드롭 스피드 컨트롤

Droop speed control

드롭 속도 제어는 AC 발전기에 사용되는 제어 모드로, 라인 주파수가 증가할수록 발전기의 출력이 감소합니다.일반적으로 전기 그리드에 연결된 동기식 발전기를 구동하는 원동기 조속기의 속도 제어 모드로 사용됩니다.그리드 주파수에 따라 원동기 출력 속도를 제어하여 작동합니다.드로프 속도 제어를 사용하면 그리드가 최대 작동 주파수로 작동 중일 때 원동기 전력은 0으로 감소하고 그리드가 최소 작동 주파수로 작동 중일 때 전력은 100%, 다른 작동 주파수에서 중간 값으로 설정됩니다.

이 모드에서는 동기식 발전기가 병렬로 작동하여 전력 정격에 비례하여 동일한 드롭 곡선을 가진 발전기 간에 부하를 공유할 수 있습니다.

실제로 대형 전기 그리드의 발전기가 사용하는 드로프 곡선은 반드시 선형이거나 동일하지 않으며 운영자가 조정할 수 있다.이를 통해 부하에 따라 사용되는 전력의 비율이 달라지기 때문에 예를 들어 기본 부하 발생기는 낮은 수요로 더 큰 비율을 생성합니다.안정성을 확보하려면 작동 주파수 범위에 걸쳐 전력 출력이 주파수의 단조롭게 감소하는 함수여야 합니다.

드롭 속도 제어는 그리드 스토리지 시스템에서도 사용할 수 있습니다.드로프 속도 제어를 사용하면 이 시스템은 평균 주파수보다 높은 주파수에서 그리드로부터 에너지를 제거하고 낮은 주파수에서 에너지를 공급합니다.

선형

동기 발전기의 주파수는 다음과 같습니다.

어디에

  • F, 주파수(Hz),
  • P, 극의 수
  • N, 발전기 속도(RPM)

동기식 발전기의 주파수(F)는 속도(N)에 정비례합니다.복수의 동기 발전기가 전기 그리드에 병렬로 접속되어 있는 경우, 각 발전기의 개별 전력 출력은 대형 그리드의 부하에 비해 작기 때문에 주파수는 그리드에 의해 고정된다.그리드에 연결된 동기식 발전기는 다양한 속도로 작동하지만 극 수가 다르기 때문에 모두 동일한 주파수로 작동합니다(P).

이 모드에서는 실제 속도의 비율로서의 속도 기준이 설정됩니다.무부하 상태에서 최대부하로 발전기가 부하되면 원동기 실제 속도는 감소하는 경향이 있다.이 모드에서 출력을 증가시키기 위해 원동기 속도 기준을 증가시킨다.실제 원동기속도는 그리드에 의해 고정되므로 이 기준속도 및 원동기속도의 차이를 이용하여 원동기로의 작동유체(연료, 증기 등)의 흐름을 증가시켜 출력을 증대시킨다.그 반대는 출력 감소의 경우 해당됩니다.원동기 속도 기준은 항상 원동기 실제 속도보다 큽니다.원동기 실제 속도는 참조 및 이름에 대해 "드롭"하거나 감소시킬 수 있습니다.

예를 들어 터빈의 정격이 3000rpm이고 무부하에서 기본부하로 부하될 때 기계속도가 3000rpm에서 2880rpm으로 감소하는 경우 드롭 %는 다음과 같습니다.

= (3000 – 2880) / 3000
= 4%

이 경우 속도 기준은 104%, 실제 속도는 100%가 됩니다.터빈 속도 기준이 1% 변경될 때마다 터빈의 출력은 4% 드롭 설정이 있는 장치에 대해 정격의 25%씩 변경됩니다.따라서 Drop은 100% Governor 액션에 필요한 (설계) 속도의 백분율로 표현됩니다.

