電力系統(tǒng)自動裝置

1、電力系統(tǒng)自動裝置綜合分析摘要：電力系統(tǒng)安全自動裝置是指防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定和避免電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電的自動保護(hù)裝置。如輸電線路自動重合閘、備用電源和備自投、自動并列裝置、同步發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)自動調(diào)頻、自動低頻（低壓）減負(fù)荷、事故減功率、自動按頻率減負(fù)荷，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，故障錄波裝置等。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，必須借助電力系統(tǒng)自動裝置來實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)自動裝置經(jīng)歷了從電磁型到晶體管型、再到現(xiàn)在的數(shù)字型的發(fā)展過程。隨著微處理器的誕生和現(xiàn)代控制技術(shù)、信息技術(shù)的進(jìn)展，電力系統(tǒng)自動裝置技術(shù)指標(biāo)和功能的提升發(fā)生了質(zhì)的飛躍，由單個(gè)裝置獨(dú)立工作到具備接入

2、發(fā)電廠分布式控制系統(tǒng)（DCS）和變電所微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（SNCS）的功能。關(guān)鍵字：電力系統(tǒng) 自動重合閘 自動并列 勵磁調(diào)節(jié) 自動調(diào)頻 減負(fù)荷一、廠用電快切裝置與備自投裝置快切和備自投最大的區(qū)別就是快切是雙向的具有正常工況下備用電源與工作電源間的雙向切換，及事故或非正常工況下工作電源向備用電源的單向切換；而備自投是單向的只能有工作切至備用。另外有一點(diǎn)就是快切在手動和并聯(lián)切換是要考慮頻率差、電壓差、相角差小于一定的值等等。具備正常手動切換功能，該功能由手動起動，在DCS或裝置面板上均可操作。本方式是雙向的，既可由工作電源切換至備用電源，也可由備用電源切換至工作電源。 (1) 并聯(lián)自動手動起動切換，如并

3、聯(lián)切換條件滿足要求，裝置先合備用（工作）電源開關(guān)，經(jīng)一定延時(shí)后再自動跳開工作（備用）電源開關(guān)。如果在該段延時(shí)內(nèi)，剛合上的備用（工作）電源開關(guān)被跳開，則裝置不再自動跳開工作（備用）電源開關(guān)。如果手動起動后并聯(lián)切換條件不滿足，裝置將立即閉鎖且發(fā)閉鎖信號，等待復(fù)歸。 (2) 并聯(lián)半自動手動起動切換，如并聯(lián)切換條件滿足要求，裝置先合備用（工作）電源開關(guān)，而跳開工作（備用）電源開關(guān)的操作由人工完成。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，操作人員仍未斷開工作（備用）電源開關(guān)，裝置將發(fā)告警信號。如果手動起動后并聯(lián)切換條件不滿足，裝置將立即閉鎖且發(fā)閉鎖信號，等待復(fù)歸。 注意：a. 手動并聯(lián)切換只有在兩電源并聯(lián)條件滿足時(shí)才能實(shí)現(xiàn)

4、，并聯(lián)條件可在裝置中整定。 b. 兩電源并聯(lián)條件滿足是指： 兩電源電壓差小于整定值； 兩電源頻率差小于整定值； 兩電源相角差小于整定值； 工作、備用電源開關(guān)任意一路在合位，另一路在分位； 目標(biāo)電源電壓大于所設(shè)定的電壓值； 6KV母線TV正常。 手動串聯(lián)切換：手動起動切換，先發(fā)跳備用（工作）電源開關(guān)指令，不等開關(guān)輔助接點(diǎn)返回，在切換條件滿足時(shí)，發(fā)合工作（備用）電源開關(guān)命令。如開關(guān)合閘時(shí)間小于開關(guān)跳閘時(shí)間，自動在發(fā)合閘命令前加所整定的延時(shí)，以保證開關(guān)先分后合。 事故切換功能 該功能由跳開工作電源開關(guān)的保護(hù)接點(diǎn)起動。本方式是單向的，只能由工作電源切向備用電源。 1. 事故串聯(lián)切換由保護(hù)接點(diǎn)起動，先跳

