第五章电力系统频率及有功 功率的自动调节 上海交通大学 电气工程系
第五章 电力系统频率及有功 功率的自动调节 上海交通大学 电气工程系
电力系统的频率特性 冬概述 件下的频率f是全系统一致的运行 频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。 原动机输入功率： 机组的动能 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性 概述 电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数 频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。 原动机输入功率： 60 pn f 机组的动能 ( ) 1 1 1 m Ki m m Ti Gi L W dt d P P P
电力系统的频率特性 频率波动对电网运行的 影响： 电网频率变动情况 V偏离电力设备经济运 行点； √影响用户生产率和产 品质量； 负荷瞬时变动情况 √频率过低过高都会危 及电网安全运行 频率较高的随机分量，其 随机分量 变化周期一般小于10s; 脉动分量 。变化幅度较大，变化周期 持续分量 在10s~3min之间 变化很缓慢的持续分量。 t 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性 电网频率变动情况 t P 持续分量 脉动分量 随机分量 负荷瞬时变动情况 ★ 频率波动对电网运行的 影响： √ 偏离电力设备经济运 行点； √ 影响用户生产率和产 品质量； √ 频率过低过高都会危 及电网安全运行 频率较高的随机分量，其 变化周期一般小于10s； 变化幅度较大，变化周期 在10s～3min之间； 变化很缓慢的持续分量
电力系统的频率特性 调频是电力集绕运行的主要任务之一 调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。 一殷免许频率偏差为士0.1Hz 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 电力系统的频率特性 调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束； 符合经济运行要求，发挥能源最大效益； 频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。 ★ 调频是电力系统运行的主要任务之一 一般允许频率偏差为±0.1Hz ★
电网的调频包含三个概念： 自然 一 二 调频 调频 调频 自然调频、一次调频和二次调频构成了电网的调频特性 它决定着电网频率的稳定性。 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 自然调频、一次调频和二次调频构成了电网的调频特性 它决定着电网频率的稳定性。 自然 调频 一次 调频 二次 调频 电网的调频包含三个概念：
电力系统频率特性 电力系统频率和有功功率的关系 冬原动机的输入功率-电力系统的负荷 冬一次调频和二次调频 图2扰动后一次调节的频率变化 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 电力系统频率特性 电力系统频率和有功功率的关系 原动机的输入功率-电力系统的负荷 一次调频和二次调频
次调频在线监测功能技术原理 一次调频 次调频是电网的静态调频特性，其特点是通过电网中各机组调速系 统的静态特性，利用机组的蓄能承担电网负荷变化，最终使电网频率形成 一个稳态频率偏差，一次调频依靠原动机调速系统自动完成，无需电网调 度部门进行干预，其响应时间约为几秒。 模拟频差(（Hz) ◆时间（秒） 图为目前的电网频差模拟方法 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 一次调频在线监测功能技术原理 一次调频是电网的静态调频特性，其特点是通过电网中各机组调速系 统的静态特性，利用机组的蓄能承担电网负荷变化，最终使电网频率形成 一个稳态频率偏差，一次调频依靠原动机调速系统自动完成，无需电网调 度部门进行干预，其响应时间约为几秒。 一次调频 模拟频差 (Hz) 时间（秒） 图为目前的电网频差模拟方法
次调频在线监测实施方案 调度侧一次调频性能测试系统功能开发 为了实现远程一次调频性能测试，测 行性能指标的计算，并用图形曲线的形式 试指令由RTU通道发送给发电机组，需要 表现出来，在测试过程中更直观的监测机 在调度侧EMS系统中实现相关的操作、测 组一次调频的性能。 试指令下发、测试结果数据接收等功能。 国家电网 上海电网发电机组一次调频实测系统 另外，在调度侧建立了一次调频在线监测 STATE GRID 系统，对PMU采集的数据进行处理、进 用户名 密码 登录 退出 上海市电力公司SHANGHAI MUNICIPAL已LECTRIC POWER COMPANY 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 一次调频在线监测实施方案 调度侧一次调频性能测试系统功能开发 为了实现远程一次调频性能测试，测 试指令由RTU通道发送给发电机组，需要 在调度侧EMS系统中实现相关的操作、测 试指令下发、测试结果数据接收等功能。 另外，在调度侧建立了一次调频在线监测 系统，对PMU采集的数据进行处理、进 行性能指标的计算，并用图形曲线的形式 表现出来，在测试过程中更直观的监测机 组一次调频的性能
次调频在线监测实施方案 总体框架 电网调度EMS系统发出测试信号给发电机组，发电机组的控制系统模拟频差使机 组一次调频动作，再由调度侧PMU系统采集实时数据送到调度侧发电机组一次调频在 线监测系统内计算出机组一次调频的性能。 测试信号 电网 电厂发电 机组 调度侧一 调度 满足测试条件信号 次调频在 EMS 最大转速偏差 系统 电厂侧计算得到的性能指标 机组实时数据 线监测系 统 PMU系统 实施方案的总体框架图 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 一次调频在线监测实施方案 总体框架 电网调度EMS系统发出测试信号给发电机组，发电机组的控制系统模拟频差使机 组一次调频动作，再由调度侧PMU系统采集实时数据送到调度侧发电机组一次调频在 线监测系统内计算出机组一次调频的性能。 满足测试条件信号 最大转速偏差 电厂侧计算得到的性能指标 机组实时数据 电网 调度 EMS 系统 电厂发电 机组 PMU系统 调度侧一 次调频在 线监测系 统 测试信号 实施方案的总体框架图
联调试验 测试结果 功01 右图为根据PMU 高速采样的机组功率 机超出力（秒级） 一论通一海出力秒证一登论电量前间电量一一极验黄 8243 数据通过调度一次调 8203- 频在线监测系统计算 8163 得到的0->4 r/min时 8123 调度侧测试曲线。 03 初始值MW:807205理论补修KW:140,42实际补梯KWH116.32☒词节性能(%)：82843考核电量KWH0动作正裤 电力系统 自动装置原理
电力系统 自动装置原理 联调试验 测试结果 右图为根据PMU 高速采样的机组功率 数据通过调度一次调 频在线监测系统计算 得到的 0 ->4r/min 时 调度侧测试曲线