電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié)

1、百度文庫電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié)一、頻率的二次調(diào)節(jié)根本概念上一節(jié)分析了系統(tǒng)頻率特性系數(shù)/Ks的組成和特點.從分析中可知,系統(tǒng)的頻率響應系數(shù)愈大,系統(tǒng)就能承受愈大的負荷沖擊.換句話說,在同樣大的負荷沖擊下,Ks愈大,所引起的系統(tǒng)頻率變化愈小.為了使系統(tǒng)的頻率偏差限制在教小的范圍內(nèi),總是希望有較大的Ks.Ks由兩局部組成,一局部有負荷本身的頻率特性所決定,電力系統(tǒng)的運行人員是無法改變的；另一局部有發(fā)電機組的頻率響應系數(shù)決定的,它是發(fā)電機調(diào)差系數(shù)的倒數(shù).運行人員可以調(diào)整機組的調(diào)差系數(shù)和機組的運行方式來改變其大小.但是從機組的穩(wěn)定運行角度考慮,機組的調(diào)差系數(shù)6%f能取得太小,以免影響機組的穩(wěn)定運行.系統(tǒng)

2、的頻率響應系數(shù)Ks是隨著系統(tǒng)負荷的變動和運行方式的變化二變動的.這對用戶和系統(tǒng)本身都是不希望的.也就是說,僅靠系統(tǒng)的一次頻率調(diào)整,沒有任何形式的二次調(diào)節(jié)包括手動和自動,系統(tǒng)的頻率不可能恢復到原有的值.為了使系統(tǒng)的頻率恢復到原有的額定頻率運行,必須采用頻率的二次調(diào)節(jié).頻率的二次調(diào)節(jié)就是改變發(fā)電機組的頻率特性曲線,從而使系統(tǒng)的頻率恢復到原來的正常范圍.如圖3-15所示,發(fā)電與負荷的起始點為a,系統(tǒng)的頻率為fl.當系統(tǒng)的負荷發(fā)生變化,負荷增大,負荷特性曲線從PLa變化至PLb時,當系統(tǒng)發(fā)電特性曲線為PGa時,發(fā)電與負荷的交叉點為a移至b點.此時,系統(tǒng)的頻率從fl降至f2.當增加系統(tǒng)發(fā)電,即改變發(fā)電的

3、頻率特性曲線從PG我到PGb就能使發(fā)電與負荷特性的交叉點移至d點,可使系統(tǒng)的頻率保持在原來的fl運行./反之,當系統(tǒng)的負荷降低,在如圖3-15中,發(fā)電與負荷的起始點為d,此時,系統(tǒng)的頻率為fl.當系統(tǒng)的負荷發(fā)生變化,負荷特性從從PLb變化至PLa時,當系統(tǒng)發(fā)電特性曲線為PGb時,發(fā)電與負荷的交叉點為d和c點.此時,系統(tǒng)的頻率從fl上升至f3.為了恢復系統(tǒng)的頻率,適當減少系統(tǒng)發(fā)電,即改變發(fā)電的頻率特性曲線從PGb變至IPGa就能使發(fā)電與負荷特性的交叉點從c點移至a點,可使系統(tǒng)的頻率從f3恢復到原來的fl運行./以上改變發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)的運行點,使發(fā)電機組在原有額定頻率條件下運行,增加較大的有功功

4、率的方法,就是頻率的二次調(diào)節(jié).、頻率二次調(diào)節(jié)的方法百度文庫一般情況下,機組頻率調(diào)節(jié)器有三種類型,即有差調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器和微分調(diào)節(jié)器.有差調(diào)節(jié)器(也稱為比例調(diào)節(jié))就是按頻率偏差的大小限制調(diào)頻器,并按頻率偏差的比例增加機組的有功功率進行調(diào)節(jié)的方法.采用這種調(diào)節(jié)方式的調(diào)頻機組,其機組有功功率的變化跟隨系統(tǒng)頻率的變化而變化.因此,比例調(diào)節(jié)只能減少系統(tǒng)頻率的偏差,無法到達消除系統(tǒng)頻率偏差的根本目標.積分調(diào)節(jié)器是按頻率偏差對時間的積分來限制調(diào)頻器來增減機組功率的調(diào)節(jié)方法.采用這種方式時,機組功率的增/減量與頻率偏差的積分量的大小有關,用公式表示如下： PG=/(3.2.1)積分調(diào)節(jié)器可到達無差調(diào)節(jié),即/

