电力系统调频

在电力系统中，在任何给定时刻，必须产生在给定时刻消耗所需的电量，因为不可能产生电能储备。

频率和电压是主要因素之一 电能质量指标... 偏离正常频率会导致发电厂运行中断，这通常会导致燃料燃烧。系统频率的降低导致工业企业机构生产率的下降，以及电厂主要机组效率的下降。频率的增加还导致发电厂单元效率的降低和电网损耗的增加。

目前，自动调频问题涵盖了广泛的经济和技术问题。电力系统目前正在进行自动调频。

频率对电厂设备运行的影响

所有执行旋转运动的单元都以这样一种方式计算，即它们的最高效率是从一个非常特定的旋转速度（即标称速度）实现三倍。目前，执行旋转运动的装置大部分都与电机相连。

电能的生产和消费主要依靠交流电进行；因此，大多数进行旋转运动的块都与交流电的频率有关。事实上，正如交流发电机产生的交流发电机的频率取决于涡轮机的速度一样，交流电机驱动的机构的速度也取决于频率。

交流电频率与标称值的偏差对不同类型的单元以及电力系统效率所依赖的不同设备和设备具有不同的影响。

汽轮机及其叶片的设计方式是在额定转速（频率）和无缝蒸汽输入下提供最大可能的轴功率。在这种情况下，转速的降低导致蒸汽冲击叶片产生损失，同时扭矩增加，而转速的增加导致扭矩的降低和扭矩的增加。冲击刀片的背面。最经济的涡轮机工作在 标称频率.

此外，以降低的频率运行会导致涡轮转子叶片和其他部件的加速磨损。频率的变化会影响发电厂自耗机制的运行。

频率对电力消费者性能的影响

电力消费者的机制和单位可以根据对频率的依赖程度分为五组。

第一组。频率变化对开发功率无直接影响的用户。其中包括：照明、电弧炉、电阻漏电、整流器和由它们供电的负载。

第二组。功率与频率的一次幂成比例变化的机制。这些机制包括：金属切削机、球磨机、压缩机。

第三组。功率与频率的平方成正比的机制。这些机制的阻力矩与一级频率成正比。没有具有这个精确阻力矩的机制，但许多特殊机制具有近似于此的力矩。

第四组。功率与频率的立方成正比的风扇转矩机制。此类机构包括没有静压头阻力或静压头阻力可忽略不计的风扇和泵。

第五组。功率在更高程度上取决于频率的机制。此类机构包括具有大静压头的泵（例如发电厂的给水泵）。

最后四个用户组的性能随着频率的降低而降低，并随着频率的增加而提高。乍一看，增加工作频率似乎对用户有益，但事实并非如此。

此外，随着频率的增加，感应电机的转矩会降低，如果电机没有动力储备，会导致设备失速和停止。

电力系统自动频率控制

电力系统自动调频的目的主要是为了保证电站和电力系统的经济运行。如果不维持正常的频率值并且没有在电力系统的并联工作单元和发电厂之间最有利地分配负载，则无法实现电力系统的运行效率。

为了调节频率，负载分布在几个并行工作单元（站）之间。同时，负荷在机组之间分配，即使系统负荷发生微小变化（最多5-10%），大量机组和站的运行模式也不会改变。

由于负荷的性质是可变的，最好的模式是在相对阶梯相等的情况下，由街区（站）的主要部分承担相应的负荷，通过变化来弥补负荷的小而短的波动。从单位的一小部分的负载。

他们在并行工作的单元之间分配负荷时，尽量保证它们都工作在效率最高的区域，在这种情况下，保证了最低的油耗。

负责涵盖所有计划外负载变化的单位，即系统中的频率调节必须满足以下要求：

• 效率高；

• 具有平坦的负载效率曲线，即在很宽的负载变化范围内保持高效率。

在系统负载发生显着变化（例如增加）的情况下，当整个系统切换到相对增益值较大的运行模式时，频率控制转移到这样一个站点其中相对增益的大小接近于系统的大小。

频率站在其装机功率范围内的控制范围最大。如果可以将频率控制分配给单个站点，则控制条件很容易实现。在可以将调节分配给单个单元的情况下，可以获得更简单的解决方案。

涡轮机的速度决定了电力系统的频率，因此通过作用于涡轮机调速器来控制频率。涡轮机通常配备有离心式调速器。

最适合频率控制的是具有正常蒸汽参数的凝汽式汽轮机。背压式汽轮机是完全不适合频率控制的汽轮机类型，因为它们的电力负荷完全由蒸汽用户决定，几乎完全独立于系统中的频率。

