电力系统自动化作业 第3章
电力系统自动化---第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
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备用容量的分类
按作用分： (1)负荷备用：满足负荷波动、 计划外的负荷增量 2%~5% (2)事故备用：发电机因故退 出运行而预留的容量 5%~10% (3)检修备用：发电机计划检 修4%~5% (4)国民经济备用：满足工农 业超计划增长3%~5% 按其存在形式分：
(1)热备用
(2)冷备用
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二、电力系统的频率特性
PG K G f
PD ( f )
f f1 f2 A B
PG
PD 0
( f ) PD
C
PD
PD K D f
负荷功率的实际增量：
PD0 PD PD0 K D f
它同发电机功率增量平衡：
P1 P2
P
PD0 PD PG
PD0 PG PD ( K G K D )f Kf
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一、 各类发电厂的运行特点
2 水电厂
（1）不需燃料费，但一次投资大
（2）出力调节范围比火电机组大
（3）启停费用低，且操作简单
（4）出力受水头影响 （5）抽水蓄能 （6）必须释放水量－－强迫功率
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一、 各类发电厂的运行特点 3 核电厂
（1）最小技术负荷小，为额定负荷10～15％。
（2）启停费用高；负荷急剧变化时，调节费
二、目标函数和约束条件
• 有功负荷最优分配的目的：在满足对一定量负荷持续 供电的前提下，使发电设备在生产电能的过程中单位 时间内所消耗的能源最少。 • 满足条件：
等式约束 f(x、u、d)=0 不等式约束 g(x、u、d)≤0
使
目标函数
F=F(x、u、d) 最优
35
1 目标函数 • 系统单位时间内消耗的燃料（火电机组）
电力系统自动化作业
电力系统自动化作业第一篇：电力系统自动化作业电力系统自动化作业1、电力自动化SCADA 的功能是什么？2、什么是电力系统RTU 的四遥功能？如何实现？3、同步发电机以自动准同期方式并列时，说明产生冲击电流的原因。
又为何要检查并列合闸时的滑差？4、用什么方法来测量ZZQ-5 型装置中的导前时间？并分析准确度。
5、ZZQ-5型装置中，若频差要求控制在0.2Hz，试说明整定的方法、步骤。
6、ZZQ-5型装置中，若接入ug 时极性反接或者将ug 和us 两者接错，试分析装置的行为？此时会出现什么现象和结果？7、同步发电机励磁控制系统的主要任务有哪些？8、对同步发电机励磁控制系统的基本要求有哪些？9、简述交、直流励磁机励磁系统的基本构成、特点及使用范围。
10、何谓同步发电机励磁控制系统静态工作特性？何谓发电机端电压调差率？11、何谓滑差、滑差周期？与ug 和us 的相角差δ有什么关系？12、某电力系统总有功负荷为6000 MW(包括电网的有功损耗)，系统的频率为50 Hz，若KL ∗ =1.8，求负荷频率调节效应系数KL的值。
13、某电力系统中，有40%的机组容量已被充分利用，其余40%为火电机组，有10%的备用容量，单位调节功率为20；20%为水电机组，有15%的备用容量，单位调节功率为30；系统的有功负荷的频率调节效应系数为1.5。
试求：(1)系统的单位调节功率；(2)当负荷功率增加5%时系统的稳态频率；(3)当系统频率降低到48 Hz 时，系统承担的负荷增量是多少？14、某电力系统有两台额定功率为200 MW的发电机，每台发电机的调速器的调差系数为0.04，额定频率为50 Hz，系统总负荷为320 MW，负荷的频率调节效应系数KL=20 MW/Hz，在额定频率运行时，若系统增加负荷60 MW，试计算下列两种情况下系统频率的变化值。
(1)两台机组原来平均承担负荷；(2)原来一台机组满载，另一台带120 MW 的负荷。
电力系统及自动化综合实验报告