5、4=0,最終到達f=0.這一調(diào)節(jié)方式的最大缺點在于在負荷變化的最初階段,由于/fdt的量很小,調(diào)頻機組的功率變化也很小,導致最初階段的頻率偏差較大.微分調(diào)節(jié)器就是按頻率偏差對時間的微分來限制調(diào)頻器來增減機組功率的調(diào)節(jié)方法.采用這種方式時,機組功率的增/減量與頻率偏差的微分量的大小有關,用公式表示如下： PG=dAf/dt微分調(diào)節(jié)的機組,在負荷變化的最初階段,由于df/dt的量較大,調(diào)頻機組的功率變化也較大,這限制了系統(tǒng)的頻率偏差的近一步擴大.但是隨著時間的推移,頻率的變化量逐步變小,dAf/dt也愈來愈小,以致于趨向于零.這時,微分調(diào)節(jié)的作用也逐步減少,直至消失.這和積分調(diào)節(jié)的作用剛好相反.電

6、力系統(tǒng)中、系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié)的方法,籠統(tǒng)可分為有差調(diào)節(jié)和無差調(diào)節(jié)兩大類.(一)有差調(diào)節(jié)方法有差調(diào)節(jié)就是根據(jù)頻率偏差的大小來限制各調(diào)頻機組,并按頻率偏差的比例增加調(diào)頻機組的有功功率的進行調(diào)節(jié)的方法.單臺機組的有差調(diào)節(jié)的穩(wěn)定工作特性用公式表示如下：f+KG*APG/=0(3.2.2)百度文庫其中: f為調(diào)節(jié)結(jié)束后系統(tǒng)頻率的偏差量；,、 PG為調(diào)節(jié)結(jié)束后調(diào)頻機組的有功功率變化量；KG為調(diào)頻機組有差調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)；當系統(tǒng)中有n臺機組,每臺機組均配備有差調(diào)節(jié)器時,、全系統(tǒng)的有功調(diào)節(jié)方程式可用下面的聯(lián)立方程組來表示：式中： f為系統(tǒng)頻率的偏差量； PGi為第i調(diào)頻機組的有功功率變化量；KGi為第i調(diào)頻機

7、組有差調(diào)節(jié)器的調(diào)差系數(shù)；假設當系統(tǒng)中總負荷的增量(方案外負荷)為PL,那么調(diào)節(jié)結(jié)束后,系統(tǒng)發(fā)電的增加量為PG解聯(lián)立方程組,得出： PG=APL=APG1十APGi+-+APGn=-Af*(1/KG1+-1/KGi+1/KGn)=-Af/KGS式中：KGS=1/(1/KG1+-1/KGi+1/KGn)/KG勸系統(tǒng)的等值調(diào)差系數(shù)因此,可求得每i臺調(diào)頻機組所承當?shù)梅桨竿庥泄β蕿椋篜Gi=APL*/(KGi/KGS(3.2.4)百度文庫n)有差調(diào)節(jié)器有如下特點：(1)各調(diào)頻機組同時參加有功調(diào)節(jié),無先后之分、當系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏差時,各調(diào)頻機組得平衡工作狀態(tài)被打破,各調(diào)頻機組均向同一方向進行有功調(diào)節(jié),同時

