電力系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性第3、4章

1、電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性電力系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性 3 頻率、電壓異常及其控制3 頻率、電壓異常及其控制 本章主要說(shuō)明電力系統(tǒng)頻率、電壓的概念，分析頻率、電壓異常的原因及其控制措施，最后結(jié)合SCS-200A型頻率電壓緊急控制裝置介紹了頻率，電壓緊急控制的實(shí)現(xiàn)原理。3.1 頻率異常及控制3.1.1 頻率的意義 電力系統(tǒng)頻率反映系統(tǒng)有功功率的供需平衡情況，不僅能反映電能質(zhì)量，也是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。為保證頻率運(yùn)行于額定值，通常在電力系統(tǒng)中采取兩類控制措施。一類是自動(dòng)發(fā)電控制 (AGC)，任務(wù)是當(dāng)負(fù)荷緩慢變化時(shí),調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出功率,保持頻率恒定；另一類是緊急狀態(tài)下的頻率調(diào)節(jié),任務(wù)是在

2、系統(tǒng)有功功率出現(xiàn)大的擾動(dòng)，頻率出現(xiàn)大的偏差時(shí),盡快恢復(fù)頻率至正常值，以保證電力系統(tǒng)的安全。 這里只討論第二類， 即緊急狀態(tài)下的頻率調(diào)節(jié)問題。 在系統(tǒng)中最常見的頻率異常是頻率降低，電力系統(tǒng)中曾發(fā)生過(guò)多次由于頻率異常降低而擴(kuò)大事故甚至整個(gè)系統(tǒng)崩潰的事故。各國(guó)電力系統(tǒng)均將防止頻率異常降低的控制措施作為最基本和最重要的緊急控制措施，我國(guó)明確規(guī)定按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷 (低頻減負(fù)荷) 是防止系統(tǒng)崩潰的最后一道防線。 同時(shí)在具有大量水電站的系統(tǒng)中，頻率異常升高也是應(yīng)該加以注意的問題，必須采取措施加以控制 。 實(shí)際上頻率變化的方向、幅度、速率與功率不平衡的狀態(tài)以及系統(tǒng)特性有關(guān)。3.1.2 電力系統(tǒng)頻率特性 電

3、力系統(tǒng)要求嚴(yán)格按額定頻率運(yùn)行，正常時(shí)不允許偏離 0.1-0.2Hz，緊急情況下應(yīng)在49.5-50.5Hz之間。頻率異常將對(duì)電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，例如火電廠汽輪機(jī)葉片對(duì)頻率有要求；鍋爐和核反應(yīng)堆對(duì)頻率有要求；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁對(duì)頻率有要求等。頻率偏離較大將可能導(dǎo)致一些機(jī)組停機(jī)，甚至發(fā)生連鎖反應(yīng)造成頻率崩潰。 頻率異常對(duì)用戶也會(huì)造成嚴(yán)重的危害。例如同步電動(dòng)機(jī)不能正常工作；造紙工業(yè)、紡織機(jī)、電子設(shè)備，計(jì)算機(jī)等都有可能不正常工作。 電力系統(tǒng)頻率特性指的是當(dāng)電力系統(tǒng)功率不平衡時(shí)，系統(tǒng)頻率的變化特性。當(dāng)電力系統(tǒng)由于偶發(fā)事件使發(fā)電功率小于負(fù)荷功率時(shí)，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷電氣力矩大于機(jī)械輸入力矩，轉(zhuǎn)速將變慢從而使頻率降低；

4、當(dāng)發(fā)電功率大于負(fù)荷功率時(shí)，發(fā)電機(jī)的負(fù)荷電氣力矩小于機(jī)械輸入力矩，轉(zhuǎn)速將變快從而 使頻率升高。轉(zhuǎn)速變化開始于不平衡點(diǎn)，通過(guò)電網(wǎng)功率聯(lián)系，擴(kuò)大到全網(wǎng)，負(fù)荷也隨著變動(dòng)，即負(fù)荷頻率特性；發(fā)電功率相應(yīng)變化，即發(fā)電頻率特性。當(dāng)系統(tǒng)功率不平衡時(shí)，頻率變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，稱為頻率的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)頻率達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，功率變化和頻率變化的關(guān)系為頻率的靜態(tài)特性 。 電力系統(tǒng)頻率崩潰指當(dāng)功率缺額非常大時(shí)，雖然有負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)效應(yīng)，但也建立不了新的平衡狀態(tài)，而頻率一直下降，直至損失全部負(fù)荷。頻率崩潰發(fā)展過(guò)程一般開始是緩慢的，但在一個(gè)臨界點(diǎn)后將迅速下降。防止頻率崩潰的重要措施是安裝數(shù)量和地點(diǎn)合適的頻率緊急控制裝置。當(dāng)系

5、統(tǒng)功率缺額過(guò)大(例如缺額達(dá)20% )時(shí)，應(yīng)裝設(shè)聯(lián)絡(luò)線跳閘或大機(jī)組跳閘時(shí)聯(lián)切負(fù)荷（或聯(lián)切抽水蓄能電廠的抽水機(jī)組 )裝置，可有效制止頻率的大幅度降低。3.1.3 電力系統(tǒng)對(duì)頻率緊急控制的要求電力系統(tǒng)對(duì)頻率緊急控制的要求主要有以下幾點(diǎn)：（1）限制頻率異常下降的控制應(yīng)在頻率實(shí)際下降后，及時(shí)實(shí)現(xiàn)控制，如切負(fù)荷等。（2）事故時(shí)頻率下降的幅度和持續(xù)時(shí)間都要小于一定限度 ，該限度由系統(tǒng)要求所定。（3）當(dāng)系統(tǒng)頻率下降不大，頻率雖低但不危及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不宜切除負(fù)荷，一般最高切除頻率應(yīng)該為49Hz，目的是充分動(dòng)用系統(tǒng)的備用容量，減少負(fù)荷損失。（4） 切負(fù)荷對(duì)用戶的損失應(yīng)盡可能降到最低,包括增加級(jí)數(shù),減少每級(jí)的切除負(fù)

6、荷量，也可根據(jù)頻率恢復(fù)情況實(shí)現(xiàn)被切除用戶的自動(dòng)重合閘。（5） 頻率緊急控制裝置不應(yīng)該在非有功功率缺額所引起的頻率變化過(guò)渡過(guò)程中誤動(dòng)作，如重合閘和備自投過(guò)程中的電源消失，同步振蕩，失步振蕩等。3.2 電壓異常及控制3.2.1 電壓的意義 保持電力系統(tǒng)的電壓處于規(guī)定的水平，不僅是為了保持電能質(zhì)量，也是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一 電力系統(tǒng)電壓反映了系統(tǒng)無(wú)功功率的情況。電力系統(tǒng)電壓是通過(guò)發(fā)電機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和變壓器分接頭切換等控制無(wú)功功率來(lái)維持的。在負(fù)荷急劇變化或系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，可能引起無(wú)功功率不平衡而導(dǎo)致電壓異常。電壓穩(wěn)定破壞或電壓崩潰曾導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外許多電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電事故 。 電力