주파수가 그리드에 고정되어 실제 터빈 속도도 고정되므로 터빈 속도 기준의 증가는 기준 속도와 실제 속도 사이의 오차를 증가시킵니다.차이가 커짐에 따라 연료 흐름이 증가하여 출력이 증가하며, 그 반대도 마찬가지입니다.이러한 유형의 제어를 "직선 비례" 제어라고 합니다.그리드 전체에 과부하가 걸리는 경향이 있으면 그리드 주파수와 발전기의 실제 속도가 감소합니다.모든 장치에서 속도 오류가 증가하므로 원동기 및 출력으로 가는 연료 흐름이 증가합니다.이러한 방식으로 드로프 속도 제어 모드는 그리드 주파수를 안정적으로 유지하는 데도 도움이 됩니다.출력량은 실제 터빈 속도와 기준 속도 사이의 오차에 엄밀하게 비례합니다.

시스템에 동기화된 모든 기계가 동일한 드로프 속도 제어를 가지고 있는 경우 기계 [1]정격에 비례하여 부하를 분담한다는 것을 수학적으로 증명할 수 있습니다.

예를 들어, GE 설계 중가스터빈에서 연료 흐름이 어떻게 증가하거나 감소하는지는 다음 공식으로 나타낼 수 있다.

FSRN = (FSKRN2 * (TNR-TNH)) + FSKRN1

어디에,

드롭 모드용 FSRN = 연료 행정 기준(가스터빈에 공급되는 연료)

TNR = 터빈 속도 기준

TNH = 실제 터빈 속도

FSKRN2 = 상수

FSKRN1 = 상수

위의 공식은 직선의 방정식에 불과하다(y = mx + b).

그리드에 연결된 동일한 %의 드로프 설정을 가진 여러 동기 발전기는 기본 부하에 비례하여 그리드 부하 변화를 공유합니다.

북미 전력망의 안정적인 작동을 위해 발전소는 일반적으로 4~5%의 속도 [2][citation needed]저하로 가동됩니다.정의상 5%의 드롭에서는 풀로드 속도는 100%, 무부하 속도는 105%입니다.

일반적으로 속도의 변화는 [3]그리드에서 작동하는 모든 발전기와 모터의 총 회전 질량의 관성으로 인해 경미합니다.특정 프라이머 무버 및 발전기 조합에 대한 출력 조정은 원심 조속기의 스프링 압력을 증가시키거나 엔진 컨트롤 유닛 조정 또는 전자 속도 조속기의 이와 유사한 조작에 의해 천천히 드롭 곡선을 상승시킴으로써 이루어진다.모든 발전소가 외부 [4]통신에 의존하지 않고 주파수의 순간적인 변화에 동일한 방식으로 반응할 수 있도록 그리드에 연결하는 모든 장치는 동일한 드로프 설정을 가져야 한다.

미국의 연속 송전망은 500개 회사가 운영하는 30만 km의 회선으로 구성되어 있다.

동기 [5]발전기의 병렬 작동에 의해 주어지는 관성 다음으로 주파수 속도 강하는 개별 발전소의 전력 출력(kW)[6]을 제어하는 주요 순간 파라미터입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 윌리엄 D.스티븐슨 주니어전력 시스템 분석 요소(Elements of Power System Analysis) 제3판(뉴욕, McGraw-Hill)(1975년) ISBN0-07-061285-4페이지(378-379)
  2. ^ "Governor Control". Control.com. Retrieved 2015-12-24.
  3. ^ "Real Time Frequency Data - Last 60 Minutes". National Grid. Retrieved 2015-12-24.
  4. ^ 속도 저하 및 발전신청서 주 01302. 2. 우드워드.속도
  5. ^ VSYNC-프로젝트
  6. ^ Whitaker, Jerry C. (2006). AC power systems handbook. Boca Raton, Florida: Taylor and Francis. p. 35. ISBN 978-0-8493-4034-5.

추가 정보