新聞主題	發(fā)電機組的積差調(diào)頻法（同步時間法）方程式

 

摘要：積差調(diào)頻法（或稱同步時間法）是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進行工作的。頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點是能使發(fā)電機頻率維持額定，計劃外的負荷能在所有參加調(diào)頻的發(fā)電機組間按一定的比例進行分配。而其缺點是頻率積差信號滯后于頻率瞬時值的變化，因此調(diào)節(jié)過程緩慢。

 

頻率積差調(diào)節(jié)法又稱同步時間法，是按頻率偏差對時間的積分進行調(diào)節(jié)的。積差調(diào)節(jié)法的調(diào)節(jié)準則是對各個調(diào)頻發(fā)電機組按頻率偏差對時間的積分進行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)方程為

 

 

其中 Δf=f－f_N

式中 K₁ ——積分控制增益。

當負荷增大時，頻率下降，出現(xiàn)Δf＜0。式（7-24）中∫Δfde不斷增加其負值，使原有平衡狀態(tài)遭到破壞，調(diào)頻發(fā)電機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加給定功率ΔP_c，直到Δf＝0，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，這時調(diào)頻發(fā)電機組增加的輸出功率ΔP_c＝－K₁∫Δfdt。同步時間法適用于中大型系統(tǒng)中有多個調(diào)頻廠的情況，各廠根據(jù)設(shè)定的積差調(diào)節(jié)原則進行調(diào)節(jié)。

 

1．分散自動調(diào)頻

 

當采用多個調(diào)頻電廠調(diào)頻時，可以采用分散方式，即參與調(diào)頻電廠各有一套頻差積分信號發(fā)生器，就地分散產(chǎn)生∫Δfdt信號進行調(diào)頻。因系統(tǒng)頻率具有同一性，所以各調(diào)頻電廠的∫Δfdt保持一致。為了保證各調(diào)頻電廠測得的值盡可能一致，避免因頻差積分的差異而造成功率分配上的誤差，需配置高精度的頻率檢測。這種調(diào)頻方法不需遠動通道，另外，近代電子技術(shù)可使各調(diào)頻電廠的∫Δfdt具有很高的一致性，因而不會產(chǎn)生功率分配上的誤差。

 

圖1 發(fā)電機積差調(diào)節(jié)工作過程說明圖

調(diào)節(jié)的物理過程如下：當出現(xiàn)計劃外負荷增加時，引起頻率下降，Δf≠0。由調(diào)節(jié)方程求得ΔP_c＞0，所以調(diào)頻發(fā)電機組增加輸出功率。緊接著Δf減小，不斷調(diào)整結(jié)果，最后Δf趨近于零，調(diào)節(jié)過程結(jié)束，頻率維持額定值。此時，調(diào)頻發(fā)電機組增加的出力正好等于計劃外負荷。若系統(tǒng)負荷減少，調(diào)節(jié)過程與上述過程相仿，只是調(diào)頻發(fā)電機組輸出功率減少，最后Δf同樣趨近于零。

圖1示出了積差調(diào)節(jié)的工作過程。在0～t₁時間內(nèi)，無計劃外負荷，系統(tǒng)有功功處于平衡狀態(tài)，調(diào)頻發(fā)電機組按原輸出功率運行，ΔP_c＝0，系統(tǒng)頻率為額定值，Δf＝0。在t₁瞬間，計劃外負荷出現(xiàn)，頻率開始下降，Δf＜0，所以調(diào)頻發(fā)電機組按式（7-24）增加輸出功率，只要Δf≠0。∫Δfde不斷累積，調(diào)節(jié)過程就不會終止，直到t₂時刻系統(tǒng)頻率恢復額定值，調(diào)節(jié)過程才結(jié)束，此時調(diào)頻發(fā)電機組增加的輸出功率ΔP₁保持不變。t₂～t₃期間；系統(tǒng)處于新的功率平衡狀態(tài)，Δf＝0。在t₃時刻，系統(tǒng)負荷減少，系統(tǒng)頻率升高，Δf＞0，調(diào)頻發(fā)電機組按式（7-24）減少出力，同樣，只要Δf≠0，調(diào)節(jié)過程不會終止，直到t₄時刻系統(tǒng)頻率恢復額定值，調(diào)節(jié)過程才結(jié)束，此時調(diào)頻發(fā)電機組減少的輸出功率ΔP₁-ΔP₂保持不變。

由以上分析可見，按式（7-24）工作的積差調(diào)頻，調(diào)節(jié)結(jié)束可維持系統(tǒng)頻率為額定值，實現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。調(diào)頻發(fā)電機組承擔的功率變化量等于計劃外負荷的數(shù)值。因∫Afdt滯后Δf變化，所以調(diào)頻過程緩慢，這是積差調(diào)頻的缺點。

當有多臺調(diào)頻發(fā)電機組參加調(diào)頻時，調(diào)節(jié)方程為

 

一般認為系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時全網(wǎng)的頻率是統(tǒng)一的，即系統(tǒng)各點的頻率相等。在系統(tǒng)中出現(xiàn)負荷增量ΔP_L后，經(jīng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻后，負荷增量將全部由n臺調(diào)頻發(fā)電機組增加輸出功率平衡，頻率恢復至額定運行，即

 

第i臺調(diào)頻發(fā)電機組增加的輸出功率為

 

式中 α_i ——各個調(diào)頻發(fā)電機組有功功率分配系數(shù)。

上述調(diào)頻準則是依照頻率偏差的積分進行的，按分配系數(shù)確定發(fā)電機組的增加功率。頻率的偏差積分滯后于頻率的變化，調(diào)解過程較緩慢。改進方法是在頻率的偏差積分基礎(chǔ)上，加入頻率的瞬時變化信息，以加快頻率調(diào)整的初始速度。改進后的方程為

Δf＋R_i(ΔP_ci＋α_iK_iΔfdt) = 0                            (7-28)

式中  R_i ——第i臺調(diào)頻發(fā)電機組的有功調(diào)差系數(shù)；

ΔP_ci ——第i臺調(diào)頻發(fā)電機組承擔的功率調(diào)節(jié)量；

α_i ——第i臺調(diào)頻發(fā)電機組調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)。

 

2．集中自動調(diào)頻

 

分散的積差調(diào)節(jié)法依靠于調(diào)頻發(fā)電機組對頻率偏差測量的一致性。為解決頻率信號的不一致性，依靠電力系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)完成對頻率的檢測與調(diào)整的管理。通過調(diào)度側(cè)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集并傳送各個電廠的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)集中調(diào)頻。

集中制調(diào)頻是在中心調(diào)度所設(shè)置一套高精度標準頻率發(fā)生器，再取用系統(tǒng)頻率，集中產(chǎn)生頻差積分信號∫Δfdc，確定各調(diào)頻發(fā)電機組的調(diào)節(jié)量，通過遠動通道送向各調(diào)頻電廠。在調(diào)頻電廠中，設(shè)一臺有功功率控制器，根據(jù)運行方式再進行分配各發(fā)電機組所應(yīng)承擔的功率，如圖2所示。控制器輸入信號除了調(diào)度送來的頻差積分信號外，還有就地的頻差信號和各發(fā)電機組的輸出功率信號，輸出信號為各發(fā)電機組按式（7-28）確定的功率調(diào)節(jié)量。

 

發(fā)電機組集中式積差調(diào)頻示意圖

 

這種集中制調(diào)頻的優(yōu)點是各調(diào)頻電廠的頻差積分信號∫Δfdr保持一致性，但需要遠動通道。

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