一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化領域，具體設及的是一種利用原動機輸出轉矩控 制發(fā)電機頻率的方法。
【背景技術】
[0002] 頻率是電力系統(tǒng)最重要的運行參數之一，頻率變化對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重 要的影響。電網發(fā)生有功不平衡時，將系統(tǒng)頻率快速調節(jié)到額定頻率極其重要，一次調頻和 二次調頻可W有效地解決該一問題。一次調頻是發(fā)電機組根據系統(tǒng)頻率偏差調整功率輸 出，可W迅速消除擾動作用下電網的頻率波動。二次調頻是對發(fā)電機的功頻特性曲線進行 調整，使電網頻率偏差趨向于零。
[0003] 當前的火電機組一次調頻是靠機組的調速器自動調節(jié)，并且發(fā)電機組單位調節(jié)功 率參數一般為固定值，不能動態(tài)的跟蹤電網的變化。二次調頻則是靠部分機組的同步器完 成，對于沒有安裝自動發(fā)電控制的二次調頻機組，則需要人工操作，容易引起誤操作。
[0004] 當電力系統(tǒng)突然發(fā)生有功不平衡時，系統(tǒng)頻率短時間內會迅速發(fā)生變化。基于上 述一次調頻和二次調頻的缺點，提出本發(fā)明，可W快速自動的調節(jié)發(fā)電機的輸出功率，使系 統(tǒng)頻率快速收斂到額定值。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明要解決的是當前一次調頻調不能動態(tài)的跟蹤電網的變化，二次調頻要依靠 同步器，若不安裝同步器則需要人工操作，易引起誤操作等調頻技術不足的技術問題。從而 提供一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
[0007] 一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，步驟如下：
[000引 A ;計算各個機組的額定功率Pw的數值，設定各個機組的功率調節(jié)范圍，并確定電 網負荷的負荷調節(jié)效應系數Ku的數值；
[0009] B ;計算各個機組的擾動量A Pi;
[0010] c ;計算各個機組單位調節(jié)功率Kw;
[001U D ;根據系統(tǒng)的實時頻率f與額定頻率fw的差值A f對各個機組分別進行PI運算 得到各個機組的功率調整量APw，考慮電力負荷的調節(jié)效應，得到 [0012] (AP,.-AP.)^Kld= Af (5);
[001引 E ;根據各個機組的轉子運動方程式，結合步驟D中得到的式妨得到各個機組的 原動機的實時輸出轉矩T"i，將計算得到作為各個機組的輸入來控制系統(tǒng)的輸出頻率。 [0014] 所述步驟B具體如下；先計算出各個機組的實時輸出功率P。/ ;再結合各個機組的 額定輸出功率計算出機組輸出功率總和的變化量AP，
[00 巧]
【主權項】
1. 一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在于：步驟如下： A :計算各個機組的額定功率Pei的數值，設定各個機組的功率調節(jié)范圍，并確定電網負 荷的負荷調節(jié)效應系數Kui的數值； B :計算各個機組的擾動量APi; C :計算各個機組單位調節(jié)功率Kei; D :根據系統(tǒng)的實時頻率f與額定頻率fN的差值Λ f對各個機組分別進行PI運算得到 各個機組的功率調整量APei，考慮電力負荷的調節(jié)效應，得到 (Λ Pci-APi)+Kld= Af (5); E :根據各個機組的轉子運動方程式，結合步驟D中得到的式（5)得到各個機組的原動 機的實時輸出轉矩TMi，將計算得到TMi作為各個機組的輸入來控制系統(tǒng)的輸出頻率。
2. 根據權利要求1所述的一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在 于：所述步驟B具體如下：先計算出各個機組的實時輸出功率Ρ ω' ；再結合各個機組的額定 輸出功率Pei計算出機組輸出功率總和的變化量Λ Ρ，
