计及调速器特性的低频切负荷方案的设计及分析

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1、第25卷第7期电力科学与工程v0l·25，NO--，s2009年7月ElectricPowerScienceandEngineeringJu1．，2009计及调速器特性的低频切负荷方案的设计及分析何恒靖，常喜强，解大，姚秀萍(1．上海交通大学电气工程系，上海200040；2．新疆电力公司，新疆乌鲁木齐830002)摘要：采用计及调速器的发电机经典模型，设计不同的低频减载方案，并对这些方案在不同系统功率缺额下进行低频减载频率变化的动态仿真来研究计及调速器时低频切负荷频率响应特性。定义了描述系统频率变化

2、特性的指标参数，基于这些参数对仿真得出的频率响应特性曲线进行了定量分析和比较，讨论了切负荷方案设计中动作频率的整定对切负荷效果的影响。最后总结出了在计及调速器时低频切负荷方案设计中动作频率整定应遵循的规律，并给出了切负荷方案与发电机调速器相互协调、配合的关系。关键词：低频减载；调速器；方案整定；超调；调整时间；电力系统中图分类号：TM761文献标识码：A应进行了动态仿真。O引言1系统频率响应的经典模型低频减载作为保护电网安全的第三道防线，对电力系统在严重事故时防止因频率崩溃造成大面积摇摆方程描述了电

3、机转子的运动，并建立了惯停电起到了极其重要的作用。对于低频减载方案设性转矩与在转子上机械转矩和电磁转矩合成量的关计的方法现在主要有传统法、自适应法和半适应系式】，如式(1)所示：法。文献[1】对这3种方法进行了详细的比较和=(1)分析。除此以外，还有利用专家系统通过一定的算式中助加在旋转轴上所有转动部分的转动惯量；法来设计、分析事故时最优低频减载的方案，如遗为对应一个固定参考轴线的转轴的机械角速度；传算法、神经网络[2-3]模糊理论等。为作用于转轴上的加速转矩。传统的低频减载方案多是根据运行经验来设

4、定由于功率P与转矩存在如下关系，方案各种参数的，并且没有考虑到系统调速器的作用，往往容易造成过切或欠切，这对系统的安全P=co，T(2)稳定及运行经济性是很不利的。目前仍有很多低频结合摇摆方程，可以推导出功率偏差与转轴角速度减载装置是基于传统法来整定的，因此以更加接近的关系，可建立如图1的传递函数嘲。实际系统的模型为基础设计出高质量的低频减载方案对提高事故时低频减载的性能有着非常重要的意义。本文采用计及调速器的发电机经典模型，仿真分析了不同事故情况下，系统频率的变化。首先建图1功率与转速的传递函数立

5、了计及调速器的发电机经典模型：然后利用传统法设计了多套典型的低频减载方案，并以上述模型计及发电机调速器，可以得到分析系统频率响为基础对不同负荷缺额下这些方案的切负荷频率响应的发电机经典模型(图2)。收稿日期：2009—03—12．作者简介：常喜强(1982一)，男，上海交通大学电气工程系硕士研究生电力科学与工程2009笠Steam／Valve／gate达到稳定值。由此，图3中各参数可取值如下：R=0．05，死=0．2s，P=O．3，=7．0s，TcH=0．3s，EL=0．7，M=10．0s,D=1．

6、0。由图3可以看出，若系统发生事故，则导致发电机输入与输出不平衡，引起频率下降或上升。闭环的负反馈引导调速器动作，调节汽轮机汽门，从图2发电机与汽轮机调速示意图而调节发电机出力，最终达到平衡。但是由于事故电力系统稳态运行时，可以认为各处频率相发生后，系统频率快速变化，发电机的调速系统来等，均为50Hz。当计入发电机调速器，引入闭环不及完全动作，为了防止频率崩溃，就要投入切负反馈回路来分析发电机在系统失机(即系统功率缺荷装置，通过投切适量负荷，减d~APL的值，加速额为正)时，机端频率在调速器下变化。

7、达到平衡。图2中，各参数均为标么值。由于标么值下f=go，所以Af=Ago。通过分析Ago的变化来分析Af2几种减负荷方案的效果比较的变化。COo为同步角速度，Ago，为当前转速的偏离值，也等于当前系统频率与稳态频率(50Hz)的当系统发生事故，例如发电机跳闸时，将造成差值。当Ago为正时，系统频率高于稳态频率值，系统功率输入小于负荷，频率下降，如图4所示。Ago，为负时，系统频率低于稳态频率值。为发电图4可以看出，发电机所发功率与负荷有较大机组的调差系数。的值决定了发电机稳态转速差额时，系统频率急

8、剧下降，差额越大，频率下降的一负荷特性，可以用转速偏差Aro(或频率偏差△越快，下降最低点越低，严重事故时(如差额为0．5)与阀门位置(△IT)的比值来计算。的大小取决甚至造成频率低于47．5Hz。图中AP分别为功率增于发电机调速系统。额的百分比。由图4可以知道，由于频率快速下降，下面，以某再热蒸汽轮机为例，分析一定功率调速器来不及动作，有时系统功率差额太大，投入所缺额下，机端频率的变化率。下图3给出了完整的有的备用容量都不能取得功率平衡，就只有切除适计及调速器的发电