自動按頻率減負(fù)荷和其他安全自動裝置ppt課件

1、教材配套電子教案教材配套電子教案電力系統(tǒng)自動裝置電力系統(tǒng)自動裝置張瑛張瑛 高陽高陽 編制編制第六章第六章 自動按頻率減負(fù)荷和安全自動裝置自動按頻率減負(fù)荷和安全自動裝置第一節(jié)第一節(jié) 自動按頻率減負(fù)荷概述自動按頻率減負(fù)荷概述一、低頻運(yùn)行的危害一、低頻運(yùn)行的危害二、限制頻率下降的措施二、限制頻率下降的措施 (1)(1)動用系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)動用系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用容量備用容量(2)(2)應(yīng)迅速啟動備用機(jī)應(yīng)迅速啟動備用機(jī)組組(3)(3)按頻率自動減去負(fù)按頻率自動減去負(fù)荷荷負(fù)荷靜態(tài)頻率特性負(fù)荷靜態(tài)頻率特性系統(tǒng)總有功負(fù)荷與系統(tǒng)總有功負(fù)荷與f f的關(guān)系的關(guān)系1負(fù)荷消耗與頻率無關(guān)3負(fù)荷消耗與頻率的高次方成正比2負(fù)荷消耗

2、與頻率的平方成正比負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng) 頻率上升或下降頻率上升或下降, ,系統(tǒng)總有功負(fù)荷消耗的有功功率增加或減少系統(tǒng)總有功負(fù)荷消耗的有功功率增加或減少, ,稱為負(fù)稱為負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)KLK KL L隨負(fù)荷類型隨負(fù)荷類型, ,季節(jié)變化一般在季節(jié)變化一般在1-31-3范圍內(nèi)范圍內(nèi). .第二節(jié)第二節(jié) 自動按頻率減負(fù)荷工作原理自動按頻率減負(fù)荷工作原理一、不切除負(fù)荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值一、不切除負(fù)荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值 假設(shè)電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生有功功率缺額假設(shè)電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生有功功率缺額P PV V為系統(tǒng)額定總負(fù)為系統(tǒng)額定總負(fù)PL.n的的2020時，系統(tǒng)頻率要降低，如果僅由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)來補(bǔ)

3、償有功時，系統(tǒng)頻率要降低，如果僅由負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)來補(bǔ)償有功缺額，由教材（缺額，由教材（5-45-4）式可得）式可得不切除負(fù)荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值不切除負(fù)荷的情況下系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定值nLLLnPKPff*)(52%2050*HzPKPffnLLLn系統(tǒng)頻率下降值為：系統(tǒng)頻率下降值為：設(shè)設(shè)K KL L* *= 2,= 2,那么：那么：系統(tǒng)的頻率會下降到：系統(tǒng)的頻率會下降到：)(45550Hzf三、系統(tǒng)頻率的動態(tài)特性三、系統(tǒng)頻率的動態(tài)特性 電力系統(tǒng)由于有功功率平衡遭到破壞引起系統(tǒng)頻電力系統(tǒng)由于有功功率平衡遭到破壞引起系統(tǒng)頻率發(fā)生變化，頻率從正常狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定值所率發(fā)生變化，頻率從正常狀態(tài)過渡到

4、另一個穩(wěn)定值所經(jīng)歷的時間過程，稱為電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性。經(jīng)歷的時間過程，稱為電力系統(tǒng)的動態(tài)頻率特性。 fNf1fbf af 0t1tabcde6-1圖圖電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)頻頻率率的的動動態(tài)態(tài)特特性性二、最大功率缺額的確定二、最大功率缺額的確定 一般應(yīng)根據(jù)最不利的運(yùn)行方式下發(fā)生事故時，實際可能發(fā)生一般應(yīng)根據(jù)最不利的運(yùn)行方式下發(fā)生事故時，實際可能發(fā)生的最大功率缺額來考慮。的最大功率缺額來考慮。 設(shè)正常運(yùn)行時系統(tǒng)負(fù)荷為設(shè)正常運(yùn)行時系統(tǒng)負(fù)荷為P PLnLn，額定頻率，額定頻率f fn n與恢復(fù)頻率與恢復(fù)頻率f fr r之差為之差為f f。最大功率缺額的確定最大功率缺額的確定*maxmaxfKPPPLn

