调速器知识分析和总结.docx

— 调节系统参数

水流惯性时间常数T

w

水流惯性时间常数是指在额定工况下，表征过水管道中水流惯性的特征时间，其表达式

r为 T ?J? ?

r

Q?GD2n2

Q

?

r T r

?L??LV

a M 3580N w gH

r r r

S gH

r

式中T

w

为水流惯性时间常数，

Q为水轮机设计流量，

r

H为水轮机设计水头，

r

S为每段过水管道的截面面积，L为相应每段过水管道的长度，V为响应每段过水管道的流速，G为重力加速度

T表示过水管道水流的惯性，它是水轮机主动力矩变化存在滞后的主要原因，也是造成

w

调节系统不稳定和动态品质恶化的主要因素。在其他条件不变时，T

w

越大，水流惯性越大，

水击作用越显著，则调节过程的振幅越大，振荡次数越多，调节时间越长，以至最后超出稳定范围。

机组惯性时间常数

机组惯性时间常数是指机组在额定转速时的动量矩与额定转矩之比。其表达式为

式中T

a

为机组惯性时间常数，

Jω为额定转速时机组的动量矩，

r

GD2为机组飞轮力矩，

M为机组额定转矩，

r

N为发电机额定功率，

r

n为机组额定转速

r

T的物理意义是：在与发出额定功率相当的额定转矩下，机组由静止达到额定转速所需

a

要的时间。T

a

越大，越有利于调节系统的稳定，而且在调节过程中能够见效转速的偏差和

减缓转速的变化，但有可能使调节时间变长。若T

a

过小，将使调节系统难以稳定。

永态转差系数b、永态调差系数e

p p

调节系统的静特性有两种情况：图1（a）为无差静特性，表示机组出力不论为何值，

调节系统均保持机组转速n

0

，即静态误差为零。图1（b）为有差静特性，当机组出力增大

时，调节系统将保持较低的机组转速，即静态误差不为零，永态调差系数e

p

定义为调速系

统静特性曲线图上某一规定点的斜率的负数。（反馈为功率反馈）

图1（c）也为有差静特性，它以接力器行程Y为横坐标，以机组转速n为纵坐标（反馈为

导叶反馈）。永态转差系数b为

p

x x

f f

b e

p p

0

图1（b）有差静特性

1.0 y=Y/Y

0

max

图1（c）有差静特性

1.0 p=P/P

r永态转差系数b

p

是电力系统各机组负荷分配的关键参数，根据电厂在系统的作用不同，各电厂调速器的b

p

有所不同。当系统负荷变化时，首先由b

p

小的机组承当变化后的负荷，再由b

p

大的机组承

当变化后的负荷。一般担任调峰、调频的机组比非调峰、调频的机组b小。

p

暂态转差系数b

t

暂态转差系数又称软反馈强度。是当永态转差系数为0，并假定缓冲装置不起作用时，在稳态下的转差系数。（缓冲装置不起衰减作用，可以理解为缓冲器的节流孔完全封闭，此时相当与硬反馈）

暂态转差系数b

t

是防止调节系统出现过调节现象，从而获得稳定的误差调节。增加b

t

值有利于调速系统的稳定，但灵敏性变差；反之，会恶化调速系统的动态品质，使调节动

作迟缓，转速偏差增大，调节时间加长。并网时，在确保稳定的条件下，应设置较小的b，

t

增加调速器的灵敏性，缩短并网时间；并网后，为确保在电网负荷变化时调速器及时调整

导叶开度，增减有功，b

t

一般变为更小值。

缓冲时间常数T

d

缓冲时间常数T

d

定义为当信号停止变化后，缓冲装置将来自接力器位移的反馈信号衰

减的时间常数。

缓冲时间常数T

d

的作用主要是提高调速系统的稳定性，减少调节过程中的振荡次数；但

对超调量无显著作用。过分增大T

d

值，则增加了转速偏差，延长了调节时间，使衰减系数

也增加，导致调节品质变差。反之，T

d

减小，可提高调速系统的灵敏性和速动性。

加速时间常数T

n

加速时间常数T

n

又称微分时间常数，其定义为永态和暂态转差系数为零时，在接力器刚

刚反向运动的瞬间，转速偏差x

1

与加速度（dx/dt）

1

之比的负数。即

加速时间常数T

n

表示微分作用的大小。但微分作用过大时，由于速动性过份增大，会

引起过调节，反而造成调节过程品质恶化。

比例增益K、积分增益K、微分增益K

P I D

对于调速器PID参数有两种表达方式：

调节暂态转差系数b

t

、缓冲时间常数T

d

、加速时间常数T

n

或比例增益K

P

、积分增益K

I

、微分增益K

D

PID数字调节器调节规律可用下列传递函数描述：

y(s)/ x(s)?K ?K

u P I

/s?K

D

s/(1?T

1V

s)，其中T

1V

为微分衰减时间常数

TNK ? d?T

T

N

P bT

t