电力系统自动装置第6章.ppt
第六章 电力系统自动低频减载,齐郑教5B区10280798596,North China Electric Power University,page2,2023/6/7,内容,一、低频减负荷原理,二、最大功率缺额及切除功率计算,五、低频减负荷相关问题,六、低频减负荷装置简介,四、各轮最佳断开功率,三、装置动作顺序,North China Electric Power University,page3,2023/6/7,低频减负荷原理,一、电力系统低频减负荷的重要性,情况1：B系统负荷突然增加,情况2：A系统电源突然减少,情况3：系统间一条联络线突然切除,结果：出现功率缺额，系统频率降低，可能失稳,North China Electric Power University,page4,2023/6/7,低频减负荷原理,二、电力系统频率控制的基本方法,控制频率,发电侧：控制原动机出力,负荷侧：控制负荷大小,一次调频,二次调频,经济运行,低频减负荷,DSM,North China Electric Power University,page5,2023/6/7,低频减负荷原理,发生较大事故,机组有功出力增加至上限,功率缺额依然存在,切除部分负荷,三、低频减负荷装置的工作原理,频率恢复,低频减负荷装置,North China Electric Power University,page6,2023/6/7,低频减负荷原理,四、切除负荷的原则,1、对于医院、铁路等重要用户，不能接入装置,2、对于可以短时停电的用户，可以接入,3、有次序、按计划的切除负荷,4、切除负荷量适当,North China Electric Power University,page7,2023/6/7,低频减负荷原理,负荷的频率调节效应系数：衡量调节效应的大小。,五、系统的频率静态特性,North China Electric Power University,page8,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,例：某系统总额定容量450MW，此时系统中负荷功率430MW，负荷调节效应系数为KL*=1.5。设此时发生故障，突然切除额定容量100MW的发电机组，如不采取措施，求事故情况下的稳态频率。,North China Electric Power University,page9,2023/6/7,低频减负荷原理,六、系统的频率动态特性,North China Electric Power University,page10,2023/6/7,低频减负荷原理,六、系统的频率动态特性,North China Electric Power University,page11,2023/6/7,低频减负荷原理,North China Electric Power University,page12,2023/6/7,低频减负荷原理,(1)频率下降值与功率缺额成正比,(2)如果切除负荷等于功率缺额，则频率恢复到原值,(3)如果切除负荷小于功率缺额，则 情况1：频率恢复到低于原值的某个值 情况2：频率继续下降到某个值,North China Electric Power University,page13,2023/6/7,低频减负荷原理,七、低频减负荷装置动作过程,North China Electric Power University,page14,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,最大功率缺额的确定,(1)按系统中断开的最大容量机组考虑,(2)按断开发电厂高压母线考虑,(3)系统解列后各部分可能的功率缺额,从系统调度角度进行协调处理,North China Electric Power University,page15,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,举例,North China Electric Power University,page16,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,切除功率计算,方案1：接入装置的负荷功率等于全部缺额 缺点：切除功率过多,方案2：接入装置的负荷功率小于全部缺额 缺点：频率将不能恢复到额定值,North China Electric Power University,page17,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,North China Electric Power University,page18,2023/6/7,最大功率缺额及切除功率计算,例1：某系统负荷总功率5000MW，系统的最大功率缺额1200MW，负荷调节效应系数为2，希望系统恢复频率48Hz，求接入低频减负荷装置的功率？,North China Electric Power University,page19,2023/6/7,装置动作顺序,(一)第一级启动频率的选择：,原则1：保证及早切除负荷，延缓功率下降,原则2：躲过热备用的延迟,48.549Hz,North China Electric Power University,page20,2023/6/7,装置动作顺序,(二)末级启动频率的选择：,原则：防止“电压崩溃”，“频率崩溃”,4646.5Hz,North China Electric Power University,page21,2023/6/7,装置动作顺序,(三)频率级差的选择：,原则1：按照选择性确定级差 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。,优点：保证不会多切除负荷,North China Electric Power University,page22,2023/6/7,装置动作顺序,North China Electric Power University,page23,2023/6/7,装置动作顺序,一般0.5Hz，对于微机式装置，可达0.20.3Hz,North China Electric Power University,page24,2023/6/7,装置动作顺序,原则2：不按照选择性确定级差 增加级数，减小级差，减小每级的切除功率，即使两级间的选择性不好，也影响不大。,动态过程中，各母线电压不一致，事实上按照选择性设定级差也可能不同时启动。