第四节自动调频方法和自动发电控制

频率恢复 到额定值
是
系统频率随之改变
Pi ai PL
调节结束
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（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
• KΔPR+∫Δƒdt=0
• 式中Δƒ =ƒ -ƒe—系统频率偏差；
调整有关。第二和第三个目标与频率的二次调整有关，也称 为负荷频率控制LFC。通常所说的AGC是指前三项目标,若包 括第四项目标时,往往称为AGC／EDC(经济调度控制).
AGC（自动发电控制）所完成的任务
1、维持系统频率为额定值,正常稳态情况下,频率偏 差在0.05-0.2HZ 2、控制地区电网间联络线的交换功率与计划值相 等，使有功功率就地平衡。 3、在安全运行的前提下，在所管辖的范围内，机 组间负荷实现经济分配。 AGC所需的信息，如发电机组实发功率、线路潮 流、节点电压等，由各厂站远动装置送到调度中心， 形成实时数据库，AGC软件按照预定的数学模型 和调节准则确定各调频厂的调节量，通过下行通道 把指令送到各厂站机组，形成个调频机的调节指令。
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一、电力系统自动调频方法
•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 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
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图5-38是机组控制回 路，它的任务是使发 电机负荷PG符合设 定功率Pc。调度中心 根据发电机实发功率 和频率偏差信号，通 过符合分配程序，根 据遥测信息计算出负 荷设定值，再传递到 相应机组控制器，图 5-39，控制器根据信 号的极性，使调速器 控制电机正反转，移 动调速器的调节特性。
0
t
t
t 1 积差调频过程 t2 t3 图3-42
4
• 积差调节法的特点是调节过程只能在Δƒ=0时结束。
• 当Δƒ ≠0,∫Δƒdt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，Δƒ =0，而∫Δƒdt=－KΔPR=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。
• 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Δf＝0,
• 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 Pi＝αiP1(αi=2,3,...,n)。
t
t3
t4
t
图3-42 2 积差调频过程
• 在t2~t3时间段内,调频机组增加的
f fe
0
Δ f
有功出力与计划外负荷增量相等，
Δf
f = fe 稳定运行，Δf=0，所以
∫Δƒdt
t
• 这时ΔPR维持维持ΔPR1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t3～t4时间段内,f>fe,Δƒ >0,
∫βΔf 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
• ⑵另一种是在调频厂就地产生频差积分信 号，不用远动装臵就可使计划外负荷在所 有调频机组间按一定比例分配。
• 对于分区调频的电力系统,可取ACE(区域控制偏差)作
• Δf必须为零,否则∫βΔf 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
• ΔPRi＝－αi∫βΔf dt (i=1,2,…,n)
（3-113）
• 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ΔPD按一定的比例(αi)分配给各 调频机组。
调节准则确定各机组的设定有功出力。 • 2)机组控制器 • 根据负荷分配器设定的有功出力PS1，使机 组在额定频率下的实发功率PG1与设定有功
出力PS1相一致。
• 自动发电控制系统中的负荷分配器是根据测得的发 电机实时出力和频率偏差等信号按一定的准则分配 各调频机组应调节的有功出力。 • 决定各机组设定功率ΔPci(各机组的调节功率)最简 单的办法是 ΔPci =ai (∑ΔPGi–BfΔf ) • 式中 Bf－频率偏差系数； • ai－分配系数，∑ai=1. • 所以，系统调频机组总的设定功率为
• 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。
主导发电机法
存在的问题—调节缓慢，适应于 中小电力系统 负荷变动
系统频率改变
PL
主导发电机组调节系统动作
否
协助调频机组调整功率
机组计划外承担的负荷为
（3-111）
• 式（3-111）表明,调节过程结束后,各机组按一定 的比例分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.
• 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
• ∑Pci =∑ai (∑ΔPGi – BfΔf )=∑ΔPGi– BfΔf
• 也就是说，系统机组总的设定功率取决于系统机组 总的实发功率及系统的频率偏差。
• 偏差越大，设定功率的变动越大。
• 当频率偏差趋近于零时，系统机组总的设定功率就
与实发功率相等。 即Δf =0时
∑ΔPci =∑ΔPGi– BΔf =∑ΔPGi • 至于分配到每台机组的设定值则由分配系数ai规定.
• 具体地说,自动发电控制有四个基本目标：
• ①使全系统的发电出力和负荷功率相匹配;
• ②将电力系统的频率偏差调节到零,保持系统频率为额定值; • ③控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域 内有功功率的平衡; • ④在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配.
• 上述第一个目标与所有发电机的调速器有关,即与频率的一次
Δ PR Δ PR1
缺额
t
Δ PR2
0
t
2
1
t
t3 t4
t4
t
图3-42 积差调频过程
f fe
0
Δf Δf
• 即调频机组有功出力减少,直∫Δƒdt 至t4时刻,调频机组出力增量
t
又与计划外负荷变化相等,
t
Δ PR Δ PR1 Δ PR2
缺额 盈余
f=fe稳定运行,Δf =0,调节过
程又一次结束。
t4
电力系统
PS1
+
自动发电控制是 一个 闭环反馈系统, 主要包括 两大部分 ①② 见图3-44。
PS2
- PG1
- PG2 - PG3
ΔfΔPT ①负荷 分配器 误差信 号计算
+
PS3
+
根据系统频率和其它有关信号，按调节准 则确定各机组的设定有功出力PS1。
• 1)负荷分配器
• 根据系统频率和其它有关信号，按一定的
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∫Δƒdt是相等的。
• 设系统计划外负荷为ΔPD，则
（3-109）
（3-110）
• 将式（3-110）代入（3-108）得每台调频
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改变功率设定值
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• 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功率为定值和
Pc +

-
K/s
调速器/机组
PG
图5-38发电机控制回路简化框图
2
电力系统 G~
PC1
+ _ + _

控制器
PG1
P C2
控制器
G~
PG 2
控制器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PC 3 +
_
PG 3
1
G~ 交换 f 功率
分配准则
误差信号计算
图5-39自动调频系统示意图
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