将频率调节任务委托给具有大蒸汽吸力的涡轮机是不切实际的，因为首先，它们的控制范围非常小，其次，它们对于可变负载运行来说是不经济的。

为保持所需的控制范围，变频调速站的功率至少应为系统负载的8-10%，以便有足够的控制范围。火力发电厂的调节范围不能等于装机容量。因此，根据锅炉和涡轮机的类型调整频率的热电联产的功率应比所需的调整范围高两到三倍。

产生必要控制范围的水力发电厂的最小装机功率可能明显小于火力发电厂。对于水力发电厂，调节范围通常等于装机容量。当频率由水力发电厂控制时，从水轮机启动的那一刻起，负载的增加率没有限制。然而，众所周知，水力发电厂的频率调节与控制设备的复杂性有关。

除了电站类型和设备特性外，控制站的选择还受其在电气系统中的位置影响，即距负荷中心的电气距离。如果电站位于电力负荷的中心，并通过强大的电力线连接到系统的变电站和其他电站，那么通常情况下，调节站负荷的增加不会导致违反静态稳定性。

相反，当控制站远离系统中心时，可能存在不稳定的风险。在这种情况下，频率调节必须伴随着对 e 矢量发散角的控制。 ETC。 c. 管理或控制发射功率的系统和站。

频率控制系统调节的主要要求：

• 参数和调整限制，

• 静态和动态误差，

• 块负载的变化率，

• 确保监管过程的稳定性，

• 通过给定方法进行调节的能力。

稳压器应该设计简单、运行可靠且价格低廉。

电力系统中的频率控制方法

电力系统的发展导致需要调节一个站的几个街区的频率，然后是几个站。为此，采用了多种方法来保证电力系统的稳定运行和高频质量。

由于辅助设备（有源负载分配设备、遥测通道等）出现错误，所应用的控制方法不得增加频率偏差限值。

频率调节方法对于确保频率保持在给定水平是必要的，无论频率控制单元上的负载（当然，除非使用它们的整个控制范围）、单元数量和频率控制站，以及频率偏差的幅度和持续时间。…控制方法还必须确保控制单元保持给定的负载率，并同时进入控制频率的所有单元的调节过程。

静态特性法

最简单的方法是通过调整系统中所有单元的频率来获得，当后者配备有静态特性的速度调节器时。在不改变控制特性的情况下运行的块的并联运行中，可以从静态特性方程和功率方程中找到块之间的负载分布。

在运行期间，负载变化明显超过指定值，因此频率无法保持在指定范围内。使用这种调节方法，必须有一个大的循环储备分布在系统的所有单元上。

这种方法不能保证电厂的经济运行，一方面不能充分利用经济机组的全部容量，另一方面所有机组的负荷都在不断变化。

具有非静态特性的方法

如果所有或部分系统单元配备具有非静态特性的频率调节器，那么理论上系统中的频率将随着负载的任何变化而保持不变。然而，这种控制方法不会导致频率控制单元之间的固定负载比。

当频率控制分配给单个单元时，可以成功应用此方法。在这种情况下，设备的功率至少应为系统功率的 8 - 10%。速度控制器是否具有非静态特性或设备是否配备具有非静态特性的频率调节器都无关紧要。

所有计划外的负载变化都会被具有非静态特性的单元感知。由于系统中的频率保持不变，系统其他单元的负载保持不变。这种方法单机调频是完美的，但当调频分配给多台机组时就不能接受了。该方法用于小功率电源系统中的调节。

生成器方法

主发电机法可用于根据系统情况需要调整同站多台机组频率的场合。

具有非静态特性的频率调节器安装在其中一个块上，称为主块。负载调节器（均衡器）安装在剩余的块上，它们也负责频率调节的任务。他们的任务是维持主单元负载与其他有助于调节频率的单元之间的给定比率。系统中的所有涡轮机都有静态调速器。

虚构国家主义的方法

虚静力法适用于单站和多站调节。第二种情况，调频站与控制室之间必须有双向遥测通道（站向控制室传输负荷指示和控制室向站传输自动指令） ).

