水輪發(fā)電機(jī)組及調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響

施兆榮

摘要：為分析水輪發(fā)電機(jī)組對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，本文利用MATLAB對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)的水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了仿真。通過(guò)對(duì)比結(jié)果，論證了水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)及負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);穩(wěn)定性;水輪發(fā)電機(jī);調(diào)速系統(tǒng)

一、背景

傳統(tǒng)上電力系統(tǒng)中的低頻振蕩主要被認(rèn)為與水輪發(fā)電機(jī)組的水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷有關(guān)[1]。然而，實(shí)際上水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)低頻振蕩的影響也是極其重要的。因此，當(dāng)研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作情況不容忽視。

本文主要將研究水力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。通過(guò)對(duì)比不同設(shè)計(jì)參數(shù)的水輪發(fā)電機(jī)組及調(diào)速系統(tǒng)，從而發(fā)現(xiàn)水輪機(jī)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

二、數(shù)據(jù)分析

本文主要通過(guò)參數(shù)取值的改變來(lái)分析水力發(fā)電系統(tǒng)。不同的參數(shù)可以得到不同水力發(fā)電系統(tǒng)模型的波特圖。根據(jù)波特圖的數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)分析水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響。

1???? 調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差率的影響

參數(shù)取值為：H=5sec，TG=0.2sec，D=1 ，TW=2.0sec，RT=0.43，TR=9.0sec。改變永態(tài)轉(zhuǎn)差率（Rp）取值為0.03、0.05、0.06sec。得到如下數(shù)據(jù)。

幅值裕度和相位裕度隨值的增加而增大。這表明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性隨值的增加而增加，從而說(shuō)明了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的暫態(tài)結(jié)構(gòu)對(duì)水力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性有影響。

2???? 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

參數(shù)都取值為H=5sec，TG=0.2sec，RP=0.05，TW=2.0sec，D=1.0，RT=0.43，TR=9.0sec，得到如下數(shù)據(jù)。

通過(guò)幅值裕度、相位裕度和閉環(huán)的穩(wěn)定性都可以看出有暫態(tài)結(jié)構(gòu)的水力發(fā)電系統(tǒng)是穩(wěn)定的，無(wú)暫態(tài)結(jié)構(gòu)的水力發(fā)電系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。這一結(jié)論證明了水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響攸關(guān)重要，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定，可能引起系統(tǒng)振蕩。

四、結(jié)論

本文的目的是分析水力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，主要研究的對(duì)象是水力發(fā)電系統(tǒng)的線(xiàn)性模型。利用這個(gè)模型，通過(guò)Matlab仿真進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，論證了水輪機(jī)對(duì)水力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性都有一定的影響。

在這篇論文中，主要的結(jié)論是通過(guò)調(diào)整水輪機(jī)的參數(shù)可以改變水力發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果調(diào)速系統(tǒng)中沒(méi)有暫態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以，在研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)一定要考慮調(diào)速系統(tǒng)的影響。

另外，本論文只研究了孤網(wǎng)運(yùn)行的水力發(fā)電系統(tǒng)，復(fù)雜的發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性在本文沒(méi)有被討論。因此，在未來(lái)的研究中，可借鑒參考此論點(diǎn)來(lái)研究非線(xiàn)性的水力發(fā)電系統(tǒng)，并且研究如何通過(guò)采取措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少和消除水輪機(jī)、調(diào)速器、發(fā)電機(jī)及負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)的負(fù)面影響。在水電廠并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)踐中也應(yīng)予以充分的考慮，更好地來(lái)滿(mǎn)足和提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? Huimin Gao，Chao Wang，Effect of Detailed Hydro Turbine Models on Power System Analysis[J]，Power Systems Conference and Exposition，PSCE'06.2006IEEE PES，pp.1577– 1581，Oct.292006-Nov.1 2006.

[2]?? Dwivedi A.K.Raja，Amit Prakash Srivastava，Power Plant Engineering[J]，New Delhi：New Age International，pp.355，2006.

[3]?? P.M.Anderson，A.A.Fouad，Power System Control and Stability-Sec-ond Edition[R]，A John Wiley&Sons，Inc，Publication，2003