自动装置原理第22-1次课第6章(1-2节).

电力系统自动装置原理水电学院电力系王德意6电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置6.1自动低频减载6.2其他安全自动控制装置6.1.1概述电力系统事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。这种办法称为按频率自动减负荷。UFLS（UnderFrequencyLoadShedding）。6.1.1概述频率波动的两种形式–计划外负荷引起的频率波动，采用一次调频可以恢复频率至允许范围（频率限值），采用二次调频可以恢复值额定值。–系统事故时出现严重功率缺额，超过热备用容量，应切除部分负荷，恢复频率至允许运行范围6.1.1概述系统频率的事故限值（1）汽轮机对频率的限值的影响–49HZ以下，叶片裂纹，45HZ以下，叶片因共振而断裂（2）频率崩溃对频率限值的影响–47HZ以下，电厂厂用机械功率下降，锅炉出力下降，引起频率出现血崩下降。（3）电压崩溃对频率限值的影响–45HZ以下，励磁机输出电压下降，机组无功出力下降，导致系统电压崩溃（4）用户对频率限值的要求6.1.2电力系统频率静态特性较大功率缺额，功率缺额由负荷频率效应承担，导致系统频率降低，若仍在允许频率限值内，则可短时继续运行。已知系统功率缺额，即可根据下式求取频率降低值。hLPKf1LNLhNhLNPKPfPKfff****5016.1.2电力系统频率静态特性例6－1系统机组总额定容量：450MW系统负荷：430MW负荷调节效应为1.5发生事故，突然切除额定容量为100MW的机组，不采取任何措施，求事故情况下的稳态频率值。解：系统功率缺额为：100－备用容量＝100－（450－430）＝80MWF=43.8HzLNLhNhLNPKPfPKfff****501HzPKPfLNLh2.64205.1805050*6.1.3电力系统频率动态特性系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为：式中f∞——由功率缺额引起的另一个稳定运行频率Tf——系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数KL∗有关，一般在（4～10）间。大系统Tf较大，小系统Tf较小。)(,*数为系统等值机组惯性常xLxLNGNfTKTPPT6.1.3电力系统频率动态特性eff1fafbf1ttabcdea,b为无任何措施，频率下降曲线，稳态值与功率缺额成比例c为频率下降到f1时切除与功率缺额相等的负荷，频率恢复的过程e为频率下降到f1时，切除负荷量小于功率缺额，频率继续下降到b过程频率稳态值的过程6.1.4自动低频减载的工作原理（1）最动减载功率的确定保证在系统发生最大可能的功率缺额时，也能断开相应的用户，避免系统的瓦解，使频率趋于稳定。对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析：有的按系统中断开最大容量的机组来考虑；有的要按断开发电厂高压母线来考虑等。系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的总数。考虑到负荷调节效应，接于减负荷装置上的负荷总功率可以比最大功率缺额小些。自动低频减载是一种反事故措施，并不要求系统频率恢复到额定值，一般希望其恢复到49.5-50Hz之间。6.1.4自动低频减载的工作原理由负荷的功率效应，如下关系成立当系统负荷,系统最大功率缺额，系统恢复频率确定后，即可求解自动减载功率值。**maxmaxmaxfKPPPPLLLNLh****maxmax1fKfPKPPLLhL6.1.4自动低频减载的工作原理例6－2已知系统总功率为5000MW，设想系统最大功率缺额为1200MW，系统负荷调节效应系数为2，自动低频减载动作后，希望系统恢复频率为48Hz，求接入低频减载装置的功率值。04.02104.05000212001****maxmaxfKfPKPPLLhL04.0504850*fMWPL870max6.1.4自动低频减载的工作原理（2）自动低频减载的动作顺序点1：系统发生了大量的有功功率缺额点2：频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间Δt1点3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。6.1.4自动低频减载的工作原理（2）自动低频减载的动作顺序点4：当频率下降到f2时，第二轮频率继电器启动，经一定时间Δt2后点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿5～6曲线回升，最后稳定在f∞(2)。逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。6.1.4自动低频减载的工作原理（3）频率分级第一级启动频率–切机越早越好，即启动频率越高越好–需旋转备用容量的时间延迟–48.5-49Hz，水电厂调节较慢，取低值末级启动频率–受系统“频率崩溃”和“电压崩溃”的约束–火电厂，46-46.5Hz为宜工作频率范围：46－49Hz6.1.4自动低频减载的工作原理（3）频率分级级差的选择：–原则：在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才启动。–需考虑频率测量误差。eff1ffttf2fyffytffff2频率最大测量误差:f响应时间内的频率变化:tf频率裕度:yf6.1.4自动低频减载的工作原理模拟式装置：级差为0.5Hz数字式装置：级差为0.2-0.3Hz工作频率范围：46－49Hz模拟式装置：5－6级切负荷数字式装置：更多一些ytffff26.1.4自动低频减载的工作原理（4）每级切除负荷的限值特殊轮的功用与断开功率的选择：1）第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的低限，但又不足使i+1轮减负荷装置动作2）特殊轮的动作频率等于恢复频率的低限3）它是在系统频率已比较稳定时动作的，因此其动作时限可以取系统频率时间常数Tf的2～3倍，一般为15～25s*****11**1)()1(hLhiLikLKLfKffKPP6.1.4自动低频减载的工作原理（5）自动低频减载的时限a)为了防止在系统发生振荡或系统电压短时间下降时ZPJH装置的误动作，要求装置能带有一些时限b)但时限太长将使系统发生严重事故时，频率会危险地降低到临界值以下。因此一般可以取为0.2～0.3s。c)参加自动减载的一部分负荷允许带稍长一些的时限，例如带5s时限，但是这部分负荷功率的数量必须控制在这样的范围内，即其余部分动作以后，保证系统频率不低于临界频率45Hz。6.1.4自动低频减载的工作原理（6）自动低频装置的原理模拟式数字式：频率测量各级启动判据负荷切除与保护装置融合