7、系統(tǒng)電壓異常有兩種情況：電壓過(guò)低或電壓過(guò)高。 電壓異常降低的原因主要是：系統(tǒng)故障、負(fù)荷重和無(wú)功功率不足?？紤]到系統(tǒng)和負(fù)荷的非線性特性，極端情況下甚至還可能出現(xiàn)電壓崩潰。 電壓過(guò)高的原因有兩類：一類是雷電所引起的外部過(guò)電壓， 另一類是由于系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)電磁能的振蕩和積聚引起的內(nèi)部過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓又分為操作過(guò)電壓、 諧振過(guò)電壓和工頻過(guò)電壓幾類。 雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓屬于“過(guò)電壓保護(hù)”的專業(yè)范圍。3.2.2 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 電壓穩(wěn)定是電力系統(tǒng)在額定運(yùn)行條件下遭受擾動(dòng)之后系統(tǒng)中所有母線都持續(xù)地保持可接受電壓的能力。當(dāng)發(fā)生擾動(dòng)、 增加負(fù)荷或改變系統(tǒng)運(yùn)行方式造成漸進(jìn)的、不可控制的電壓降低時(shí)，則系統(tǒng)

8、進(jìn)入電壓不穩(wěn)定狀態(tài)。電壓不穩(wěn)定的主要因素是系統(tǒng)不能滿足無(wú)功功率的需求 。 功角不穩(wěn)定和電壓不穩(wěn)定經(jīng)常同時(shí)發(fā)生。一種形式的不穩(wěn)定可導(dǎo)致另一種形式的不穩(wěn)定，其區(qū)別可能并不明顯。然而區(qū)別功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定對(duì)弄清問題的根本原因，對(duì)改進(jìn)電網(wǎng)設(shè)計(jì)、合理安排運(yùn)行方式以及針對(duì)性的控制將有著重要的意義，因此應(yīng)從因果關(guān)系進(jìn)行分析，盡量分清功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定。 發(fā)生電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)廣泛的影響。電壓崩潰則是伴隨電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致系統(tǒng)相當(dāng)大部分的地區(qū)停電。 美加“8 .14” 大停電過(guò)程中，最后階段就是發(fā)生電壓崩潰導(dǎo)致全停 。 因此針對(duì)電壓穩(wěn)定需要采取相關(guān)的控制措施，以保證電壓的穩(wěn)定。這些措施主要有發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控

9、制、低電壓切負(fù)荷、靜止補(bǔ)償器等。其中低電壓切負(fù)荷是電壓緊急控制最主要且最基本的措施 。3.2.3 電壓緊急控制的必要性 為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)后無(wú)功功率欠缺，某些節(jié)點(diǎn)的電壓降到不允許的數(shù)值，甚至可能出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)限制電壓降低的緊急控制措施。 為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)后，某些節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率過(guò)剩而引起工頻電壓升高的數(shù)值及持續(xù)時(shí)間超過(guò)允許值，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)防止電壓升高的緊急控制措施。3.3 頻率電壓緊急控制裝置的原理 國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是 SCS-200A型頻率電壓緊急控制裝置、RCS-994和CSS-l00頻率電壓緊急控制裝置等，以SCS-200A為例 ,詳細(xì)介紹頻率電壓緊急控制裝置的工作原理 。

10、3.3.1 裝置的主要功能(1) 測(cè)量裝置安裝處母線的電壓、頻率及其變化率。(2) 在電力系統(tǒng)由于有功缺額引起頻率下降時(shí)，裝置自動(dòng)根據(jù)頻率降低值切除部分電力用戶負(fù)荷，在地區(qū)電網(wǎng)由于有功功率過(guò)剩出現(xiàn)頻率上升時(shí)，裝置自動(dòng)根據(jù)頻率升高值切除電廠的部分機(jī)組，使系統(tǒng)的電源與負(fù)荷重新平衡。(3) 當(dāng)電力系統(tǒng)功率缺額較大時(shí)，裝置具有根據(jù)df/dt加速切負(fù)荷的功能,在切第一輪時(shí)可加速切第二輪或二、 三兩輪，盡早制止頻率的下降。(4) 在電力系統(tǒng)由于無(wú)功不足引起電壓下降時(shí), 裝置自動(dòng)根據(jù)電壓降低值切除部分電力用戶負(fù)荷，確保系統(tǒng)內(nèi)無(wú)功的平衡，使電網(wǎng)的電壓恢復(fù)正常。根據(jù)電壓切負(fù)荷的出口與根據(jù)頻率切負(fù)荷出口可以不同

11、。(5) 當(dāng)電力系統(tǒng)電壓下降太快時(shí)，可根據(jù)dU/dt加速切負(fù)荷，盡早制止系統(tǒng)電壓的下降，避免發(fā)生電壓崩潰事故，并使電壓恢復(fù)到允許的運(yùn)行范圍內(nèi),保證電壓穩(wěn)定 。(6) 裝置具有獨(dú)特的短路故障判斷自適應(yīng)功能，保證系統(tǒng)低電壓時(shí)快速動(dòng)作，而發(fā)生短路故障時(shí)不誤動(dòng)作。(7) 裝置設(shè)有根據(jù)df/dt、dU/dt閉鎖功能，以防止由于短路故障、負(fù)荷反饋、頻率或電壓的異常情況可能引起的誤動(dòng)作。具有TV斷線閉鎖功能。(8) 裝置還可用于低頻解列、低壓解列 。(9) 裝置具有事件記錄、數(shù)據(jù)記錄、自檢、打印、異常報(bào)警等功能。(10) 裝置具有與外部監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能，可以與故障信息系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)相連接，裝置能

12、提供多種多個(gè)獨(dú)立的通信接口如 RS232/RS485 等,通信支持 IEC 6870-5-103 等規(guī)約 。(11) 裝置有對(duì)時(shí)功能，具備GPS脈沖對(duì)時(shí)及B碼對(duì)時(shí)能力。3.3.2 裝置的工作原理1. 電壓、頻率的測(cè)量方法 裝置對(duì)輸入的兩段母線交流電壓進(jìn)行采樣，一個(gè)工頻周期采樣不小于 24點(diǎn)。分別對(duì)兩組電壓進(jìn)行計(jì)算，得到兩組電壓有效值進(jìn)行判斷。加速切電壓變化率和頻率變化率均采用100ms的周期(數(shù)據(jù)窗 )連續(xù)進(jìn)行計(jì)算 ，閉鎖低壓功能電壓變化率采用 40ms 的周期(數(shù)據(jù)窗 )連續(xù)進(jìn)行計(jì)算，公式如下 dU/dt=l0Uk-U(k-0.1s) % UN/s ( 加速切 ) dU/dt=25Uk-U(

13、k-0.04s) % UN/s ( 閉鎖低電壓變化率 ) df/dt=10fk-f(k-0.1s) Hz/s ( 加速切 ) 式中：Uk 為當(dāng)前時(shí)刻電壓有效值;U(k-0.1s)為當(dāng)前時(shí)刻之前100ms電壓有效值;U(k-0.04s)為當(dāng)前時(shí)刻之前40ms電壓有效值 ; fk為當(dāng)前時(shí)刻頻率 ; f(k-0.1s)為當(dāng)前時(shí)刻之前 l00ms頻率。由于閉鎖低壓功能電壓變化率采用 40ms數(shù)據(jù)窗進(jìn)行計(jì)算,折算到% UN/s后，在躲短路故障時(shí)要比 100ms數(shù)據(jù)窗計(jì)算出來(lái)的結(jié)果要靈敏，所以 dU/dt閉鎖定值建議整定在120% UN/s以上。 2. 兩段母線電壓頻率的切換方法（1）母聯(lián)閉合時(shí)的切換方法