,North China Electric Power University,page25,2023/6/7,装置动作顺序,(四)频率级数的选择：,North China Electric Power University,page26,2023/6/7,各轮最佳断开功率,要求：每一级切除负荷不能导致恢复频率高于额定频率,问题：功率缺额是不知道的！,解决方案：假设第i级的启动频率就是第i-1级切除负荷后的稳态频率，以此为原则确定第i级的切除负荷。,North China Electric Power University,page27,2023/6/7,各轮最佳断开功率,North China Electric Power University,page28,2023/6/7,各轮最佳断开功率,North China Electric Power University,page29,2023/6/7,各轮最佳断开功率,一般小于表内数据！,North China Electric Power University,page30,2023/6/7,低频减负荷相关问题,(一)特殊轮的作用,不允许,North China Electric Power University,page31,2023/6/7,低频减负荷相关问题,第i轮切除负荷,频率稳定在某值，但低于下限,延时切除部分负荷,频率恢复,特殊轮,定义：第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率下限的值，但又不足以使第i+1轮减负荷动作。此时需要采用带时限的特殊轮切除负荷，使系统频率恢复到要求频率。,North China Electric Power University,page32,2023/6/7,低频减负荷相关问题,(1)特殊轮的动作频率,(2)特殊轮的动作时限,取恢复频率的下限，一般为47Hz,取系统时间常数的23倍，一般为1525s,(3)特殊轮的断开功率,North China Electric Power University,page33,2023/6/7,低频减负荷相关问题,(二)防止误动措施,地区变电站短时供电中断,旋转机组反馈输送功率,电压维持、频率急剧下降,误动原因1：,North China Electric Power University,page34,2023/6/7,低频减负荷相关问题,在容量不大系统出现冲击负荷,系统频率瞬时下降,误动原因2：,North China Electric Power University,page35,2023/6/7,低频减负荷相关问题,水轮机调速器动作缓慢,有功出力不能快速增加,误动原因3：,系统频率瞬时下降,North China Electric Power University,page36,2023/6/7,低频减负荷相关问题,解决方案1：采用延时，一般取0.1 0.2s,解决方案2：引入其他信号进行闭锁，例如取电压过低或者频率变化率等信号。,解决方案3：采用重合闸,North China Electric Power University,page37,2023/6/7,低频减负荷装置简介,低频继电器,延时元件,跳闸执行回路,North China Electric Power University,page38,2023/6/7,低频减负荷装置简介,51Hz,49.5Hz,North China Electric Power University,page39,2023/6/7,低频减负荷装置简介,North China Electric Power University,page40,2023/6/7,其他安全自动控制装置,1、自动解列装置,2、水轮机低频自启动装置,3、自动切机与电气制动装置,North China Electric Power University,page41,2023/6/7,1、自动解列装置,1、发电厂厂用电系统解列,当系统出现严重的功率缺额时，会引起系统频率大幅度降低。这样会导致发电厂厂用电动机出力下降，威胁电厂电能的生产。,在电力系统运行中，发电厂厂用系统如果具备独立供电的条件。在以上这种情况下，可以考虑厂用系统与电力系统解列运行。,North China Electric Power University,page42,2023/6/7,1、自动解列装置,2、电力系统解列,在联合电力系统运行中，B系统发生故障引起了整个系统频率的下降。,A系统具有足够的旋转备用容量，但是由于受到输电线路的极限输送功率的限制不能发挥支援作用。此时，如果频率继续下降，也会威胁到A系统的安全运行。,为了控制事故范围，不至于波及到邻近系统，将两个系统解列是比较明智的选择。,North China Electric Power University,page43,2023/6/7,1、自动解列装置,B系统发生故障,系统频率降低,输电线功率增加,超出极限功率,AB两系统解列,A系统发生故障,输电线被切除,解列操作,North China Electric Power University,page44,2023/6/7,2、水轮机低频自启动装置,汽轮发电机组从冷状态启动开始，到并入电力系统运行，需要很长时间。,水轮发电机组的启动过程很简单，只需将导水叶放置于一个位置，打开导水叶放水，机组很快就可以并入电网。启动过程只需几分钟。在电力系统运行中具有特殊任务：作为紧急投入运行。它是提高电力系统安全可靠运行的主要措施之一。,在水轮发电机组上，装设了按频率自动启动和快速并列的自动装置，以适应电力系统安全运行的需要。,在水轮发电机组上，低频测量与水轮机组启动控制由PLC统一完成，用准同期并列装置快速并网。,North China Electric Power University,page45,2023/6/7,3、自动切机与电气制动,系统输电线一回故障,继电保护正确动作,输电线一回被切除,A电厂功率过剩,A电厂存在失稳威胁,调速器存在惯性来不及动作,1、自动切机,2、电气制动,减少输电线路上的输送功率,快速消耗发电机的多余能量,North China Electric Power University,page46,2023/6/7,小结,1、电力系统频率的静态特性2、电力系统频率的动态特性3、自动低频减载的最大功率缺额的确定4、自动低频减载的动作顺序5、自动低频减载的频率级差6、自动低频减载的每段切功率的限制7、自动低频减载装置8、自动解列装置9、水轮机的低频自启动装置10、自动切机和电气制动,
