陳春敏，孫士云，安德超，孫德娟，海世芳

（1.中國能源建設(shè)集團云南省電力設(shè)計院有限公司，昆明 650051；2. 昆明理工大學(xué) 電力工程學(xué)院，昆明 650500）

0 前言

在電網(wǎng)中大容量機組所占的比例越來越大，引起低頻振蕩、頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象時常發(fā)生，當(dāng)頻率出現(xiàn)不穩(wěn)定時，會引起潮流、電壓等狀態(tài)變量的波動，對系統(tǒng)穩(wěn)定性不利。為了控制系統(tǒng)頻率的波動在允許范圍內(nèi)，機組的調(diào)速系統(tǒng)起到了關(guān)鍵作用，特別是調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)。目前，大量的工作主要集中在機組調(diào)頻參數(shù)的辨識，同時機組調(diào)頻參數(shù)對系統(tǒng)頻率的影響也開展了一些研究。文獻[1-2]基于發(fā)電機組調(diào)頻機理，建立了機組并網(wǎng)運行的一次調(diào)頻數(shù)學(xué)模型，理論分析了調(diào)差系數(shù)、調(diào)頻容量、調(diào)速器死區(qū)參數(shù)設(shè)置對電網(wǎng)頻率存在的影響。根據(jù)實際的電網(wǎng)仿真，驗證了一次調(diào)頻參數(shù)設(shè)置對電網(wǎng)頻率有較大影響，同時一次調(diào)頻容量大，頻率的波動的最大值、穩(wěn)態(tài)頻率偏差都減小。

文獻[3]對燃煤機組及燃?xì)廨啓C施加轉(zhuǎn)速階躍試驗，分析研究其動態(tài)特性，提出了一種新的原動機及調(diào)速器模型。在轉(zhuǎn)速階躍試驗的實測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合響應(yīng)特性模型和優(yōu)化算法進行參數(shù)辨識。采用新的原動機及調(diào)速器模型重現(xiàn)頻率擾動試驗，仿真數(shù)值和實測值較接近，證實了該模型的合理性。

文獻[4] 基于單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS的原理，以及相關(guān)環(huán)節(jié)的簡化，建立了適用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算的CCS 的簡化模型。新汽輪機調(diào)速器模型由現(xiàn)有的汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)DEH 模型及主汽壓力的原有模型構(gòu)成。文獻[5]提出了適當(dāng)簡化的汽輪機及調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，頻域、時域仿真表明，調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)的改變對系統(tǒng)的影響存在差異，系統(tǒng)阻尼可能為正，也可能為負(fù)。對于調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜系統(tǒng)阻尼特性的分析，所提出模型適用能力強，且計算精度高。

文獻[6]提出了非線性、線性的水輪機模型。WECC 測試比較了水輪機機組實際出力和仿真結(jié)果，驗證原動機及調(diào)速器模型的準(zhǔn)確性。但是現(xiàn)有仿真頻率不能真實反映實際系統(tǒng)的情況，存在較大偏差，同時提出了GGOV1 模型[7-8]。隨后，WECC 改進了傳統(tǒng)的水輪機及調(diào)速器模型，提出了能準(zhǔn)確計算分析系統(tǒng)中、長期穩(wěn)定的水輪機模型[9]。

文獻[10,11]以某實際電網(wǎng)為研究對象，分析了水電機組調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速特性以及水電機組調(diào)速系統(tǒng)對獨立電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性存在的影響，得出微網(wǎng)中水電機組安全自動裝置動作受其調(diào)速系統(tǒng)的影響，水電機組調(diào)速系統(tǒng)對小電網(wǎng)頻率的影響受不同水輪機的容量影響而發(fā)生變化，同時水電機組調(diào)速系統(tǒng)之間的配合對獨立電網(wǎng)頻率影響受不同機組容量的不同而不同。文獻[12]介紹了水輪機的3 種線性模型及3 種非線性模型，電力系統(tǒng)的暫態(tài)分析計算受水輪機模型影響，采用不同的水輪機模型分析計算，得到的結(jié)果不一致。同時，對比分析了穩(wěn)定分析結(jié)果和適用范圍兩方面。

