新聞主題	發(fā)電機組的積差調頻法（同步時(shí)間法）方程式

 

摘要：積差調頻法（或稱(chēng)同步時(shí)間法）是根據系統頻率偏差的累積值進(jìn)行工作的。頻率積差調節法的優(yōu)點(diǎn)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頻的發(fā)電機組間按一定的比例進(jìn)行分配。而其缺點(diǎn)是頻率積差信號滯后于頻率瞬時(shí)值的變化，因此調節過(guò)程緩慢。

 

頻率積差調節法又稱(chēng)同步時(shí)間法，是按頻率偏差對時(shí)間的積分進(jìn)行調節的。積差調節法的調節準則是對各個(gè)調頻發(fā)電機組按頻率偏差對時(shí)間的積分進(jìn)行調節，其調節方程為

 

 

其中 Δf=f－f_N

式中 K₁ ——積分控制增益。

當負荷增大時(shí)，頻率下降，出現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，調頻發(fā)電機組的調節系統增加給定功率ΔP_c，直到Δf＝0，調節過(guò)程結束，這時(shí)調頻發(fā)電機組增加的輸出功率ΔP_c＝－K₁∫Δfdt。同步時(shí)間法適用于中大型系統中有多個(gè)調頻廠(chǎng)的情況，各廠(chǎng)根據設定的積差調節原則進(jìn)行調節。

 

1．分散自動(dòng)調頻

 

當采用多個(gè)調頻電廠(chǎng)調頻時(shí)，可以采用分散方式，即參與調頻電廠(chǎng)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(jìn)行調頻。因系統頻率具有同一性，所以各調頻電廠(chǎng)的∫Δfdt保持一致。為了保證各調頻電廠(chǎng)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。這種調頻方法不需遠動(dòng)通道，另外，近代電子技術(shù)可使各調頻電廠(chǎng)的∫Δfdt具有很高的一致性，因而不會(huì )產(chǎn)生功率分配上的誤差。

 

圖1 發(fā)電機積差調節工作過(guò)程說(shuō)明圖

調節的物理過(guò)程如下：當出現計劃外負荷增加時(shí)，引起頻率下降，Δf≠0。由調節方程求得ΔP_c＞0，所以調頻發(fā)電機組增加輸出功率。緊接著(zhù)Δf減小，不斷調整結果，最后Δf趨近于零，調節過(guò)程結束，頻率維持額定值。此時(shí)，調頻發(fā)電機組增加的出力正好等于計劃外負荷。若系統負荷減少，調節過(guò)程與上述過(guò)程相仿，只是調頻發(fā)電機組輸出功率減少，最后Δf同樣趨近于零。

圖1示出了積差調節的工作過(guò)程。在0～t₁時(shí)間內，無(wú)計劃外負荷，系統有功功處于平衡狀態(tài)，調頻發(fā)電機組按原輸出功率運行，ΔP_c＝0，系統頻率為額定值，Δf＝0。在t₁瞬間，計劃外負荷出現，頻率開(kāi)始下降，Δf＜0，所以調頻發(fā)電機組按式（7-24）增加輸出功率，只要Δf≠0。∫Δfde不斷累積，調節過(guò)程就不會(huì )終止，直到t₂時(shí)刻系統頻率恢復額定值，調節過(guò)程才結束，此時(shí)調頻發(fā)電機組增加的輸出功率ΔP₁保持不變。t₂～t₃期間；系統處于新的功率平衡狀態(tài)，Δf＝0。在t₃時(shí)刻，系統負荷減少，系統頻率升高，Δf＞0，調頻發(fā)電機組按式（7-24）減少出力，同樣，只要Δf≠0，調節過(guò)程不會(huì )終止，直到t₄時(shí)刻系統頻率恢復額定值，調節過(guò)程才結束，此時(shí)調頻發(fā)電機組減少的輸出功率ΔP₁-ΔP₂保持不變。

由以上分析可見(jiàn)，按式（7-24）工作的積差調頻，調節結束可維持系統頻率為額定值，實(shí)現了無(wú)差調節。調頻發(fā)電機組承擔的功率變化量等于計劃外負荷的數值。因∫Afdt滯后Δf變化，所以調頻過(guò)程緩慢，這是積差調頻的缺點(diǎn)。

當有多臺調頻發(fā)電機組參加調頻時(shí)，調節方程為

 

一般認為系統在穩態(tài)時(shí)全網(wǎng)的頻率是統一的，即系統各點(diǎn)的頻率相等。在系統中出現負荷增量ΔP_L后，經(jīng)一次調頻和二次調頻后，負荷增量將全部由n臺調頻發(fā)電機組增加輸出功率平衡，頻率恢復至額定運行，即

 

第i臺調頻發(fā)電機組增加的輸出功率為

 

式中 α_i ——各個(gè)調頻發(fā)電機組有功功率分配系數。

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

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

式中  R_i ——第i臺調頻發(fā)電機組的有功調差系數；

ΔP_ci ——第i臺調頻發(fā)電機組承擔的功率調節量；

α_i ——第i臺調頻發(fā)電機組調節功率的分配系數。

 

2．集中自動(dòng)調頻

 

分散的積差調節法依靠于調頻發(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，依靠電力系統的調度系統完成對頻率的檢測與調整的管理。通過(guò)調度側監控與數據采集系統 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集并傳送各個(gè)電廠(chǎng)的實(shí)時(shí)數據，實(shí)現集中調頻。

集中制調頻是在中心調度所設置一套高精度標準頻率發(fā)生器，再取用系統頻率，集中產(chǎn)生頻差積分信號∫Δfdc，確定各調頻發(fā)電機組的調節量，通過(guò)遠動(dòng)通道送向各調頻電廠(chǎng)。在調頻電廠(chǎng)中，設一臺有功功率控制器，根據運行方式再進(jìn)行分配各發(fā)電機組所應承擔的功率，如圖2所示?？刂破鬏斎胄盘柍苏{度送來(lái)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）確定的功率調節量。

 

發(fā)電機組集中式積差調頻示意圖

 

這種集中制調頻的優(yōu)點(diǎn)是各調頻電廠(chǎng)的頻差積分信號∫Δfdr保持一致性，但需要遠動(dòng)通道。

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