5、LsV*maxmax1fKfPKPPLnLLVs求接入自動按頻率減負(fù)荷裝置的功率總數(shù)求接入自動按頻率減負(fù)荷裝置的功率總數(shù)PPsmaxsmax例例6-1 6-1 某系統(tǒng)的負(fù)荷總功率為某系統(tǒng)的負(fù)荷總功率為PLPLn n5000 MW5000 MW，設(shè)想系統(tǒng)最大的功率缺額，設(shè)想系統(tǒng)最大的功率缺額PVPVmaxmax為為1000 MW1000 MW（負(fù)荷總功率的（負(fù)荷總功率的2020），設(shè)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為及），設(shè)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為及K KL L* *2 2，自動按頻率減負(fù)荷裝置動作后，希望系統(tǒng)恢復(fù)頻率為自動按頻率減負(fù)荷裝置動作后，希望系統(tǒng)恢復(fù)頻率為f fr r48Hz48Hz，求接入自動，求接入自動

6、按頻率減負(fù)荷裝置的功率總數(shù)按頻率減負(fù)荷裝置的功率總數(shù)P Ps smaxmax。解解 希望恢復(fù)頻率偏差的標(biāo)么值為：希望恢復(fù)頻率偏差的標(biāo)么值為：04.0504850* f)( 2 .65204. 02104. 05000210001*maxmaxMWfKfPKPPLnLLVs接入自動按頻率減負(fù)荷裝置功率總數(shù)為接入自動按頻率減負(fù)荷裝置功率總數(shù)為652.2 MW652.2 MW123n 1f fn 1f nf0t6-2圖圖裝裝置置動動作作的的頻頻率率變變化化三、自動按頻率減負(fù)荷的分級實現(xiàn)三、自動按頻率減負(fù)荷的分級實現(xiàn)第三節(jié)第三節(jié) 有關(guān)自動按頻率減負(fù)荷裝置的幾個問題有關(guān)自動按頻率減負(fù)荷裝置的幾個問題1

7、1第一級啟動頻率第一級啟動頻率f f1 1的選擇的選擇一、動作級數(shù)與動作頻率的確定 一般第一級的啟動頻率整定在一般第一級的啟動頻率整定在48.548.549Hz49Hz。在以水電廠為主的電力系統(tǒng)中，由于水。在以水電廠為主的電力系統(tǒng)中，由于水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動作較慢，所以第一級啟動頻率宜取低值，例如輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)動作較慢，所以第一級啟動頻率宜取低值，例如48Hz48Hz。2 2末級啟動頻率末級啟動頻率f fN N的選擇的選擇 電力系統(tǒng)允許的最低頻率受電力系統(tǒng)允許的最低頻率受“頻率崩潰頻率崩潰”或或“電壓崩潰電壓崩潰”的限制，對于高的限制，對于高溫高壓的火電廠，在頻率低于溫高壓的火電廠，在頻率低于464

8、646.5Hz46.5Hz時，廠用電已不能正常工作。在頻時，廠用電已不能正常工作。在頻率低于率低于45Hz45Hz時，就有時，就有“電壓崩潰電壓崩潰”的危險。因此，末級的啟動頻率以不低于的危險。因此，末級的啟動頻率以不低于464646.5Hz46.5Hz為宜。為宜。 3頻率級數(shù)N和各級動作頻率11fffNN第第i i級動作頻率為級動作頻率為: : fiffi114 4頻率級差的確定頻率級差的確定選擇頻率級差選擇頻率級差f f，有兩種不同的原則，有兩種不同的原則按選擇性確定級差按選擇性確定級差1 這種方法強(qiáng)調(diào)各級動作的次序，要在前一級動作以后還不能制止這種方法強(qiáng)調(diào)各級動作的次序，要在前一級動作以

