一次調(diào)頻的隨機(jī)過(guò)程

一次調(diào)頻的隨機(jī)過(guò)程分析1

引言

電網(wǎng)周波是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的隨機(jī)變量，含有不同的頻率成分。電網(wǎng)的一次調(diào)頻是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程。因?yàn)橄到y(tǒng)負(fù)荷可看作由以下3種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷所組成[1]：①變化幅度較小，變化周期較短，（一般為10s以內(nèi)）的隨機(jī)負(fù)荷分量；②變化幅度較大，變化周期較長(zhǎng)（一般為10s到3min）的負(fù)荷分量，屬于這類負(fù)荷的主要有電爐、軋鋼機(jī)械等；③變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷，引起負(fù)荷變化的主要原因是工廠的作息制度，人民的生活規(guī)律等。一次調(diào)頻所調(diào)節(jié)的正是疊加在長(zhǎng)周期變化分量上的隨機(jī)分量，這就決定了電網(wǎng)一次調(diào)頻的隨機(jī)性質(zhì)。

系統(tǒng)規(guī)模不大時(shí)，電力系統(tǒng)的調(diào)峰和調(diào)頻問(wèn)題的研究主要從靜態(tài)的角度開(kāi)展。例如，在20世紀(jì)80年代中期以前，研究的重點(diǎn)主要是電廠負(fù)荷的靜態(tài)經(jīng)濟(jì)分配、安全經(jīng)濟(jì)的靜態(tài)調(diào)度、靜態(tài)最優(yōu)潮流等，它們對(duì)系統(tǒng)的許多動(dòng)態(tài)信息，尤其是許多時(shí)間方向上的動(dòng)態(tài)約束信息關(guān)心不夠，這在系統(tǒng)規(guī)模和負(fù)荷發(fā)展相對(duì)有限的早期是可以接受的。然而，隨著系統(tǒng)規(guī)模和負(fù)荷的迅速發(fā)展，電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻出現(xiàn)了許多新的問(wèn)題和特點(diǎn)，這時(shí)再?gòu)撵o態(tài)的角度進(jìn)行解決已很難達(dá)到多方協(xié)調(diào)的效果。

基于靜態(tài)范疇的一次調(diào)頻特性的概念是把電網(wǎng)中各臺(tái)機(jī)組負(fù)荷分配規(guī)律簡(jiǎn)單地歸結(jié)為與不等率成反比的關(guān)系，而實(shí)際情況并非如此簡(jiǎn)單。在考察汽輪發(fā)電機(jī)組對(duì)周波變化的一次調(diào)頻響應(yīng)時(shí)，不僅要看周波變化的幅度，還要看周波變化的速度，因此要涉及到不同機(jī)組對(duì)不同頻率的負(fù)荷擾動(dòng)適應(yīng)能力的差異，如再熱機(jī)組與非再熱機(jī)組。而這一點(diǎn)用靜特性概念是不能描述的，所以必須重新從動(dòng)態(tài)角度來(lái)考慮問(wèn)題。

另外，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)周波變化的各頻率分量的響應(yīng)能力不同。例如，對(duì)設(shè)計(jì)有高壓調(diào)節(jié)閥動(dòng)態(tài)過(guò)開(kāi)能力與沒(méi)有此能力的再熱機(jī)組，即使二者靜特性完全一致，它們對(duì)不同頻率的周波變化信號(hào)的功率輸出響應(yīng)也可能不一致。因此，也需要從動(dòng)態(tài)范疇重新考慮這個(gè)問(wèn)題。

本文從隨機(jī)過(guò)程的角度對(duì)一次調(diào)頻的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究并給出了定量的描述，是對(duì)文[3]的補(bǔ)充和發(fā)展。

2

一次調(diào)頻的隨機(jī)信號(hào)特征分析

2.1

一次調(diào)頻的隨機(jī)信號(hào)特征

參與一次調(diào)頻的機(jī)組，其負(fù)荷分配及電網(wǎng)周波變化是一次調(diào)頻過(guò)程中的重要參量，它們是隨機(jī)變量。

一次調(diào)頻過(guò)程中電網(wǎng)周波的變化幅度和各機(jī)組負(fù)荷的變化幅度表征了頻率調(diào)節(jié)的品質(zhì)和機(jī)組的調(diào)頻貢獻(xiàn)。本文將研究電網(wǎng)周波及一次調(diào)頻機(jī)組負(fù)荷變化的方差、譜密度及其相互關(guān)系。

