自動發(fā)電控制(AGC)的基本理論

1、自動發(fā)電控制(AGC)的基本理論自動發(fā)電控(AutomaticGenerationControl)簡稱AGC，作為現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項(xiàng)基本功能，它是通過控制發(fā)電機(jī)有功出力來跟蹤電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化，從而維持頻率等于額定值，同時(shí)滿足互聯(lián)電力系統(tǒng)間按計(jì)劃要求交換功率的一種控制技術(shù)。它的投入將提高電網(wǎng)頻率質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。自動發(fā)電控制有四個(gè)基本目標(biāo)：使全系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配；將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；控制區(qū)域問聯(lián)絡(luò)線交換功率與計(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各區(qū)域內(nèi)有功功率的平衡；在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。上述第一個(gè)目標(biāo)與所有發(fā)電機(jī)的調(diào)速器有關(guān)，即與頻率的一次

2、調(diào)整有關(guān)。第二和第三個(gè)目標(biāo)與頻率的二次調(diào)整有關(guān)，也稱為負(fù)荷頻率控制LFC(LoadFrequencyControl)。通常所說的AGC是指前三項(xiàng)目標(biāo)，包括第四項(xiàng)目標(biāo)時(shí)，往往稱為AGC但DC(經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，即EconomicDispatchingControl)，但也有把EDC功能包括在AGC功能之中的。負(fù)荷頻率控制通過對區(qū)域控制偏差(ACE)調(diào)整到正常區(qū)域或零來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻率和網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線交換功率的調(diào)整。ACE表達(dá)式如下：ACE=P-P)-10Bf-f)+K(T-T)(1.1)ASASTAS試中：P,P分別表示實(shí)際、預(yù)定聯(lián)絡(luò)線線功率；T、T分別表示實(shí)際電鐘時(shí)ASAS間和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；f、f分別表示實(shí)

3、際、預(yù)定系統(tǒng)頻率；B表示系統(tǒng)頻率偏差系數(shù);ASK表示電鐘偏差系數(shù)。T聯(lián)絡(luò)線頻率偏差控制方式，TBC(TieLineBiasControl),ACE按上式形成;定頻控制方式，。CFC(ConstantFrequencyControl)，ACE不含(P-P)；定凈交AS換功率控制方式CNIC(ConstantNetInterchangeControl)，ACE不含(f-f)。ASACE體現(xiàn)的是電網(wǎng)中電力供需不平衡的程度，即在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，由于系統(tǒng)總的發(fā)電水平和負(fù)荷水平的不一致，導(dǎo)致系統(tǒng)的頻率或(和)聯(lián)絡(luò)線交換功率與其額定值(計(jì)劃值)的偏差。負(fù)荷頻率控制將ACE分配給AGC受控機(jī)組，通過調(diào)整機(jī)組的

4、出力來改變系統(tǒng)總的發(fā)電水平，以達(dá)到將ACE減到零的目的。自動發(fā)電控制(AGC)的基本理論1自動發(fā)電控制(AGC)概述自動發(fā)電控制在當(dāng)今世界已是普遍應(yīng)用的一項(xiàng)成熟與綜合的技術(shù)。它是能量管理系統(tǒng)(EnergyManagementSystem，即EMS)中最重要的控制功能。它的投入將提高電網(wǎng)頻率質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制統(tǒng)稱為自動發(fā)電控制(AGC)。由于系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的輸出功率不能與系統(tǒng)總負(fù)載功率相平衡，引起系統(tǒng)頻率變化。在系統(tǒng)緊急狀念時(shí)，大量功率缺額引起系統(tǒng)頻率的很大偏移。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，因系統(tǒng)中眾多負(fù)載瞬息萬變，引起系統(tǒng)頻率變化58,如圖3.1所示。由于各種負(fù)載變

