水电机组并网运行频率调节系统的稳定性

水电机组并网运行频率调节系统的稳定性、八、亠一、前言水电机组并网运行势必要 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 到频率调节问题，如何让频率调节系统更加稳定，这也是提高水电机组并网运行质量的必要工作，所以，分析水电机组并网运行频率调节系统的稳定性问题非常有必要。二、水电机组运行方式水电机组在设计中一般具备三种运行方式：第一种是频率方式，相当于以频率为闭环，当检测频率与额定频率存在偏差就调节，直至两者相等，主要用于并网前的转速控制；第二种方式是开度反馈方式，在这种方式下以导叶开度为闭环，导叶开度与给定开度存在偏差就进行调节；第三种方式是功率反馈方式，在这种方式下以功率为闭环，实际功率与给定功率存在偏差就进行调节，直至两者相等。一般水电机组并网后并用开度反馈运行方式和功率反馈运行方式较普遍。正常运行时两种方式之间可以实现无扰切换。调速控制系统中具备开度反馈和功率反馈两种运行方式，可以实现无扰切换，但是需要重新调整PID参数，即两种方式采用同一个调节器，方式切换后需要改变PID参数。监控系统与调速控制系统的联接中只选择了开度反馈方式。水电机组在调速控制系统的功率反馈方式和开度反馈方式下一般都有一次调频功能。但目前国内水电机组大多只采用开度反馈方式，采用功率反馈方式的较少。三、水电机组调速系统调节方式水电机组在不同的运行工况下，调速系统有不同的调节方式，机组开机进入空载工况运行时，调速器在频率调节模式下工作。这种方式下，以频率为闭环控制，当机组实际频率与频率给定的偏差大于转速死区时，调速系统将调节导叶开度，直到机组实际频率与频率给定的偏差在转速死区范围内。当发电机出口断路器投入，并入电网工作时，调速器自动进入功率调节（或开度调节）模式工作。在开度调节模式下，调速系统以导叶开度为闭环控制，导叶开度与给定值存在偏差就进行调节，直到实际开度与给定相等。在功率调节模式下，调速系统以功率为闭环控制，在这种方式下，当实际功率与功率给定存在偏差就进行调节，直至两者相等。机组在并网工况下，可以人为的使调速器工作于三种调节模式中的任一种，当调速器工作于功率调节模式时，若检测到机组功率传感器有故障，则自动切换至开度调节模式工作；当调速器工作于功率调节或开度调节模式时，若电网频率差偏离额定值过大，且持续一段时间，则调速器判断被控机组为孤网运行工况，将自动切换至频率调节模式工作。四、一次调频的三种运行方式1、DEH调频功能投入，CCS调频功能不投这种方式下的一次调频，因调频功率是加到DEH系统的目标值上，直接去动作调门，因此负荷响应很快但由于CCS系统未投，其对DEH系统一次调频功能的作用是反向的，使机组参加一次调频的实际作用不大。相反，汽机调节阀的快速变化将会引起主汽压力、机组负荷和调节级压力的频繁变化，成为扰动CCS调节系统的一个很大因素。2、CCS调频功能投入，DEH调频功能不投该方式下，修正机组负荷指令对CCS系统进行一次调频。但由于CCS系统对负荷偏差的响应是通过PID调节器调节后再去DEH动作来达到改变负荷目的的，因此CCS方式下的一次调频负荷响应时间很慢，一般情况下很难能满足调频要求。3、CCS+DE调频功能投入在CCS+DE调频功能投入的方式下，一方面由于DEH则功率对转差响应较快；另一方面由于CCS侧具有对功率调节的跟踪调节作用，两侧的一次调频投入后，在转速变化的初期调节作用相迭加，调门变化速度大于纯DEH或CCS控制方式下的速度，功率变化时间缩小。随后由于CCS侧具有对功率的拉回作用，超调的功率被CCS迅速拉回，使功率能够很快的达到目标值，且不超调一定范围之内。这种方式下的负荷变化能够满足一次调频的要求，并且参数值变化不大。五、电网频率调节系统仿真1、仿真模型电网由机组1和机组2组成，也可认为把多机电网划分为2部分，系统的仿真模型如图1所示。