东南大学路基路面工程考试复习题及参考答案

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1、一次调频与二次调频的特点分析08012411沈霈霖1、一次调频1.1原理论述图一：一次调频原理图一次调频的结构图如图所示，其机理如下：调速器的飞摆由套筒带动转动，套筒则为原动机主轴所带动。单机运行时，因机组负荷增大，转速下降，飞摆由于离心力的减小，在弹簧的作用下向转轴靠拢，使A点向下移动。B点不动，结果使杠杆AB绕B点逆时针转动。在调频器不动作的情况下，D点也不懂，因而在A点下降时，杠杆DE绕D点顺时针转动。错油门活塞向下移动，是油管a、b的小孔开启，压力油经油管b进入油动机活塞下部，而活塞上部的油则经油管a经错油门上部小孔溢出，在油压的

2、作用下，油动机活塞向上移动，使汽轮机的调节气门或水轮机的导向叶片开度增大，增加进气量或进水量。在油动机活塞上升的同时，杠杆AB绕A点逆时针转动，将连接点C从错油门活塞提升，使油管a、b的小孔重新堵住。油动机活塞又处于上下相等的油压下，停止移动。由于进气或进水量增加，机组转速上升。调节过程结束，这时A比原始位置低，C点位置不变，B点升高，发动机组输出功率增大。1.2一次调频限制分析一次调频最大的缺点在于图中的C点在调控前后必须处在同一高度上，这使得A,B相当于被一个支点在C点的杠杆连接，正是这种杠杆效应时的一次调频只能是比例调节。即不能够实

3、现无差调节，由结构图也易于分析：为使功率增大，必定需要B点提高，而因为C点位置前后不变，所以B点的提高的前提必定使A点较原来位置低，即频率减小。所以一次调频的结构已经决定了其限制。1.3一次调频维持频率平衡的过程根据前文的论述，随着频率的减小，PG应该有所上升，因此我们可以大致得到PG的调控曲线如下：图2：一次调频PG与f关系曲线对电力系统的另一头，即负载进行分析。负载的功率应满足：PL=2T0πU^2Rsinθdθ=2f0πU^2Rsinθdθ可见负载功率在电压恒定的情况下必定和f值呈线性正相关。图3：负载频率特性曲线综合以上两点，可以

4、发现在一次调频的时候其实有两个因素在起作用。当负载功率极大，发电功率不足的时候，导致频率的降低，而由曲线可以看出频率的降低一方面会带来发电机组功率的提高，另一方面会造成负载功率的降低，而新的平衡点，则是两者共同作用的结果。通过更为直观的图像，则可以表示如下：图4：频率的一次调整图假定PG曲线的斜率为-KG，负载特性曲线斜率为KL，则：∆PL0=AB+BO=O’B’+B’A’。O’B’=-KG×∆fB’A’=-KL×∆f综合以上三式，最终可以推得：∆PL0=-(KG+KL)×∆f所以对∆PL0的调控由KG和KL共同起作用，总的调控的斜率绝对

5、值为两者之和，这与我们之前进行的原理上的分析是一致的。在实际的电力系统的运行中，负载端调控的斜率KL属于不可控因素，因此电力系统的平衡需要KG的合适值来保证。1、二次调频原理分析从自动控制原理公式的角度上讲，二次调频之所以能够实现误差调节，是因为加入了1S的积分环节，而如果我们直观的从二次调频设计结构的角度上分析的话，就可以发现二次调频相比于一次调频的优势在于通过手动或自动调节调频旋钮，直接带来了C点的移动，这是一次调频所不能做到的。如图1所示，即便在A点不动的情况下，单独移动C点也可以直接导致B点的上升，进而使得进气量或进水量增大，输出

6、功率升高。也就是说，在飞摆转速不变，即频率不变的情况下，二次调频也依然可以通过移动C带来输出功率的提高，来供给负载的需要。在曲线上，这相当于在原有基础上将同一f点的PG抬高，也就是将曲线向上平移∆PG0，如图所示：图5:二次调频对发电功率的影响所以，在电力系统加入二次调频以后，发电机组与负载相比缺少的功率一部分有二次调频本身所带来的发电功率的增加来承担，另一部分有一次调频和负载本身的调控性能共同承担。相当于在前文所论述的一次调频的基础上扣除二次调频所带来的功率增长的部分，如图所示：图6：二次调频变化曲线∆PL0=OA=OC+CB+ABAB

7、=-KL×∆f=-KL×(f0’’-f0)BC=-KG×∆f=-KG×(f0’’-f0)OC=∆PG0综合以上四式：∆PL0-∆PG0=-（KG+KL）∆f1、互联电力系统的频率调整图七：互联电力系统原理框图假定∆Pab由A到B为正则∆Pab可以作为A的负荷，可以作为B的电源，所以可得到如下公式：∆PLA+∆Pab-∆PGA=-KA∆fA①∆PLB-∆Pab-∆PGB=-KB∆fB②联合后，两系统的频率相等，即实际上应有∆fA=∆fB=∆f，可得：（∆PLA-∆PGA）+（∆PLB-∆PGB）=-（KA+KB）∆f∆f=-∆PLA-∆PG

8、A+(∆PLB-∆PGB)KA+KB③将③代入①或②得：∆Pab=KA∆PLB-∆PGB-KB(∆PLA-∆PGA)KA+KB令∆PLA-∆PGA=∆PA，∆PLB-∆PGB=∆PB，则式①—