14、。當(dāng)母聯(lián)閉合時(shí)，認(rèn)為兩段母線電壓為一個(gè)系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)的頻率值應(yīng)該相同，切除負(fù)荷或機(jī)組也應(yīng)該統(tǒng)一處理 。 當(dāng)兩組母線電壓均正常時(shí)，I母、II母必須都滿足動(dòng)作條件，才能動(dòng)作出口 。 當(dāng)一組母線電壓消失或TV斷線時(shí)裝置自動(dòng)選用另一組母線電壓進(jìn)行判斷，裝置仍能正常運(yùn)行，但延時(shí)發(fā)出該母線電壓消失或TV斷線的告警信號(hào)。 當(dāng)兩組母線電壓均不正常時(shí)，裝置閉鎖出口，延時(shí)發(fā)出裝置閉鎖告警信號(hào)。（2）母聯(lián)打開時(shí)的切換方法。當(dāng)母聯(lián)打開時(shí)，認(rèn)為兩段母線電壓為兩個(gè)系統(tǒng)，此時(shí)兩個(gè)系統(tǒng)的頻率值可能不同，切除負(fù)荷或機(jī)組應(yīng)該分別處理本母線所帶的出線負(fù)荷或機(jī)組。兩段母線電壓示意圖 兩組母線電壓均正常時(shí)，裝置對(duì)I母、II母電壓、頻

15、率分別進(jìn)行判斷，如果滿足動(dòng)作條件，則切除該段母線所帶的出口回路。判斷的電壓、頻率取同一段母線的電壓、頻率。 當(dāng)一組母線電壓消失或 TV 斷線時(shí)，則該段母線所對(duì)應(yīng)的出口回路則閉鎖。而另一組母線電壓則正常判斷，裝置仍能運(yùn)行，但延時(shí)發(fā)出該母線電壓消失或 TV斷線的告警信號(hào) 當(dāng)兩組母線電壓均不正常時(shí)，裝置閉鎖出口，并延時(shí)發(fā)出裝置閉鎖告警信號(hào)。3. 低頻動(dòng)作原理 低頻動(dòng)作原理過(guò)程邏輯如下圖， 圖中U為判斷所使用的電壓有效值,f為判斷所使用的頻率,df/dt為計(jì)算出的頻率變化率,UN表示額定電壓值,K2表示判斷母線電壓過(guò)低的定值,fqls為低頻啟動(dòng)定值,tfqls為低頻啟動(dòng)延時(shí)定值，fls1fls5和fl

16、e1fle3為低頻動(dòng)作整定值,tfls1tfls5和tfle1tfle3為對(duì)應(yīng)延時(shí)定值,dfls1和dfls2為頻率下降需要加速切除負(fù)荷的變化率整定值，tfld1、tfld2為頻率下降需要加速切除負(fù)荷的對(duì)應(yīng)延時(shí)定值，dfls3表示頻率下降速率過(guò)大的整定值。低頻動(dòng)作過(guò)程圖（1）低頻自動(dòng)減負(fù)荷的判別式如下：ffqls、ttfqls 低頻啟動(dòng)ffls1、ttfls1 低頻第一輪動(dòng)作若dfls1-df/dtdfls2、ttfld1 低頻切第一輪，加速切第二輪若dfls2-df/dtdfls3、ttfld2 低頻切第一輪，加速切第二、三輪ffls2 、t tfls2 低頻第二輪動(dòng)作ffls3 、t tf

17、ls3 低頻第三輪動(dòng)作ffls4 、ttfls4 低頻第四輪動(dòng)作ffls5 、ttfls5 低頻第五輪動(dòng)作以上五輪按由上到下的順序動(dòng)作。三輪長(zhǎng)延時(shí)特殊輪其動(dòng)作邏輯為：f f qls、ttfqls 低頻啟動(dòng)f f le1、ttfle1 低頻特殊第一輪動(dòng)作f f le2、ttfle2 低頻特殊第二輪動(dòng)作f f le3、ttfle3 低頻特殊第三輪動(dòng)作（2）異常情況下防止裝置低頻誤動(dòng)的閉鎖措施。為防止負(fù)荷反饋、高次諧波、電壓回路接觸不良等異常情況下引起裝置低頻誤動(dòng)作，可以采取以下閉鎖措施：1) 低電壓閉鎖（低電壓、重合閘、備自投、短路等），當(dāng)UK2UN 時(shí)，不進(jìn)行低頻判斷，閉鎖出口 2) df/dt

18、閉鎖， 當(dāng)- df/dt dfls3時(shí)，不進(jìn)行低頻判斷 ，閉鎖出口， df/dt閉鎖后直到頻率再恢復(fù)至啟動(dòng)頻率值以上時(shí)才自動(dòng)解除閉鎖（短路）；3) 頻率差閉鎖，當(dāng)各相頻率差超過(guò) 0.2Hz時(shí)，不進(jìn)行低頻判斷，閉鎖出口；4) 頻率值異常閉鎖，當(dāng)f55Hz時(shí)，認(rèn)為測(cè)量頻率值異常。對(duì)于某些地區(qū)小電網(wǎng)事故時(shí)頻率可能超出此范圍，可將頻率異常范圍改為f60Hz 。4. 低壓動(dòng)作原理 低壓動(dòng)作原理過(guò)程邏輯如下圖，圖中U為判斷所使用的電壓有效值，dU/dt為計(jì)算出的電壓有效值變化率,UN表示額定電壓值,K2表示判斷母線電壓過(guò)低的定值，K3表示母線電壓不平衡的定值，Uqls為低壓?jiǎn)?dòng)定值,tulqs為低壓?jiǎn)?dòng)延

19、時(shí)定值Uls1-Uls5和Ule1-Ule3為低壓動(dòng)作整定值,tuls1-tuls5 和tule1-tule3為對(duì)應(yīng)整定延時(shí)定值，dUls1和dUls2為電壓下降需要加速切除負(fù)荷的變化率整定值，dUls3 表示電壓下降速率過(guò)大的整定值,用于躲短路故障。低壓動(dòng)作過(guò)程圖(1) 低壓自動(dòng)減負(fù)荷的判別式如下：U Uqls, ttuqls 低壓?jiǎn)?dòng)UUls1, ttuls1 低壓第一輪動(dòng)作若dUls1-dU/dtdUls2、ttuld1 低壓切第一輪，加速切第二輪若dUls2-dU/dt140o時(shí)，繼電器啟動(dòng)，相當(dāng)于這里的穿過(guò)第5級(jí)時(shí)，提高動(dòng)作可靠性失步解列裝置設(shè)兩段，即快跳段和慢跳段?？焯慰蓹z測(cè)20

20、0ms以上的失步振蕩周期，在測(cè)量到失步后第一個(gè)周期出口跳閘。慢跳段可檢測(cè)l00ms以上的失步振蕩周期，在測(cè)量到失步后第215個(gè)周期后跳閘。 阻抗循序判別原理與功角判別原理實(shí)際是一致的。這種原理從理論上講直接反應(yīng)的是兩個(gè)等值機(jī)組之間功角的變化，只要阻抗整定合適（ZM、ZN），肯定能夠快速準(zhǔn)確判斷出系統(tǒng)穩(wěn)定已破壞；能夠判斷裝置安裝點(diǎn)位于送端電網(wǎng)還是受端電網(wǎng)，即加速失步還是減速失步。但其只有裝在振蕩中心所在的線路才能識(shí)別出失步。由于采用穿越六個(gè)阻抗圓（對(duì)應(yīng)六個(gè)功角區(qū)）的循序判別方法，能可靠區(qū)分失步振蕩與短路故障、同步振蕩、電壓回路異常等情況，動(dòng)作可靠性高。另外裝置中還有一個(gè)區(qū)域繼電器，其整定為90度