8、發(fā)出改變機組有功功率得命令.因此,所有的調(diào)頻機組均向減少頻率偏差的方向進行有功功率調(diào)節(jié),共同承當減少頻率偏差的任務,有利于充分利用機組的調(diào)頻容量.(2)方案外的負荷在調(diào)頻機組間按一定的比例進行分配一調(diào)頻機組所承當?shù)姆桨竿獾挠泄β实姆蓊~,與機組的調(diào)差系數(shù)、KGi成反比.KGi越大,調(diào)頻機組承當?shù)念~外的有功功率增量越小.機組承當?shù)姆桨竿庥泄β实姆蓊~的大小可以通過改變機組的調(diào)差系數(shù)來實現(xiàn)的.(3)穩(wěn)定后的頻率偏差較大有差調(diào)節(jié)不能讓系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在額定值上.正是由于頻率的偏差才有了調(diào)頻的有功功率增量.沒有頻率偏差,也就不存在調(diào)頻的有功功率增量.系統(tǒng)的負荷增量愈大,導致系統(tǒng)的頻差愈大.使用有差調(diào)節(jié)器時

9、,需要不斷地人工校正調(diào)差系數(shù),以減少頻率的偏差.這是有差調(diào)節(jié)器固有的缺點.實際上,這種頻率調(diào)節(jié)方式成為半自動的調(diào)頻方式.(二)無差調(diào)節(jié)方法無差調(diào)節(jié)的方法主要是通過系統(tǒng)中調(diào)頻機組之間設置不同的比例調(diào)節(jié)器、積分調(diào)節(jié)器及微分調(diào)節(jié)器的方法,在系統(tǒng)發(fā)生額外的負荷時,通過調(diào)節(jié)各調(diào)頻機組的有功功率來實現(xiàn)系統(tǒng)頻率恢復到額定值的方法.一般分為主導發(fā)電機法、假有差法和積差調(diào)節(jié)法三種.a)主導發(fā)電機法/在電力系統(tǒng)中,一臺主要的調(diào)頻機組上使用無差調(diào)頻器,在其它的調(diào)頻機組上均只安裝有功功率分配器,這樣的調(diào)頻方法叫做主導發(fā)電機法.假設系統(tǒng)有n臺發(fā)電機組,主導發(fā)電機法的調(diào)節(jié)方程組為：百度文庫式中:f為系統(tǒng)頻率的偏差量；PG

10、i為第i調(diào)頻機組的有功功率量；ai為第i調(diào)頻機組功率分配系數(shù)；P1為系統(tǒng)總發(fā)電功率；假設這時系統(tǒng)的負荷有了新的增量PL在調(diào)頻器動作前,系統(tǒng)必然會出現(xiàn)頻率偏差此時,fw0.這時,調(diào)節(jié)方程原有的平衡狀態(tài)被首先打破.無差調(diào)節(jié)器按其調(diào)節(jié)方程,對機組的有功功率進行調(diào)節(jié),隨之出現(xiàn)了新的 Pi值.于是其余的n-1臺調(diào)頻機組的功率分配方程式的原有平衡狀態(tài)均被打破了.它們均會向著滿足其功率分配方程的方向,對各自的機組進行有功功率調(diào)整.于是,出現(xiàn)了“成組調(diào)頻的狀態(tài).這一調(diào)頻過程一直要持續(xù)到不再繼續(xù)出現(xiàn)新的P1值時,整個調(diào)節(jié)過程才告結(jié)束.此時,而各臺調(diào)頻機組分擔的有功功率增量為： PGi=PL*K1/(1+a2+a

11、i+nn)(3.2.7)=PL*Ki/Ks以上說明,各調(diào)頻機組的有功功率是根據(jù)一定的比例進行分配的.用無差調(diào)節(jié)器為主導調(diào)節(jié)器的主要缺點在于各機組在頻率調(diào)節(jié)過程中的作用,有先有后,缺乏同時性.這種調(diào)節(jié)方法必然導致調(diào)頻容量不能充分、快速利用,從使整個調(diào)節(jié)過程變得較為緩慢,調(diào)頻的動態(tài)特性不夠理想.(2)假有差法假有差法是參加調(diào)頻的機組都安裝反映頻率和有功功率變化的調(diào)節(jié)器.并按以下調(diào)頻方程進行調(diào)整.百度文庫其中:PGi為各調(diào)頻機組的實際有功功率KG1為各調(diào)頻機組的有差調(diào)節(jié)系數(shù)ai各調(diào)頻機組的有功功率分配系數(shù)系統(tǒng)的調(diào)頻方程式為：nnnnf(21/KG1)=-2PGi-2ai(2PGi)(3.2.9)i=