每个参与调节的设备上都安装有频率调节器。该调节在维持系统频率方面是非静态的，并且在发电机之间的负载分配方面是静态的。它确保调制发电机之间的负载稳定分配。

频率受控设备之间的负载共享是通过有源负载共享设备实现的。后者总结了控制单元的全部负载，并以一定的预定比例在它们之间分配。

虚数统计方法还可以在多个站点的系统中调节频率，同时在站点之间和各个单元之间都将遵守给定的负载率。

同步时间法

该方法使用同步时间与天文时间的偏差作为多站电力系统频率调节的标准，无需使用远程机械装置。该方法基于从某个时刻开始的同步时间与天文时间的偏差的静态依赖性。

在系统汽轮发电机转子正常同步转速下，转动力矩和阻力矩相等时，同步电动机的转子将以相同的速度旋转。如果在同步电动机的转子轴上放置一个箭头，它会以一定的刻度显示时间。通过在同步电机的轴和指针的轴之间放置一个合适的齿轮，可以使指针以时钟的时针、分针或秒针的速度旋转。

这个箭头所示的时间称为同步时间。天文时间源自准确的时间源或电流频率标准。

一种同时控制非静态和静态特性的方法

该方法的本质如下。电力系统中有两个控制站，一个按非静态特性工作，另一个按静态系数小的静态特性工作。对于来自控制室的实际负载计划的微小偏差，任何负载波动都会被具有非静态特性的站点感知。

在这种情况下，具有静态特性的控制站将仅在瞬态模式下参与调节，避免大的频率偏差。当第一工位的调整范围用尽时，第二工位进入调整。在这种情况下，新的固定频率值将不同于标称值。

当第一站控制频率时，基站上的负载将保持不变。当二站调整时，基站的负载会偏离经济站。这种方法的优缺点是显而易见的。

电源锁管理方法

这种方法在于这样一个事实，即只有当频率偏差是由其中的负载变化引起时，包括在互连中的每个电力系统才参与频率调节。该方法基于互连能源系统的以下特性。

如果任何电力系统中的负荷增加，那么它的频率降低伴随着给定交换功率的降低，而在其他电力系统中，频率降低伴随着给定交换功率的增加。

这是因为所有具有静态控制特性的设备都试图保持频率，增加输出功率。因此，对于发生负荷变化的电力系统，频率偏差的符号与交换功率偏差的符号匹配，但在其他电力系统中，这些符号不相同。

每个电力系统都有一个控制站，其中安装了频率调节器和交流电源闭锁继电器。

也可以在其中一个系统中安装一个由功率交换继电器阻断的频率调节器，并在相邻的电力系统中安装一个由频率继电器阻断的交流功率调节器。

如果交流电源调节器可以在额定频率下工作，则第二种方法比第一种方法有优势。

当电力系统负荷发生变化时，频率偏差与交流电能的标志重合，控制电路不闭锁，在频率调节器的作用下，使本系统各区块的负荷增减。在其他电力系统中，频率偏差和交换功率的符号不同，因此控制电路被阻塞。

通过这种方法进行的调节需要在连接线路离开另一个电力系统的变电站与调节频率或交换流量的站之间存在电视频道。闭锁控制方法可以成功应用于电力系统仅通过一个连接相互连接的情况。

频率系统法

在包含多个电力系统的互连系统中，频率控制有时分配给一个系统，而其他系统控制传输功率。

内部统计方法

该方法是控制阻塞法的进一步发展。阻止或加强频率调节器的作用不是通过特殊的功率继电器来执行的，而是通过在系统之间的传输（交换）功率中创建统计来执行的。

在每个并联运行的能源系统中，分配一个调节站，在调节站上安装调节器，调节器在交换功率方面具有统计性​​。稳压器对频率的绝对值和交换功率都作出响应，而后者保持不变，频率等于标称值。

在实践中，白天电力系统中的负荷并没有保持不变，但是随着负荷调度的变化，系统中发电机的台数和功率以及规定的交换功率也没有保持不变。因此，系统的静态系数不会保持恒定。

系统发电量越大，体积越小，功率越低，反之，系统的静态系数越高。因此，并不总是满足统计系数相等的必要条件。这将导致当一个电力系统中的负载发生变化时，两个电力系统中的变频器都会起作用。

在已经出现负载偏差的电力系统中，变频器在整个调节过程中始终朝一个方向动作，试图补偿由此产生的不平衡。在第二个电力系统中，频率调节器的操作将是双向的。

如果调节器相对于交换功率的统计系数大于系统的统计系数，那么在调节过程开始时，该电力系统的控制站将减少负荷，从而增加交换功率，然后再增加负载，使交流功率恢复到额定频率的设定值。

当调节器对交流电的统计系数小于系统的统计系数时，第二个电力系统的控制顺序将反转（先是驱动因素的接受度增加，然后是减少）。