5、開工作電源開關(guān)，在確認(rèn)工作電源開關(guān)已跳開且切換條件滿足時(shí)，合上備用電源開關(guān)。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時(shí)切換?？焖偾袚Q不成功時(shí)自動轉(zhuǎn)入同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。 2. 事故同時(shí)切換由保護(hù)接點(diǎn)起動，先發(fā)跳工作電源開關(guān)指令，在切換條件滿足時(shí)（或經(jīng)用戶延時(shí)）發(fā)合備用電源開關(guān)指令。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。快速切換不成功時(shí)自動轉(zhuǎn)入同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。 非正常工況切換功能 該功能下裝置檢測到不正常運(yùn)行情況時(shí)自行起動。本方式是單向的，只能由工作電源切向備用電源。 1. 6KV廠用母線低電壓當(dāng)6KV廠用母線三線電壓均低于整定值且時(shí)間大于所整定延時(shí)定值時(shí)，裝置根據(jù)選定方式

6、進(jìn)行串聯(lián)或同時(shí)切換。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時(shí)切換?？焖偾袚Q不成功時(shí)自動轉(zhuǎn)入同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。 2. 工作電源開關(guān)偷跳因各種原因（包括人為誤操作）引起工作電源開關(guān)誤跳開，裝置可根據(jù)選定方式進(jìn)行串聯(lián)或同時(shí)切換。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時(shí)切換?？焖偾袚Q不成功時(shí)自動轉(zhuǎn)入同期判別、殘壓及長延時(shí)切換。 備用電源自動投入裝置 當(dāng)備用電源聯(lián)動開關(guān)BK投入，若工作電源故障跳閘時(shí)；或發(fā)-變組故障引起電抗器電源側(cè)開關(guān)跳閘并聯(lián)跳負(fù)荷側(cè)開關(guān)時(shí)；或當(dāng)廠用母線失去電壓（1.5KV/25v，PT二次插頭插上）、備用電源母線有電壓（99KV/90v）延時(shí)1.5跳開負(fù)荷側(cè)開關(guān)、經(jīng)殘壓檢查（0.

7、6KV/10v）后，備用電源自動投入裝置應(yīng)自動地、有選擇地迅速投入備用變及備用分支開關(guān)，從系統(tǒng)取得高壓廠用電源。 快切在100ms內(nèi)切換成功，而備自投的切換時(shí)間在700-1000ms左右。 快切與BZT有什么區(qū)別？. K9 S# Y$ d0 i快切具有雙向切換功能：正常情況下可以由工作切至備用，也可由備用切至工作；在事故情況及非正常工況下具有單向切換功能，可以由工作切至備用。 BZT只具有單向切換功能，在事故情況及非正常工況下由工作切至備用。二、微機(jī)型自動重合閘裝置的原理及其應(yīng)用電力系統(tǒng)中的架空輸電線路架設(shè)在戶外，很容易發(fā)生故障，而且絕大多數(shù)故障屬于瞬時(shí)性故障。這些瞬時(shí)性故障由繼電保護(hù)裝置動作

8、跳開斷路器，故障點(diǎn)電弧熄滅后，介質(zhì)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)到正常水平，故障便能夠自行消除。此時(shí)，運(yùn)用自動重合閘裝置使斷路器重合閘成功，線路恢復(fù)正常供電，減少了因故障停電的時(shí)間，提高了供電的可靠性。如果線路發(fā)生永久性故障，重合已經(jīng)跳開的斷路器時(shí)，重合閘不能成功，此時(shí)便不能恢復(fù)正常供電。根據(jù)國內(nèi)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，輸電線路的重合閘重合成功率一般可達(dá)60%90%。具有檢無壓和檢同步功能的三相自動重合閘裝置，是指當(dāng)電力線路的的兩側(cè)斷路器因故障而跳閘后，先重合檢定線路無電壓的一側(cè)斷路器，后重合檢定同步的另一側(cè)斷路器。這樣的重合閘模式不會對電氣設(shè)備造成沖擊，也不會引起電力系統(tǒng)振蕩。其工作原理如下：（1） 當(dāng)電力線路上k