21、，其僅在某兩相短路或三相短路以及失步時(shí)動(dòng)作，同步振蕩時(shí)不動(dòng)作。三個(gè)繼電器動(dòng)作才判斷為失步。（二）電壓與電流之間相位角原理的失步判據(jù) 下面以兩機(jī)等值系統(tǒng)為例，詳細(xì)描述電力系統(tǒng)失步振蕩過(guò)程中相位角的變化規(guī)律。下圖中，1、2為兩等值機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，k= 1/2 ，為1與2之間的夾角，f1、f2為兩端的頻率， UA、UB為母線A、B處的電壓，?A 、?B為母線A、B處的電流， UM為裝置安裝處的電壓，電壓與電流的夾角，C為振蕩中心點(diǎn)。下面兩機(jī)系統(tǒng)圖中接入裝置的電流均為M點(diǎn)右側(cè)線路電流。為敘述清晰起見，先明確一下正、反方向和送、受端的概念。 正、反方向描述了振蕩中心落點(diǎn)與裝置安裝處的相對(duì)位置。在上圖中，以A

22、為基準(zhǔn)且裝置所測(cè)量線路的TA位于母線和振蕩中心之間，當(dāng)|ZAM|ZAC|時(shí)，稱振蕩中心落在裝置安裝處的反方向；而當(dāng)|ZAM|ZAC|時(shí)，稱振蕩中心落在裝置安裝處附近，ZAM是A到M的等值阻抗，ZAC是A到C的等值阻抗。 送、受端描述了裝置安裝處位置與功率輸送方向的關(guān)系。由于失步振蕩過(guò)程中功率成周期性變化，無(wú)法判斷其輸送功率方向，所以裝置一般采用啟動(dòng)前有功功率的方向來(lái)判斷送、受端。圖中P表示失步前功率輸送方向，圖2、圖3所示的情況，則稱M點(diǎn)處于送端；圖4、圖5所示的情況，則稱M點(diǎn)處于受端。圖1 兩機(jī)等值系統(tǒng)圖圖2 振蕩中心落在裝置安裝處的正方向且M點(diǎn)處于送端位置PAMCBAUBUMU11()Ef

23、22()Ef圖3 振蕩中心落在裝置安裝處的反方向且M點(diǎn)處于受端位置圖4 振蕩中心落在裝置安裝處的正方向且M點(diǎn)處于受端位置 根據(jù)失步振蕩過(guò)程中可能發(fā)生的實(shí)際情況，分五種情況對(duì)相位角行為進(jìn)行分析，揭示其在失步振蕩過(guò)程中的變化規(guī)律。PAMCBAUBUMU11( )Ef22()Ef圖5 振蕩中心落在裝置安裝處的反方向且M點(diǎn)處于送端位置 1正方向、送端 該狀態(tài)對(duì)應(yīng)圖2,故障前功率由A(M)流向B,1 超前于2的角度為。系統(tǒng)失步后，f1 f2 , 1、2之間有了相對(duì)運(yùn)動(dòng),使不斷增大。圖6示出失步過(guò)程中1 、 2 、UM和UC的相量位置，視2不動(dòng)，而1超前2做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，周期為T=1/| f1 - f2 |

24、 2正方向、受端 該狀態(tài)對(duì)應(yīng)圖4，故障前功率由B流向A(M)，系統(tǒng)失步后，若f1 0 ，即加速失步，振蕩中心電壓UC的變化曲線如圖14 (a)所示；若 0 ，即減速失步，振蕩中心電壓UC的變化曲線如圖14(b)所示。=cos2CtU 由于該判據(jù)是假定線路阻抗角為90 ，但實(shí)際系統(tǒng)中線路阻抗角不是90 ，因而需要進(jìn)行角度補(bǔ)償。該方法應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)中往往受計(jì)算時(shí)間的限制。CU110tCU110t圖14（a）加速失步圖14（b）減速失步（六）按有功及功角的變化趨勢(shì)判斷系統(tǒng)解列的判據(jù) 系統(tǒng)由同步運(yùn)行狀態(tài)向異步運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，線路兩側(cè)的電壓功角差以加速度增加但線路有功功率不斷減少，當(dāng)振蕩中心進(jìn)入裝置

25、保護(hù)范圍內(nèi)且振蕩中心的電壓低于門檻值時(shí)裝置發(fā)出解列信號(hào)。其核心算法如下： （1）振蕩中心在保護(hù)區(qū)內(nèi)； （2） （功角在加速變大）； （3） （輸送功率減小）； （4）UECS0，所以系統(tǒng)是穩(wěn)定的，運(yùn)行在d點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。在bcd面積內(nèi)，由于電磁功率P大220,0dddtdt0dPdt于機(jī)械功率PT ，所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于減速階段，在abde區(qū)域內(nèi)，由于機(jī)械功率PT大于電磁功率P ，所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于加速階段。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)正比于功角的變化趨勢(shì)，所以ab段和de段均滿足判據(jù)的第2條。第3條判據(jù)要求輸送的有功功率在減小，綜合考慮功角在加速變大，而輸送的有功功率在減小，所以只有de段滿足判據(jù)

26、要求。第1條是為滿足裝置動(dòng)作的選擇性，第4條是為防止裝置誤動(dòng)的一個(gè)閉鎖條件。圖圖15 簡(jiǎn)單系統(tǒng)的功率功角特性曲線簡(jiǎn)單系統(tǒng)的功率功角特性曲線功角、加速度功角、加速度增加，輸送功增加，輸送功率減小率減小功角增大、功角增大、加速度減小加速度減小功角、加速度增加，功角、加速度增加，輸送功率增加輸送功率增加 DL/T 723-2000電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則對(duì)消除電力系統(tǒng)異步運(yùn)行狀態(tài)的控制要求如下 ： 1.一般規(guī)定 在電力系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)失步狀態(tài)時(shí)，可采用失步解列控制，在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)斷面將系統(tǒng)解列，以消除失步狀態(tài)；對(duì)于局部系統(tǒng)，如符合可采用再同步控制條件，可采用再同步控制，使失步的系統(tǒng)恢復(fù)同步運(yùn)行；消除失步

27、狀態(tài)，應(yīng)在失步運(yùn)行允許時(shí)間內(nèi)盡快實(shí)現(xiàn)，該允許時(shí)間由電力系統(tǒng)設(shè)備損壞的危險(xiǎn)性、對(duì)重要用戶工作的破壞和對(duì)穩(wěn)定進(jìn)一步破壞(如發(fā)展為多機(jī)振蕩)等因素來(lái)確定；系統(tǒng)中消除失步狀態(tài)的控制系統(tǒng)應(yīng)相互協(xié)調(diào)配合，不應(yīng)出現(xiàn)無(wú)選擇性動(dòng)作情況。4.2.2 失步控制方案 2. 失步解列控制的方案和原理 失步解列控制方案， 應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)各種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式， 以及穩(wěn)定破壞后的暫態(tài)過(guò)程中， 各等值電源電動(dòng)勢(shì)相角差的計(jì)算結(jié)果而確定， 一般按下述內(nèi)容進(jìn)行： （1）確定可能的失步斷面，選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)配置相應(yīng)的控制裝置。 （2）選擇解列裝置的原理和控制對(duì)象。 （3）計(jì)算確定動(dòng)作參數(shù)。 失步解列裝置可采用以下的狀態(tài)量實(shí)現(xiàn)失步狀態(tài)的檢測(cè)： （1