5、動性質(zhì)差異，引起系統(tǒng)頻率動態(tài)響應(yīng)的性質(zhì)也不同。負(fù)載變動性質(zhì)可歸納為三種：第一種是幅值小但波動頻率較高的隨機(jī)分量，稱為隨機(jī)波動的負(fù)荷分量59,變化周期一般小于10s,可以由發(fā)電機(jī)組的慣性和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)自然地吸收掉。對應(yīng)的調(diào)整方式是發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)節(jié)。如圖3.2：圖3.2擾動后一次調(diào)節(jié)的頻率曲線第二種是變化幅值較大的脈動分量，稱為分鐘級負(fù)荷分量，變化周期是10s到(23)min之間，由于脈動分量引起的頻率偏移較大，一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié)，調(diào)整結(jié)束后，存在頻率偏移和聯(lián)絡(luò)線父換功率不能維持規(guī)定值，更不能保證系統(tǒng)功率的經(jīng)濟(jì)分配。這就需要旌加外界的控制作用，即二次調(diào)頻，才能將頻率調(diào)整到允許范圍之內(nèi)。二次

6、調(diào)頻是用手動或通過自動裝置改變調(diào)速器的頻率(或功率)給定值，調(diào)節(jié)進(jìn)入原動機(jī)的動力元素來維持電力系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)方法，也稱為電力系統(tǒng)的二次調(diào)節(jié)?？梢姡}動分量是AGC需要調(diào)節(jié)的主要變量。如圖3.3：640011速轉(zhuǎn)定額/速轉(zhuǎn)際實(shí)640011速轉(zhuǎn)定額/速轉(zhuǎn)際實(shí)100989620406080100實(shí)際出力/額定出力圖3.3二次調(diào)節(jié)第三種是變化緩慢的持續(xù)分量，它的變化有一定規(guī)律，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用負(fù)荷預(yù)測的方法預(yù)先估計(jì)出來，通過調(diào)度部門預(yù)先編制系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃與之平衡。2自動發(fā)電控制的一般過程圖3.4表示某一聯(lián)合電力系統(tǒng)，由3個(gè)區(qū)域及3條聯(lián)絡(luò)線組成。各區(qū)域內(nèi)部有較強(qiáng)的聯(lián)系，各區(qū)域間有較弱的聯(lián)系。正常情況下，各區(qū)域

7、應(yīng)負(fù)責(zé)調(diào)整自己區(qū)域內(nèi)的功率平衡。例如，在圖3.4的區(qū)域B中接入一個(gè)新的負(fù)荷時(shí)，起初聯(lián)合電力系統(tǒng)全部汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動慣性提供能量，整個(gè)聯(lián)合電力系統(tǒng)的頻率下降。系統(tǒng)中所有機(jī)組調(diào)節(jié)器動作，加大出力，提高頻率到某一水平，這時(shí)整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷達(dá)到新的平衡。一次調(diào)節(jié)留下了頻率偏差f和凈交換功率偏差，AGC因此而動作。提高區(qū)域B的發(fā)電功率，回復(fù)頻率達(dá)到正常值（f）和交換功率到0計(jì)劃值，這就是所謂的二次調(diào)節(jié)。此外，AGC將隨時(shí)調(diào)整機(jī)組出力執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃（包括機(jī)組停機(jī)），或在非預(yù)計(jì)的負(fù)荷變化積累到一定程度時(shí)按經(jīng)濟(jì)調(diào)度原則重新分配出力，這就是所謂的三次調(diào)節(jié)。負(fù)荷負(fù)荷圖3.4聯(lián)合電力系統(tǒng)3自動發(fā)電控制的基本功能和控

