柴发机组瞬时和稳态频率（速度）调整率

柴发机组是一种常见的发电装置，可提供稳定的电力提供。在发电步骤中，频率的稳定性是至关重要的，而瞬间频率调整率则是评估发电机组频率稳定性的重要指标之一。瞬态频率调节率是指发电机组在负荷变化时，频率从新负荷状态向稳定状态过渡的速度。它反映了发电机组在负载变化时的频率调节能力，也直接危害到大电的稳定性和用户的用电质量。

频率调整，又称速度控制，是柴油发电机组中维持有功功率供需平衡的主要策略，其根本目的是保证柴发机组的速度稳定。柴发机组频率调节的具体举措是调节发电功率和进行负荷干预。按照调节范围和调整能力的不同，频率调整可分为一次调频（装置如图1所示）、二次调频和三次调频，其特性如图2所示。调速控制也是柴油发电机组控制系统的重要组成部分。

瞬态频率调节率，也叫瞬时调速率（δfs），是指柴发机组在突加或突减负荷时，瞬间变化频率与负载变化前频率的差值与额定频率的比值柴油发电机保养规范。其数学表达式为

自负载突变瞬间开始到频率开始稳定（稳定的定义在被试运行组的技术条件中有规定）为止所经过的时间即为瞬态频率恢复时间，取三次试验中较长的一次作为试验较终结果。

稳态频率调节率，也可称为稳态调速率，一般I、II、Ⅲ类电站要求δf=0.5%～3%，Ⅳ类电站δf≤5%。

稳态频率调节率能够比较长时间以某一速率稳定变化之数值。如调整柴油发电机的转速能够以10转/分增加，则其稳态调速率为10转/分。它是相对于瞬态调速率而言的。由此可知道调速的性能。

可用发电机控制界面上的频率表或F41B表测试频率，测得交流电频率经计算得稳态频率调整率（δf）应符合要求。其数学表达式为

当检查中所加负荷为满载时，f1用空载时频率值代替，f=f2为满载时频率值代替。

速度波动率也称为频率波动率，是指发电机组在负荷不变时的频率波动程度，其用数学公式表达为：

交流柴发机组并车运转及并入大电运转时，各发电机组的总负载不变，但由于各发电机组的制造工艺和供油的不均，会导致一台发电机组的功率增加和另一台发电机组的容量降低。通常把这种状况称为容量交互振荡，俗称“转速异常”。功率的变化会导致系统输出频率的波动，频率能否快速恢复稳定，对电气设备的安全运转至关重要。柴油发电机的运用环境通常功率小，频率波动大。对并车运转的发电机，改变发电机间的有功功率分配，是通过改变各台柴油发电机的油门大小，即单位时间内进入气缸的燃油量来实现的。发电机输出的有功功率是由柴油发电机的机械容量转化来的，随着负载的变化需要经常调节柴油发电机的转速，以保持大电频率的恒定，其频率与柴油发电机调速控制装置密切相关。

（1）发电机组的机械品质和转子惯量会影响频率调整的转速。品质越大、转子惯量越大的发电机组，在负荷变化时，其频率调节的速度会相对较慢。

（2）发电机组的调速装置对瞬间频率调整率也有重要危害。调速系统负责控制发电机组的输出容量，通过调整燃油供给量来实现频率的调整。调速系统的响应速度越快，发电机组的瞬态频率调节率就越高。

（3）柴油发电机组的负载特征也会对瞬态频率调节率发生影响。负荷特点指的是发电机组在负荷变化时，输出电压和频率的变化情形。如果发电机组的负载特征不稳定，频率的调节转速就会受到限制。

假设某一区域内可控容量一定，柴油发电机在供电时刻频率达到60HZ，控制中心和用户之间的通信链接存在τ延迟和ζ丢包率，那么可控负载实际的响应阈值和响应量为

图3模拟了在实际负荷控制中，通信增长与丢包对发电机频率响应的影响。图4模拟了不同控制状况下频率恢复情况。

柴发机组的负荷来源可以采用两种模式，其一为假性负荷机来代替真实用电负荷，对柴发机组进行测试，试验电路图如图5所示；其二为客户真实的用电负荷，当全厂对应的用电设备全部开启后对柴油发电机组进行测试，试验电路如图6所示。