28、）輸電系統(tǒng)兩端電壓相量的相角差及其變化。 （2）監(jiān)視點(diǎn)電壓、 電流及相角的變化。 （3）監(jiān)視點(diǎn)測(cè)量阻抗及其變化。 （4）監(jiān)視點(diǎn)輸出功率及其變化。 （5）監(jiān)視振蕩中心電壓變化情況等。 為在失步狀態(tài)下選擇解列點(diǎn) 以及為實(shí)現(xiàn)再同步控制選取控制手段，還應(yīng)監(jiān)視系統(tǒng)斷面失步前的傳輸功率方向及頻率差的符號(hào)。 3. 失步解列控制系統(tǒng)的組成 失步解列控制系統(tǒng)一般由就地判別的裝置組合而成，每一就地裝置可在監(jiān)視的斷面或鄰近斷面進(jìn)行解列 。 在每個(gè)系統(tǒng)斷面，失步解列控制宜由兩類裝置組成：主裝置，作用于系統(tǒng)解列，有條件時(shí)作用于系統(tǒng)再同步方式；后備裝置，按失步振蕩周期數(shù)(與主要裝置配合)作用于系統(tǒng)解列或帶延時(shí)作用于系統(tǒng)解

29、列 。 4. 再同步控制的應(yīng)用 在下列情況下，可采用再同步控制 ： （1）系統(tǒng)只在兩部分之間失步，經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)可能拉入同步，并且失步運(yùn)行的允許時(shí)間足夠?qū)崿F(xiàn)再同步 ； （2）失步運(yùn)行及再同步不會(huì)導(dǎo)致重要設(shè)備損壞和系統(tǒng)穩(wěn)定的進(jìn)一步破壞； （3）失步運(yùn)行時(shí),電網(wǎng)樞紐變電站或重要變電所母線電壓波動(dòng)值不至于過(guò)低,再同步損失的負(fù)荷比系統(tǒng)解列損失的負(fù)荷少。 在同一斷面上，再同步控制還應(yīng)配置失步解列作為后備，以便失步運(yùn)行總時(shí)間不超過(guò)允許值 。 為實(shí)現(xiàn)再同步，可根據(jù)系統(tǒng)具體情況選擇適當(dāng)控制手段。 對(duì)于功率過(guò)剩的電力系統(tǒng)，可選用：原動(dòng)機(jī)減功率；切除發(fā)電機(jī)；某些系統(tǒng)解列 。 對(duì)于功率不足的電力系統(tǒng)，可選用：切除負(fù)荷；

30、某些系統(tǒng)解列。 以下重點(diǎn)介紹失步解列的相關(guān)內(nèi)容。采用失步解列作為消除異步運(yùn)行狀態(tài)的控制措施，最關(guān)鍵的是兩點(diǎn)： （1）選擇正確的解列點(diǎn)。 選擇解列點(diǎn)的目的是將電網(wǎng)解列后系統(tǒng)失步振蕩消除，所以電網(wǎng)的解列點(diǎn)應(yīng)該選在失步振蕩中心所在斷面的聯(lián)絡(luò)線 ，只有解開失步斷面，振蕩才能平息，若在其他地點(diǎn)解列則振蕩必然繼續(xù)存在。解列后形成送端與受端兩部分電網(wǎng)，各部分電網(wǎng)內(nèi)的功率不可能平衡，送端電網(wǎng)通過(guò)切機(jī)、減出力，受端電網(wǎng)通過(guò)切負(fù)荷措施可保持各部分電網(wǎng)的頻率或電壓的穩(wěn)定性。在所謂功率平衡點(diǎn)解列電網(wǎng)是不可取的，選擇解列點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量把有關(guān)變電站的負(fù)荷留在送端電網(wǎng)一側(cè)。 （2）選擇最佳的解列時(shí)刻。 系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)后應(yīng)盡快將電

31、網(wǎng)解列。但對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)而言，判斷系統(tǒng)失步的判據(jù)是系統(tǒng)送受端兩個(gè)等值機(jī)的功角擺過(guò)180，因此最快的解列時(shí)刻理論上應(yīng)當(dāng)是功角過(guò)180那一時(shí)刻（聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)母線電壓相位差也180） 目前理論界提出解列時(shí)刻能否比功角過(guò) 180 時(shí)再快。 由于電力系統(tǒng)的非線性等因素的影響，簡(jiǎn)單就根據(jù)計(jì)算功角及其變化率來(lái)提前預(yù)測(cè)系統(tǒng)是否一定失步，顯然是不可取的。而且計(jì)算表明提前解列對(duì)解列后電網(wǎng)的事故處理并沒有帶來(lái)好的效果。 另外，離線決策或在線決策解決的是事故前系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)的控制方案，屬于事前控制。而失步解列只能在判出系統(tǒng)失步以后才能解列，屬于事后控制。功角180時(shí)兩端等值機(jī)的電勢(shì)剛好反相，斷路器流過(guò)的電流值最大，此時(shí)解列斷

32、路器的開斷電流很大，對(duì)系統(tǒng)沖擊也較大，這是在180時(shí)解列系統(tǒng)存在的問題。 綜上，最佳解列時(shí)刻應(yīng)選在一個(gè)振蕩周期快結(jié)束時(shí)。此時(shí)斷路器開斷電流最小，對(duì)系統(tǒng)沖擊也很小。一個(gè)周期解列與半個(gè)周期解列對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定并沒有什么差別。 對(duì)于較低電壓等級(jí)的電網(wǎng)選擇2-3個(gè)振蕩周期解列是比較合適的，從系統(tǒng)角度看快速解列的必要性不大。對(duì)于500kV電網(wǎng)則要求1-2個(gè)周期時(shí)盡快解列。4.3 電力系統(tǒng)對(duì)失步解列裝置的要求電力系統(tǒng)對(duì)失步解列裝置的要求 失步解列裝置作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定第三道防線的控制裝失步解列裝置作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定第三道防線的控制裝置，置， 應(yīng)符合應(yīng)符合 DL/T723-2000中對(duì)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的性能的

33、相中對(duì)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的性能的相關(guān)要求：關(guān)要求： （1）工作條件：安全穩(wěn)定控制裝置適應(yīng)的環(huán)境條件、）工作條件：安全穩(wěn)定控制裝置適應(yīng)的環(huán)境條件、 絕絕緣耐壓和電磁兼容條件等，應(yīng)符合緣耐壓和電磁兼容條件等，應(yīng)符合 GB/T 15145 的要求。的要求。 在在 DL/T 993-2006電力系統(tǒng)失步解列裝置通用技術(shù)條件電力系統(tǒng)失步解列裝置通用技術(shù)條件對(duì)工作條件有詳細(xì)的要求規(guī)定對(duì)工作條件有詳細(xì)的要求規(guī)定 。 （2）一般性能要求：安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的可用性能及其影）一般性能要求：安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的可用性能及其影響因素，包括可靠性能、維修性能和維修保障性能，一般由可響因素，包括可靠性能、維修性能和維修保障性

34、能，一般由可用性、可靠性和可維修性確定；緊急控制系統(tǒng)應(yīng)具有與繼電保用性、可靠性和可維修性確定；緊急控制系統(tǒng)應(yīng)具有與繼電保護(hù)同等的可信賴性和安全性，并應(yīng)考慮安全穩(wěn)定控制的特點(diǎn)；護(hù)同等的可信賴性和安全性，并應(yīng)考慮安全穩(wěn)定控制的特點(diǎn)；緊急控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的冗余，當(dāng)裝置在要求其動(dòng)作時(shí)緊急控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有足夠的冗余，當(dāng)裝置在要求其動(dòng)作時(shí)拒動(dòng)或動(dòng)作未達(dá)到預(yù)期的效果時(shí)，不致引起設(shè)備連鎖跳閘或系拒動(dòng)或動(dòng)作未達(dá)到預(yù)期的效果時(shí)，不致引起設(shè)備連鎖跳閘或系統(tǒng)崩潰；緊急控制裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)有必要的安全措施，使裝置內(nèi)統(tǒng)崩潰；緊急控制裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)有必要的安全措施，使裝置內(nèi)任一元件失效不會(huì)導(dǎo)致裝置在不要求其動(dòng)作時(shí)誤動(dòng)；安

