新聞主題	發(fā)電機(jī)組的積差調(diào)頻法（同步時(shí)間法）方程式

 

摘要：積差調(diào)頻法（或稱(chēng)同步時(shí)間法）是根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的累積值進(jìn)行工作的。頻率積差調(diào)節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是能使發(fā)電機(jī)頻率維持額定，計(jì)劃外的負(fù)荷能在所有參加調(diào)頻的發(fā)電機(jī)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(hào)滯后于頻率瞬時(shí)值的變化，因此調(diào)節(jié)過(guò)程緩慢。

 

頻率積差調(diào)節(jié)法又稱(chēng)同步時(shí)間法，是按頻率偏差對(duì)時(shí)間的積分進(jìn)行調(diào)節(jié)的。積差調(diào)節(jié)法的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則是對(duì)各個(gè)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組按頻率偏差對(duì)時(shí)間的積分進(jìn)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(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，頻率下降，出現(xiàn)Δf＜0。式（7-24）中∫Δfde不斷增加其負(fù)值，使原有平衡狀態(tài)遭到破壞，調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(guò)程結(jié)束，這時(shí)調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(tǒng)中有多個(gè)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(jìn)行調(diào)節(jié)。

 

1．分散自動(dòng)調(diào)頻

 

當(dāng)采用多個(gè)調(diào)頻電廠調(diào)頻時(shí)，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(hào)發(fā)生器，就地分散產(chǎn)生∫Δfdt信號(hào)進(jìn)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(cè)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(cè)。這種調(diào)頻方法不需遠(yuǎn)動(dòng)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(huì)產(chǎn)生功率分配上的誤差。

 

圖1 發(fā)電機(jī)積差調(diào)節(jié)工作過(guò)程說(shuō)明圖

調(diào)節(jié)的物理過(guò)程如下：當(dāng)出現(xiàn)計(jì)劃外負(fù)荷增加時(shí)，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(jī)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(guò)程結(jié)束，頻率維持額定值。此時(shí)，調(diào)頻發(fā)電機(jī)組增加的出力正好等于計(jì)劃外負(fù)荷。若系統(tǒng)負(fù)荷減少，調(diào)節(jié)過(guò)程與上述過(guò)程相仿，只是調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(guò)程。在0～t₁時(shí)間內(nèi)，無(wú)計(jì)劃外負(fù)荷，系統(tǒng)有功功處于平衡狀態(tài)，調(diào)頻發(fā)電機(jī)組按原輸出功率運(yùn)行，ΔP_c＝0，系統(tǒng)頻率為額定值，Δf＝0。在t₁瞬間，計(jì)劃外負(fù)荷出現(xiàn)，頻率開(kāi)始下降，Δf＜0，所以調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(guò)程就不會(huì)終止，直到t₂時(shí)刻系統(tǒng)頻率恢復(fù)額定值，調(diào)節(jié)過(guò)程才結(jié)束，此時(shí)調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(shí)刻，系統(tǒng)負(fù)荷減少，系統(tǒng)頻率升高，Δf＞0，調(diào)頻發(fā)電機(jī)組按式（7-24）減少出力，同樣，只要Δf≠0，調(diào)節(jié)過(guò)程不會(huì)終止，直到t₄時(shí)刻系統(tǒng)頻率恢復(fù)額定值，調(diào)節(jié)過(guò)程才結(jié)束，此時(shí)調(diào)頻發(fā)電機(jī)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(diào)頻，調(diào)節(jié)結(jié)束可維持系統(tǒng)頻率為額定值，實(shí)現(xiàn)了無(wú)差調(diào)節(jié)。調(diào)頻發(fā)電機(jī)組承擔(dān)的功率變化量等于計(jì)劃外負(fù)荷的數(shù)值。因∫Afdt滯后Δf變化，所以調(diào)頻過(guò)程緩慢，這是積差調(diào)頻的缺點(diǎn)。

當(dāng)有多臺(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)，調(diào)節(jié)方程為

 

一般認(rèn)為系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)全網(wǎng)的頻率是統(tǒng)一的，即系統(tǒng)各點(diǎn)的頻率相等。在系統(tǒng)中出現(xiàn)負(fù)荷增量ΔP_L后，經(jīng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻后，負(fù)荷增量將全部由n臺(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組增加輸出功率平衡，頻率恢復(fù)至額定運(yùn)行，即

 

第i臺(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組增加的輸出功率為

 

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

上述調(diào)頻準(zhǔn)則是依照頻率偏差的積分進(jìn)行的，按分配系數(shù)確定發(fā)電機(jī)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(guò)程較緩慢。改進(jìn)方法是在頻率的偏差積分基礎(chǔ)上，加入頻率的瞬時(shí)變化信息，以加快頻率調(diào)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(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組的有功調(diào)差系數(shù)；

ΔP_ci ——第i臺(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組承擔(dān)的功率調(diào)節(jié)量；

α_i ——第i臺(tái)調(diào)頻發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)功率的分配系數(shù)。

 

2．集中自動(dòng)調(diào)頻

 

分散的積差調(diào)節(jié)法依靠于調(diào)頻發(fā)電機(jī)組對(duì)頻率偏差測(cè)量的一致性。為解決頻率信號(hào)的不一致性，依靠電力系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)完成對(duì)頻率的檢測(cè)與調(diào)整的管理。通過(guò)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(gè)電廠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(hào)∫Δfdc，確定各調(diào)頻發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)量，通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)通道送向各調(diào)頻電廠。在調(diào)頻電廠中，設(shè)一臺(tái)有功功率控制器，根據(jù)運(yùn)行方式再進(jìn)行分配各發(fā)電機(jī)組所應(yīng)承擔(dān)的功率，如圖2所示?？刂破鬏斎胄盘?hào)除了調(diào)度送來(lái)的頻差積分信號(hào)外，還有就地的頻差信號(hào)和各發(fā)電機(jī)組的輸出功率信號(hào)，輸出信號(hào)為各發(fā)電機(jī)組按式（7-28）確定的功率調(diào)節(jié)量。

 

發(fā)電機(jī)組集中式積差調(diào)頻示意圖

 

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

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