8、制方式在互聯(lián)電力系統(tǒng)中，各區(qū)域承擔(dān)各自的負(fù)荷，與外區(qū)域按合同賣賣電力。各區(qū)域的調(diào)度中心要維持電力系統(tǒng)頻率，維持區(qū)域間凈交換功率為計(jì)劃值，并希望區(qū)域運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。自動發(fā)電控制是滿足以上要求的閉環(huán)控制系統(tǒng)。具體地說自動發(fā)電控制有以下四個(gè)基本控制目標(biāo)：使全系統(tǒng)的發(fā)電出力和負(fù)荷功率相匹配;將電力系統(tǒng)的頻率偏差調(diào)節(jié)到零，保持系統(tǒng)頻率為額定值；控制區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線交換功率與計(jì)劃值相等，實(shí)現(xiàn)各控制區(qū)域有功功率平衡；在區(qū)域內(nèi)各發(fā)電廠間進(jìn)行負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。上述的第一個(gè)目標(biāo)與所有發(fā)電機(jī)的調(diào)速器有關(guān)，即與頻率的一次調(diào)整有關(guān)第二和第三個(gè)目標(biāo)與頻率的二次調(diào)整有關(guān)，也稱為負(fù)荷頻率控制(LoadFrequencyControl,

9、即LFC)。通常所說的AGC是指前三項(xiàng)指標(biāo)，包括第四項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，往往被稱為AGC/EDC(經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，即EconomicDispatchingControl)也有把EDC功能包括在AGC控制功能之中的。在討論CPS控制策略時(shí)，只針對狹義的AGC,即LFC。為了實(shí)現(xiàn)AGC,要求在調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行AGC程序。AGC程序的控制目標(biāo)是使由于負(fù)荷變動所產(chǎn)生的區(qū)域控制偏差A(yù)CE(AreaControlError不斷減少直至為零。根據(jù)具體控制方式的不同，ACE可以定義為系統(tǒng)頻率偏差f、聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差P、聯(lián)絡(luò)線交換電量偏差E或系統(tǒng)電鐘時(shí)間與天文時(shí)間偏差等變量的函數(shù)。根據(jù)ACE中控制變量的選取不同，有

10、三種基本的頻率功率控制模式：定頻率控制方式FFC采用定頻率控制方式可以保持電網(wǎng)頻率不變，即f=0，該方式適合于獨(dú)立的電網(wǎng)或聯(lián)合電網(wǎng)中的主網(wǎng)中。其區(qū)域控制偏差為：ACE二Kf(3.1)式中K值采用全系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性值,。由于系統(tǒng)中的運(yùn)行條件不斷變化，設(shè)定K值只能在實(shí)際測定的條件下達(dá)到最好的調(diào)節(jié)效果，對其它運(yùn)行條件則不一定給出很精確的頻率特性。然而，只要ACE取負(fù)號，頻率下降時(shí)發(fā)電則總是增加的。定交換功率控制方式FTC采用定交換功率控制方式能保持聯(lián)絡(luò)線交換功率的恒定，可用于聯(lián)合電網(wǎng)中的小容量電網(wǎng)，這時(shí)有主網(wǎng)采用定頻率控制，以維持整個(gè)聯(lián)合電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。其區(qū)域控制偏差為：ACE=P(3.2)T式中：

11、P一聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差。T但是這樣的控制方式存在問題：采用FFC控制的區(qū)域在頻率和功率控制中必須進(jìn)行大量的發(fā)電出力調(diào)整，讓一個(gè)區(qū)域來負(fù)擔(dān)全部系統(tǒng)的頻率變化，顯然是不公平的。特別是當(dāng)電廠為汽輪機(jī)組，經(jīng)常運(yùn)行在擾動的輸出功率情況下，會降低效率，增加機(jī)組磨損。FTC控制模式不能對FFC控制的區(qū)域提供有效的幫助，且存在使系統(tǒng)頻率惡化的反方向的重復(fù)調(diào)整。FFC區(qū)域存在大量重復(fù)調(diào)整。定頻率定交換功率控制方式TBC采用定頻率定交換功率控制方式要同時(shí)檢測系統(tǒng)的頻率偏差W和聯(lián)絡(luò)線交換功率偏差A(yù)P,判斷出負(fù)荷變化發(fā)生的區(qū)域，即由該區(qū)域內(nèi)的調(diào)頻機(jī)組做出相應(yīng)的響應(yīng)，平衡負(fù)荷的變動。這是一種同時(shí)兼顧了上述兩種控制方式的