9、后還不能制止頻率下降的情況下，后一級才動作，否則就是誤動作。頻率下降的情況下，后一級才動作，否則就是誤動作。級差不強(qiáng)調(diào)選擇性級差不強(qiáng)調(diào)選擇性2fifi 1f 0ef if t t6-3圖圖頻頻率率選選擇擇性性級級差差的的確確定定steffff2二、每級最優(yōu)切除負(fù)荷值的確定二、每級最優(yōu)切除負(fù)荷值的確定 某一級自動按頻率減負(fù)荷裝置動作后，系統(tǒng)的頻率某一級自動按頻率減負(fù)荷裝置動作后，系統(tǒng)的頻率能恢復(fù)到希望值的附近能恢復(fù)到希望值的附近 fNfif0t1236-4圖圖典典型型的的系系統(tǒng)統(tǒng)頻頻率率變變化化過過程程rifinifff三、自動按頻率減負(fù)荷的后備級三、自動按頻率減負(fù)荷的后備級如果出現(xiàn)的情況是：如

10、果出現(xiàn)的情況是： 第第i i級動作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在某一值，例如圖級動作后，系統(tǒng)頻率可能穩(wěn)定在某一值，例如圖6 64 4中的中的f fi i ，它既低于我們希，它既低于我們希望的頻率恢復(fù)極限值望的頻率恢復(fù)極限值f fr r，但又不足以使下一自動按頻率減負(fù)荷裝置啟動，因此要裝設(shè)后，但又不足以使下一自動按頻率減負(fù)荷裝置啟動，因此要裝設(shè)后備段，經(jīng)延時，再切除部分負(fù)荷功率備段，經(jīng)延時，再切除部分負(fù)荷功率四、自動按頻率減負(fù)荷裝置誤動作的原因及應(yīng)采取的措施四、自動按頻率減負(fù)荷裝置誤動作的原因及應(yīng)采取的措施1 1、暫態(tài)過程引起的誤動作、暫態(tài)過程引起的誤動作1 1當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故，電壓急劇下降期間有可能引起

11、頻率繼電器誤動作2 2為了使自動按頻率減負(fù)荷裝置的動作反應(yīng)全系統(tǒng)的平均頻率，而不是所接母線的頻率瞬時值1 1 暫態(tài)過程引起的誤動作暫態(tài)過程引起的誤動作3為了防止在系統(tǒng)發(fā)生振蕩時裝置的誤動作 為此，要求裝置有一定的動作時限。當(dāng)然，時限過長不利于各級間的選擇為此，要求裝置有一定的動作時限。當(dāng)然，時限過長不利于各級間的選擇性，也可能在嚴(yán)重故障時會使系統(tǒng)的頻率降低到危險的臨界值以下。所以往性，也可能在嚴(yán)重故障時會使系統(tǒng)的頻率降低到危險的臨界值以下。所以往往采用一個不大的時限往采用一個不大的時限( (通常用通常用0.10.10.2s)0.2s)以躲過暫態(tài)過程可能出現(xiàn)的誤動作。以躲過暫態(tài)過程可能出現(xiàn)的誤動

12、作。2 2、負(fù)荷反饋引起的誤動作、負(fù)荷反饋引起的誤動作 加電流閉鎖加電流閉鎖加滑差閉鎖加滑差閉鎖加電壓閉鎖加電壓閉鎖采取的措施采取的措施 頻率下降速度頻率下降速度d df fd dt t3 3（HzHzs s）可認(rèn)為是系統(tǒng)功率缺額引起的頻率下降。）可認(rèn)為是系統(tǒng)功率缺額引起的頻率下降。 而而d df fd dt t3 3（HzHzs s）可認(rèn)為是負(fù)荷反饋引起的頻率下降。因此，采用）可認(rèn)為是負(fù)荷反饋引起的頻率下降。因此，采用d df fd dt t3 3（HzHzs s）作為）作為滑差閉鎖的條件?；铋]鎖的條件。ABCQF1QF2QF3QF4TAI自自動動按按頻頻率率 減減負(fù)負(fù)荷荷切切負(fù)負(fù)荷荷命命