电力系统及自动化综合实验报告姓名：学号：第三章一机中间开关站电压；DU 输电线路的电压降落3、单回路稳态非全相运行实验确定实现非全相运行的接线方式，断开一相时，与单回路稳态对称运行时相同的输送功率下比较其运行状态的变化。
具体操作方法如下：（1）首先按双回路对称运行的接线方式（不含QF5）；（2）输送功率按实验1中单回路稳态对称运行的输送功率值一样；（3）微机保护定值整定：动作时间0秒，重合闸时间100秒；（4）在故障单元，选择单相故障相，整定故障时间为0²<t<100²；（5）进行单相短路故障，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，这时迅速跳开“QF1”、“QF3”开关，即只有一回线路的两相在运行。
观察此状态下的三相电流、电压值与实验1进行比较；（6）故障100²以后，重合闸成功，系统恢复到实验1状态。
表3-2UAUBUCIAIBICPQS全相运行值2102102100000002102102100000、、1非全相运行值2102102050000002122152000000、100、121522518000、50、750、300、322023017001、221、320、500、52052152100000002122052100000、100、12251902100、350、500、300、32301752151、221、2300、500、5四、实验报告要求1、整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的影响，并对实验结果进行理论分析。
2、根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。
3、比较非全相运行实验的前、后实验数据，分析输电线路输送功率的变化。
五、思考题1、影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？答：由静稳系数SEq=EV/X，所以影响电力系统静态稳定性的因素主要是：系统元件电抗，系统电压大小，发电机电势以及扰动的大小。
第三章电力系统频率及有功功率的自动调节_电力系统自动化
n no nN n △f △P f
若发电机组原在（PN，nN） 点，当有功变化为P时，调 速器调节后，机组运行在 （P，n）,n≠ nN因此又称为 有差调节特性。
PN
P
PG
1.速度变动率R（调速系统静态特性的斜率）： 当发电机有功功率从0增加到PN时，转速从n0 变到nN, R=no-nN
b1＞b2:1号机组的功率减少 △P,其功率变为P1 ,相应的微增率 减小至b1 ;2号机组增加相同的△P,其功率变为P2 相应的微增率 增大至b2 1号机组减少的燃料消耗费用大于2号机组增加的消耗费用, 负荷转移可使消耗费用减少,当b1等于b2时,总的燃料消耗费用为
, , , ,
最小即最经济.
系统中并联运行的发电机组经济调度的准则是: 各机组的微增率相等
负荷变化较大时，调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果有差； 频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动力阀门开度
调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与 额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；
复习思考
• • • 1.频率和有功功率调节的主要任务是什么? 2.在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器,进行二次调节? 3.调速器的失灵区对频率调整有何影响?
×100%
nN
2.发电机组的频率调节方程 :
Δf* + R* · ΔPf* = 0
(三)调节特性的失灵区ε（迟缓率）
1．定义：由于测量元件的不灵敏性, 调速系统对于微小的转速
变化不能反应,调节特性实际上是一条具有一定宽度
f
不灵敏的带子, 称为失灵区。
电力系统自动化作业指导书
电力系统自动化作业指导书第一章：引言
在电力系统运行和维护过程中，自动化技术的应用越来越重要。
本指导书旨在提供一份详细的作业指导，以帮助操作人员正确地使用和维护电力系统自动化设备。