12、綜合控制方式。即ACE既反映頻差W又反映功差A(yù)P,這種方式又稱為聯(lián)絡(luò)線交換功率和頻率偏差控制(TielineBiasControl)方式。其區(qū)域控制偏差為：ACE，P+Kf(3.3)現(xiàn)代大型互聯(lián)系統(tǒng)幾乎無一例外地采用這種控制方式。采用這一控制模式，可以使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到較理想運(yùn)行狀態(tài)。TBC控制模式有以下特點(diǎn)：a.在正常運(yùn)行時(shí)，各區(qū)域均履行各自的控制任務(wù)。規(guī)定各區(qū)域內(nèi)發(fā)生的負(fù)荷變化都由該區(qū)域調(diào)節(jié)發(fā)電功率來達(dá)到平衡，即各區(qū)域發(fā)電功率的變化是根據(jù)區(qū)域負(fù)荷的變化來決定。在各區(qū)域調(diào)節(jié)平衡(ACE=0)的穩(wěn)念情況下，聯(lián)絡(luò)線傳輸?shù)膬艚粨Q功率維持在計(jì)劃值，所有區(qū)域共同負(fù)擔(dān)系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)任務(wù)，維持系統(tǒng)頻率為正常值。

13、b在事故狀態(tài)或緊急狀態(tài)下，如果系統(tǒng)中一個(gè)或幾個(gè)區(qū)域不能履行它們的控制任務(wù)，只要整個(gè)系統(tǒng)仍處于同步狀態(tài)，則正常區(qū)域可對事故區(qū)域進(jìn)行緊急功率支援。即在某一區(qū)域仍處于調(diào)整的暫態(tài)過程中或沒有能力使ACE=0的非正常情況下，允許區(qū)域傳輸?shù)膬艚粨Q功率偏離計(jì)劃值，通過聯(lián)絡(luò)線向事故區(qū)域提供支援(此時(shí)非事故區(qū)域ACE=0)，以免發(fā)生反向調(diào)整。不存在FTC控制模式的重復(fù)調(diào)整的問題。不發(fā)生負(fù)荷變化的區(qū)域ACE=0，不會出現(xiàn)重復(fù)調(diào)整。式3.3中K系數(shù)通常設(shè)定為區(qū)域的自然頻率響應(yīng)特性P值。在f=0條件下，全部區(qū)域相當(dāng)于以FTC模式控制；如果不考慮聯(lián)絡(luò)線交換功率的變化，即去掉AP項(xiàng)，則全部區(qū)域相當(dāng)于以FFC模式控制運(yùn)行。

14、用TBC控制的電網(wǎng)，當(dāng)某一區(qū)域因備用不足不能使其ACE恢復(fù)到零，則由于沒有任何一個(gè)區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)頻率負(fù)責(zé)，系統(tǒng)頻率會在較長時(shí)間存在偏差。雖然每個(gè)區(qū)域的凈交換功率維持在計(jì)劃值，但并不意味著各條聯(lián)絡(luò)線的潮流都會維持在計(jì)劃值。盡管每個(gè)區(qū)域的凈交換功率與計(jì)劃值相符合，在功率調(diào)整的暫態(tài)過程中，聯(lián)絡(luò)線上的潮流不但可能在數(shù)值上與計(jì)劃值不符，甚至還可能在方向上相反。因此，TBC模式的控制具有比FFC和FTC明顯的優(yōu)點(diǎn)，這也是北美電力可靠性委員會(NERC)制定CPS標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定各個(gè)區(qū)域必須采用的控制方式。3.4自動發(fā)電控制的基本原理自動發(fā)電控制(AGC)由自動控制器裝置和計(jì)算機(jī)程序?qū)︻l率和有功功率進(jìn)行二次調(diào)整實(shí)現(xiàn)