9、 點(diǎn)發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，線路兩側(cè)的繼電保護(hù)裝置動作而跳開斷路器DL1、DL2，k 點(diǎn)故障消除。母線M 側(cè)的低電壓元件檢測到線路上失去電壓后，重合閘發(fā)出命令重合上斷路器DL1；當(dāng)DL1 合閘后，在母線N 側(cè)檢測到線路上已帶電，N 側(cè)同步檢測單元開始工作，當(dāng)斷路器兩側(cè)滿足同步條件時(shí)，便合上斷路器DL2，該線路恢復(fù)正常供電。如果N 側(cè)在同步檢測時(shí)線路上又出現(xiàn)故障，M 側(cè)的繼電保護(hù)動作再次跳開斷路器，這種情況下N 側(cè)的斷路器DL2就不能再合閘。（2） 當(dāng)電力線路上發(fā)生永久性故障時(shí)，線路兩側(cè)斷路器均跳閘切除故障后，M 側(cè)檢測到線路無電壓后重合DL1，但由于線路上發(fā)生的是永久性故障，立即由M 側(cè)的后加速保護(hù)

10、動作再次跳開DL1，N 側(cè)的DL2 始終不能合閘。這樣，斷路器DL1 連續(xù)兩次切斷故障點(diǎn)短路電流，斷路器DL2 只切斷一次短路電流。（3） 由于誤碰或誤動作造成斷路器跳閘。當(dāng)誤跳閘發(fā)生在N 側(cè)（同步側(cè)）時(shí)，檢測同步條件滿足時(shí)合上DL2 斷路器，輸電線路恢復(fù)正常供電運(yùn)行。如果誤跳閘發(fā)生在M 側(cè)（無壓側(cè)），由于自動重合閘無壓側(cè)同時(shí)也設(shè)有同步檢測單元，滿足同步條件時(shí)便可自動重合上斷路器DL1。重合閘的兩種起動方式（1） 不對應(yīng)起動方式不對應(yīng)起動方式是指：斷路起的控制開關(guān)處于“合閘后”狀態(tài)、而斷路器處于跳閘斷開狀態(tài)，此時(shí)兩者位置不對應(yīng)起動重合閘裝置。不對應(yīng)起動重合閘方式，接線簡單，使用可靠，可以有效預(yù)

11、防各種原因造成的斷路器“偷跳”情況，在電網(wǎng)的重合閘運(yùn)行中具有良好的效果，是各種重合閘的基本方式。（2） 保護(hù)起動方式輸電線路配置的自動重合閘裝置，當(dāng)繼電保護(hù)裝置發(fā)出跳閘命令給重合閘時(shí)，重合閘裝置才能由保護(hù)裝置起動，這種起動方式即為保護(hù)起動重合閘，具體是由線路繼電保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)來起動重合閘的。這樣，只要有跳閘命令，就可起動重合閘，從而簡化了自動重合閘接線回路。新型微機(jī)型自動重合閘裝置的主要特點(diǎn)新型微機(jī)型自動重合閘裝置能準(zhǔn)確、可靠、快速地實(shí)現(xiàn)故障線路的自動重合閘操作，替代以前老式的繼電器式或晶體管式自動重合閘裝置，可以說是重合閘裝置的“革命”性改變，它運(yùn)用先進(jìn)的控制理論及控制算法，克服了以往自動