35、全穩(wěn)定任一元件失效不會(huì)導(dǎo)致裝置在不要求其動(dòng)作時(shí)誤動(dòng)；安全穩(wěn)定控制裝置中應(yīng)設(shè)有自診斷和自檢測(cè)功能，當(dāng)主要部件失效或關(guān)控制裝置中應(yīng)設(shè)有自診斷和自檢測(cè)功能，當(dāng)主要部件失效或關(guān)鍵功能不起作用時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并發(fā)出警報(bào)。鍵功能不起作用時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并發(fā)出警報(bào)。 （3）協(xié)調(diào)配合：電力系統(tǒng)中安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的配置和整）協(xié)調(diào)配合：電力系統(tǒng)中安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的配置和整定應(yīng)使各控制系統(tǒng)之間做到協(xié)調(diào)配合。包括互為補(bǔ)充和備用、定應(yīng)使各控制系統(tǒng)之間做到協(xié)調(diào)配合。包括互為補(bǔ)充和備用、動(dòng)作有選擇性。動(dòng)作有選擇性。 電力系統(tǒng)對(duì)失步解列裝置有以下電力系統(tǒng)對(duì)失步解列裝置有以下幾方面的技術(shù)要求幾方面的技術(shù)要求： （1）正確檢測(cè)出系統(tǒng)

36、的異步狀態(tài)，并根據(jù)需要在到達(dá)臨界）正確檢測(cè)出系統(tǒng)的異步狀態(tài)，并根據(jù)需要在到達(dá)臨界角度以前角度以前(第一周期第一周期)檢測(cè)出失步或經(jīng)過(guò)給定的振蕩周期次數(shù)給檢測(cè)出失步或經(jīng)過(guò)給定的振蕩周期次數(shù)給出信號(hào)；出信號(hào)； （2）具有檢測(cè)異步狀態(tài)的選擇性，包括區(qū)分同步振蕩，斷）具有檢測(cè)異步狀態(tài)的選擇性，包括區(qū)分同步振蕩，斷面內(nèi)外的異步狀態(tài)；面內(nèi)外的異步狀態(tài)； （3）對(duì)異步狀態(tài)的具有較高的靈敏度；）對(duì)異步狀態(tài)的具有較高的靈敏度； （4）動(dòng)作快速，能夠根據(jù)需要解列系統(tǒng)；）動(dòng)作快速，能夠根據(jù)需要解列系統(tǒng)； （5）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，功能可靠；）實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，功能可靠； （6）在復(fù)雜結(jié)構(gòu)電網(wǎng)中應(yīng)該有較強(qiáng)的適應(yīng)性。）在復(fù)雜結(jié)構(gòu)電網(wǎng)中應(yīng)

37、該有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 根據(jù)根據(jù) DL/T993-2006的要求，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)，的要求，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時(shí)， 應(yīng)應(yīng)在預(yù)先選定的輸電斷面，斷開輸電線路或解列發(fā)電廠或變電站母在預(yù)先選定的輸電斷面，斷開輸電線路或解列發(fā)電廠或變電站母線來(lái)消除振蕩。在選擇系統(tǒng)解列斷面時(shí)，應(yīng)使解列后的兩個(gè)子系線來(lái)消除振蕩。在選擇系統(tǒng)解列斷面時(shí)，應(yīng)使解列后的兩個(gè)子系統(tǒng)分別保持同步，并應(yīng)考慮以最少的解列點(diǎn)和最少的斷路器來(lái)實(shí)統(tǒng)分別保持同步，并應(yīng)考慮以最少的解列點(diǎn)和最少的斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。裝置應(yīng)具有如下功能：現(xiàn)。裝置應(yīng)具有如下功能： （1）裝置應(yīng)具有電流、電壓等參數(shù)監(jiān)視功能。）裝置應(yīng)具有電流、電壓等參數(shù)監(jiān)視功能。 （2

38、）裝置應(yīng)具有在線自動(dòng)檢測(cè)功能，在正常運(yùn)行期間，裝置）裝置應(yīng)具有在線自動(dòng)檢測(cè)功能，在正常運(yùn)行期間，裝置的單一電子元件的單一電子元件(出口繼電器除外出口繼電器除外)損壞時(shí)，不應(yīng)造成裝置誤動(dòng)作，損壞時(shí)，不應(yīng)造成裝置誤動(dòng)作， 且應(yīng)發(fā)出裝置異常信號(hào)。且應(yīng)發(fā)出裝置異常信號(hào)。 （3）裝置應(yīng)設(shè)有硬件閉鎖回路，只有在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)）裝置應(yīng)設(shè)有硬件閉鎖回路，只有在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，才允許解除閉鎖。，才允許解除閉鎖。 （4）裝置應(yīng)具有自復(fù)位功能，在正常情況下，裝置不應(yīng)出現(xiàn)）裝置應(yīng)具有自復(fù)位功能，在正常情況下，裝置不應(yīng)出現(xiàn)程序死循環(huán)的情況，在因干擾而造成程序死循環(huán)時(shí)，應(yīng)能通過(guò)自程序死循環(huán)的情況，在因干擾而造成程

39、序死循環(huán)時(shí)，應(yīng)能通過(guò)自 復(fù)位電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。復(fù)位電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。 （5）裝置應(yīng)具有與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方通信的接口和功能，）裝置應(yīng)具有與當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)方通信的接口和功能，裝置通信傳輸規(guī)約應(yīng)符合裝置通信傳輸規(guī)約應(yīng)符合 DL/T667-1999的規(guī)定的規(guī)定 。 （6）裝置應(yīng)記錄必要的信息（如故障波形數(shù)據(jù)），并通過(guò)接）裝置應(yīng)記錄必要的信息（如故障波形數(shù)據(jù)），并通過(guò)接口送出；信息不應(yīng)丟失并可重復(fù)輸出，記錄信息內(nèi)容主要用于判口送出；信息不應(yīng)丟失并可重復(fù)輸出，記錄信息內(nèi)容主要用于判別裝置各部分工作是否正常，動(dòng)作是否正常。別裝置各部分工作是否正常，動(dòng)作是否正常。 （7）裝置的所有引出端子不允許與

40、裝置的）裝置的所有引出端子不允許與裝置的CPU及及A/D工作電工作電源系統(tǒng)有直接電氣聯(lián)系。針對(duì)不同回路，應(yīng)分別采用光電耦合、源系統(tǒng)有直接電氣聯(lián)系。針對(duì)不同回路，應(yīng)分別采用光電耦合、繼電器轉(zhuǎn)接、帶屏蔽層的變壓器磁耦合等隔離措施。繼電器轉(zhuǎn)接、帶屏蔽層的變壓器磁耦合等隔離措施。 （8）裝置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘及主要?jiǎng)幼餍盘?hào)在失去直流電源的情況）裝置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘及主要?jiǎng)幼餍盘?hào)在失去直流電源的情況下不能丟失，在電源恢復(fù)正常后能重新正確顯示并輸出下不能丟失，在電源恢復(fù)正常后能重新正確顯示并輸出 。 （9）裝置應(yīng)具有自動(dòng)對(duì)時(shí)功能。）裝置應(yīng)具有自動(dòng)對(duì)時(shí)功能。 此外，此外，DL/T 993-2006電力系統(tǒng)失步解列裝置通用