15、的。所需的信息(如頻率，發(fā)電機(jī)的實(shí)發(fā)功率，聯(lián)絡(luò)線的交換功率等等)是通過SCADA系統(tǒng)經(jīng)過上行通道傳遞到調(diào)度控制中心的。然后根據(jù)AGC的計(jì)算機(jī)軟件功能形成對各發(fā)電廠(或發(fā)電機(jī))的AGC命令，通過下行通道傳送到各調(diào)頻發(fā)電廠(或發(fā)電機(jī))。此時(shí)，ACE的計(jì)算公式可寫成：ACE二,P10B,=(PP)10B(ff)(3.4)TASAS式中：P一實(shí)際交換功率，是本區(qū)域所有對外聯(lián)絡(luò)線實(shí)際交換功率代數(shù)和；AP計(jì)劃交換功率，是本區(qū)域所有對外聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃交換功率代數(shù)和；Sf一電網(wǎng)實(shí)際頻率；Af一電網(wǎng)計(jì)劃頻率；SB電網(wǎng)頻率偏差系數(shù)，MW/0.1Hz,為負(fù)值。自動發(fā)電控制(AGC)功能通常是分成兩部分實(shí)現(xiàn)的。既負(fù)荷頻率

16、控制(LFC)和經(jīng)濟(jì)調(diào)度(EDC)。通過調(diào)節(jié)電網(wǎng)中可控發(fā)電機(jī)組的出力來改變P和f，從而可AA達(dá)到減小ACE的目的。這種調(diào)節(jié)成為LFC的ACE調(diào)節(jié)。同時(shí)，LFC還要完成經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)。經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)包括兩個(gè)內(nèi)容，一是計(jì)算機(jī)組經(jīng)濟(jì)基點(diǎn)值，一是計(jì)算機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)增量。機(jī)組經(jīng)濟(jì)基點(diǎn)值是在每個(gè)ED周期內(nèi)由ED程序模塊自動啟動計(jì)算，并遞交給LFC。機(jī)組經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)增量也是通過ED模塊計(jì)算出各機(jī)組的經(jīng)濟(jì)分配系數(shù)，然后按次分配系數(shù)將發(fā)電偏差值(DG)分配到各機(jī)組上。經(jīng)濟(jì)基點(diǎn)值加上經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)量就構(gòu)成了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)出力。3.5互聯(lián)系統(tǒng)頻率控制分析在研究電力系統(tǒng)負(fù)荷一頻率控制問題時(shí)，當(dāng)然要研究這一控制系統(tǒng)的特性,而在研究系統(tǒng)特性之前首先

17、要研究這一控制系統(tǒng)中各基本環(huán)節(jié)的控制特性。對于負(fù)荷一頻率控制而言，不論所研究的發(fā)電機(jī)組是處于一個(gè)孤立發(fā)電廠中供給一個(gè)小地區(qū)的獨(dú)立負(fù)荷或是處于一個(gè)大聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器總是負(fù)荷一頻率控制系統(tǒng)中最基本的控制工具。3.5.1與系統(tǒng)頻率有關(guān)的元件模型調(diào)速器模型(頻率一次調(diào)節(jié)控制單元)一個(gè)最原始的汽輪機(jī)調(diào)速器示意圖如圖3.5所示：圖3.5汽輪機(jī)調(diào)速器它包含以下幾個(gè)基本部分:飛球調(diào)速器。這是調(diào)速系統(tǒng)的心臟，用于檢測轉(zhuǎn)速(即系統(tǒng)頻率)的改變。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)飛球向外運(yùn)動，從而連桿機(jī)構(gòu)上B點(diǎn)向下運(yùn)動。而轉(zhuǎn)速減少時(shí)，飛球向里運(yùn)動，B點(diǎn)向上運(yùn)動。液壓機(jī)構(gòu)。它包含一個(gè)伺服閥和一個(gè)液壓伺服馬達(dá)。利用這套裝置，伺服