文獻[13] 分析了2 機系統(tǒng)頻率動態(tài)過程的原理，通過時域仿真分析了發(fā)電機慣性時間常數(shù)、調(diào)速器及其參數(shù)變化對復(fù)雜拓展多機系統(tǒng)頻率動態(tài)過程的影響。仿真結(jié)果表明，死區(qū)明顯的抑制了系統(tǒng)頻率下降的深度，死區(qū)越小，頻率下降得越慢，且下降的數(shù)值越?。活l率第二擺的峰峰值和頻率穩(wěn)態(tài)值均受調(diào)差系數(shù)的影響。發(fā)電機慣性時間常數(shù)明顯的抑制了頻率的下降速度，慣性時間常數(shù)越大，頻率下降速度慢。

為了滿足系統(tǒng)的正常運行，頻率必須維持在額定值附近，偏移量不超過規(guī)定值。頻率的維持和控制是保證電能質(zhì)量的必要條件，調(diào)速器的功能是在電網(wǎng)頻率發(fā)生變化或者AGC 指令改變時，調(diào)節(jié)原動機的輸入，使發(fā)電機的有功和負(fù)荷達到平衡的，最終維持頻率的穩(wěn)定。因此，機組的調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)對異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的維持起到了重要作用。

截止2016 年底， 云南電網(wǎng)裝機容量83639 MW，其中水力發(fā)電61631 MW，占總裝機容量的73.7%，而大、中型水電機組的裝機容量占水電總裝機容量的絕大部分。結(jié)合云南電網(wǎng)的電源絕大部分為大、中型水輪機組的裝機特點，分析水輪機調(diào)速系統(tǒng)對系統(tǒng)暫態(tài)頻率穩(wěn)定性的影響，并闡述調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)、調(diào)速器響應(yīng)時間、軟反饋時間以及水錘效應(yīng)時間等參數(shù)與水輪機組調(diào)頻能力關(guān)系。以3 機9節(jié)點系統(tǒng)和異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)為例，仿真驗證了水輪機組調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)對異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)頻率存在影響。

1 水輪機調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)

1.1 調(diào)差系數(shù)

發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)志了隨頻率的升降發(fā)電機組發(fā)出功率減少或增加的多寡。機組的調(diào)差系數(shù)en和發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率KG互為倒數(shù)。機組的調(diào)差系數(shù)en滿足式（1）所示。

式中，PGN為發(fā)電組的額定功率，ΔPG為發(fā)電機組發(fā)出功率的增加或者減少量；fN為發(fā)電機的額定頻率，Δf為發(fā)電機組的頻率變化量。

由式（1）和式（2）可知，電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性受電網(wǎng)中各機組的調(diào)差系數(shù)的大小影響。電網(wǎng)中各機組的調(diào)差系數(shù)越大，即機組的單位調(diào)節(jié)系數(shù)越小，調(diào)頻能力越小，頻率偏移量較大，但系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性較好。反之，調(diào)差系數(shù)越小，即機組的單位調(diào)節(jié)系數(shù)越大，頻率偏移量越小，但電網(wǎng)的穩(wěn)定性較差。

系統(tǒng)中有多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時，第i臺發(fā)電機的調(diào)節(jié)方程按式（3）計算：

式中，PGiN為第i 臺發(fā)電組的額定功率，ΔPGi為第i 臺發(fā)電機組發(fā)出功率的增加或者減少量；eni為第i 臺發(fā)電組的調(diào)差系數(shù)。

對式（3）求總和，并考慮到穩(wěn)態(tài)時整個系統(tǒng)內(nèi)頻率的變化Δf是相同的，則式（4）成立：

若用一臺等值機組來代替時，則有：

式中，ΔPΣ為全系統(tǒng)總的功率偏移量；PΣN為全系統(tǒng)總額度容量；為系統(tǒng)等值機組的調(diào)差系數(shù)。

由公式（3）可知，對于任意一臺單獨的大容量機組，其機組的調(diào)差系數(shù)小所承擔(dān)的負(fù)荷增量要大，機組的調(diào)差系數(shù)大所承擔(dān)的負(fù)荷增量要小。由公式（5）可知，對于全系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中的并聯(lián)運行的各機組的調(diào)差系數(shù)越小時，系統(tǒng)中一次調(diào)頻能力就越大；系統(tǒng)中的并聯(lián)運行的各機組的調(diào)差系數(shù)越大時，系統(tǒng)中一次調(diào)頻能力就越小。

