水輪發電機組及調速系統對電力系統的影響

施兆榮

摘要：為分析水輪發電機組對電力系統穩定性的影響，本文利用MATLAB對不同設計參數的水輪發電機組進行了仿真。通過對比結果，論證了水輪機發電機組的水輪機、發電機、調速系統及負荷對電力系統穩定性的影響。

關鍵詞：電力系統;穩定性;水輪發電機;調速系統

一、背景

傳統上電力系統中的低頻振蕩主要被認為與水輪發電機組的水輪機、發電機和負荷有關[1]。然而，實際上水輪機調速系統對低頻振蕩的影響也是極其重要的。因此，當研究電力系統的穩定性時，調速系統的動作情況不容忽視。

本文主要將研究水力發電系統對電力系統穩定性的影響。通過對比不同設計參數的水輪發電機組及調速系統，從而發現水輪機對電力系統穩定性的影響。

二、數據分析

本文主要通過參數取值的改變來分析水力發電系統。不同的參數可以得到不同水力發電系統模型的波特圖。根據波特圖的數據結果來分析水輪機調速系統對電力系統的影響。

1???? 調速器永態轉差率的影響

參數取值為：H=5sec，TG=0.2sec，D=1 ，TW=2.0sec，RT=0.43，TR=9.0sec。改變永態轉差率（Rp）取值為0.03、0.05、0.06sec。得到如下數據。

幅值裕度和相位裕度隨值的增加而增大。這表明了系統的穩定性隨值的增加而增加，從而說明了水輪機調速系統的暫態結構對水力發電系統的穩定性有影響。

2???? 水輪機調速系統的穩態結構的影響

參數都取值為H=5sec，TG=0.2sec，RP=0.05，TW=2.0sec，D=1.0，RT=0.43，TR=9.0sec，得到如下數據。

通過幅值裕度、相位裕度和閉環的穩定性都可以看出有暫態結構的水力發電系統是穩定的，無暫態結構的水力發電系統是不穩定的。這一結論證明了水輪機調速系統對系統穩定性的影響攸關重要，會導致整個系統不穩定，可能引起系統振蕩。

四、結論

本文的目的是分析水力發電系統對電力系統的影響，主要研究的對象是水力發電系統的線性模型。利用這個模型，通過Matlab仿真進行數據分析，論證了水輪機對水力發電系統的穩定性都有一定的影響。

在這篇論文中，主要的結論是通過調整水輪機的參數可以改變水力發電系統的穩定性。如果調速系統中沒有暫態結構會導致系統不穩定。所以，在研究電力系統穩定性時一定要考慮調速系統的影響。

另外，本論文只研究了孤網運行的水力發電系統，復雜的發電系統的穩定性在本文沒有被討論。因此，在未來的研究中，可借鑒參考此論點來研究非線性的水力發電系統，并且研究如何通過采取措施提高系統的穩定性，減少和消除水輪機、調速器、發電機及負荷對系統的負面影響。在水電廠并網運行實踐中也應予以充分的考慮，更好地來滿足和提高電力系統安全穩定運行。

參考文獻：

[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