（3）待逐级加载25％、50％、75％、100％，待稳定后测得各次的频率和三相平均电压，计算稳态调节率，稳态频率调整率应符合要求≤-0.5％。

（4）待逐级减载75％、50％、25％至空载，待稳定后测得各次的频率和三相平均电压，计算稳态调节率，稳态频率调节率应符合要求≤0.5％。

为了提升柴油发电机组的瞬态频率调节率，可以采取以下途径康明斯发电机中国官网。首先，选取质量较好、转子惯量较大的发电机组。这样可以增加发电机组的惯性，提高频率调整的速度。其次，对调速系统进行优化，提升其响应速度。可以采用领先的调速装置和控制算法，使调速系统的控制更加精确、灵敏。此外，还可以通过增加调速系统的增益和减少调速环节的增长，来提升整个装置的频率响应转速。

频率稳定时间是指柴发机组从负载突变到频率开始稳定所需时间。I、II、III类电站性能等级为2~5s；IV类电站性能等级为≤7s。如果频率频率稳定时间超时，该当进行频率调节或装设自动调频调载装置。自动调频调载系统功能是维持电力装置频率恒定和有功功率按比例分配，实际是通过步进电机对柴油发动机电子速度控制器的预紧弹簧压力作微调。途径有以下5种：

这种途径是在并车运转的发电机组中购买一台作为“主调机”，当市电负荷变化而出现频差时，由主调机组进行频率的二次调节，改变油门的开度，使市电频率维持稳定，该主调机还承担市电负载的变化量。而参与并列的其他机组则总是带固定的负荷，称为“基载机”。主调发电机法原理简单，但弊端是使主调机和基载机的容量因数不一致，且随负荷的变化而变化，这样当负载变化较大时，调频步骤就会很慢，由于只有主调机组在起调节作用。

利用具有有差调速特征且调差系数相近的发电机组并列运转来实现频率稳定及负荷分配的频载调节步骤。这种步骤无自动调频调载装置，无法进行二次调整，各机组只由具有有差特点的调速板来控制，因此无法很好地维持频率恒定，负载分配一般也不均匀。此外，它无法自动转移负载。

主从控制法是在并列运行的发电机组中选择一台作为主控机，主控机的详细功用维持市电频率的稳定。它不断地把系统频率与给定频率相比较，当系统频率高于给定频率时，其调节器输出减速信号，通过主控机的调速伺服马达调小柴油发动机的油门；反之，则加大油门，力图维持系统频率的稳定，有时也称其为Master，相应地其余的机组称为slaver，专门负责负荷分配，对频率的变化则不过问。

积差调整法是按频差△f对时间的积分△F=K?Afdt来进行调频的，同时引入与各机组实际容量成正比的容量信号进行比较来调校负载分配。它的特性是调节结束时总是保持恒频和按比例分配负载。

虚有差法是在参与并联的每一台发电机上都装设按频差和功率分配差进行调节的控制装置。在它们的控制下能经常地保持市电的频率为额定值，电力装置的负荷则按给定比例进行分配。虽然每台发电机所装置的调速器仍为有差特征，且调差系数都不为零，也不会影响调节结果。这就是“虚有差”这一名称的含义康明斯发电机参数表。目前它在自动调频调载领域应用较为广泛。

除了以上调频策略外，合理规划发电机组的负载特性也是提高瞬间频率调整率的重要途径。可以通过控制发电机组的电压和频率反馈环节，使其负载特征更加稳定。此外，还可以采用领先的负载调整系统，实时监测和调整发电机组的负载，以保持频率的稳定性。柴油发电机组的瞬态频率调节率是评估发电机组频率稳定性的重要指标。通过优化发电机组的机械质量、调速系统和负荷特性，可以提高瞬间频率调整率，保证电网的稳定性和用户的用电质量。在未来的发电机组设计和运行中，瞬间频率调整率应被更加重视，以满足不断延迟的电力需求。