1.2 調(diào)速器響應(yīng)時間

調(diào)速器一般由測量、積分放大、執(zhí)行等環(huán)節(jié)構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)的頻率發(fā)生微小的變化時，調(diào)速器要經(jīng)過測量、放大、執(zhí)行等環(huán)節(jié)而帶有一定的時延后響應(yīng)。因此調(diào)速器的響應(yīng)時間取決于各環(huán)節(jié)的響應(yīng)時間，各環(huán)節(jié)響應(yīng)時間越短，對系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)響應(yīng)越快，頻率不會出現(xiàn)大幅的波動；反之，各環(huán)節(jié)的響應(yīng)時間越長，對系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)響應(yīng)越慢，系統(tǒng)頻率的波動性增強。

1.3 軟反饋時間

軟反饋只在瞬態(tài)中起作用，穩(wěn)態(tài)時消失，因此把軟反饋稱為暫態(tài)反饋，反饋量的大小只與輸入信號的變化率成正比。為了使調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定和改善動態(tài)品質(zhì)，設(shè)置了暫態(tài)反饋環(huán)節(jié)。暫態(tài)反饋環(huán)節(jié)位于主接力器和引導(dǎo)閥之間。緩沖器是暫態(tài)反饋環(huán)節(jié)中起軟反饋作用的校正環(huán)節(jié)，它的性能直接影響著調(diào)速器工作過程的穩(wěn)定性和動態(tài)品質(zhì)。

暫態(tài)反饋的結(jié)果，削弱了第二級放大環(huán)節(jié)的輸入信號，實現(xiàn)了負(fù)反饋。加入暫態(tài)反饋后，使主配壓閥回復(fù)到中間位置，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定，這是有利的一面；但由于反饋作用，使主配壓閥油孔開度較無反饋時小，因此，主接力器的位移速度要減慢，機組的最大轉(zhuǎn)速升高值會加大，對系統(tǒng)的穩(wěn)定不利。

軟反饋效應(yīng)時間取決于暫態(tài)反饋時間和主接力器響應(yīng)時間的大小，通常忽慮暫態(tài)反饋時間，只靠考慮主接力器響應(yīng)時間。而主接力器響應(yīng)時間按式（6）計算。

式中，An為接力器活塞有效面積；Kq為流量增益。

對于滑閥來說，流量增益是隨著輸入u的改變而變化的，其計算按式（7）計算。

式中，u為配壓閥閥心位移控制量；y為輸出液壓缸（主接力器）位移，QL為水流流量。

在實際應(yīng)用中，將接力器響應(yīng)時間定義為接力器帶規(guī)定負(fù)載，其速度與配壓閥相對行程u關(guān)系曲線徐率的倒數(shù)。即：

由于Kq隨著u的改變而改變，使得接力器響應(yīng)時間Ty在調(diào)節(jié)過程中不能保持恒定值，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。

1.4 水錘效應(yīng)時間

水錘效應(yīng)是由壓力管道中的水流慣性所引起的。在壓力管道中的水在穩(wěn)態(tài)情況下，水的流速是一定的，但當(dāng)迅速關(guān)小導(dǎo)向葉片的開度時，導(dǎo)管中的壓力降急劇上升，而當(dāng)迅速開大導(dǎo)向葉片的開度時，導(dǎo)管中的壓力降急劇下降，稱之為水錘效應(yīng)。

在小波動范圍內(nèi)，水體及管道基本上可以認(rèn)為是剛性的?？梢杂脛傂运畵衾碚搧砻枋鰤毫σ到y(tǒng)的動態(tài)特性。由力學(xué)可知，剛性水擊時壓力變化為：

式中，ΔH為水頭變化；L為引水管道長度；v為水流速度；A為管道橫截面積；Q為水流流量。

有拉氏變化得到剛性水錘壓力引水系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：

其物理意義表示，壓力引水系統(tǒng)中的水流在不變水頭Hr的作用下，若不考慮管道內(nèi)水力損失，流量從0 增大到Qr所需的時間。它表征引系統(tǒng)中水流慣性的重要參數(shù)，在其他條件相同時，Tw的值越大，水錘壓力值越大，對調(diào)節(jié)過程的影響也越大。使得水輪機功率不能跟隨開度的變化而有一個滯延。因此水錘效應(yīng)滯延的時間越大，功率的變化越大，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率的偏移也越大；反之，水錘效應(yīng)滯延的時間越小，功率的改變量越小，系統(tǒng)頻率的偏移也越小。

