频率特性及调速器原理.ppt

一、概述 发电机组是发电机及其原动机组成的整体,也称为机组。 机组未并网单独运行时机端电压的频率 f =Pn/60 (5-1) 式中， f—发电机的频率； P—发电机转子的极对数； n—机组转速,r/min 要控制发电机的频率就得控制机组转速。 可见，频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间功率的失去平衡所致。 控制电力系统频率在允许范围之内是通过控制系统内并联运行机组输入的总功率等于系统内负荷在额定频率所消耗的有功功率实现的。 这个“等于’’关系就是电力系统中有功功率在额定频率时消耗的有功功率平衡关系。 由于电力系统负荷功率的变化是随机的，不能被准确地预知。 图5-1中，PL是电力系统的实际负荷功率曲线 PL1变化缓慢、幅度大, 由工厂的作息制度、人们的生活规律等造成的, 是持续负荷分量。 变化有一定规律，可根据经验用负荷预测的方法预先估计出来，通过调度部门预先编制系统发电曲线与之平衡。 PL2变化周期较长,一般在10s至3min, 变化幅度比较大, 是脉动负荷分量。 它引起的频率偏移较大,仅靠一次调频不能将频率偏移调节到允许范围内, 必须通过自动装置或人工手动参与调整,即二次调频才能将频率调整到允许范围之内。 PL3变化周期很短,一般在10s以下, 变化幅度很小， 是随机负荷分量， 它引起的频率偏移很小, 由机组调速器调节输入原动机的功率与之平衡, 即由一次调频来调节。 在分析电力系统频率和有功功率自动控制时, 常将电力系统内并联运行的所有机组用一台等效机组来代替； 将电力系统内所有负荷用一个等效负荷代替; 然后用发电机组单机带负荷时频率和有功功率自动控制的基本原理和方法进行分析和计算。 KL*是一个无量纲的数,KL*是调度部门要掌握的数据， 怎么得到？实际系统需测试求得,也可根据资料估算。不同的系统负荷组成不同KL*值也不同,一般在1-3之间 但对同一个系统,KL*是随季节及昼夜交替而变化,但差别不大,因此对一个系统而言可近似认为KL*是不变的。 KL与负荷的大小有关，调度部门只要掌握KL*的值,就很容易算出KL的值，从而得到频率偏移量与功率调节量之间的关系。 [结论]KL =90.0MW/Hz 表示:当系统频率降低1Hz时,系统的负荷会减少消耗90MW,在调度部门掌握KL*后，只需根据PLN的大小即可求出KL,而从而可得频率偏移量与功率调节量之间的关系。 KL与实际总负荷的大小有关。 若近似认为f*＝1，近似计算得 KL * =a1+2a2+3a3+…+ n an =0.4+2×0.1+3×0.2=1.2 可见由两种方法求得的负荷调节效应系数相差是很小的,误差仅为2％左右。 发电机组的转速调整是由原动机的调速系统来实现的， 发电机的功率-频率特性取决于调速器系统的特性 当负荷变化引起频率变化时，调速系统工作，改变原动机进汽量，调节发电机的输入功率，满足负荷的需要。 把由于频率的变化而引起发电机输出功率的变化的关系称为发电机组的功率--频率特性或调节特性。 (1)未配置调速器的情形 发电机组的转矩方程近似表示为： MG* = A?B?* PG* = K(A?* ?B?2*) PG* = c1f* ? c2f2* 通常，c1 =2c2。于是，未配置调速器时的特性如右图所示。 当f* = - c1 /(-2 c2) = 1.0时（在额定条件下），PG*取得最大值。 当发电机以额定频率fN运行时,输出功率为PGa， 当负荷增加使 f 下降时，发电机组由于调速器的作用，使输出功率增加到PGb, 对应于频率下降了Δf，发电机组输出功率增加了ΔPG(？)，形成左图所示形状的近似工作特性，这是一种有差调节其斜率数值称调差系数，即 R = ??f / ?PG 或 R* = ??f* /?PG* [注意与无功时的? = ??UG* / ?IQ*或? = ??UG* / ?QG*对照] 由上述关系可得机组的有功功率/频率静特性调节方程：?f* + R*?PG* =0 还可得功率/频率静特性系数： [注意与负荷频率调节效应系数对照] KG = 1/R = ??PG/?f 或 KG* = 1/R* = ??PG*/?f* 结论：发电机组输出功率的增量与频率的变化成正比，与调差系统成反比。系统中所有机组的调速系统均为有差调节，因此，只要存在频率变化，则所有机组都将承担负荷的变化。 两台机组间有功功率的分配 设两机组额定输出功率（fN时）为PGN1和PGN2,和PGN =PGN1 +PGN2。当负荷增加引起频率下降?f 后,两机组总的功率变