然后根據各個機組的額定輸出功率PeJP機組輸出功率總和的變化量△ Ρ，得到各個機 組的擾動量APi，
其中，η為機組的總數量，Pei'為第i臺機組的實時輸出功率，Pei為第i臺機組的額定 功率，ΛPi為第i臺機組的擾動量。
3. 根據權利要求1所述的一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在 于，所述步驟C具體如下：根據各個機組的實時輸出功率P ei'和系統(tǒng)的額定頻率fN，計算出 各個機組的單位調節(jié)功率Κω，
其中，Kei為第i臺機組的單位調節(jié)功率值，K J為Kei的標幺值，一般取16. 7-25 ;為了 滿足實際機組的出力能力，對Kci做出限定， KGi (min) ^ Kci^ K Gi (max) (4)； 其中，Kei (min)和Kei (max)分別為第i臺機組的單位調節(jié)功率的下限和上限；當Ke/J、 于 Kci (min)時，取 Kci = K Ci (min);當 Kci大于 K Ci (max)時，取 Kci = K Ci (max)。
4. 根據權利要求1所述的一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在 于，在步驟D中，比例運算P相當于電力系統(tǒng)一次調頻，各個機組的比例系數分別取為K ei; 積分運算I相當于電力系統(tǒng)二次調頻，所有機組的積分系數統(tǒng)均為0. 01。
5. 根據權利要求1所述的一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在 于：在步驟E中，所述各個機組的轉子運動方程式如下：
其中，Tli為第i臺機組的慣性時間常數；D i為第i臺機組的阻尼系數；ω i為第i臺機 組的實時角速度，《Ni為第i臺機組的額定角速度；T Mi為第i臺機組的原動機實時輸出機 械轉矩，Twi為第i臺機組的原動機額定輸出機械轉矩；P Ei為第i臺機組的實時電磁功率， PENi為第i臺機組的額定電磁功率；ΔΤΚ為第i臺機組的電磁轉矩的變化量；ATm為第i 臺機組的原動機機械轉矩的變化量；ATi為第i臺機組的原動機機械轉矩的變化量與第i 臺機組的電磁轉矩的變化量的差值。
6.根據權利要求5所述的一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，其特征在 于：結合工程實際，忽略阻尼摩擦等損耗，所述第i臺機組的實時電磁功率PEi取為第i臺 機組的實時輸出功率Ρ ω'，第i臺機組的額定電磁功率PENi取為第i臺機組的額定輸出功率 Pei，第i臺機組的原動機額定輸出機械轉矩Twi取為第i臺機組的額定輸出轉矩。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用原動機輸出轉矩控制發(fā)電機頻率的方法，步驟如下：A：計算各個機組的額定功率PGi的數值，設定各個機組的功率調節(jié)范圍，并確定電網負荷的負荷調節(jié)效應系數KLD的數值；B：計算各個機組的擾動量ΔPi；C：計算各個機組單位調節(jié)功率KGi；D：根據系統(tǒng)的實時頻率f與額定頻率fN的差值Δf對各個機組分別進行PI運算得到各個機組的功率調整量ΔPGi，考慮電力負荷的調節(jié)效應，得到(ΔPGi-ΔPi)÷KLD＝Δf (5)；E：根據各個機組的轉子運動方程式，結合步驟D中得到的式(5)得到各個機組的原動機的實時輸出轉矩TMi，將計算得到TMi作為各個機組的輸入來控制系統(tǒng)的輸出頻率。本發(fā)明的調頻控制方法簡單可靠，能夠實現電力系統(tǒng)調頻的自動化，快速跟蹤系統(tǒng)的頻率變化，節(jié)約了人力成本，提高了電力系統(tǒng)的可靠性。
【IPC分類】H02J3-04, H02P9-00
【公開號】CN104638650
【申請?zhí)枴緾N201510017577
【發(fā)明人】王璟, 黃澤華, 劉巍, 蔣小亮, 王利利, 陳力, 胡釙
【申請人】國家電網公司, 國網河南省電力公司經濟技術研究院, 武漢大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月14日