12、重合閘裝置可靠性差、控制精度低、響應(yīng)速度慢、構(gòu)成原理相對簡單、元器件參數(shù)不夠穩(wěn)定、工藝低劣粗糙等缺陷。微機(jī)型自動重合閘裝置的主要特點(diǎn)如下：（1） 高可靠性：裝置原理先進(jìn)、判據(jù)正確，采用先進(jìn)、可靠的微型處理器，在軟件及硬件的設(shè)計(jì)上考慮很大的冗余度，確保不會出現(xiàn)誤動作。（2） 高精度：裝置在檢定同步時(shí)要確保在相角差非常接近零度時(shí)完成重合閘操作。捕捉零相角差采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型和控制算法，同時(shí)考慮影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的其他因素，在微型計(jì)算機(jī)處理器的軟硬件上采取了相應(yīng)的措施。（3） 高速度：提高自動重合閘的速度，能使瞬時(shí)性故障線路盡快恢復(fù)供電，以減少故障停電后造成的損失。主要依靠軟件實(shí)現(xiàn)精確的預(yù)測算法，在確

13、保電壓差和頻率差滿足要求后，能及時(shí)捕捉到第一次到來的零相角差時(shí)機(jī)進(jìn)行重合閘。（4） 智能通信功能：重合閘裝置作為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)智能終端，具有與上位機(jī)系統(tǒng)通信的功能，能滿足以太網(wǎng)、RS-485、現(xiàn)場總線等多種型式的通信方式，以滿足現(xiàn)代電站自動化監(jiān)控與通信的要求。三、同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步方式解析準(zhǔn)同步方式是將待并發(fā)電機(jī)組在投入系統(tǒng)前通過調(diào)速器調(diào)節(jié)原動機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速；通過勵磁調(diào)整裝置調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組勵磁電流，使發(fā)電機(jī)組端電壓接近系統(tǒng)電壓；在同步條件中的頻差及壓差滿足給定值時(shí)，選擇在零相角差到來前的合適時(shí)刻合上開關(guān)，發(fā)電機(jī)組迅速被拉入同步運(yùn)行。準(zhǔn)同步并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)是，投入瞬間電網(wǎng)和電

14、機(jī)基本沒有沖擊。根據(jù)自動化程度的高低，準(zhǔn)同步方式又可分為手動并聯(lián)運(yùn)行和自動并聯(lián)運(yùn)行。其中，手動并聯(lián)運(yùn)行包括燈光熄滅法（直接接法）、燈光旋轉(zhuǎn)法（交叉接法）、粗同步法等；自動并聯(lián)運(yùn)行有晶體管自動并聯(lián)運(yùn)行、繼電器自動并聯(lián)運(yùn)行和單片機(jī)控制自動并聯(lián)運(yùn)行等。隨著微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)自動控制的并聯(lián)運(yùn)行技術(shù)得到了很大的應(yīng)用。由單片機(jī)控制的自動并聯(lián)運(yùn)行裝置具有體積小、成本低、控制靈活等顯著的優(yōu)越性。因此，自動并聯(lián)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制已是一種趨勢。其原理是，根據(jù)前面發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的條件，利用單片機(jī)檢測發(fā)電機(jī)組的電壓差、頻率差和相位差，并根據(jù)該差率的大小自動對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)差值非常小，認(rèn)為已滿足條件時(shí)，發(fā)出

15、合閘脈沖，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。從上述分析可看出，只要掌握了柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行的條件，充分熟悉各種并聯(lián)的方法，就可根據(jù)工程的具體情況，適當(dāng)?shù)剡x用某種并聯(lián)方式。既可做到操作簡便、迅速，可靠性高，又可防止并聯(lián)瞬間出現(xiàn)的沖擊電流和電壓波動。但是，發(fā)電機(jī)組同步運(yùn)行后，還有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，就是對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行功率分配。同步裝置必須嚴(yán)格按準(zhǔn)同步的三要素來設(shè)計(jì)，即應(yīng)在待并側(cè)與系統(tǒng)側(cè)的電壓差及頻率差滿足要求的情況下，確保相角差為零時(shí)將發(fā)電機(jī)平滑地并入電網(wǎng)。更確切地講，應(yīng)在壓差及頻壓滿足要求時(shí)捕獲第一次出現(xiàn)的零相差將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)。所有發(fā)電機(jī)組都配備有調(diào)速器和發(fā)電機(jī)自動勵磁調(diào)節(jié)器，在同步過程中其任務(wù)是維持待并發(fā)電機(jī)的頻

