بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
کنترل فرکانس بار
Load Frequency Control (LFC)
اسلاید 2 :
مقدمه
بارهاي يک سيستم قدرت ثابت نبوده و دائماً در حال تغييرند.
بخار ورودي به توربينهاي بخاري و آب ورودي به توربينهاي آبي براي تأمين مصرف توان حقيقي (اکتيو) شبکه مدام در حال تغيير ميباشند. در غير اينصورت فرکانس بصورت نامطلوبي تغيير خواهد نمود.
جريان تحريک ژنراتورها ميبايست مدام تحت کنترل باشد. زيرا در غير اينصورت ولتاژ در نقاط مختلف شبکه از حدود متعارف خود خارج ميگردد.
در اين ارائه به بحث در مورد کنترل توان حقيقي يا کنترل بار- فرکانس خواهيم پرداخت.
اسلاید 3 :
کنترل بار- فرکانس (LFC)
گاورنر قسمت اساسي سيستم کنترل بار - فرکانس را تشکيل ميدهد.
گويهاي چرخان قلب سيستم گاورنر بحساب ميآيند. اين گويها در هنگام افزايش سرعت به طرف خارج و در هنگام کاهش سرعت به طرف داخل متمايل ميشوند. اين عمل بترتيب نقطة B را بالا يا پايين ميبرد.
تقويتکنندة هيدروليکي از دو عدد شير پيستوني و يک عدد پيستون اصلي تشکيل شده است.
اهرمها باعث انتقال نيرو به نقاط مورد نظر گاورنر ميشوند.
تغيير دهندة سرعت (SPCH) باعث تنظيم توان خروجي توربين در حالت مانا ميگردد.
اسلاید 4 :
کنترل بار- فرکانس (LFC)
اسلاید 5 :
مدل گاورنر
فرض ميکنيم سيستم در حالت مانا مورد بهرهبرداري قرار گرفته و شيرهاي پيستوني در وضعيت بسته قرار دارند. در اين حالت:
۱- شير بخار در وضعيت مشخصي قرار دارد.
۲- توربين با سرعت ثابتي ميچرخد.
٣- توان خروجي توربين با بار ژنراتور در حال تعادل است.
فرض ميکنيم نقطة A بر روي اهرمها بميزان ΔyA بسمت پايين حرکت داده شود. اين فرمان باعث تغيير توان خروجي توربين ميشود.
افزايش توان
اسلاید 6 :
مدل گاورنر
سيگنال فرمان افزايش توان باعث ميگردد تا:
۱- شيرهاي پيستوني به طرف بالا کشيده شوند. در نتيجه روغن بسمت بالاي پيستون اصلي هدايت شده و آن را پايين ميکشد.
۲- در اثر پايين آمده پيستون اصلي شير بخار بيشتر باز شود.
٣- در اثر بيشتر باز شدن شير بخار سرعت توربوژنراتور افزايش مييابد.
۴- در اثر افزايش سرعت، فرکانس بالا ميرود.
مراتب فوق بصورت مکانيکي باعث افزايش توان ميشوند. اما در قسمت بعد ميخواهيم در مورد مدل رياضي گاورنر بحث کنيم.
اسلاید 7 :
مدل رياضي گاورنر
دو عامل در تغيير مکان نقطة C در روي اهرم موثرند:
۱- تغيير مکان نقطة A بميزان ΔyA.
۲- تغيير فرکانس به ميزان Δf.
اسلاید 8 :
مدل رياضي گاورنر
تغيير مکان نقطة C در اثر تغيير مکان نقطة A (ΔyA):
(بطرف بالا)
تغيير مکان نقطة C در اثر تغيير فرکانس ( Δf) :
با افزايش فرکانس بميزان Δf گويهاي چرخان به طرف خارج متمايل شده و لذا نقطة B بطرف پايين کشيده ميشود. ميزان اين جابجايي برابر است با:
اسلاید 9 :
مدل رياضي گاورنر
حال اگر نقطة A را در وضعيت ΔyA ثابت در نظر بگيريم، حرکت نقطة C در اثر تغيير فرکانس Δf بدين صورت حساب خواهد شد:
(بطرف پايين)
بنابراين تغيير مکان خالص نقطة C عبارتست از:
تغيير مکان D (ΔyD) ميزان باز شدن شيرهاي پيستوني ميباشد. اين تغيير مکان در اثر تغيير مکان نقاط C و E حاصل ميگردد:
اسلاید 10 :
مدل رياضي گاورنر
معمولاً بين ΔyE و ΔyD رابطة زير برقرار است:
با تبديل لاپلاس داريم:
با حذف ΔYC(s) و ΔYD(s) داريم:
دانشگاه صنعتي
اميرکبير
دکتر مهرداد عابدي
زيرا جابجايي مثبت ΔyD باعث جابجايي منفي ΔyE ميگردد.