41、技術(shù)條電力系統(tǒng)失步解列裝置通用技術(shù)條件件對(duì)失步解列裝置還有如下的技術(shù)要求對(duì)失步解列裝置還有如下的技術(shù)要求 ： （1）裝置在系統(tǒng)發(fā)生各種故障、轉(zhuǎn)換性故障、同步振蕩等非）裝置在系統(tǒng)發(fā)生各種故障、轉(zhuǎn)換性故障、同步振蕩等非失步振蕩情況下不應(yīng)誤動(dòng)作。失步振蕩情況下不應(yīng)誤動(dòng)作。 （2）對(duì)于周期大于等于）對(duì)于周期大于等于160ms的失步振蕩，裝置應(yīng)能正確判的失步振蕩，裝置應(yīng)能正確判斷失步振蕩周期次數(shù)并正確動(dòng)作。斷失步振蕩周期次數(shù)并正確動(dòng)作。 （3）系統(tǒng)在非全相運(yùn)行時(shí)，裝置不應(yīng)誤動(dòng)作；系統(tǒng)非全）系統(tǒng)在非全相運(yùn)行時(shí)，裝置不應(yīng)誤動(dòng)作；系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)發(fā)生失步振蕩的情況下，裝置不宜動(dòng)作；在非全相相運(yùn)行時(shí)發(fā)生失步振蕩

42、的情況下，裝置不宜動(dòng)作；在非全相消除后系統(tǒng)仍處于失步振蕩狀態(tài)，裝置應(yīng)正確動(dòng)作。消除后系統(tǒng)仍處于失步振蕩狀態(tài)，裝置應(yīng)正確動(dòng)作。 （4）裝置應(yīng)具有動(dòng)作區(qū)域判別功能，并能方便地確定裝）裝置應(yīng)具有動(dòng)作區(qū)域判別功能，并能方便地確定裝置的動(dòng)作范圍以方便與其他安裝點(diǎn)裝置配合。置的動(dòng)作范圍以方便與其他安裝點(diǎn)裝置配合。 （5）裝置應(yīng)具有振蕩周期次數(shù)的整定，以方便與其他安）裝置應(yīng)具有振蕩周期次數(shù)的整定，以方便與其他安裝點(diǎn)裝置配合。裝點(diǎn)裝置配合。 （6）裝置應(yīng)在確認(rèn)系統(tǒng)失步（失步振蕩中心兩側(cè)母線電）裝置應(yīng)在確認(rèn)系統(tǒng)失步（失步振蕩中心兩側(cè)母線電壓相位差擺過(guò)壓相位差擺過(guò)180后動(dòng)作。后動(dòng)作。 （7）裝置應(yīng)能正確判別加速

43、失步、減速失步。）裝置應(yīng)能正確判別加速失步、減速失步。 （8）當(dāng)失步振蕩中心在裝置安裝處附近時(shí)，裝置應(yīng)能可）當(dāng)失步振蕩中心在裝置安裝處附近時(shí)，裝置應(yīng)能可靠動(dòng)作?？縿?dòng)作。 （9）裝置在）裝置在TV 斷線、斷線、TA斷線時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作。斷線時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作。 （10）裝置不宜在兩側(cè)電勢(shì)角在）裝置不宜在兩側(cè)電勢(shì)角在180附近時(shí)開斷斷路器附近時(shí)開斷斷路器 （11）當(dāng)系統(tǒng)允許采用再同步控制時(shí)，裝置宜按失步振蕩）當(dāng)系統(tǒng)允許采用再同步控制時(shí)，裝置宜按失步振蕩周期次數(shù)分級(jí)輸出控制，盡可能使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)再同步。周期次數(shù)分級(jí)輸出控制，盡可能使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)再同步。4.4 4.4 基于相角變化的失步解列裝置基于相角變化的失步解列裝

44、置 目前，國(guó)內(nèi)廠家研制的失步解列裝置采用的失步解列判據(jù)目前，國(guó)內(nèi)廠家研制的失步解列裝置采用的失步解列判據(jù)主要是第一節(jié)中介紹的相位角原理的失步解列判據(jù)，主要是第一節(jié)中介紹的相位角原理的失步解列判據(jù)，ucos變變化規(guī)律的失步解列判據(jù)和按有功及功角的變化趨勢(shì)判斷的失步化規(guī)律的失步解列判據(jù)和按有功及功角的變化趨勢(shì)判斷的失步解列判據(jù)。其中解列判據(jù)。其中,采用相位角原理的失步解列判據(jù)研制失步解列采用相位角原理的失步解列判據(jù)研制失步解列裝置的廠家較多，這些廠家生產(chǎn)的失步解列裝置在電力系統(tǒng)中裝置的廠家較多，這些廠家生產(chǎn)的失步解列裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也最為廣泛。以下結(jié)合的應(yīng)用也最為廣泛。以下結(jié)合 SCS-20

45、0F型失步解列裝置介紹型失步解列裝置介紹失步解列裝置的原理及特點(diǎn)。失步解列裝置的原理及特點(diǎn)。4.4.1 SCS-200F型失步解列裝置工作原理型失步解列裝置工作原理1、電氣量的計(jì)算原理、電氣量的計(jì)算原理有功功率計(jì)算方法為有功功率計(jì)算方法為無(wú)功功率算法為無(wú)功功率算法為11()Na ab bc ckkPu iu iu iN()()()14441()NNaNbNcka kb kc kkQuiuiuiN 根據(jù)有功及無(wú)功功率計(jì)算相角根據(jù)有功及無(wú)功功率計(jì)算相角式中式中:N:N為每個(gè)周波的采用點(diǎn)數(shù)，為每個(gè)周波的采用點(diǎn)數(shù)，ua、ub、uc為為a、b、c三相電壓三相電壓的瞬時(shí)采用值的瞬時(shí)采用值 , ua(k-N

46、/4)、ub(k-N/4)、uc(k-N/4)為為a、b、c三相電壓三相電壓1/4個(gè)周個(gè)周波前的瞬時(shí)采用值波前的瞬時(shí)采用值,ia、ib、ic為為a、b、c三相電流的瞬時(shí)采用值。三相電流的瞬時(shí)采用值。 2. 2. 啟動(dòng)原理啟動(dòng)原理 裝置設(shè)有硬件閉鎖回路，在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，裝置根裝置設(shè)有硬件閉鎖回路，在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，裝置根據(jù)功率變化量啟動(dòng)或相位角變化啟動(dòng)，可解除閉鎖，啟動(dòng)元件據(jù)功率變化量啟動(dòng)或相位角變化啟動(dòng)，可解除閉鎖，啟動(dòng)元件動(dòng)作后開放出口繼電器回路的正電源。此時(shí)軟件各功能模塊的動(dòng)作后開放出口繼電器回路的正電源。此時(shí)軟件各功能模塊的啟動(dòng)是相互獨(dú)立的。這種方式既保證了在各種事故情況下裝置