16、率和電壓在給定水平，創(chuàng)造同步條件。由于各類調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器的特性各不相同，因此在發(fā)電機(jī)同步過程中不可避免的會出現(xiàn)頻率和電壓的波動。一般這些波動較大的成分是頻率差和壓差及其一階導(dǎo)數(shù)，在有些情況下二階導(dǎo)數(shù)的成分也是不可忽略的。所以作為自動準(zhǔn)同步裝置不論在精確捕捉同步時(shí)機(jī)方面，或者是在有效實(shí)施均頻均壓控制方面，都應(yīng)嚴(yán)格地按計(jì)及偏差、偏差一階導(dǎo)數(shù)及偏差二階導(dǎo)數(shù)的運(yùn)動微分方程求解，確?？焖佟⒕_地實(shí)現(xiàn)同步操作。快速性和精確性自然是自動準(zhǔn)同步裝置所追求的主要目標(biāo)。四、發(fā)電機(jī)的勵磁方法及工作原理同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個(gè)直流磁場而產(chǎn)生這個(gè)磁場的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供

17、給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機(jī)。一、發(fā)電機(jī)獲得勵磁電流的幾種方式 1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī)，這種專用的直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵磁機(jī)，勵磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機(jī)獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨(dú)立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn)，是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要勵磁方式，具有較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。缺點(diǎn)是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10MW以上的機(jī)組中很少采用。 2、交流勵磁機(jī)供電的勵磁方式：代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵磁機(jī)

18、提供勵磁電流。交流勵磁機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁，此時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流副勵磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機(jī)通常采用100200HZ的中頻發(fā)電機(jī)，而交流副勵磁機(jī)則采用400500HZ的中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個(gè)齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。 3、無勵

19、磁機(jī)的勵磁方式：在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機(jī)，而從發(fā)電機(jī)本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵磁，這種勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時(shí)，給發(fā)電機(jī)提供較大的勵磁電流，以彌補(bǔ)整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。二、發(fā)電機(jī)與勵磁電流的有關(guān)特性 1、電壓

20、的調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個(gè)以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實(shí)現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。 2、無功功率的調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運(yùn)行，要改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時(shí)發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。此時(shí)改變的發(fā)電機(jī)勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”

21、，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 3、無功負(fù)荷的分配： 并聯(lián)運(yùn)動的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機(jī)勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的合理分配。 三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法 在改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因?yàn)樵摶芈分须娏骱艽螅槐阌谶M(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機(jī)的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機(jī)勵磁回路的電

22、阻，改變勵磁機(jī)的附加勵磁電流，改變可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機(jī)的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機(jī)的過電壓和實(shí)現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)

23、節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機(jī)不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運(yùn)行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。 五、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的分析 一、有功功率負(fù)荷的變動及調(diào)整    電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的結(jié)果與負(fù)荷變動的大

24、致規(guī)律有關(guān)。實(shí)際的負(fù)荷變動一般可分解為三種有規(guī)律可循的負(fù)荷變動：第一種負(fù)荷變動：變化周期很短、變動幅度很小，這種負(fù)荷變動有很大的偶然性，是一種隨機(jī)負(fù)荷。第二種負(fù)荷變動：變化周期較長、變動幅度較大，波動比第一種相對大一些，這種負(fù)荷主要有工業(yè)電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動。第三種負(fù)荷變動：變化緩慢、變動幅度最大，是由生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動。這種負(fù)荷變動基本上可以預(yù)測，階梯形的負(fù)荷曲線反映的基本上是這種負(fù)荷變動。 這三種負(fù)荷變動都將引起頻率不同程度的偏移，電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的任務(wù)是要根據(jù)這三種負(fù)荷變動的特點(diǎn)，分別采取不同的手段，調(diào)整電源的有功功率輸出與之相適應(yīng)，