本章将介绍本指导书的目的和使用范围。
第二章：电力系统自动化概述
2.1 电力系统自动化的定义
2.2 电力系统自动化的优势
2.3 电力系统自动化设备概览
第三章：电力系统自动化作业要求
3.1 操作人员的资质要求
3.2 作业环境要求
3.3 作业前的准备工作
第四章：电力系统自动化设备的操作
4.1 开机和关机操作步骤
4.2 监控和控制操作流程
4.3 特殊操作示例：故障处理
第五章：电力系统自动化设备的维护和保养
5.1 日常巡检和保养要点
5.2 设备故障排除和维修方法
5.3 预防性维护措施
第六章：安全保障措施
6.1 电力系统自动化设备的安全操作规范
6.2 火灾和安全事故应急处理
第七章：常见问题解答
7.1 经常遇到的故障及处理方法
7.2 操作人员常见疑问解答
第八章：参考资料
8.1 相关标准和规范
8.2 相关技术文献和专业书籍
结语：
本作业指导书是操作人员进行电力系统自动化设备操作和维护的重要参考。
在使用本指导书时，请务必按照操作步骤进行，确保自动化设备的正常运行和安全性。
如果遇到问题，请参考常见问题解答部分或向相关专业人员咨询。
祝您工作顺利！
注：本指导书仅适用于电力系统自动化设备的操作和维护，对于其他设备的操作和维护请参考相应的作业指导书。
电力系统自动化第三章 自动励磁调节系统的动态特性与有关问题3
第四节 励磁调节对电力系统稳定的影响
1 同步发电机的固有特性
即无励磁调节（ ∆Ede = 0 ）时的特性。 1）分析目的：通过对有、无励磁调节情况下发电机的特性进行对比，找到 AVR 与系统稳定的关系，进而提出
改进措施。
2）无励磁调节情况下发电机的特性：
① 若不考虑励磁绕组动态（去磁效应）：
为简化分析，认为 ∆Eq′ = 0 。三阶模型降为二阶。
1 同步发电机动态方程式线性化的条件
研究对象：单机无穷大系统，有时考虑地区负荷 线性化条件：小扰动，参量变化较小 假定：1）忽略饱和效应； 2）忽略定子电阻； 3）变压器电势（又称脉变电势）相对于发电机电势（又称速 率电势）可忽略； 4）电动势中的角速度取同步角速度。
通过 Park 变换，将静止的 abc 坐标系化为旋转的 dq0 坐标系，原来的定子三相电流（ ia、ib、ic ）化为旋转 矢量（ id、iq ）。
n
m
∑ pi − ∑ z j
σa =
i =1
j =1
n−m
。
4）确定根轨迹的分离点（三阶及以下系统令
dK ds
= 0 求得，高阶系统用试探法求得）。根轨迹离开分离
点的相角为 ±180° / r ，r 为离开分离点的分支数。 5）求根轨迹与虚轴的交点（令 s = jω 代入特征方程求解）。该点纵坐标是使系统处于临界稳定的增益值。
惯性环节近似表示
Ug (s) = Kg
Ede (s) 1+τgs
式中，τg 为发电机惯性时间常数， Kg 为放大系数。
3. 电压互感器与整流电路的传递函数 以机端电压Ug 为输入，整流滤波后输出电压Udc 为输出，也可用惯性环节近似表示
Udc (s) = KR
电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第三章电力系统频率及有功功率的自动调节
例3-2 某电力系统总有功负荷为3200MW（包括电网的有功损耗）， 系统的频率为50Hz，若 K L* 1.5，求负荷频率调节效应系数 K L 值。若 K L* 1.5 ，负荷增长到3650MW时，KL又是多少？
解: 从式（3-6）可得
Ple 1.5 3200 96 K L K L* fe 50
13
o
发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。 当系统的负荷变化引起频率改变时，发电机组的调速系统 工作，改变原动机进汽量(或进水量)，调节发电机的输入 功率以适应负荷的需要。 通常把频率变化与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，或频率调节特性。
o
o
14
配有调速系统的发电机组的功率-频率特性
电力系统的频率特性
1
频率是反映系统有功功率是否平衡的质量指标。
正常运行状态
• 全系统的频率是统一的； • 如果有功功率出现差额，频率就会增加或减少； • 频率改变量与有功缺额和系统频率特性有关。