47、啟動(dòng)是相互獨(dú)立的。這種方式既保證了在各種事故情況下裝置能可靠啟動(dòng)進(jìn)入事故判別狀態(tài)，又保證了在正常運(yùn)行情況下裝能可靠啟動(dòng)進(jìn)入事故判別狀態(tài)，又保證了在正常運(yùn)行情況下裝置運(yùn)行的可靠性。置運(yùn)行的可靠性。arctanQP3. 3. 失步振蕩的判斷失步振蕩的判斷 首先把首先把4個(gè)象限內(nèi)的相位角個(gè)象限內(nèi)的相位角（相當(dāng)于測(cè)量阻抗的相位角）（相當(dāng)于測(cè)量阻抗的相位角）劃劃分為分為6個(gè)區(qū)個(gè)區(qū): 12之間為之間為I區(qū)區(qū), 290之間為之間為II區(qū)區(qū)，903之間為之間為III區(qū)區(qū) , 34之間為之間為IV區(qū)區(qū), 4270之間為之間為V區(qū)區(qū), 2701之間為之間為VI區(qū)。區(qū)。系統(tǒng)正常情況下一般運(yùn)行在系統(tǒng)正常情況下一般運(yùn)行

48、在I區(qū)與區(qū)與IV區(qū)。根據(jù)上述失步振蕩過(guò)程區(qū)。根據(jù)上述失步振蕩過(guò)程中相位角的變化規(guī)律，把中相位角的變化規(guī)律，把IIIIIIIV作為正方向判斷區(qū)作為正方向判斷區(qū) 如圖如圖16(a),16(a),把把IVVVII作為反方向判斷區(qū)作為反方向判斷區(qū) 如圖如圖16(b),16(b),把把IIV作為振蕩中心附近的判斷區(qū)作為振蕩中心附近的判斷區(qū) 如圖如圖16(c)16(c)圖16 相位角判斷區(qū)劃分(a)正方向判斷區(qū);(b)反方向判斷區(qū);(c)振蕩中心判斷區(qū) 判斷振蕩中心在正方向：正常運(yùn)行在判斷振蕩中心在正方向：正常運(yùn)行在I區(qū)時(shí)（送端），從區(qū)時(shí)（送端），從 I區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)II區(qū)、區(qū)、III區(qū)

49、、區(qū)、IV區(qū)，則認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩區(qū)，則認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩周期；正常運(yùn)行在周期；正常運(yùn)行在IV區(qū)時(shí)（受端），從區(qū)時(shí)（受端），從IV區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)III區(qū)、區(qū)、II區(qū)、區(qū)、I區(qū)，也認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩周期。區(qū)，也認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩周期。 判斷振蕩中心在反方向：正常運(yùn)行在判斷振蕩中心在反方向：正常運(yùn)行在I區(qū)時(shí)（送端），從區(qū)時(shí)（送端），從I區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)VI區(qū)、區(qū)、V區(qū)、區(qū)、IV區(qū)，則認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩區(qū)，則認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩周期；正常運(yùn)行在周期；正常運(yùn)行在IV區(qū)時(shí)（受端），區(qū)時(shí)（受端）， 從從IV區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)區(qū)開始按順序經(jīng)過(guò)V區(qū)、區(qū)、VI區(qū)、區(qū)、I區(qū)，也認(rèn)為經(jīng)

50、歷了一個(gè)振蕩周期。區(qū)，也認(rèn)為經(jīng)歷了一個(gè)振蕩周期。 判斷振蕩中心就在安裝處附近：判斷振蕩中心就在安裝處附近： （1）電壓包絡(luò)線的最小值必須出現(xiàn)很低數(shù)值）電壓包絡(luò)線的最小值必須出現(xiàn)很低數(shù)值 (檢測(cè)到電壓有檢測(cè)到電壓有效值低于效值低于20%UN）；）； （2）正常運(yùn)行在）正常運(yùn)行在I區(qū)時(shí)，從區(qū)時(shí)，從I區(qū)開始突變到區(qū)開始突變到IV區(qū)（或跨越區(qū)（或跨越II、III中的一個(gè)區(qū)）中的一個(gè)區(qū)）,再回到再回到I區(qū)，作為一個(gè)失步振蕩周期；區(qū)，作為一個(gè)失步振蕩周期； （3）正常運(yùn)行在）正常運(yùn)行在IV區(qū)，從區(qū)，從IV區(qū)開始變到區(qū)開始變到I區(qū)（或跨越區(qū)（或跨越III、II中的一個(gè)區(qū)），再回中的一個(gè)區(qū)），再回IV區(qū)，作為

51、一個(gè)失步振蕩周期。區(qū)，作為一個(gè)失步振蕩周期。 同時(shí)滿足（同時(shí)滿足（1）（）（2）或（）或（1）（）（3）時(shí)，判為出現(xiàn)失步振蕩）時(shí)，判為出現(xiàn)失步振蕩，且振蕩中心就在安裝處附近。，且振蕩中心就在安裝處附近。 4、動(dòng)作區(qū)范圍的判斷、動(dòng)作區(qū)范圍的判斷 對(duì)于失步振蕩解列裝置來(lái)說(shuō)其動(dòng)作區(qū)是指系統(tǒng)發(fā)生對(duì)于失步振蕩解列裝置來(lái)說(shuō)其動(dòng)作區(qū)是指系統(tǒng)發(fā)生失步失步振蕩振蕩時(shí)，時(shí)，振蕩中心落在該區(qū)范圍振蕩中心落在該區(qū)范圍內(nèi)裝置應(yīng)能動(dòng)作。換言之，內(nèi)裝置應(yīng)能動(dòng)作。換言之，振蕩中心不在預(yù)定的動(dòng)作范圍內(nèi)時(shí)裝置應(yīng)該不動(dòng)作。確定動(dòng)振蕩中心不在預(yù)定的動(dòng)作范圍內(nèi)時(shí)裝置應(yīng)該不動(dòng)作。確定動(dòng)作范圍時(shí)，需要考慮的因素是：作范圍時(shí)，需要考慮的因素

52、是： （1）是否與同一系統(tǒng)內(nèi)的其他解列裝置相配合，如有其）是否與同一系統(tǒng)內(nèi)的其他解列裝置相配合，如有其他解列裝置，則應(yīng)劃分各裝置的動(dòng)作區(qū)范圍。他解列裝置，則應(yīng)劃分各裝置的動(dòng)作區(qū)范圍。 （2）一般應(yīng)考慮動(dòng)作區(qū)為本線路全長(zhǎng)）一般應(yīng)考慮動(dòng)作區(qū)為本線路全長(zhǎng)及相鄰線路的一部及相鄰線路的一部分。分。 通常采用振蕩時(shí)電壓包絡(luò)線的最低值來(lái)確定動(dòng)作區(qū)的通常采用振蕩時(shí)電壓包絡(luò)線的最低值來(lái)確定動(dòng)作區(qū)的范圍范圍。 振蕩中心處包絡(luò)線的最低電壓值為零，離振蕩中心振蕩中心處包絡(luò)線的最低電壓值為零，離振蕩中心越遠(yuǎn)，包絡(luò)線的最低電壓值也就越高，對(duì)于一個(gè)具體的系統(tǒng)越遠(yuǎn)，包絡(luò)線的最低電壓值也就越高，對(duì)于一個(gè)具體的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，振蕩中心確定了，系統(tǒng)各點(diǎn)的最低電壓值是可以計(jì)算來(lái)說(shuō)，振蕩中心確定了，系統(tǒng)各點(diǎn)的最低電壓值是可以計(jì)算出來(lái)的。假定振蕩中心落在動(dòng)作區(qū)的邊界上時(shí)，可以求出解出來(lái)的。假定振蕩中心落在動(dòng)作區(qū)的邊界上時(shí)，可以求出解列裝置安裝點(diǎn)處的最低電壓值，考慮到運(yùn)行方式的某些變化列裝