2 水輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型

為了滿足云南電網(wǎng)的大、中型水電機組的電源特性，選取BPA 中的水輪機調(diào)速器和原動機模型（GH）作為水輪機組的調(diào)速系統(tǒng)模型，該模型適用于大、中型水電機組。GH 模型框圖如圖1 所示。圖中，PMAX為最大原動機輸出功率（MW）；en為調(diào)差系數(shù)；TG為調(diào)速器響應(yīng)時間；TP為引導(dǎo)閥門時間常數(shù)；Ty為軟反饋時間常數(shù)；TW/2 為水錘效應(yīng)時間常數(shù)；VELCLOSE為最大水門關(guān)閉速度，每秒標(biāo)么。標(biāo)么值為正數(shù)，且等于一個單位PMAX，必為正數(shù)；VELOPEN為最大水門開啟速度，每秒標(biāo)么；Dy為軟反饋環(huán)節(jié)系數(shù)；ε 為死區(qū)，相對于系統(tǒng)頻率的標(biāo)么值；H 是總的水頭。其中，PMAX標(biāo)么值＝PMAX/功率基準(zhǔn)值；K’ ＝PMAX( 標(biāo)么)；Tw=2*Tw/2；PUP＝(VELOPEN)(PMAX標(biāo) 么 值）；PDOWN=(-VELCLOSE)(PMAX標(biāo)么值）。

圖1 GH模型

GH 模型的主要參數(shù)典型值取值范圍如表1所示：

表1 GH模型的主要參數(shù)典型值取值范圍

3 實際系統(tǒng)仿真驗證

對云南電網(wǎng)的昆明、昭通、曲靖、紅河、文山、玉溪、普洱、景洪、博尚、德宏地區(qū)的所有水輪機調(diào)速器-原動機模型中的調(diào)差系數(shù)、調(diào)速器響應(yīng)時間、軟反饋時間、水錘效應(yīng)時間進行修改，并對比分析修改參數(shù)值、原參數(shù)值在直流線路發(fā)生直流故障和交流N-2 故障時，對云南電網(wǎng)頻率的影響。調(diào)速系統(tǒng)4 種參數(shù)設(shè)置如表2 所示。

表2 調(diào)速系統(tǒng)4種參數(shù)設(shè)置

3.1 直流故障

在正常運行狀態(tài)下，±500 kV 魯西背靠背直流雙極向外輸送電功率達到2000 MW，單極輸送功率能力為1000 MW。魯西背靠背直流的正、負(fù)極直流輸電線路在10 周波發(fā)生雙極極直流閉鎖故障，損失功率2000 MW。分析水輪機調(diào)速器-原動機模型中的調(diào)差系數(shù)、調(diào)速器響應(yīng)時間常數(shù)、軟反饋時間常數(shù)、水錘效應(yīng)時間常數(shù)進行修改對電網(wǎng)頻率的影響。

3.1.1 調(diào)差系數(shù)對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同調(diào)差系數(shù)取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 圭山、墨江母線的頻率特性曲線如圖2 所示。

由圖2 中的圖a）、b）可知，調(diào)差系數(shù)按照2%、5%、8% 從小到大的順序排列時，圭山母線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.436 Hz、0.443 Hz、0.449 Hz；墨 江 母 線 對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.438 Hz、0.443 Hz、0.449 Hz。

由圖2 中可以看出，在頻率上升動態(tài)過程的初始階段，調(diào)差系數(shù)的改變對頻率基本沒有影響。調(diào)差系數(shù)越大，頻率上升幅度較大，調(diào)速系統(tǒng)調(diào)出的有功較少，但頻率下降的幅度相對較小，且系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。調(diào)差系數(shù)較小時，對應(yīng)的頻率跌落值較大，且頻率跌落到最低點的時間較短，系統(tǒng)頻率快速穩(wěn)定性差。

圖2 改變調(diào)差系數(shù)時母線的頻率曲線

圖3 改變調(diào)速器響應(yīng)時間時母線的頻率曲線

3.1.2 調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速器響應(yīng)時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同調(diào)速器響應(yīng)時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 圭山、墨江母線的頻率特性曲線如圖3 所示。

由圖3 中的圖a）、b）可知，調(diào)速器響應(yīng)時間0.1 s、0.3 s、0.5 s 從小到大的順序排列時，圭山母線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.397 Hz、0.442 Hz、0.489 Hz；墨 江 母 線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.397 Hz、0.444 Hz、0.491 Hz。

