一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统及其自动化领域，具体设及的是一种利用原动机输出转矩控 制发电机频率的方法。
【背景技术】
[0002] 频率是电力系统最重要的运行参数之一，频率变化对系统的安全稳定运行具有重 要的影响。电网发生有功不平衡时，将系统频率快速调节到额定频率极其重要，一次调频和 二次调频可W有效地解决该一问题。一次调频是发电机组根据系统频率偏差调整功率输 出，可W迅速消除扰动作用下电网的频率波动。二次调频是对发电机的功频特性曲线进行 调整，使电网频率偏差趋向于零。
[0003] 当前的火电机组一次调频是靠机组的调速器自动调节，并且发电机组单位调节功 率参数一般为固定值，不能动态的跟踪电网的变化。二次调频则是靠部分机组的同步器完 成，对于没有安装自动发电控制的二次调频机组，则需要人工操作，容易引起误操作。
[0004] 当电力系统突然发生有功不平衡时，系统频率短时间内会迅速发生变化。基于上 述一次调频和二次调频的缺点，提出本发明，可W快速自动的调节发电机的输出功率，使系 统频率快速收敛到额定值。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的是当前一次调频调不能动态的跟踪电网的变化，二次调频要依靠 同步器，若不安装同步器则需要人工操作，易引起误操作等调频技术不足的技术问题。从而 提供一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0007] 一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，步骤如下：
[000引 A ;计算各个机组的额定功率Pw的数值，设定各个机组的功率调节范围，并确定电 网负荷的负荷调节效应系数Ku的数值；
[0009] B ;计算各个机组的扰动量A Pi;
[0010] c ;计算各个机组单位调节功率Kw;
[001U D ;根据系统的实时频率f与额定频率fw的差值A f对各个机组分别进行PI运算 得到各个机组的功率调整量APw，考虑电力负荷的调节效应，得到 [0012] (AP,.-AP.)^Kld= Af (5);
[001引 E ;根据各个机组的转子运动方程式，结合步骤D中得到的式妨得到各个机组的 原动机的实时输出转矩T"i，将计算得到作为各个机组的输入来控制系统的输出频率。 [0014] 所述步骤B具体如下；先计算出各个机组的实时输出功率P。/ ;再结合各个机组的 额定输出功率计算出机组输出功率总和的变化量AP，
[00 巧]
【主权项】
1. 一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在于：步骤如下： A :计算各个机组的额定功率Pei的数值，设定各个机组的功率调节范围，并确定电网负 荷的负荷调节效应系数Kui的数值； B :计算各个机组的扰动量APi; C :计算各个机组单位调节功率Kei; D :根据系统的实时频率f与额定频率fN的差值Λ f对各个机组分别进行PI运算得到 各个机组的功率调整量APei，考虑电力负荷的调节效应，得到 (Λ Pci-APi)+Kld= Af (5); E :根据各个机组的转子运动方程式，结合步骤D中得到的式（5)得到各个机组的原动 机的实时输出转矩TMi，将计算得到TMi作为各个机组的输入来控制系统的输出频率。
2. 根据权利要求1所述的一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在 于：所述步骤B具体如下：先计算出各个机组的实时输出功率Ρ ω' ；再结合各个机组的额定 输出功率Pei计算出机组输出功率总和的变化量Λ Ρ，
然后根据各个机组的额定输出功率PeJP机组输出功率总和的变化量△ Ρ，得到各个机 组的扰动量APi，
其中，η为机组的总数量，Pei'为第i台机组的实时输出功率，Pei为第i台机组的额定 功率，ΛPi为第i台机组的扰动量。
3. 根据权利要求1所述的一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在 于，所述步骤C具体如下：根据各个机组的实时输出功率P ei'和系统的额定频率fN，计算出 各个机组的单位调节功率Κω，
其中，Kei为第i台机组的单位调节功率值，K J为Kei的标幺值，一般取16. 7-25 ;为了 满足实际机组的出力能力，对Kci做出限定， KGi (min) ^ Kci^ K Gi (max) (4)； 其中，Kei (min)和Kei (max)分别为第i台机组的单位调节功率的下限和上限；当Ke/J、 于 Kci (min)时，取 Kci = K Ci (min);当 Kci大于 K Ci (max)时，取 Kci = K Ci (max)。
4. 根据权利要求1所述的一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在 于，在步骤D中，比例运算P相当于电力系统一次调频，各个机组的比例系数分别取为K ei; 积分运算I相当于电力系统二次调频，所有机组的积分系数统均为0. 01。
5. 根据权利要求1所述的一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在 于：在步骤E中，所述各个机组的转子运动方程式如下：
其中，Tli为第i台机组的惯性时间常数；D i为第i台机组的阻尼系数；ω i为第i台机 组的实时角速度，《Ni为第i台机组的额定角速度；T Mi为第i台机组的原动机实时输出机 械转矩，Twi为第i台机组的原动机额定输出机械转矩；P Ei为第i台机组的实时电磁功率， PENi为第i台机组的额定电磁功率；ΔΤΚ为第i台机组的电磁转矩的变化量；ATm为第i 台机组的原动机机械转矩的变化量；ATi为第i台机组的原动机机械转矩的变化量与第i 台机组的电磁转矩的变化量的差值。
6.根据权利要求5所述的一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，其特征在 于：结合工程实际，忽略阻尼摩擦等损耗，所述第i台机组的实时电磁功率PEi取为第i台 机组的实时输出功率Ρ ω'，第i台机组的额定电磁功率PENi取为第i台机组的额定输出功率 Pei，第i台机组的原动机额定输出机械转矩Twi取为第i台机组的额定输出转矩。
【专利摘要】本发明公开了一种利用原动机输出转矩控制发电机频率的方法，步骤如下：A：计算各个机组的额定功率PGi的数值，设定各个机组的功率调节范围，并确定电网负荷的负荷调节效应系数KLD的数值；B：计算各个机组的扰动量ΔPi；C：计算各个机组单位调节功率KGi；D：根据系统的实时频率f与额定频率fN的差值Δf对各个机组分别进行PI运算得到各个机组的功率调整量ΔPGi，考虑电力负荷的调节效应，得到(ΔPGi-ΔPi)÷KLD＝Δf (5)；E：根据各个机组的转子运动方程式，结合步骤D中得到的式(5)得到各个机组的原动机的实时输出转矩TMi，将计算得到TMi作为各个机组的输入来控制系统的输出频率。本发明的调频控制方法简单可靠，能够实现电力系统调频的自动化，快速跟踪系统的频率变化，节约了人力成本，提高了电力系统的可靠性。
【IPC分类】H02J3-04, H02P9-00
【公开号】CN104638650
【申请号】CN201510017577
【发明人】王璟, 黄泽华, 刘巍, 蒋小亮, 王利利, 陈力, 胡钋
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司经济技术研究院, 武汉大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月14日