18、閥的低功率水平的運(yùn)動被轉(zhuǎn)化為伺服馬達(dá)高功率水平的運(yùn)動。這樣就能對高壓蒸汽管道中的蒸汽閥進(jìn)行必要的開閉操作。連桿機(jī)構(gòu)。ABC是以B為支點(diǎn)的剛性桿而CDE是以D點(diǎn)為支點(diǎn)的剛性桿。連桿機(jī)構(gòu)可以向控制閥提供一個(gè)與轉(zhuǎn)速改變成正比的位移，同時(shí)它通過連桿乙，又從蒸汽閥運(yùn)動中獲得反饋。轉(zhuǎn)速改變器。如果由于負(fù)荷的改變使系統(tǒng)頻率發(fā)生變化，則可以用這個(gè)裝置使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下恢復(fù)原有頻率。例如，當(dāng)它向下移動時(shí)，就將伺服閥上活塞打開，從而蒸汽閥開啟度加大，于是有更多的蒸汽進(jìn)入透平，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生更多的功率輸出，以補(bǔ)償負(fù)荷的增加，并使頻率上升到原來值。設(shè)此調(diào)速系統(tǒng)開始時(shí)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，即連桿機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)，伺服閥上下活塞口

19、均閉合，蒸汽閥開啟在一定程度上，透平以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，而發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率與負(fù)荷平衡，而且設(shè)：f0為系統(tǒng)工作頻率；P0為忽略發(fā)電機(jī)損失下G發(fā)電機(jī)的輸出功率，它也是汽輪機(jī)的輸出功率；Y0為蒸汽閥的開啟給定值。A設(shè)連桿機(jī)構(gòu)A點(diǎn)向下運(yùn)動Y的位移。這就是一個(gè)增加透平輸出功率的訊號，A所以可以寫成：Y二KP(3.5)ACC式中：P是所要求增加的功率。C這實(shí)際上是一系列運(yùn)動或者反應(yīng)的結(jié)果：C點(diǎn)向上運(yùn)動，從而D點(diǎn)向上運(yùn)動，伺服閥上活塞口打開，高壓油從這個(gè)口進(jìn)入伺服馬達(dá)活塞上部，蒸汽閥開啟度加大，蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速增加，從而頻率上升。分析控制特性就要分析這個(gè)過程。C點(diǎn)的運(yùn)動是由兩方面引起的：由Y引起的-L2Y，或者寫成

20、-KY，也就是-KKP。ALA1A1CC1由于頻率的增加使飛球向外運(yùn)動，從而B點(diǎn)向下運(yùn)動，位移量為Kf，此時(shí)2視A點(diǎn)不動，c點(diǎn)向下移的距離為(Li+L2)Kf=Kf。而C點(diǎn)的凈位移為：L221Y二KKP+Kf(3.6)C1CC2D點(diǎn)的位移Y也就是伺服閥上活塞的位移。它是由Y與Y兩者引起的：DCBY=(-L4)Y+L4)Y二KY+KY(3.7)DL+LCL+LB3C4B3434假如進(jìn)入伺服馬達(dá)的高壓油流速正比于Y，則進(jìn)入伺服馬達(dá)的油量就正比于DY的積分。而Y就是這個(gè)油量的體積除以伺服馬達(dá)油簡的截面積。從而DEY=K)dt(38)E5D0由圖2.5可知，正的Y(向下)總是引起負(fù)的Y(向上)。DE對