25、以保證頻率偏移在允許范圍內(nèi)。    對第一種負(fù)荷變動引起的頻率偏移，一般是由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，稱為頻率的一次調(diào)整。對第二種負(fù)荷變動引起的頻率偏移相對較大，僅靠調(diào)速器往往不能把頻率偏移限制在允許的范圍內(nèi)，必須有調(diào)頻器參與調(diào)整，這種調(diào)整稱為頻率的二次調(diào)整。對第三種負(fù)荷變動是可以預(yù)測的，對這種負(fù)荷主要是提高負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，正確編制日負(fù)荷曲線。并根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷曲線按照最優(yōu)化準(zhǔn)則在各發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組之間進(jìn)行有功功率的合理經(jīng)濟(jì)分配，即各發(fā)電廠一般是按照事先給定的發(fā)電負(fù)荷曲線發(fā)電，從而使系統(tǒng)的有功功率平衡基本得到保證。這就是頻率的三次調(diào)整。頻率的三次調(diào)整的提

26、法不常用，一般可由電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度時(shí)解決三次調(diào)整的問題。二、電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻現(xiàn)代電力系統(tǒng)中所有并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組都裝有調(diào)速器，有可調(diào)容量的機(jī)組都可以參加頻率的一次調(diào)整。已知電力系統(tǒng)中負(fù)荷和發(fā)電機(jī)組的功頻靜特性后，將二者結(jié)合就可以分析電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整問題。為分析簡單起見，先假設(shè)系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機(jī)組、一個(gè)綜合負(fù)荷。 由此可見，頻率的一次調(diào)整主要是在系統(tǒng)負(fù)荷有功功率增大或減小時(shí)，發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)對因負(fù)荷變動引起的頻率偏移進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的結(jié)果是發(fā)電機(jī)組增發(fā)或減少部分有功功率，而負(fù)荷也因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少或增大部分有功功率，當(dāng)這兩部分有功功率之和恰好等于負(fù)荷有功功率的增大或減小時(shí)，

27、系統(tǒng)重新達(dá)到平衡。而系統(tǒng)的頻率則相應(yīng)降低或升高一微量值。對于這個(gè)微量值，如果負(fù)荷變動小，通過頻率的一次調(diào)整就能滿足系統(tǒng)對頻率偏移的要求；如果負(fù)荷變動較大，則只通過頻率的一次調(diào)整就很難滿足系統(tǒng)對頻率偏移的要求。頻率的一次調(diào)整在很大程度上改變了負(fù)荷有功功率變化時(shí)引起的頻率降低或升高，但沒有將頻率調(diào)整到原來的值。所以頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)節(jié)。三、電力系統(tǒng)的二次調(diào)頻頻率的一次調(diào)整作用是有限的，一般情況下滿足不了電力系統(tǒng)對頻率質(zhì)量的要求。為了使頻率偏差不超過允許范圍，通常要通過人工手動或調(diào)頻裝置自動地改變變速機(jī)構(gòu)位置即改變調(diào)速器的工作特性，使電力系統(tǒng)的總負(fù)荷與總出力在額定頻率下達(dá)到平衡。通過改變調(diào)速器工

28、作特性而實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)過程就是頻率的二次調(diào)整，是對第二種負(fù)荷變動引起的頻率偏差進(jìn)行的調(diào)整。這一調(diào)節(jié)是無差調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)荷變動時(shí)，經(jīng)過調(diào)節(jié)，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或頻率可以保持在允許的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整任務(wù)只有系統(tǒng)中部分發(fā)電機(jī)組（調(diào)頻機(jī)組）或發(fā)電廠（調(diào)頻廠）承擔(dān)。它是通過調(diào)頻器來實(shí)現(xiàn)的。通過操作調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)組的功頻靜特性平行地移動，從而較大幅度改變發(fā)電機(jī)的輸出功率，使由于較大負(fù)荷變動引起的頻率偏移保持在允許范圍內(nèi)。必要時(shí)，可調(diào)整頻率偏移為零。四、互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)一般是由若干個(gè)互相聯(lián)系的子系統(tǒng)組成，在某個(gè)子系統(tǒng)中進(jìn)行頻率調(diào)整時(shí)，將會引起網(wǎng)絡(luò)中潮流分布的改變，子系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)線上流通

