电力系统自动低频减载(整理).doc

电力系统自动低频减载
电力系统频率及有功功率的自动调节
电力系统自动调频
电力系统频率波动的原因
频率是电能质量的重要指标之一,在稳态条件下,电力系统的频率是一个全系统一致的运行参数。
系统频率的波动直接原因是发电机输入功率＆输出功率之间的不平衡，众所周知，单一电源的系统频率是同步发电机转速的函数：
n――电机的转速，r/min;
f――电力系统的频率，HZ；
p――电机的极对数；
对于一般的火力发电机组，发电机的极对数为1,额定转速为3000r/min，亦即额定频率为50HZ。
此时，系统频率又可以用同步发电机的角速度的函数来表示：
为了研究系统频率变换的规律,需要研究同步发电机的运动规律。同步发电机组的运动方程为:
――输入机械转距；
――输出电磁转距(忽略空载转距，即负荷转距)；
J――发电机组的转动惯量;
――发电机组的角加速度；
由于功率和力矩之间存在转换关系（P=wT）上式经过规格化处理和拉氏变换后，可得传递函数：
――原动机功率（发电机的输入功率);
――发电机电磁功率;
――发电机组的惯性常数；
――角速度变化量；
由此可知，当原动机功率和发电机电磁功率之间产生不平衡的时候，必然引起发电机转速的变化，即
引起系统频率的变化。
在众多发电机组并联运行的电力系统中，尽管原动机功率不是恒定不变的,但它主要取决与本台发电机的原动机和调速器的特性，因而是相对容易控制的因素；而发电机电磁功率的变化则不仅与本台发电机的电磁特性有关，更取决于电力系统的负荷特性，是难以控制的因素，而这正是引起电力系统频率波动的主要原因。
调频的必要性
电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不良的影响,所以必须保持频率在额定值50hz上下,且其偏移量不能超过一定范围。电力系统频率波动时，对用户的影响：
频率变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品的质量.例如,纺织工业、造纸工业等都将因频率变化而出现次品。
近代工业、国防和科学技术都已经广泛使用电子设备，频率不稳将会影响电子设备的工作。雷达、电子计算机等重要设施将会因为频率过低而无法运行.
频率变动对发电厂和系统本身也有影响：
火力发电厂的主要厂用机械――风机和泵,在频率降低时，所能供应的风量&水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。
低频运行还将增加气轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片断裂.
低频运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常的电压，又要求增加励磁电流，以致使发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超过温升限额，不得不降低发电机所发的功率.
低频运行时，由于磁通密度增大，变压器铁芯损耗&励磁电流都增大。也为了不超过温升限额，不得不降低变压器的负载。
低频运行时，系统中无功功率负荷将增大，而无功功率负荷将增大又将促使系统电压水平的下降。
发生频率崩溃现象：当频率下降到47~48hz时，火电厂的厂用机械（如给水泵等）的处理明显降低，使锅炉出力减少，导致发电厂发电功率进一步减少，致使功率缺额更为严重。于是系统频率进一步下降,这样恶性循环将使发电厂运行受到破坏,从而造成所谓的“频率崩溃”现象。
发生电压崩溃现象：
总之，由于所有设备都是按照系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业,而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电.
1.3调频方法
系统频率的波动主要是由于负荷的变化引起的，调频与有功功率的调节是分不开的。
调频问题实质上是电力系统载正常运行中，控制发电机的输入功率使之与负荷所需功率之间的平衡问题。调频是二次调节，是通过调整机组的输入功率来实现的。当系统机组输入功率与负荷功率失去平衡而使频率偏离额定值时，控制系统必须调节机组的出力，以保证电力系统频率的偏移在允许范围之内（一般允许偏差不得超过HZ)。调节频率或调节发电机转速的基本方法是改变单位时间内进入原动机的动力元素（即蒸汽或水）.当一台或几台机组来调节频率时还会引起机组间负荷分配的改变,这就涉及到电力系统经济运行问题.因此，频率的调节和电力系统负荷的经济分配有密切的关系。
机组功率改变时，它所需要的燃料费用也就跟着改变,同时，全电网的潮流分布以至系统中的网损也都随着改变.在电力系统中，燃料费用和线路网损是考虑经济运行的重要因素，所以现代电力系统调频的主要任务有二：（1）维持系统频率在给定水平；（2）同时还要考虑机组负荷的经济分配和保持电钟的准确性。
调度在确定各个发电厂的发电计划和安排调频任务时，一般降运行电厂分为调频厂、挑峰厂和带基频负荷的发电厂三类。
如图所示的日负荷曲线，其中全天不变的基本负荷又带基本负荷的发电厂承担,这类电厂一般为经济性能好的高参数电厂、热电厂及核电厂。负荷变动部分按计