功率频率控制系统的模型与仿真

功率频率控制系统的模型与仿真---姚帅、荀亮、周逸苏、郑鹏、陈立培目录•0.人员分工•1.同步发电机的LFC和AVR示意图•2.调速系统模型•3.负荷频率控制(LFC)•4.自动发电控制(AGC)•5.多区域的LFC•6.联络线偏差控制(多区域系统的AGC)•7.包括励磁系统的AGC南京师范大学20.人员分工姓名学号分工陈立培23130308自动发电控制(AGC)郑鹏23130310负荷频率控制(LFC)周逸苏23130309多区域的LFC荀亮23130311联络线偏差控制(多区域系统的AGC)姚帅23130312包括励磁系统的AGC荀竹昱21130231励磁控制系统仿真南京师范大学31.同步发电机的LFC和AVR示意图南京师范大学42.调速系统模型---发电机模型1()[()()]2mesPsPsHS南京师范大学52.调速系统模型---负荷模型()()()eLPsPss南京师范大学62.调速系统模型---原动机模型TT()1G()1mVPssPss()=简单无再热汽轮机框图南京师范大学72.调速系统模型---调速器模型1()()()grefPsPssR1()()1VggPsPss调速器输出经过液压放大传递给阀门开度：南京师范大学83.负荷频率控制(LFC)孤立电力系统负荷频率控制框图南京师范大学93.负荷频率控制(LFC)输入是−𝛥P𝐿(𝑠输出是𝛥𝛺(𝑠的负荷频率控制框图𝛥𝛺(𝑠−𝛥P𝐿(𝑠=1+𝜏𝑔𝑠(1+𝜏𝑇𝑠2Hs+𝛿(1+𝜏𝑔𝑠(1+𝜏𝑇𝑠+1𝑅联系负荷变化量与频率偏差的闭环传递函数为：若负荷变化量是阶跃函数:𝛥P𝐿(𝑠=𝛥P𝐿/𝑠利用终值定理，则𝛥𝛺(𝑠的稳态值𝜔𝑠𝑠为:𝜔𝑠𝑠=lim𝑠𝛥𝛺(𝑠=(−𝛥P𝐿1𝛿+1𝑅南京师范大学103.负荷频率控制(LFC)若负荷是非频率敏感型的，则有𝛿=0，即:𝜔𝑠𝑠=(−𝛥P𝐿𝑅即频率的稳态偏差是由调速器的调差系数决定的。结论：负荷频率控制(LFC)的调速器模型是有差控制模型，即调整后频率的稳态值和额定值比较是有差的，不能将频率调整到额定值。频率的稳态偏差由调速器的调差系数决定。负荷频率控制类似频率的一次调整。南京师范大学113.负荷频率控制(LFC)---例3-5•例3—5一个具有LFC系统的孤立发电厂有以下参数：汽轮机时间常数τT=0.5（s）；调速器时间常数τg=0.25（s）;发电机惯性常数H=8（s）；调差系数为R（标幺值）；频率变化1%时，负荷变化率为1.6%，即δ=1.6.（1）用MATLAB中rclous函数绘制根轨迹。（2）调差系数设定为R=0.04p.u.，汽轮机在额定频率60Hz下的额定输出功率为200MW负荷突然增长50MW（ΔPL=0.25p.u.）。试求稳态频率偏差，闭环传递函数并用MATLAB求频率偏差阶跃响应。（3）建立Simulink仿真框图并求频率偏差阶跃响应。南京师范大学123.负荷频率控制(LFC)---例3-5南京师范大学134.自动发电控制(AGC)积差调频法南京师范大学144.自动发电控制(AGC)𝛥𝛺(𝑠−𝛥P𝐿(𝑠=𝑠1+𝜏𝑔𝑠(1+𝜏𝑇𝑠𝑠2Hs+𝛿1+𝜏𝑔𝑠1+𝜏𝑇𝑠+𝐾𝐼+𝑠𝑅联系负荷变化量与频率偏差的闭环传递函数变为：南京师范大学154.自动发电控制(AGC)---例3-6•例3-6：在例3-2中的LFC系统中，为自动发电控制增加二次积分控制环，如图3-42所示。（1）在MATLAB中利用函数step来求负荷突然变化ΔPL=0.25（标幺值）时的频率偏差阶跃响应。积分控制增益为KI=9。（2）在SIMULINK中建立仿真框图，试求（1）中的偏差阶跃响应。南京师范大学164.自动发电控制(AGC)---例3-6南京师范大学175.多区域的LFC南京师范大学185.多区域的LFC假设区域1存在负荷变化∆𝑃𝐿1，区域2存在负荷变化∆𝑃𝐿2，达到最终稳态时，两区域有相同的频率偏差，则有𝛥𝜔=𝛥𝜔1=𝛥𝜔2𝛥𝑃𝑚1−𝛥𝑃12−𝛥𝑃𝐿1=𝛥𝜔𝛿1𝛥𝑃𝑚2+𝛥𝑃12−𝛥𝑃𝐿2=𝛥𝜔𝛿2上式中，调速器决定的机械功率变化为𝛥𝑃𝑀1=−𝛥𝜔𝑅1𝛥𝑃𝑀2=−𝛥𝜔𝑅2南京师范大学195.多区域的LFC综合上述两组公式可解得系统频率变化量则联络线的功率变化量为𝛥𝑃12=𝛥𝜔(1𝑅2+𝛿2+𝛥𝑃𝐿2=𝛥𝑃𝐿2(1𝑅1+𝛿1−𝛥𝑃𝐿1(1𝑅2+𝛿21𝑅1+𝛿1+(1𝑅2+𝛿2𝛥𝜔=−𝛥𝑃𝐿1−𝛥𝑃𝐿21𝑅1+𝛿1+(1𝑅2+𝛿2南京师范大学205.多区域的LFC---例3-7•例3-7：两区域系统通过一联络线连接，参数见下表，基准容量为1000MVA。额定功率均为60Hz，同步功率系数标幺值𝑃s=2.0p.u.。现区域1增加负荷187.5MW。（1）试求新的稳态频率和联络线潮流。（2）试在SIMULINK中建立仿真框图，求出(1)中频率偏差响应。（3）当两个发电区域的负荷同时发生变化，变化量分别为200MW和150MW，调整框图，求频率偏差响应和功率响应。南京师范大学215.多区域的LFC---例3-7南京师范大学225.多区域的LFC---例3-7南京师范大学235.多区域的LFC---例3-7南京师范大学246.联络线偏差控制（多区域系统的AGC）各区域控制误差ACE由频率误差和联络线功率误差组成两区域的区域控制误差ACE为𝐴𝐶𝐸𝑖=𝛥𝑃𝑖𝑗𝑛𝑗=1+𝐾𝑖𝛥𝜔𝐴𝐶𝐸1=𝛥𝑃12+(1𝑅1+𝛿1𝛥𝜔𝐴𝐶𝐸2=−𝛥𝑃12+(1𝑅2+𝛿2𝛥𝜔南京师范大学256.联络线偏差控制（多区域系统的AGC）---例3-8•例3-8：用区域控制误差ACE建立【例3-7】两区域系统的仿真框图。并求每个区域的频率和功率响应。南京师范大学26南京师范大学277.包括励磁系统的AGC---例3-9•例3-9：一个孤立发电站的组合仿真框图如图所示，各参数已给出，求当负荷标幺值变化0.25时的频率偏差和机端电压响应。南京师范大学283-9-1南京师范大学29南京师范大学30谢谢观看！南京师范大学31