事故运行状态
• 由于每台发电机的有功不平衡不一样，所以每台机组的 频率变化不同；
• 其和功率不平衡量以及机组的转动惯量有关。
31
无差调频器的调节方程式为 f 0 无差调节器虽具有频率偏差值为零的优点，但无差调频器不能并 联运行。 在一台主要的调频机组上使用无差调频器，其余调频机组均只 安装功率分配器，这样的调频方法称为主导发电机法，其调节方 程组为
f 0 (发电机1，主导发电机) P 2 K 1 P1 (发电机2) P n K n 1 P1 (发电机n)
（3-3）
由于通常系统运行频率变化不大，可认为 f* 1 。 系统的 K L* 值决定于负荷的性质，它与各类负荷所占总负荷的 比例有关。
电力系统自动化习题及答案
第一章发电机的自动并列习题1、同步发电机并网（列）方式有几种？在操作程序上有何区别？并网效果上有何特点？分类:准同期,自同期程序：准：在待并发电机加励磁，调节其参数使之参数符合并网条件，并入电网。
自：不在待并电机加励磁，当转速接近同步转速，并列断路器合闸，之后加励磁，由系统拉入同步。
特点：准;冲击电流小，合闸后机组能迅速同步运行，对系统影响最小自：速度快，控制操作简单，但冲击电流大，从系统吸收无功，导致系统电压短时下降。
2、同步发电机准同期并列的理想条件是什么？实际条件的允许差各是多少？理想条件：实际条件（待并发电机与系统）幅值相等：UG=UX 电压差Us不能超过额定电压的5%-10%频率相等：ωG=ωX 频率差不超过额定的0.2%-0.5%相角相等：δe=0（δG=δX）相位差接近，误差不大于5°3、幅值和频率分别不满足准同期理想并列条件时对系统和发电机分别有何影响？幅值差：合闸时产生冲击电流，为无功性质，对发电机定子绕组产生作用力。
频率差：因为频率不等产生电压差，这个电压差是变化的，变化值在0-2Um之间。
这种瞬时值的幅值有规律地时大时小变化的电压成为拍振电压。
它产生的拍振电流也时大时小变化，有功分量和转子电流作用产生的力矩也时大时小变化，使发电机振动。
频率差大时，无法拉入同步。
4、何为正弦脉动电压？如何获得？包含合闸需要的哪些信息？如何从波形上获得？5、何为线形整步电压？如何得到线形整步电压？线性整步电压的特点是什么？6、线性整步电压形成电路由几部分组成？各部分的作用是什么？根据电网电压和发电机端电压波形绘制出各部分对应的波形图。
书上第13页，图1-12组成：由整形电路，相敏电路，滤波电路组成作用：整形电路：是将Ug和Ux的正弦波转变成与其频率和相位相同的一系列方波，其幅值与Ug和Ux无关。
相敏电路：是在两个输出信号电平相同时输出高电平，两者不同时输出低电平。
滤波电路：有低通滤波器和射极跟随器组成，为获得线性整步电压Us和&e的线性相关，采用滤波器使波形平滑7、简述合闸条件的计算过程。
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《电力系统自动化》第3章 作业习题
必做题：
⏹ 1. 频率和有功功率调节的主要任务是什么?
⏹ 2. 在电力系统中，有了调速器对频率的一次调节, 为什么还要引入调频器进行二次调节?
⏹ 3. 调速器的失灵区对频率调整有何影响?
⏹ 4. 已知某电力系统，20,5.1==**G L K K ，当P L =3000MW 时，f N =50Hz ，求负荷增加120MW 时，系统调速后的运行点。
⏹ 5. 某电力系统用户总功率为P fhe =2500MW ，系统最大功率缺额P qe =800MW ，负荷调节效应系数K L *=1.8。
自动减负荷装置接入后，期望恢复频率为f fh =48 Hz 。
试计算：
选做题：
⏹ 6. 在某电力系统中，与频率无关的负荷占25%，与频率一次方成比例的负荷占40%，与频率二次方成比例的负荷占15%，与频率三次方成比例的负荷占20%。
当系统频率由50Hz 下降到48Hz 时，系统K L*值为多少？ ⏹ 7. 已知两机组并联于一条母线上，%5%,421==**R R 。
且调速系统保证了两台机完全同步。
若1号机组额定功率为60MW ，两机均额定运行。
求：当系统要求增加20MW 的输出时，母线的频率为多少？
(1) 残留的频率偏差标幺值Δf fh*
(2) 接入减负荷装置的总功率P JH
(3) 在图中标出P fhe 及P qe 位置和大小。