第六章_自动按频率减负荷和其他安全自动装置

中国电力出版社教材配套电子教案电力系统自动装置张瑛高阳编制第六章自动按频率减负荷和安全自动装置中国电力出版社第一节自动按频率减负荷概述一、低频运行的危害二、限制频率下降的措施(1)动用系统中的旋转备用容量(2)应迅速启动备用机组(3)按频率自动减去负荷中国电力出版社负荷静态频率特性系统总有功负荷与f的关系1负荷消耗与频率无关3负荷消耗与频率的高次方成正比2负荷消耗与频率的平方成正比中国电力出版社负荷调节效应频率上升或下降,系统总有功负荷消耗的有功功率增加或减少,称为负荷的调节效应KLKL随负荷类型,季节变化一般在1-3范围内.中国电力出版社第二节自动按频率减负荷工作原理一、不切除负荷的情况下系统频率的稳定值假设电力系统内发生有功功率缺额PV为系统额定总负PL.n的20％时，系统频率要降低，如果仅由负荷调节效应来补偿有功缺额，由教材（5-4）式可得中国电力出版社不切除负荷的情况下系统频率的稳定值nLLLnPKPff*)(52%2050*HzPKPffnLLLn系统频率下降值为：设KL*=2,那么：系统的频率会下降到：)(45550Hzf中国电力出版社三、系统频率的动态特性电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程，称为电力系统的动态频率特性。中国电力出版社fNf1fbfaf0t1tabcde6-1图电力系统频率的动态特性中国电力出版社二、最大功率缺额的确定一般应根据最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生的最大功率缺额来考虑。设正常运行时系统负荷为PL·n，额定频率fn与恢复频率fr之差为Δf。中国电力出版社最大功率缺额的确定**maxmaxfKPPPLnLsV****maxmax1fKfPKPPLnLLVs中国电力出版社求接入自动按频率减负荷装置的功率总数ΔPs·max例6-1某系统的负荷总功率为PL·n＝5000MW，设想系统最大的功率缺额PV·max为1000MW（负荷总功率的20％），设负荷调节效应系数为及KL*＝2，自动按频率减负荷装置动作后，希望系统恢复频率为fr＝48Hz，求接入自动按频率减负荷装置的功率总数ΔPs·max。中国电力出版社解希望恢复频率偏差的标么值为：04.0504850*f)(2.65204.02104.05000210001****maxmaxMWfKfPKPPLnLLVs接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2MW中国电力出版社123n1ffn1fnf0t6-2图装置动作的频率变化三、自动按频率减负荷的分级实现中国电力出版社第三节有关自动按频率减负荷装置的几个问题1．第一级启动频率f1的选择一、动作级数与动作频率的确定一般第一级的启动频率整定在48.5～49Hz。在以水电厂为主的电力系统中，由于水轮机调速系统动作较慢，所以第一级启动频率宜取低值，例如48Hz。中国电力出版社2．末级启动频率fN的选择电力系统允许的最低频率受“频率崩溃”或“电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，在频率低于46～46.5Hz时，厂用电已不能正常工作。在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。因此，末级的启动频率以不低于46～46.5Hz为宜。中国电力出版社3．频率级数N和各级动作频率11fffNN第i级动作频率为:fiffi11中国电力出版社4．频率级差的确定选择频率级差△f，有两种不同的原则按选择性确定级差1这种方法强调各级动作的次序，要在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才动作，否则就是误动作。中国电力出版社级差不强调选择性2fifi1f0efiftt6-3图频率选择性级差的确定steffff2中国电力出版社二、每级最优切除负荷值的确定某一级自动按频率减负荷装置动作后，系统的频率能恢复到希望值的附近中国电力出版社fNfif0t1236-4图典型的系统频率变化过程rifinifff中国电力出版社三、自动按频率减负荷的后备级如果出现的情况是：第i级动作后，系统频率可能稳定在某一值，例如图6－4中的fi，它既低于我们希望的频率恢复极限值fr，但又不足以使下一自动按频率减负荷装置启动，因此要装设后备段，经延时，再切除部分负荷功率中国电力出版社四、自动按频率减负荷装置误动作的原因及应采取的措施1、暂态过程引起的误动作1当系统发生事故，电压急剧下降期间有可能引起频率继电器误动作2为了使自动按频率减负荷装置的动作反应全系统的平均频率，而不是所接母线的频率瞬时值中国电力出版社1暂态过程引起的误动作3为了防止在系统发生振荡时装置的误动作为此，要求装置有一定的动作时限。当然，时限过长不利于各级间的选择性，也可能在严重故障时会使系统的频率降低到危险的临界值以下。所以往往采用一个不大的时限(通常用0.1～0.2s)以躲过暂态过程可能出现的误动作。中国电力出版社2、负荷反馈引起的误动作加电流闭锁加滑差闭锁加电压闭锁采取的措施中国电力出版社频率下降速度df／dt＜3（Hz／s）可认为是系统功率缺额引起的频率下降。而df／dt＞3（Hz／s）可认为是负荷反馈引起的频率下降。因此，采用df／dt＞3（Hz／s）作为滑差闭锁的条件。ABCQF1QF2QF3QF4TAI自动按频率减负荷切负荷命令负荷6-5图电流闭锁接线示意图中国电力出版社第四节自动按频率减负荷装置微机自动按频率减负荷装置的设置一般分为两种模式：集中式：所谓集中式就是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧装设微机低频减负荷装置，根据需要可以每段母线配置一个，也可以整个变电站共同使用一个。分散式：就是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元中，由保护测控装置根据整定值的要求通过软件的设置直接出口跳闸。这里只介绍数字式频率继电器和集中式的微机自动按频率减负荷装置。28一、数字式频率继电器242HZ振荡器滤波器方波形成单稳触发器200KHZ振荡器计数器CPRQ频率整定51HZ频率整定995HZ频率整定fest脉冲展宽脉冲展宽脉冲展宽DA1DA2DA3DA4&&延时延时延时CtOPtHL1HL2HL3KM1KM3驱动驱动DA5&&&一级二级三级SA-2KM2KM2T1T2uI12V6V1DN5UI低电压闭锁低电流闭锁6-6SZH-1图型数字频率继电器原理框图24V24V0V稳压电源-SA129abcduuu0000ttttTCTN脉冲个数6-7图频率测量原理a正弦波信号b方波c单稳电路输出d振荡器时钟脉冲HzNfNTNTfcC51021111中国电力出版社第五节电力系统的稳定控制(一)自动切除发电机中间变电所6-8图线路故障时的切机方式QF1L1L2A中国电力出版社二、电气制动R6-9图电气制动接线图32三、自动解列装置(一)厂用电系统“解列”的应用GGGG1#TQF2#3#4#厂用电6-10图电厂厂用电系统与系统解列原理图中国电力出版社（二）系统自动解列(1)尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率平衡，以防止频率、电压急剧变化。因此解列点应选在有功功率、无功功率分点上，或交换功率最小处。在运行中，根据潮流变化情况进行调整。(2)适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条件。