由圖3 中可以看出，在頻率上升的初始階段，改變調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率的響應(yīng)基本無影響。調(diào)速器響應(yīng)時間越大，頻率上升幅度越大，且頻率上升到波峰或者下降到波谷的時間較長，頻率的偏移值最大。調(diào)速器響應(yīng)時間越小，頻率上升值減小，且頻率上升或下降的幅度較小，系統(tǒng)頻率的快速穩(wěn)定性好。

3.1.3 軟反饋時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的軟反饋時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同軟反饋時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 草鋪、黃坪母線的頻率特性曲線如圖4 所示。

由圖4 中的圖a）、b）可知，軟反饋時間按照2.5 s、5 s、7.5 s 從小到大的順序排列時，草鋪母線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.439 Hz、0.441 Hz、0.444 Hz；黃 坪 母 線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.439 Hz、0.443 Hz、0.444 Hz。

由圖4 中可以看出，在頻率上升的初期，取不同的軟反饋時間對頻率影響很小。軟反饋時間越大，頻率上升幅值越大，且頻率上升到波峰或者下降到波谷的時間延遲。軟反饋時間減小，頻率上升值減小，頻率下降到最低點時間縮短，頻率下降速度最快，但頻率波動范圍較大，且偏差值最大。

圖4 改變軟反饋時間時母線的頻率曲線

3.1.4 水錘效應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的水錘效應(yīng)時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同水錘效應(yīng)時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 草鋪、黃坪母線的頻率特性曲線如圖5 所示。

由圖5 中的圖a）、b）可知，水錘效應(yīng)時間按照0.25 s、0.5 s、0.75 s 從小到大的順序排列時，草鋪母線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.387 Hz、0.443 Hz、0.507 Hz；黃坪母線對應(yīng)的最大頻率峰值偏移值分別為0.386 Hz、0.442 Hz、0.509 Hz。

圖5 改變水錘效應(yīng)時間時母線的頻率曲線

由圖5 中可以看出，水錘效應(yīng)時間對系統(tǒng)頻率的影響，與調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定影響規(guī)律類似，因此不再概述。

3.2 交流故障

漫灣- 草鋪500 kV 交流輸電線路發(fā)生N-2故障時，漫灣電廠送電通道被切斷，系統(tǒng)出現(xiàn)1616 MW 功率缺額，分析水輪機調(diào)速器-原動機模型中的調(diào)差系數(shù)、調(diào)速器響應(yīng)時間常數(shù)、軟反饋時間常數(shù)、水錘效應(yīng)時間常數(shù)進行修改對電網(wǎng)頻率的影響。

3.2.1 調(diào)差系數(shù)對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同調(diào)差系數(shù)取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 紅河、惠歷母線的頻率特性曲線如圖6 所示。

由 圖6 中 的 圖a）、b） 可 知， 調(diào) 差 系數(shù)按照2%、5%、8% 從小到大的順序排列時，紅河母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.447 Hz、-0.459 Hz、-0.474 Hz；惠 歷 母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.447 Hz、-0.459 Hz、-0.474 Hz。

由圖6 中可以看出，在頻率下降動態(tài)過程的初始階段，調(diào)差系數(shù)的改變對頻率基本沒有影響。調(diào)差系數(shù)越大，頻率下降幅度越大，調(diào)速系統(tǒng)調(diào)出的有功較少，但頻率回升的幅度相對較小，且系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。調(diào)差系數(shù)較小時，對應(yīng)的頻率跌落值減小，且頻率跌落到最低點的時間較短，能有效控制頻率的跌落，但系統(tǒng)的頻率快速穩(wěn)定性差。

圖6 改變調(diào)差系數(shù)時母線的頻率曲線

3.2.2 調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速器響應(yīng)時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同調(diào)速器響應(yīng)時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 紅河、惠歷母線的頻率特性曲線如圖7 所示。

由圖7 中的圖a）、b）可知，調(diào)速器響應(yīng)時間按照0.1 s、0.3 s、0.5 s 從小到大的順序排列時，紅河母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.418 Hz、-0.458 Hz、-0.508 Hz；惠 歷 母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.418 Hz、-0.458 Hz、-0.508 Hz。