29、的功率可能超過允許值。某些系統(tǒng)的調(diào)頻廠不在負(fù)荷中心，調(diào)整頻率時(shí)也有可能使調(diào)頻廠與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上流通的功率超過允許值。這樣就出現(xiàn)了調(diào)整頻率時(shí)需要控制聯(lián)絡(luò)線上輸送功率的問題。由此可見，互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的變化取決于系統(tǒng)總的功率缺額和總的單位調(diào)節(jié)功率。聯(lián)絡(luò)線交換功率的增量取決于各子系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率、二次調(diào)整的能力及負(fù)荷變化的情況。當(dāng)增量數(shù)值超過允許范圍時(shí)，即使互聯(lián)系統(tǒng)具有足夠的二次調(diào)整能力，由于聯(lián)絡(luò)線交換功率的限制，也不能使系統(tǒng)的頻率保持不變。五、電力系統(tǒng)調(diào)頻廠的選擇現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，絕大部分發(fā)電機(jī)組都在有熱備用的條件下參加頻率的一次調(diào)整，少數(shù)的發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠承擔(dān)二次調(diào)頻任務(wù)，這種發(fā)電廠可稱為調(diào)頻廠

30、。調(diào)頻廠必須滿足一定的條件，如：具有足夠的調(diào)整容量和調(diào)頻范圍，能比較迅速地調(diào)整出力，調(diào)整出力時(shí)符合安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則，不會引起系統(tǒng)內(nèi)部或聯(lián)絡(luò)線工作困難等。根據(jù)這些條件，在水火電廠并存的電力系統(tǒng)中，一般應(yīng)選擇大容量的有調(diào)節(jié)庫容的水電廠作為主調(diào)頻電廠，因?yàn)樗姀S調(diào)整出力時(shí)，速度快，操作簡便，調(diào)整范圍大，且調(diào)整出力時(shí)不影響電廠的安全生產(chǎn)。大型火電廠中效率較低的機(jī)組可作為輔助調(diào)頻之用，電廠的其余機(jī)組宜帶基本負(fù)荷。即非調(diào)頻廠在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下只按調(diào)度中心預(yù)先安排的日發(fā)電計(jì)劃運(yùn)行，并進(jìn)行頻率的一次調(diào)整，而不參加頻率的二次調(diào)整。下面介紹調(diào)整容量、調(diào)整速度這兩個(gè)重要問題一臺發(fā)電機(jī)組進(jìn)行二次調(diào)整時(shí)的調(diào)整速度也

31、可能不夠快，需要幾臺機(jī)組同時(shí)調(diào)整。但手動操作調(diào)頻器時(shí)，為防止混亂，一般不允許同時(shí)調(diào)幾臺機(jī)組。這就需要采用自動調(diào)頻方式。廣義的自動調(diào)頻又稱為自動負(fù)荷-頻率控制（ALFC）或自動發(fā)電控制（AGC），有時(shí)也包含經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）的內(nèi)容，即自動負(fù)荷-頻率控制應(yīng)有如下三方面的功能：保持系統(tǒng)頻率等于或十分接近額定值；保持各子系統(tǒng)間的交換功率為給定值；保持各發(fā)電設(shè)備以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行。六、自動調(diào)頻裝置與按頻率減負(fù)荷裝置的作用特點(diǎn)分析實(shí)際生產(chǎn)中，為了保證電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，往往需要裝設(shè)諸如自動并列裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、自動調(diào)頻裝置、按頻率自動減負(fù)荷裝置、自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置、繼電保