2.2

用于一次調(diào)頻隨機(jī)過(guò)程分析的數(shù)學(xué)模型

一次調(diào)頻過(guò)程的主要研究對(duì)象是電力系統(tǒng)慣性中心的頻率。作為簡(jiǎn)化，可以認(rèn)為電力系統(tǒng)頻率是統(tǒng)一的，各臺(tái)機(jī)組的轉(zhuǎn)速均相等，這樣的假設(shè)實(shí)際上是忽略了發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)搖擺，認(rèn)為發(fā)電機(jī)之間嚴(yán)格保持同步運(yùn)行。其結(jié)果是忽略了高階模型中的小時(shí)間常數(shù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了模型降階。

對(duì)于電網(wǎng)中所有頻段的負(fù)荷擾動(dòng)，二次調(diào)頻所調(diào)節(jié)的是那些可預(yù)知的長(zhǎng)周期變化量，一次調(diào)頻調(diào)節(jié)的是電網(wǎng)中的隨機(jī)負(fù)荷變化，所以，可用具有特定功率譜的隨機(jī)信號(hào)表示負(fù)荷擾動(dòng)。下面給出用于發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻隨機(jī)過(guò)程分析的數(shù)學(xué)模型[4]如圖1所示，圖中，δi為電網(wǎng)中第i臺(tái)機(jī)組的不等率；αi為電網(wǎng)中第i臺(tái)機(jī)組裝機(jī)容量/電力系統(tǒng)裝機(jī)容量；Gi(s)為第i臺(tái)汽輪機(jī)的傳遞函數(shù)。

對(duì)凝汽式汽輪機(jī)，其傳遞函數(shù)為

對(duì)再熱式汽輪機(jī)（帶30%以上負(fù)荷），其傳遞函數(shù)為式中

Tsi為油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)；TVHi為高壓缸容積時(shí)間常數(shù)；TRHi為再熱容積時(shí)間常數(shù)；αH為高壓缸功率占整個(gè)汽輪機(jī)功率的份額量；為便于區(qū)別，各變量前加作為標(biāo)記，即怒3船

穴宮一牙次壯調(diào)依頻雀隨開(kāi)機(jī)打過(guò)逗程鋪的漁統(tǒng)葉計(jì)床特?fù)涡郧Х謹(jǐn)匚?/p>

堡3采.牲1膊萍方奸差反分弊析

恭設(shè)拼零范均顏值婚隨扯機(jī)家信舒號(hào)么x恢(達(dá)t處)燙經(jīng)戒傳底遞怖函旺數(shù)筍H諸(凈j知ω戶)隱后愛(ài)得吉到宅輸頃出吳y女(匪t你)呈，唐則掘輸念出擱y圣(貨t掩)帳的紅方奶差灰為棉式帖中葵

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乎考侵慮愈到炊所節(jié)涉胳及慧的菠變般量搬為卡偏敲差伸量宅，們均純值狐為門(mén)0裳，承將蠟式耐（旺1擠）胃代紡入評(píng)式丟（艱5百）真可異得布將時(shí)式讀（遠(yuǎn)3章）膽兩腳邊動(dòng)取息方厚差蔑，草可得得會(huì)其倒表啄達(dá)緞式頃可費(fèi)通侵過(guò)炎式惹（抬7良）濃和麗（兔9距）找聯(lián)航立丹求霉解侍得魂出賀為摔通邀過(guò)考頻允率臘特我性跡分驅(qū)析竿可曉證童明躬在老所祖有久的瞇頻郵段粒均壘滿蛙足尚（平證守明朵過(guò)椅程爆略傘）慘，渣由枯此柜可遺知滋：渡動(dòng)室態(tài)怠修營(yíng)正蜓系巖數(shù)懼是黑一日個(gè)跑≥載1屋的破參遠(yuǎn)量洪，邪它巷表層明揮了訪考蛙慮脅動(dòng)南態(tài)洽特箏性獻(xiàn)之汗后萬(wàn)電拆網(wǎng)賣(mài)周啟波爺方征差走的苗增業(yè)大帆程竹度祝。

宇同慣理曉，添可炮對(duì)斜式蹈(閱2充)壯作布相色應(yīng)惕的敘變慶形烏為嘆機(jī)黎型時(shí)系棋數(shù)榨表壩征額了攝由偷于煎發(fā)字電獎(jiǎng)機(jī)音組放結(jié)賠構(gòu)稍形鍬式滾的帆不蹦同犬，殺其置動(dòng)耕態(tài)兆響擇應(yīng)另特片性掙就舌不斥同錦，貨因居此悼在寒考酷慮參動(dòng)在態(tài)食特觀性玉后饒，頌其插所均分薦配筒到碧的米負(fù)射荷生多炕少脆也自就滋不蜓同任，壞機(jī)欠組銜響雜應(yīng)暮越極快美，黎其鹿β薯P批越銀大瓣，誘所贏分娃配倍到論的大變堵動(dòng)鴿負(fù)所荷征量銳也找就詠越股大值。裙其遼表變達(dá)僵式院為書(shū)3郊.擴(kuò)2覺(jué)

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齒舊結(jié)注論

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