用下标1、2 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示对应的名称或参数，未注明下标表示公共参数或两部分参数相同。设负荷扰动量mgO二−0.02，接力器初值y10=0.99,y20=0.95，并取参数Tn=1.0s，bp=0.03，Tw=2.0s，Ta=10.0s。图1机组并网运行频率调节系统仿真模型2、人工频率死区的影响图2为人工频率死区变化时系统的仿真曲线，k=0.5，bt=0.27,Ef1=0。图2(a)、3(b)为2部分机组均参与电网频率调节，相当于单机带负荷工况，图3(a)动态特性较为理想；图2(c)、3(d)仅有第1部分机组参与电网频率调节，频率变化未超过第2部分机组人工死区带固定负荷；图2(e)、3(f)频率变化初期超过第2部分机组人工死区参与调节，频率变化进入人工死区Ef2=0.005范围后，开度不再受频率变化的影响。对比图2(a)、3(c)，部分机组参与调节时的调频容量减小，调节机组y1执行机构变幅加大，调节时间明显变长，这是由于等效的负荷冲击增大引起的。对比图2(b)、3(d)，全部机组参与调频调节系统稳定性较差时，而部分机组参与调频会使调节系统稳定性大为改善，相当于等效机组惯性时间常数图2人工频率死区变化时的仿真曲线及综合自调节系数增大，调节系统稳定性加强；实际上参与电网一次调频的机组台数会随着频率偏差大小是否超过人工频率死区而变化。图2(e)、3(f)说明此种非线性调节系统的动态特性比起线性系统动态过程要复杂得多，前期频率偏差超过人工频率死区，动态过程接近于整体调节过程，后期频率偏差进入人工频率死区，动态过程与部分调节过程基本类似。3、调节参数的影响图3为调节参数变化时系统的仿真曲线，bt1=0.27，bt2=0.57Ef=O。从图3(a)中可以看到，y1与y2在初始快速变化结束后趋于平衡位置过程中，其变化趋势相反，即y1在逐渐增大，y2在逐渐减小。图3(c)具有同样地变化规律。而图3(e)中，y1与y2在初始快速变化结束后很快就进入平衡状态，其整体变化趋势基本相同。造成上述结果的原因是机组1和机组2的主导时间常数Tg。图3(a)中Tg仁20s，Tg2=80s;图3(c)中Tg仁30s，Tg2=60s;图3(e)中Tg仁Tg2=40s。在图3(b)、4(d)、4(f)中取k1=0.01，k2=0.99。机组2容量很大，决定着整个系统的动态过程;而机组1容量很小，相当于小机组并入大电网运行情况。由图3(b)、4(d)、4(f)中可以看出，系统频率变化基本相同，图3(b)调节系统主导时间常数Tg仁20s较小，y1动作速度快，执行机构变幅较大;由于图3(f)调节系统主导时间常数Tg1=Tg2=40s,小机组与大机组执行机构动作同步，执行机构变幅较小，有利于改善机组一次调频动态过程。图3调节参数变化时的仿真曲线六、研究结论1、采用全部机组进行一次调频时，调节系统稳定性会下降。但由于等效负荷冲击变大，仅部分机组参与一次调频将使机组出力变化加剧、系统静态频率偏差增大，影响电网的供电质量。2、如果单机带负荷工况下调节系统是稳定的，且调节参数在正常的推荐范围之内时，很容易使双机调节系统稳定;多机调节系统的阶数会随着机组的台数增加而增加，加上人工频率死区的影响，高阶非线性系统稳定性分析十分复杂。3、当各机组调节系统主导时间常数相差较大时，系统在趋近平衡过程中各机组开度变化趋势相反，机组负荷相互转移，造成网损增加及电力系统的潮流无序变化；当各机组调节系统主导时间常数相同时，执行机构动作基本同步，调频动态过程品质较好。4、如果所有机组调节系统主导时间常数相同，多机调节系统近似为2阶系统。只要每台机组单机运行调节系统是稳定的，则多机并网运行调节系统就能够稳定；如果只有部分机组调节系统是稳定的，整个调节系统是否稳定取决于每一台机组调节系统稳定程度、以及容量比。七、结束语综上所述，水电机组并网运行频率调节系统的稳定性关乎水电机组运行的水平，因此，分析在今后水电机组的运行过程中，依然要分析频率调节系统运行的稳定性问题。