新聞主題	發電機組的積差調頻法（同步時間法）方程式

 

摘要：積差調頻法（或稱同步時間法）是根據系統頻率偏差的累積值進行工作的。頻率積差調節法的優點是能使發電機頻率維持額定，計劃外的負荷能在所有參加調頻的發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，因此調節過程緩慢。

 

頻率積差調節法又稱同步時間法，是按頻率偏差對時間的積分進行調節的。積差調節法的調節準則是對各個調頻發電機組按頻率偏差對時間的積分進行調節，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，頻率下降，出現Δf＜0。式（7-24）中∫Δfde不斷增加其負值，使原有平衡狀態遭到破壞，調頻發電機組的調節系統增加給定功率ΔP_c，直到Δf＝0，調節過程結束，這時調頻發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中有多個調頻廠的情況，各廠根據設定的積差調節原則進行調節。

 

1．分散自動調頻

 

當采用多個調頻電廠調頻時，可以采用分散方式，即參與調頻電廠各有一套頻差積分信號發生器，就地分散產生∫Δfdt信號進行調頻。因系統頻率具有同一性，所以各調頻電廠的∫Δfdt保持一致。為了保證各調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。這種調頻方法不需遠動通道，另外，近代電子技術可使各調頻電廠的∫Δfdt具有很高的一致性，因而不會產生功率分配上的誤差。

 

圖1 發電機積差調節工作過程說明圖

調節的物理過程如下：當出現計劃外負荷增加時，引起頻率下降，Δf≠0。由調節方程求得ΔP_c＞0，所以調頻發電機組增加輸出功率。緊接著Δf減小，不斷調整結果，最后Δf趨近于零，調節過程結束，頻率維持額定值。此時，調頻發電機組增加的出力正好等于計劃外負荷。若系統負荷減少，調節過程與上述過程相仿，只是調頻發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程。在0～t₁時間內，無計劃外負荷，系統有功功處于平衡狀態，調頻發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，頻率開始下降，Δf＜0，所以調頻發電機組按式（7-24）增加輸出功率，只要Δf≠0。∫Δfde不斷累積，調節過程就不會終止，直到t₂時刻系統頻率恢復額定值，調節過程才結束，此時調頻發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，Δf＝0。在t₃時刻，系統負荷減少，系統頻率升高，Δf＞0，調頻發電機組按式（7-24）減少出力，同樣，只要Δf≠0，調節過程不會終止，直到t₄時刻系統頻率恢復額定值，調節過程才結束，此時調頻發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）工作的積差調頻，調節結束可維持系統頻率為額定值，實現了無差調節。調頻發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，所以調頻過程緩慢，這是積差調頻的缺點。

當有多臺調頻發電機組參加調頻時，調節方程為

 

一般認為系統在穩態時全網的頻率是統一的，即系統各點的頻率相等。在系統中出現負荷增量ΔP_L后，經一次調頻和二次調頻后，負荷增量將全部由n臺調頻發電機組增加輸出功率平衡，頻率恢復至額定運行，即

 

第i臺調頻發電機組增加的輸出功率為

 

式中 α_i ——各個調頻發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行的，按分配系數確定發電機組的增加功率。頻率的偏差積分滯后于頻率的變化，調解過程較緩慢。改進方法是在頻率的偏差積分基礎上，加入頻率的瞬時變化信息，以加快頻率調整的初始速度。改進后的方程為

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

式中  R_i ——第i臺調頻發電機組的有功調差系數；

ΔP_ci ——第i臺調頻發電機組承擔的功率調節量；

α_i ——第i臺調頻發電機組調節功率的分配系數。

 

2．集中自動調頻

 

分散的積差調節法依靠于調頻發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）采集并傳送各個電廠的實時數據，實現集中調頻。

集中制調頻是在中心調度所設置一套高精度標準頻率發生器，再取用系統頻率，集中產生頻差積分信號∫Δfdc，確定各調頻發電機組的調節量，通過遠動通道送向各調頻電廠。在調頻電廠中，設一臺有功功率控制器，根據運行方式再進行分配各發電機組所應承擔的功率，如圖2所示?？刂破鬏斎胄盘柍苏{度送來的頻差積分信號外，還有就地的頻差信號和各發電機組的輸出功率信號，輸出信號為各發電機組按式（7-28）確定的功率調節量。

 

發電機組集中式積差調頻示意圖

 

這種集中制調頻的優點是各調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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