?Pt(s)1?Tus (3.15) ??YV(s)Tus?12其中,Tu一般在0.5s到4s之间,它与进水管长度、水头、水速均有关。 (3)发电机与负荷模型 负荷一频率控制中,另一个重要环节就是发电机和负荷特性模型。发电机的功率来自透平而用以满足负荷的要求,因此,对于发电机和负荷模型,其输入增量为(?PG??PD)。
这里,假定发电机本身损失不计,则量就等于透平输出功率增量,而 根据有功负荷与频率的关系,可将负荷分为以下几类:①频率变化基本无关的负荷,如照明、电热和整流负荷等;@与频率成正比的负荷,如切削机床、球蘑机、往复式水泵、压缩机等;@与频率的二次方成正比的负荷,如变压器中的涡流损耗:④与频率的三次方成正比的负荷,如静水头阻力不大的循环水泵等:⑤与频率的更高次方成正比的负荷,如静水头阻力很大的给水泵等。 在额定频率fe时,系统负荷功率为频率升高时,负荷功率将增加。率变化时,系统负荷也参与对频率的调节,的频率值下重新获得平衡,这种现象称为负荷的频率调节效应。 对于发电机和负荷模型来说,这个功率输入增量由两方面被系统所吸收:a.在发电机转子中,引起动能,增加转速。在某一指定频率,f0时,储存在发电机转子中的动能可以表示为: 这里,PT是透平一发电机组的额定功率,而b.当频率改变时,负荷也会改变。而当频率有一个微小变动时,是一个常数,从而此时负荷变化为: (?PD?f)?f对于主要是电动机负荷来说, 前面已经讨论了一个电网中各主要环节的控制特性。厂(用一个汽轮发电机组来代表?PD这就是说,W0k?HPTB?f (3.B是正的。)供屯给一个地区负荷而言。在这个系统中,?PG?PDe;当频率下降时,负荷功率将减少;当当系统中有功功率失去平衡而引起频其特性将有助于系统中有功功率在新
.16)
H是它的惯性常数。
PD,即发电机所发出的功率增
这里是指一个孤立的电
?PD?f可以视作?PC?是负荷的变化量。
(3 ?17) 是给定输入讯号,用来按要求改变汽轮机转速,?PD而是负荷变化,在这个系统中它是送料干扰。
3.5.2互联系统频率控制的二次调节
联合电力系统的二次调频从根本上来说就是当发生有功功率平衡破坏时(如负荷增加、减少或发电机跳闸等),在一次控制实现的频率和联络线潮流有差调节基础上,各个区域启动辅助控制环节,通过改变发电机调速器整定以使有功功率重新达到额定点上的平衡,即实现频率的无差调节。通常把本区域调频过程中产生调节(控制)信号称为区域控制误差ACE(Area Control Error),这个信号通过恢复性积分环节作用于发电机,如图3.8所示。
ACEK/S发电机出力整定
图3.8 二次调节控制 (1)联合电力系统频率二次调节控制方式介绍
根据控制目的的不同,互联系统中单个区域的二次调频对应不同的ACE定义有以下三种控制方式:
a.ACE=?f,由于积分控制环节的作用,达到静态稳定时?f=0,也即实现频率无差调节,故称为恒定频率控制(FFC:Flat Frequency Control)。
b.ACE=?Pt,由于积分控制环节的作用,达到静态稳定时?Pt=0,也即实现联络线保持计划值这一目标,故称为恒定净交换功率控制(CNIC:Constant Net Interchange Control)。
c.ACE?B?f??Pt(B?0),此时将联络线功率偏差和频率偏差都引入组成控制信号,其中B为频率偏差系数,该方式称为联络线和频率偏差控制(TBC:Tie-1ineBias Control)。
将上述单区域二次调频方式进行组合,可以实现多种互联系统频率无差调节的方案,这些方案主要有:
a.在整个互联系统中指定一个区域用来调节系统频率(也即采用FFC控制方式),而其他区域则致力于使各个区域间联络线功率潮流维持在计划值(也即采用CNIC控制方式)。这种方式的缺陷是将引起过多的区域问无意交换。 b.整个互联系统中指定一个区域用来调节系统频率(也即采用FFC控制方式),而其他区域则不参加二次调频,在有功失衡过程中只利用一次调节产生的裕量进行频率支援。这种方式的缺陷是负荷的缺额均由采用FFC的区域承担,使之负担过重。 c.互联系统均采用FFC控制方式,这种方式在实践中存在的困难是由于各子系统
频率测量的误差,导致系统间有功功率的振荡。
d.互联系统均采用CNIC控制方式,这种方式同样有前述第三种方式的缺陷,同时在系统发生有功失衡时不能够进行相互之间的支援,也无法保证频率的恒定。 e.互联系统均采用TBC控制方式,这种方式是由科恩首先提出来,并且己广泛地应用在互联系统的自动发电控制中,这种方式的优越性将在下面的文章中详述。 (2)TBC控制方式下的互联系统频率控制
所有的模块都是非线性、时变的和/或非最小相位的。在每个控制区,许多发电机被看成是一个机组。负荷在设定点的扰动影响了所有区域的频率和潮流线上的功率偏差。由于电力系统的参数不确定性,所以这必定会引起频率的瞬时震荡。它们的速度调节器越快去进行调整就越好。负荷频率控制一般需要在双区域电力系统中通过两个不同的控制行为实现:一次调节与二次调节。
因此,采用TBC控制方式可实现频率的无差调节,同时实现本区域的有功缺额由本区域的调频机组承担(单个区域的调度中心通过分配系数的设定将ACE分配到各调频机组),而其他区域原则上只参加一次调频,通过联络线在频率下降的初期进行支援。随着频率的恢复,联络线上的支援功率趋向零,联络线上功率恢复为计划值。
结束语
自动发电控制(AGC)已成为实现电网经济优化运行的重要一步,也是电力技术向高层次发展的必然趋势。电网优化运行及自动调度作为发展方向,将与电厂自动控制系统建立越来越紧密的联系,这也是实现真正即时在线竞价上网的必经之路。
随着电网AGC机组总容量不断扩大和火电厂厂级实时监控系统的逐步设立,可实现电网AGC分层控制。对应于电力系统频率的不同波动特性,电网调度中心的EMS系统可分别采用直接控制到机组CCS系统和控制到电厂SIS系统方式来实现AGC。积极推行在火电厂SIS系统中应用EMS超短期负荷预报修正的发电计划曲线,来合理安排厂内各台机组发电,以减少电网AGC机组容量和AGC机组调节幅度、以及不必要的负荷上下波动,提高电厂运行的稳定性和经济性。