21、(2.6)、(2.7)和(2.8)式取拉普拉斯變換，得Y(s)二KKP(s)+KF(s)(3.9)C1CC2Y(s)二KY(s)+KY(s)(3.10)D3C4BY(s)=-K1Y(s)(3.11)E5sD消去Y(s)與Y(s)，可得CDKKKP(KKKP(s)-KKF(s)Y(s)=1_3CC2_3E(K4Pc(s)-RF(s)(匚)(3.1+TsgR=KKc=調(diào)速器的調(diào)節(jié)速度K2式中：K=K1K3KC=調(diào)速器增益；gK4T=調(diào)速器時(shí)間常數(shù)。gKK45式(2.12)可用圖2.6的方框圖表示。注意，調(diào)速器速度調(diào)節(jié)實(shí)際上又等于(3.13)NN(3.13)R=op.u.NR式中：N。為空負(fù)荷轉(zhuǎn)速；

22、N為滿負(fù)荷轉(zhuǎn)速：N為額定轉(zhuǎn)速；p.u.為標(biāo)么值單R位。調(diào)速器的物理模型如圖3.6所示：fg圖36調(diào)速器物理模型由于積分環(huán)節(jié)的動作，只有W變成零時(shí)，系統(tǒng)才達(dá)到穩(wěn)定值，也即實(shí)現(xiàn)了頻率的無差調(diào)節(jié)。但是恒速調(diào)節(jié)控制器不能用于兩臺或多臺機(jī)組并列運(yùn)行，因?yàn)檫@要求每一臺發(fā)電機(jī)組都準(zhǔn)確地具有完全相同的速度。否則每一臺機(jī)組都力圖控制系統(tǒng)以自己的設(shè)定速度運(yùn)行，各機(jī)組問不能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的合理分配，因此引入反饋環(huán)節(jié)如圖37所示。圖37加入反饋后的調(diào)速器物理模型(2)原動機(jī)模型在負(fù)荷一頻率控制系統(tǒng)中，另一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是汽輪機(jī)。汽輪機(jī)的控制特性是指汽機(jī)輸出功率的變化與蒸汽閥開啟度變化之間的關(guān)系。在汽輪機(jī)中，閥門位置的變化使

23、進(jìn)汽量也變化，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力的增減。由于調(diào)節(jié)閥門與第一噴嘴間有一定的空間存在，當(dāng)閥門開啟或關(guān)閉時(shí)，進(jìn)入閥門的蒸汽量雖有改變，但這個(gè)空間的壓力卻不能突變。這就形成了機(jī)械功率滯后于閥門開度變化的現(xiàn)象，稱為汽容影響。在大容量的汽輪機(jī)中，汽容對調(diào)節(jié)過程的影響很大。這種現(xiàn)象可用一個(gè)慣性環(huán)節(jié)來表示。對于再熱式汽輪機(jī)還要考慮再熱段的充氣時(shí)延。以有再熱的汽輪機(jī)為例。一般來說，這樣一個(gè)兩級汽輪機(jī)的動特性應(yīng)當(dāng)含有兩個(gè)時(shí)間常數(shù)。但為了便于分析起見，通常可以用一個(gè)時(shí)間常數(shù)來模擬，即,Y(s)1TsEt通常，T在0.2s到0.5s之間。t而對于水輪機(jī)，其控制特性一般可以表示為：Apt(s)，1-Tus(3.15)A

24、YV(s)如1其中，T一般在0.5s到4s之間，它與進(jìn)水管長度、水頭、水速均有關(guān)。u發(fā)電機(jī)與負(fù)荷模型負(fù)荷一頻率控制中，另一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是發(fā)電機(jī)和負(fù)荷特性模型。發(fā)電機(jī)的功率來自透平而用以滿足負(fù)荷的要求，因此，對于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷模型，其輸入增量為(AP-AP)。GD這里，假定發(fā)電機(jī)本身損失不計(jì)，則AP，AP，即發(fā)電機(jī)所發(fā)出的功率增GD量就等于透平輸出功率增量，而AP是負(fù)荷的變化量。D根據(jù)有功負(fù)荷與頻率的關(guān)系，可將負(fù)荷分為以下幾類：頻率變化基本無關(guān)的負(fù)荷，如照明、電熱和整流負(fù)荷等；與頻率成正比的負(fù)荷，如切削機(jī)床、球蘑機(jī)、往復(fù)式水泵、壓縮機(jī)等；與頻率的二次方成正比的負(fù)荷，如變壓器中的渦流損耗：與頻率的三