12、1i=1i=1i=1由于2ai=1,因此在調(diào)整過程結(jié)束時,應能到達4=0,頻率保持恒定.調(diào)整過程結(jié)束時,各調(diào)頻機組的實際有功功率為：nPGi=ai(PGi)(3.2.10)i=1調(diào)頻機組之間的有功功率是根據(jù)比例進行分配的,而調(diào)差系數(shù)只在調(diào)整的過程中才表達出來.由于有功量測表計存在一定的誤差,或者調(diào)頻機組的有功功率受到某些限制及機組跳閘等方面的原因,從而使得2PGiwai(2PGi)i=1.、/i=1由此造成在頻率調(diào)整結(jié)束時,fw0.為了彌補這一缺點,可以讓其中一臺調(diào)頻機組按無差特性來進行調(diào)整(有時也稱為虛無差法),其調(diào)整結(jié)果可以保證f=0.百度文庫假設有n臺機組參加調(diào)頻時,其中第n臺機組設為無

13、差調(diào)節(jié),那么這一調(diào)頻方程組可表小為：n-1臺機組所承當?shù)挠泄β蕿椋?ai*2PGi=0.考慮有功量測上的誤差,/i=1i=1/n-1那么n-1臺機組所承當?shù)挠泄β史峙湎禂?shù)為：2ai5i=1n-1第n臺機組所承當?shù)挠泄β史峙湎禂?shù)為：1-(2ai5)i=1(3)積差調(diào)節(jié)法頻率積差調(diào)節(jié)法是多臺機組根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進行調(diào)頻.假設n臺機組參與系統(tǒng)調(diào)頻,那么其調(diào)頻方程組表示如下：其中：PGi為各調(diào)頻機組的實際有功功率/KG1為各調(diào)頻機組的有差調(diào)節(jié)系數(shù) f為系統(tǒng)頻率對額定頻率的偏差/由于系統(tǒng)中各點頻率是一致的,所以各機組的頻率積分/也可以認為是相等的,各機組同時進行頻率調(diào)整.此時,系統(tǒng)的調(diào)頻方

14、程式為：百度文庫2PGi=-/(KGi)/、(3.2.13)i=1/、i=1nnn/=-2PGi/(21/KGi)=-KGPGii=1i=1i=1式中：nKGs=1/(21/KGi)i=1每臺機組分擔的額外有功功率為：nPGi=(2PGi)*KGs/KGii=1可以看出,當機組按積差調(diào)節(jié)法進行調(diào)頻時,各調(diào)頻機組之間的有功功率是根據(jù)一定的比例進行自動分配的.積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點是能保證系統(tǒng)頻率保持恒定,額外的有功功率在所有參加調(diào)頻的機組之間按一定比例進行自動分配.積差調(diào)節(jié)法的缺點是頻率的積差信號滯后于頻率瞬時值的變化,調(diào)節(jié)過程較為緩慢.為了使得頻率偏差較大時,機組的有功功率調(diào)整量也響應增大；頻率偏差較小時,機組的有功功率調(diào)整量也響應減少.在頻率積差調(diào)節(jié)的根底上,增加頻率瞬時偏差信號.這就得到了改良的頻率積差調(diào)節(jié)方程式： f+KG1(PGi-ai/KGSM八/0(3.2.15)百度文庫i=1,2,n其中：PGi為各調(diào)頻機組的實際有功功率KG1為各調(diào)頻機組的有差調(diào)節(jié)系數(shù)ai各調(diào)頻機組的有功功率分配系數(shù) f為系統(tǒng)頻率對額定頻率的偏差在該公式中,第一項完全