由圖7 中可以看出，在頻率下降的初始階段，改變調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率的響應(yīng)基本無影響。調(diào)速器響應(yīng)時間越大，頻率下跌幅度越大，且頻率下降到波谷或者上升到波峰的時間較長，頻率的偏移值最大。調(diào)速器響應(yīng)時間越小，頻率跌落值減小，且頻率下降或上升的幅度較小，系統(tǒng)頻率的快速穩(wěn)定性好。

圖7 改變調(diào)速器響應(yīng)時間時母線的頻率曲線

3.2.3 軟反饋時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的軟反饋時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同軟反饋時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 紅河、惠歷母線的頻率特性曲線如圖8 所示。

由圖8 中的圖a）、b）可知，軟反饋時間2.5 s、5 s、7.5 s 從小到大的順序排列時，紅河母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.446 Hz、-0.458 Hz、-0.468 Hz；惠歷母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.445 Hz、-0.458 Hz、-0.468 Hz。

由圖8 中可以看出，在頻率下降的初期，取不同的軟反饋時間對頻率影響很小。軟反饋時間越大，頻率下降幅值越大，且頻率下降到波谷或者上升到波峰的時間延遲。軟反饋時間減小，頻率跌落值減小，頻率下降到最低點時間縮短，頻率回升速度最快。頻率再次下降的速度最快，頻率偏差值最大。

圖8 改變軟反饋時間時母線的頻率曲線

3.2.4 水錘效應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定性的影響

機組調(diào)速系統(tǒng)的水錘效應(yīng)時間按表2 中的取值進行修改，仿真分析不同水錘效應(yīng)時間取值下系統(tǒng)母線頻率的變化趨勢，500 kV 紅河、惠歷母線的頻率特性曲線如圖9 所示。

圖9 改變水錘效應(yīng)時間時母線的頻率曲線

由圖9 中的圖a）、b）可知，水錘效應(yīng)時間按照0.25 s、0.5 s、0.75 s 從小到大的順序排列時，紅河母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.416 Hz、-0.458 Hz、-0.506 Hz；惠 歷 母線對應(yīng)的頻率偏移最大峰值分別為-0.418 Hz、-0.459 Hz、-0.506 Hz。

由圖9 中可以看出，水錘效應(yīng)時間對系統(tǒng)頻率的影響，與調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定影響規(guī)律類似，因此不再概述。

4 結(jié)束語

通過分析水輪機調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)對異步聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)頻率穩(wěn)定性的影響，得到相關(guān)的結(jié)論如下：

1）調(diào)差系數(shù)。在頻率變化的初始階段，調(diào)差系數(shù)的改變對頻率基本沒有影響。調(diào)差系數(shù)越大，頻率變化幅度越大，調(diào)速系統(tǒng)調(diào)出的有功較少，但頻率恢復(fù)穩(wěn)態(tài)時頻率偏差相對較小，且系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。調(diào)差系數(shù)較小時，對應(yīng)的頻率跌落值減小，且頻率跌落到最低點的時間較短，能有效控制頻率的跌落，但系統(tǒng)的頻率快速穩(wěn)定性差。調(diào)差系數(shù)為2%的頻率偏移最大峰值較小，但需要較長的時間系統(tǒng)頻率才能趨于穩(wěn)定，而調(diào)差系數(shù)為8%的頻率偏移最大峰值較調(diào)差系數(shù)為2%的大，并系統(tǒng)穩(wěn)定的快速性好。

2）調(diào)速器響應(yīng)時間。在頻率變化的初始階段，改變調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率的響應(yīng)基本無影響。調(diào)速器響應(yīng)時間越大，頻率變化幅度越大，且頻率到達波峰或者波谷的時間較長，頻率的偏移值最大。調(diào)速器響應(yīng)時間越小，頻率變化值減小，且頻率變化的幅度較小，系統(tǒng)頻率的快速穩(wěn)定性好。水錘效應(yīng)時間對系統(tǒng)頻率的影響，與調(diào)速器響應(yīng)時間對頻率穩(wěn)定影響規(guī)律類似。

3）軟反饋時間。在頻率變化的初始階段，取不同的軟反饋時間對頻率影響很小。軟反饋時間越大，頻率變化幅值越大，且頻率到達波谷或者波峰的時間延遲。軟反饋時間減小，頻率跌落值減小，頻率到達最低點時間縮短，頻率恢復(fù)過程較快。