اسلاید 11 :
مدل رياضي گاورنر
بنابراين داريم:
دانشگاه صنعتي
اميرکبير
دکتر مهرداد عابدي
تنظيم سرعت گاورنر
ضريب تقويت (گين) گاورنر
ثابت زماني گاورنر
بلوک دياگرام گاورنر
اسلاید 12 :
مدل توربين
توربين يکي از قسمتهاي سيستم کنترل LFC ميباشد.
هدف پيدا کردن مدلي است که بتوان از روي آن تغييرات توان خروجي توربين را بازاي تغيير وضعيت شير بخار (ΔyE) تخمين زد.
اسلاید 13 :
مدل سيستم الکتريکي
سيستم الکتريکي شامل بار و ژنراتور نيز قسمتي از سيستم LFC ميباشد. در اين سيستم نمو توان ورودي برابر با تفاضل زير است:
نمو توان وروردي به سيستم الکتريکي به دو قسمت تقسيم ميشود:
۱- مولفة اول شامل آهنگ افزايش انرژي جنبشي ذخيره شده در رتور ژنراتور ميباشد.
۲- مولفة دوم شامل تغييرات بار در اثر تغييرات فرکانس ميباشد.
نمو توان ورودي
نمو توان خروجي توربين (از تلفات ژنراتور صرفنظر ميکنيم.)
نمو بار
اسلاید 14 :
مدل سيستم الکتريکي
براي محاسبة مولفة اول:
انرژي جنبشي در فرکانس f°+Δf:
انرژي ذخيره شده در فرکانس نامي (KW/s)
ثابت اينرسي (1/s)
توان نامي توربوژنراتور (KW)
آهنگ تغييرات انرژي جنبشي
اسلاید 15 :
مدل سيستم الکتريکي
در اثر تغيير فرکانس آهنگ تغييرات بار نسبت به فرکانس ثابت باقي ميماند:
در نتيجه:
با تقسيم طرفين به Pt داريم:
تبديل لاپلاس
اسلاید 16 :
مدل سيستم الکتريکي
بنابراين:
ثابت زماني سيستم الکتريکي
ضريب تقويت (گين) سيستم الکتريکي
اسلاید 17 :
مدل کامل سيستم کنترل LFC
مدل کامل سيستم کنترل بار - فرکانس با ترکيب زير بدست ميآيد:
اسلاید 18 :
تحليل و بررسي LFC در حالت مانا
دو ورودي مهم در سيستم کنترل LFC وجود دارد:
۱- ΔPC يا بعبارت سادهتر تغيير وضعيت SPCH.
۲- ΔPD يا تغييرات بار.
ابتدا حالت سادة مساله را با در نظر گرفتن ΔPC = 0 در نظر ميگيريم. اين حالت را حالت گاورنر آزاد ميگويند.
در اثر تغيير بار ΔPD داريم:
گين توربين که عددي ثابت است
گين سيستم الکتريکي که عددي ثابت است
گين گاورنر که با تغيير طول اهرمها قابل تنظيم است
در حالت مانا
در حالت مانا
در حالت مانا
اسلاید 19 :
تحليل و بررسي LFC در حالت مانا
براي سهولت فرض ميکنيم:
همچنين داشتيم:
رابطة تغييرات فرکانس بر اساس تغييرات بار
معمولاً شيب اين منحني خطي را Droop مينامند.
اگر بار از بار نامي بيشتر شود، فرکانس کاهش مييابد.
اگر بار از بار نامي کمتر شود، فرکانس افزايش مييابد.
اسلاید 20 :
تحليل و بررسي LFC در حالت مانا
حال حالت بار ثابت (ΔPD = 0) را در نظر ميگيريم:
در حالت مانا
