水电机组并网运行频率调节系统的稳定性

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1、水电机组并网运行频率调节系统的稳定性【摘要】本文主要分析了水电机组并网运行过程中的频率调节问题，分析了频率调节系统的稳定性问题，分析了提供稳定性的一些方法，以期可以为水电机组并网运行频率调节系统的使用提供参考。【关键词】水电机组；并网运行；频率调节系统；稳定性中图分类号：P424文献标识码：A一、前言水电机组并网运行势必要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7水电机组在设计中一般具备三种运行方式：第一种是频

2、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

3、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7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

4、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

5、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DE

6、H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+DEH调频功能投入7在CCS+DEH调频功能投入的方式下，一方面由于DEH侧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

7、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mg0=−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(7b)为2部分机组

8、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