一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域，具體設(shè)及的是一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控 制發(fā)電機(jī)頻率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 頻率是電力系統(tǒng)最重要的運(yùn)行參數(shù)之一，頻率變化對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重 要的影響。電網(wǎng)發(fā)生有功不平衡時(shí)，將系統(tǒng)頻率快速調(diào)節(jié)到額定頻率極其重要，一次調(diào)頻和 二次調(diào)頻可W有效地解決該一問題。一次調(diào)頻是發(fā)電機(jī)組根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差調(diào)整功率輸 出，可W迅速消除擾動(dòng)作用下電網(wǎng)的頻率波動(dòng)。二次調(diào)頻是對(duì)發(fā)電機(jī)的功頻特性曲線進(jìn)行 調(diào)整，使電網(wǎng)頻率偏差趨向于零。
[0003] 當(dāng)前的火電機(jī)組一次調(diào)頻是靠機(jī)組的調(diào)速器自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且發(fā)電機(jī)組單位調(diào)節(jié)功 率參數(shù)一般為固定值，不能動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)的變化。二次調(diào)頻則是靠部分機(jī)組的同步器完 成，對(duì)于沒有安裝自動(dòng)發(fā)電控制的二次調(diào)頻機(jī)組，則需要人工操作，容易引起誤操作。
[0004] 當(dāng)電力系統(tǒng)突然發(fā)生有功不平衡時(shí)，系統(tǒng)頻率短時(shí)間內(nèi)會(huì)迅速發(fā)生變化。基于上 述一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的缺點(diǎn)，提出本發(fā)明，可W快速自動(dòng)的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出功率，使系 統(tǒng)頻率快速收斂到額定值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的是當(dāng)前一次調(diào)頻調(diào)不能動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)的變化，二次調(diào)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(diào)頻技術(shù)不足的技術(shù)問題。從而 提供一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，步驟如下：
[000引 A ;計(jì)算各個(gè)機(jī)組的額定功率Pw的數(shù)值，設(shè)定各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)范圍，并確定電 網(wǎng)負(fù)荷的負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)Ku的數(shù)值；
[0009] B ;計(jì)算各個(gè)機(jī)組的擾動(dòng)量A Pi;
[0010] c ;計(jì)算各個(gè)機(jī)組單位調(diào)節(jié)功率Kw;
[001U D ;根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻率f與額定頻率fw的差值A(chǔ) f對(duì)各個(gè)機(jī)組分別進(jìn)行PI運(yùn)算 得到各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)整量APw，考慮電力負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)，得到 [0012] (AP,.-AP.)^Kld= Af (5);
[001引 E ;根據(jù)各個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式，結(jié)合步驟D中得到的式妨得到各個(gè)機(jī)組的 原動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩T"i，將計(jì)算得到作為各個(gè)機(jī)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(jì)算出各個(gè)機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率P。/ ;再結(jié)合各個(gè)機(jī)組的 額定輸出功率計(jì)算出機(jī)組輸出功率總和的變化量AP，
[00 巧]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在于：步驟如下： A :計(jì)算各個(gè)機(jī)組的額定功率Pei的數(shù)值，設(shè)定各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)范圍，并確定電網(wǎng)負(fù) 荷的負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)Kui的數(shù)值； B :計(jì)算各個(gè)機(jī)組的擾動(dòng)量APi; C :計(jì)算各個(gè)機(jī)組單位調(diào)節(jié)功率Kei; D :根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻率f與額定頻率fN的差值Λ f對(duì)各個(gè)機(jī)組分別進(jìn)行PI運(yùn)算得到 各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)整量APei，考慮電力負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)，得到 (Λ Pci-APi)+Kld= Af (5); E :根據(jù)各個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式，結(jié)合步驟D中得到的式（5)得到各個(gè)機(jī)組的原動(dòng) 機(jī)的實(shí)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩TMi，將計(jì)算得到TMi作為各個(gè)機(jī)組的輸入來控制系統(tǒng)的輸出頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在 于：所述步驟B具體如下：先計(jì)算出各個(gè)機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率Ρ ω' ；再結(jié)合各個(gè)機(jī)組的額定 輸出功率Pei計(jì)算出機(jī)組輸出功率總和的變化量Λ Ρ，