32、護(hù)裝置等多種自動控制或自動保護(hù)裝置，在這些裝置中，自動調(diào)頻裝置與按頻率自動減負(fù)荷裝置都是為穩(wěn)定系統(tǒng)頻率而設(shè)置的自動調(diào)節(jié)類裝置，這兩類裝置雖然作用目的是一致的，但它們的作用途徑又有明顯不同，下面筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及長期的教學(xué)體會對這兩種裝置作一簡要的分析。一、頻率嚴(yán)重降低對整個(gè)電力系統(tǒng)的影響 電網(wǎng)在供電過程中除了要保證必要的可靠性外，還必須維持一定的穩(wěn)定性。所謂可靠性，簡言之就是供電不中斷，穩(wěn)定性則是指電壓、頻率等電力參數(shù)維持在合理的變化范圍之內(nèi)。國家規(guī)范明確規(guī)定，正常工作情況下，系統(tǒng)頻率的波動范圍為±0.2Hz，若系統(tǒng)頻率嚴(yán)重下降會帶來下列不利影響。1、實(shí)際生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備或電氣

33、設(shè)備均設(shè)計(jì)在工頻附近效率最高，若系統(tǒng)頻率嚴(yán)重降低，則會大大減小系統(tǒng)中電力負(fù)荷的效率，這樣系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性將大大降低。2、頻率的嚴(yán)重波動會影響到機(jī)床等生產(chǎn)設(shè)備所加工出來的產(chǎn)品的質(zhì)量。3、頻率嚴(yán)重降低可能會使系統(tǒng)中汽輪發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)葉片因共振而斷裂，或是使火電廠的廠用機(jī)械出力明顯減小，進(jìn)一步使發(fā)電廠出力減少，致使頻率再度下降，這一惡性循環(huán)將引起頻率崩潰現(xiàn)象。4、頻率的嚴(yán)重下降將會使系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的端電壓下降，甚至使電壓出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象。二、造成系統(tǒng)頻率大幅波動的直接原因正常工作時(shí)系統(tǒng)頻率之所以能維持在允許范圍之內(nèi)，是因?yàn)檫@時(shí)系統(tǒng)提供的有功功率（Px）與負(fù)荷消耗的有功功率（Pf）處于一個(gè)相對平衡狀態(tài)，這

34、種平衡狀態(tài)我們可以簡單地用一個(gè)等式來表示，即：Px = Pf也就是說，只要上述等式成立，系統(tǒng)頻率就會維持穩(wěn)定。一旦這種平衡關(guān)系被打破，等式也就不成立了，因而系統(tǒng)頻率也就出現(xiàn)波動了。概括地說，造成系統(tǒng)頻率波動的直接原因就是系統(tǒng)提供的有功功率與負(fù)荷消耗的有功功率不能平衡。三、系統(tǒng)頻率大幅波動后的處理措施既然我們已經(jīng)知道了頻率的波動是上述等式被破壞后，也即系統(tǒng)的有功功率不平衡造成的，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，一旦因?yàn)橄到y(tǒng)有功功率不平衡而引起頻率出現(xiàn)波動，系統(tǒng)中往往就是通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行有功功率的調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)提供的有功功率與負(fù)荷消耗的有功功率重新恢復(fù)平衡，當(dāng)調(diào)節(jié)到上述等式再次成立時(shí)，系統(tǒng)的頻率也就恢復(fù)穩(wěn)定了。自動調(diào)頻裝置與按頻率減負(fù)荷裝置的作用目的實(shí)際生產(chǎn)中的自動調(diào)頻裝置與按頻率減負(fù)荷裝置的作用目的是一致的，即都是力圖通過調(diào)節(jié)有功功率的平衡，從而使系統(tǒng)的頻率恢復(fù)穩(wěn)定，這也是這兩種裝置作用的共同點(diǎn)。自動調(diào)頻裝置與按頻率自動減負(fù)荷裝置的作用途徑雖然這兩種裝置的作用目的都是通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)來使系統(tǒng)的有功功率達(dá)到平衡，但兩者的作用途徑又是截然不同的。自動調(diào)頻裝置是通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)中并列發(fā)電機(jī)組的出力，使系統(tǒng)的有功功率主動跟隨負(fù)荷功率的變化而變化，從而維持有功功率的相對平衡，也就是說，在上述平衡關(guān)系式被打破后，該裝置是通