水轮发电机组。直流励磁机励磁系统大多与发电机同轴，靠剩磁建立电压，适用于10万kW以下中小容量机组。山东理工大学电力系统自动化20交流励磁机系统的核心设备是交流励磁机，适用于100MW以上的发电机组。交流励磁机励磁系统静止整流器励磁系统旋转整流器励磁系统（无刷励磁）交流励磁机励磁系统他励式自励式静止整流器励磁系统静止可控整流器励磁系统山东理工大学电力系统自动化21静止励磁系统静止励磁系统又称为发电机自并励系统，适用于300MW以上系统。山东理工大学电力系统自动化22•励磁系统灭磁：将发电机转子励磁绕组的磁场尽快地减弱到最小程度。•灭磁方法：将转子励磁绕组自动接到放电电阻。山东理工大学电力系统自动化23输入量：发电机电压输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为主要功能：1）保持发电机的端电压不变；2）保持并联机组间无功电流的合理分配。UGIAVR励磁调节器的功能励磁调节器是一个闭环比例调节器。山东理工大学电力系统自动化24山东理工大学电力系统自动化253.1电力系统的频率特性山东理工大学电力系统自动化26由于负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变则较为缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。概述lossDiGPPPi并列运行的每一台发电机组的转速与系统频率的关系为：60nPf（3-1）式中P——发电机组转子极对数n——发电机组的转数（r/min）f——电力系统频率（Hz）显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速。山东理工大学电力系统自动化27系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成：（1）变动周期小于10s，变化幅度小:小操作、线路摇摆等（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大：大电机、电炉启停调速器频率的一次调整调频器频率的二次调整根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配电力系统的经济运行调度（发电计划）山东理工大学电力系统自动化28也称作负荷的调节效应。当频率偏离额定值不大时，该特性可用一条近似直线来表示。fPtgKDD负荷的频率调节效应系数，表示负荷随频率的变化程度。负荷的有功功率－频率静态特性山东理工大学电力系统自动化29a)发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。b)通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或调节特性。c)发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。发电机组的有功功率－频率特性山东理工大学电力系统自动化30（一）发电机的调差系数同步发电机的频率调差系数RPfRG负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反。调差系数R的标幺值表示为PfPPffRGGeGee***或写成0***GPRf上式又称为发电机组的静态调节方程。ofef1PGaPGbPGPGfabf发电机组的功率—频率特性发电机组的有功功率－频率特性山东理工大学电力系统自动化31（二）调差特性与机组间有功功率分配的关系曲线①代表1号发电机组的调节特性。曲线②代表2号发电机组的调节特性。系统频率为fe：线段CB的长度所示系统总负荷PL。1号机承担的负荷为P1，2号机承担的负荷为P2，于是有PPPL21发电机组的有功功率－频率特性山东理工大学电力系统自动化32系统频率稳定在f1：1号机组的负荷增加了P12号机组的负荷增加了P2两台机组增量之和等于PL可得RRPP*1*2*2*1此式表明：发电机组间的功率分配与机组的调差系数成反比。12P2P'2P2P1oP'1PP'P2PLP1f1fefABC图3-5两台发电机并联运行情况发电机组的有功功率－频率特性山东理工大学电力系统自动化33发电机组的功率－频率特性与负荷的功率－频率特性曲线的交点就是电力系统频率的稳定运行点。电力系统的频率特性山东理工大学电力系统自动化34a点：ef，PLb点：负荷增加PL，负荷静态频率特性变为PL1，无调速器，频率稳定值下降到f3，取用功率仍然为原来的PL值c点：调速器一次调节，增加机组的输入功率PT。频率稳定在2fd点：调频器二次调节，增加机组的输入功率PT。频率稳定在ef电力系统的频率特性山东理工大学电力系统自动化353.2电力系统低频减载山东理工大学电力系统自动化36a)事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。b)所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。c)这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS（UnderFrequencyLoadShedding）。概述山东理工大学电力系统自动化37系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为式中-由功率缺额引起的另一个稳定运行频率-系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数KL∗有关，一般在（4～10）间。大系统Tf较大，小系统Tf较小。fTteeffff)(ffT系统频率的动态特性山东理工大学电力系统自动化38按频率自动减负荷装置“ZPJH”自动低频减载的工作原理山东理工大学电力系统自动化39“轮”：计算点f1、f2,…fn点1：系统发生了大量的有功功率缺额点2：频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间Δt1点3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算。点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。自动低频减载的工作原理山东理工大学电力系统自动化40点4：当频率下降到f2时，ZPJH的第二轮频率继电器启动，经一定时间Δt2后点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。点5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5～6曲线回升，最后稳定在f∞(2)。逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。自动低频减载的工作原理山东理工大学电力系统自动化41山东理工大学电力系统自动化42第一节电力系统电压控制的意义山东理工大学电力系统自动化43频率调整:1.全系统频率相同2.调发电机3.消耗能源4.集中控制5.调进汽量电压调整：1.电压水平各点不同2.调发电机、调相机、电容器和静止补偿器等3.不消耗能源4.电压控制分散进行5.调节手段多种多样山东理工大学电力系统自动化44电压是衡量电能质量的一个重要指标。质量合格的电压应该在供电电压偏移、电压波动与闪变、高次谐波和三相不对称程度（负序电压系数）这四个方面都能满足有关国家标准规定的要求。山东理工大学电力系统自动化45电压降低的不良影响：1.减少发电机所发有功功率。2.异步电动机的转差率将增大，电流也将增大，温升将增加。当转差增大、转速下降时，其输出功率将迅速减少。3.电动机的启动过程将