然后根據(jù)各個(gè)機(jī)組的額定輸出功率PeJP機(jī)組輸出功率總和的變化量△ Ρ，得到各個(gè)機(jī) 組的擾動(dòng)量APi，
其中，η為機(jī)組的總數(shù)量，Pei'為第i臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率，Pei為第i臺(tái)機(jī)組的額定 功率，ΛPi為第i臺(tái)機(jī)組的擾動(dòng)量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在 于，所述步驟C具體如下：根據(jù)各個(gè)機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率P ei'和系統(tǒng)的額定頻率fN，計(jì)算出 各個(gè)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率Κω，
其中，Kei為第i臺(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率值，K J為Kei的標(biāo)幺值，一般取16. 7-25 ;為了 滿足實(shí)際機(jī)組的出力能力，對(duì)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(tái)機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率的下限和上限；當(dāng)Ke/J、 于 Kci (min)時(shí)，取 Kci = K Ci (min);當(dāng) Kci大于 K Ci (max)時(shí)，取 Kci = K Ci (max)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在 于，在步驟D中，比例運(yùn)算P相當(dāng)于電力系統(tǒng)一次調(diào)頻，各個(gè)機(jī)組的比例系數(shù)分別取為K ei; 積分運(yùn)算I相當(dāng)于電力系統(tǒng)二次調(diào)頻，所有機(jī)組的積分系數(shù)統(tǒng)均為0. 01。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在 于：在步驟E中，所述各個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式如下：
其中，Tli為第i臺(tái)機(jī)組的慣性時(shí)間常數(shù)；D i為第i臺(tái)機(jī)組的阻尼系數(shù)；ω i為第i臺(tái)機(jī) 組的實(shí)時(shí)角速度，《Ni為第i臺(tái)機(jī)組的額定角速度；T Mi為第i臺(tái)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)輸出機(jī) 械轉(zhuǎn)矩，Twi為第i臺(tái)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)額定輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩；P Ei為第i臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)電磁功率， PENi為第i臺(tái)機(jī)組的額定電磁功率；ΔΤΚ為第i臺(tái)機(jī)組的電磁轉(zhuǎn)矩的變化量；ATm為第i 臺(tái)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩的變化量；ATi為第i臺(tái)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)矩的變化量與第i 臺(tái)機(jī)組的電磁轉(zhuǎn)矩的變化量的差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，其特征在 于：結(jié)合工程實(shí)際，忽略阻尼摩擦等損耗，所述第i臺(tái)機(jī)組的實(shí)時(shí)電磁功率PEi取為第i臺(tái) 機(jī)組的實(shí)時(shí)輸出功率Ρ ω'，第i臺(tái)機(jī)組的額定電磁功率PENi取為第i臺(tái)機(jī)組的額定輸出功率 Pei，第i臺(tái)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)額定輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩Twi取為第i臺(tái)機(jī)組的額定輸出轉(zhuǎn)矩。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制發(fā)電機(jī)頻率的方法，步驟如下：A：計(jì)算各個(gè)機(jī)組的額定功率PGi的數(shù)值，設(shè)定各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)節(jié)范圍，并確定電網(wǎng)負(fù)荷的負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KLD的數(shù)值；B：計(jì)算各個(gè)機(jī)組的擾動(dòng)量ΔPi；C：計(jì)算各個(gè)機(jī)組單位調(diào)節(jié)功率KGi；D：根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻率f與額定頻率fN的差值Δf對(duì)各個(gè)機(jī)組分別進(jìn)行PI運(yùn)算得到各個(gè)機(jī)組的功率調(diào)整量ΔPGi，考慮電力負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)，得到(ΔPGi-ΔPi)÷KLD＝Δf (5)；E：根據(jù)各個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程式，結(jié)合步驟D中得到的式(5)得到各個(gè)機(jī)組的原動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩TMi，將計(jì)算得到TMi作為各個(gè)機(jī)組的輸入來控制系統(tǒng)的輸出頻率。本發(fā)明的調(diào)頻控制方法簡單可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)調(diào)頻的自動(dòng)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(hào)】CN104638650
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 武漢大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月14日