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发电机组的积差调频法（同步时间法）方程式 |
摘要：积差调频法（或称同步时间法）是根据系统频率偏差的累积值进行工作的。频率积差调节法的优点是能使发电机频率维持额定，计划外的负荷能在所有参加调频的发电机组间按一定的比例进行分配。而其缺点是频率积差信号滞后于频率瞬时值的变化，因此调节过程缓慢。
频率积差调节法又称同步时间法，是按频率偏差对时间的积分进行调节的。积差调节法的调节准则是对各个调频发电机组按频率偏差对时间的积分进行调节，其调节方程为
其中 Δf=f－fN
式中 K1 ——积分控制增益。
当负荷增大时，频率下降，出现Δf＜0。式（7-24）中∫Δfde不断增加其负值，使原有平衡状态遭到破坏，调频发电机组的调节系统增加给定功率ΔPc，直到Δf＝0，调节过程结束，这时调频发电机组增加的输出功率ΔPc＝－K1∫Δfdt。同步时间法适用于中大型系统中有多个调频厂的情况，各厂根据设定的积差调节原则进行调节。
1．分散自动调频
当采用多个调频电厂调频时，可以采用分散方式，即参与调频电厂各有一套频差积分信号发生器，就地分散产生∫Δfdt信号进行调频。因系统频率具有同一性，所以各调频电厂的∫Δfdt保持一致。为了保证各调频电厂测得的值尽可能一致，避免因频差积分的差异而造成功率分配上的误差，需配置高精度的频率检测。这种调频方法不需远动通道，另外，近代电子技术可使各调频电厂的∫Δfdt具有很高的一致性，因而不会产生功率分配上的误差。
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图1 发电机积差调节工作过程说明图 |
调节的物理过程如下：当出现计划外负荷增加时，引起频率下降，Δf≠0。由调节方程求得ΔPc＞0，所以调频发电机组增加输出功率。紧接着Δf减小，不断调整结果，最后Δf趋近于零，调节过程结束，频率维持额定值。此时，调频发电机组增加的出力正好等于计划外负荷。若系统负荷减少，调节过程与上述过程相仿，只是调频发电机组输出功率减少，最后Δf同样趋近于零。
图1示出了积差调节的工作过程。在0～t1时间内，无计划外负荷，系统有功功处于平衡状态，调频发电机组按原输出功率运行，ΔPc＝0，系统频率为额定值，Δf＝0。在t1瞬间，计划外负荷出现，频率开始下降，Δf＜0，所以调频发电机组按式（7-24）增加输出功率，只要Δf≠0。∫Δfde不断累积，调节过程就不会终止，直到t2时刻系统频率恢复额定值，调节过程才结束，此时调频发电机组增加的输出功率ΔP1保持不变。t2～t3期间；系统处于新的功率平衡状态，Δf＝0。在t3时刻，系统负荷减少，系统频率升高，Δf＞0，调频发电机组按式（7-24）减少出力，同样，只要Δf≠0，调节过程不会终止，直到t4时刻系统频率恢复额定值，调节过程才结束，此时调频发电机组减少的输出功率ΔP1-ΔP2保持不变。
由以上分析可见，按式（7-24）工作的积差调频，调节结束可维持系统频率为额定值，实现了无差调节。调频发电机组承担的功率变化量等于计划外负荷的数值。因∫Afdt滞后Δf变化，所以调频过程缓慢，这是积差调频的缺点。
当有多台调频发电机组参加调频时，调节方程为
一般认为系统在稳态时全网的频率是统一的，即系统各点的频率相等。在系统中出现负荷增量ΔPL后，经一次调频和二次调频后，负荷增量将全部由n台调频发电机组增加输出功率平衡，频率恢复至额定运行，即
第i台调频发电机组增加的输出功率为
式中 αi ——各个调频发电机组有功功率分配系数。
上述调频准则是依照频率偏差的积分进行的，按分配系数确定发电机组的增加功率。频率的偏差积分滞后于频率的变化，调解过程较缓慢。改进方法是在频率的偏差积分基础上，加入频率的瞬时变化信息，以加快频率调整的初始速度。改进后的方程为
Δf＋Ri(ΔPci＋αiKiΔfdt) = 0 (7-28)
式中 Ri ——第i台调频发电机组的有功调差系数；
ΔPci ——第i台调频发电机组承担的功率调节量；
αi ——第i台调频发电机组调节功率的分配系数。
2．集中自动调频
分散的积差调节法依靠于调频发电机组对频率偏差测量的一致性。为解决频率信号的不一致性，依靠电力系统的调度系统完成对频率的检测与调整的管理。通过调度侧监控与数据采集系统 SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）采集并传送各个电厂的实时数据，实现集中调频。
集中制调频是在中心调度所设置一套高精度标准频率发生器，再取用系统频率，集中产生频差积分信号∫Δfdc，确定各调频发电机组的调节量，通过远动通道送向各调频电厂。在调频电厂中，设一台有功功率控制器，根据运行方式再进行分配各发电机组所应承担的功率，如图2所示。控制器输入信号除了调度送来的频差积分信号外，还有就地的频差信号和各发电机组的输出功率信号，输出信号为各发电机组按式（7-28）确定的功率调节量。
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发电机组集中式积差调频示意图 |
这种集中制调频的优点是各调频电厂的频差积分信号∫Δfdr保持一致性，但需要远动通道。
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