【《电力系统频率响应特性分析概述》1400字】

电力系统频率响应特性分析概述 电力系统主要调频备用资源可以划分为传统调频备用资源以及其他调频备用资源。传统调频备用资源主要包括火电机组、水电机组等响应时间较长的汽轮机组或水轮机组，其他调频备用资源包括核电机组、储能系统等。其中无论是水电还是火电最终都可聚合成同步发电机频率模型。电力系统频率模型是一个闭环控制系统，主要包括同步发电机与负荷、汽轮机及其调速器。所以，电力系统的频率调节特性综合了系统负荷频率特性及系统发电单元的静态频率特性。（1）电力系统负荷的一次频率调节作用当电力系统中发电功率或负荷功率发生变化时，必然引起电力系统频率的波动，此时，存储在系统负荷电磁场和旋转质块中的能量会发生变化，以阻止系统频率的变动，即当系统频率下降时，系统负荷功率会减少；当系统频率上升时，系统负荷功率会增加。这种调节特性被称为负荷的频率静态特性，可用负荷频率调节效应系数来表示(3-1)负荷频率调节效应系数常用标么值来表示，其典型值为1~2。若D=2则表示1%的系统频率改变会引起负荷功率2%的变化。（2）汽轮发电机的一次频率调节作用。汽轮发电机的一次调频作用是基于发电机组的调速控制。当电力系统频率发生变化时，系统中同步发电机的转速便发生变化，如转速的变化超出发电机组预设的死区区间，则该同步发电机的调速器就会启动，其将改变原动机的阀门位置，调节原动机的机械功率，以使原动机输入功率与负荷功率能够再次平衡。即当系统频率降低时，原动机蒸汽阀门或进水阀门开度就会增大，增加发电机摄入机械功率；当系统经历高频时，原动机蒸汽阀门或进水阀门开度将减小，减少原动机机械功率。同步机调速器的这一特性称为静态调差特性，通常表示为(3-2)式中：n0、n、nr——空载转速、满载转速、额定转速。静态调差系数的含义是，若δ=5%，当系统频率变化5%时，原动机阀门位置将变化100%。总之，电力系统一次调频综合特性是系统中所有发电机和负荷的一次调节特性的总和。具有一次调频功能的电力系统简化模型如下图3-1电力系统简化传递函数框图，其中PT为汽轮机的动力由图3-1可知，负反馈频率调节环节的存在对稳定系统频率起主要作用。然而，在瞬时功率平衡的约束下，量测量的采集、控制信号的传输、汽轮机阀门操动机构响应等方面引起的延迟会使系统中各同步机在同一时刻承担的电功率和机械功率并不严格一致，导致不可避免的频率偏移。系统的一次调频特性如下图3-2所示。（1）稳态（2）暂态图3-2系统一次频率调节特性，其中∆PLd源自负荷频率调节效应由此可见，频率事件中的不平衡功率主要由同步机惯性响应和下垂控制承担。参与一次调频的同步发电机具有以下特性：（1）一次调频响应由其原动机调速系统实现。由于同步机的一次调频响应仅作用于原动机的蒸汽阀位置，而不是火力发电机组的燃烧系统。当汽阀开度增加时，存储在锅炉中的热量会暂时改变功率。因此，同步机惯性响应受到汽阀动作特性的限制。同时，由于同步发电机组一次调频过程针对的是原动机汽阀部位，而未作用于同步发电机组的燃烧部分，当阀门开度增大时，锅炉系统中的蓄热能量仅暂时改变了原动机的输出功率，但由于燃烧的化学能量并没有改变，随着汽缸等环节中蓄热能量的减少，原动机机械功率又将回到原来的状态。因而，火力发电机组的一次调频是暂时的。对于不同类型的火力发电机组，由于蓄热情况的不同，一次调频时间在半分钟到两分钟不等，在本文中，忽略简化同步机蓄热衰减对其一次调频的影响，仅讨论同步机汽阀动作特性对系统整体调频性