25、次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等：與頻率的更高次方成正比的負(fù)荷，如靜水頭阻力很大的給水泵等。在額定頻率f時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷功率為P；當(dāng)頻率下降時(shí)，負(fù)荷功率將減少；當(dāng)eDe頻率升高時(shí)，負(fù)荷功率將增加。這就是說，當(dāng)系統(tǒng)中有功功率失去平衡而引起頻率變化時(shí)，系統(tǒng)負(fù)荷也參與對頻率的調(diào)節(jié)，其特性將有助于系統(tǒng)中有功功率在新的頻率值下重新獲得平衡，這種現(xiàn)象稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。對于發(fā)電機(jī)和負(fù)荷模型來說，這個(gè)功率輸入增量由兩方面被系統(tǒng)所吸收：在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中，引起動能，增加轉(zhuǎn)速。在某一指定頻率，f0時(shí)，儲存在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中的動能可以表示為：W0，HP(3.16)kT這里，P是透平一發(fā)電機(jī)組的額定功率，而H

26、是它的慣性常數(shù)。T當(dāng)頻率改變時(shí)，負(fù)荷也會改變。而當(dāng)頻率有一個(gè)微小變動時(shí)，PD可以視作f是一個(gè)常數(shù)，從而此時(shí)負(fù)荷變化為：，BAf(3.17)對于主要是電動機(jī)負(fù)荷來說，B是正的。前面已經(jīng)討論了一個(gè)電網(wǎng)中各主要環(huán)節(jié)的控制特性。這里是指一個(gè)孤立的電廠(用一個(gè)汽輪發(fā)電機(jī)組來代表)供給一個(gè)地區(qū)負(fù)荷而言。在這個(gè)系統(tǒng)中，AP是C給定輸入訊號，用來按要求改變汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，P而是負(fù)荷變化，在這個(gè)系統(tǒng)中D它是送料干擾。5.2互聯(lián)系統(tǒng)頻率控制的二次調(diào)節(jié)聯(lián)合電力系統(tǒng)的二次調(diào)頻從根本上來說就是當(dāng)發(fā)生有功功率平衡破壞時(shí)（如負(fù)荷增加、減少或發(fā)電機(jī)跳閘等），在一次控制實(shí)現(xiàn)的頻率和聯(lián)絡(luò)線潮流有差調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，各個(gè)區(qū)域啟動輔助控制環(huán)節(jié)

27、，通過改變發(fā)電機(jī)調(diào)速器整定以使有功功率重新達(dá)到額定點(diǎn)上的平衡，即實(shí)現(xiàn)頻率的無差調(diào)節(jié)。通常把本區(qū)域調(diào)頻過程中產(chǎn)生調(diào)節(jié)（控制）信號稱為區(qū)域控制誤差A(yù)CE（AreaControlError），這個(gè)信號通過恢復(fù)性積分環(huán)節(jié)作用于發(fā)電機(jī)，如圖38所示。ACEK/S11K/S11圖38二次調(diào)節(jié)控制（1）聯(lián)合電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)節(jié)控制方式介紹根據(jù)控制目的的不同，互聯(lián)系統(tǒng)中單個(gè)區(qū)域的二次調(diào)頻對應(yīng)不同的ACE定義有以下三種控制方式：ACE=f，由于積分控制環(huán)節(jié)的作用，達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)f=0，也即實(shí)現(xiàn)頻率無差調(diào)節(jié)，故稱為恒定頻率控制（FFC：FlatFrequencyControl）。ACE=P，由于積分控制環(huán)節(jié)的作用，達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)P=0，也即實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)tt線保持計(jì)劃值這一目標(biāo)，故稱為恒定凈交換功率控制（CNIC：Co