13、令令負(fù)負(fù)荷荷6-5圖圖電電流流閉閉鎖鎖接接線線示示意意圖圖第四節(jié)第四節(jié) 自動按頻率減負(fù)荷裝置自動按頻率減負(fù)荷裝置 微機(jī)自動按頻率減負(fù)荷裝置的設(shè)置一般分為兩種模式：微機(jī)自動按頻率減負(fù)荷裝置的設(shè)置一般分為兩種模式：集中式：所謂集中式就是在變電站低壓母線上的電壓互感器二次側(cè)裝設(shè)微機(jī)低頻減負(fù)荷裝置，根據(jù)集中式：所謂集中式就是在變電站低壓母線上的電壓互感器二次側(cè)裝設(shè)微機(jī)低頻減負(fù)荷裝置，根據(jù)需要可以每段母線配置一個，也可以整個變電站共同使用一個。需要可以每段母線配置一個，也可以整個變電站共同使用一個。分散式：就是低頻減負(fù)荷的功能被集成在分散的保護(hù)測控單元中，由保護(hù)測控裝置根據(jù)整定值的要分散式：就是低頻減負(fù)

14、荷的功能被集成在分散的保護(hù)測控單元中，由保護(hù)測控裝置根據(jù)整定值的要求通過軟件的設(shè)置直接出口跳閘。這里只介紹數(shù)字式頻率繼電器和集中式的微機(jī)自動按頻率減求通過軟件的設(shè)置直接出口跳閘。這里只介紹數(shù)字式頻率繼電器和集中式的微機(jī)自動按頻率減負(fù)荷裝置。負(fù)荷裝置。 28一、數(shù)字式頻率繼電器一、數(shù)字式頻率繼電器242HZ振振蕩蕩器器濾濾波波器器方方波波形形成成單單穩(wěn)穩(wěn)觸觸發(fā)發(fā)器器200KHZ200KHZ振振蕩蕩器器計計數(shù)數(shù)器器C CP PR RQ Q 頻頻率率整整定定51HZ51HZ 頻頻率率整整定定995HZ995HZ 頻頻率率整整定定festfest脈脈沖沖展展寬寬脈脈沖沖展展寬寬脈脈沖沖展展寬寬DA1D

15、A2DA3DA4&延延時時延延時時延延時時CtOPtHL1HL2HL3KM1KM3驅(qū)驅(qū)動動驅(qū)驅(qū)動動DA5&一一級級二二級級三三級級SA-2KM2KM2T1T2uI12V 6V 1DN5U I 低低電電壓壓閉閉鎖鎖低低電電流流閉閉鎖鎖6-6SZH-1圖圖型型數(shù)數(shù)字字頻頻率率繼繼電電器器原原理理框框圖圖24V 24V 0V穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電源源-S SA A 1 129 a b c duuu0000ttttTCTN脈脈沖沖個個數(shù)數(shù)6-7圖圖頻頻率率測測量量原原理理 a 正正弦弦波波信信號號 b 方方波波 c 單單穩(wěn)穩(wěn)電電路路輸輸出出 d 振振蕩蕩器器時時鐘鐘脈脈沖沖HzNfNTNTfcC51021111第五節(jié)第五節(jié) 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制( (一一) ) 自動切除發(fā)電機(jī)自動切除發(fā)電機(jī)中中間間變變電電所所6-8圖圖線線路路故故障障時時的的切切機(jī)機(jī)方方式式QF1QF1L1L1L2L2A A二、電氣制動二、電氣制動R6-9圖圖電電氣氣制制動動接接線線圖圖32三、自動解列裝置三、自動解列裝置( (一一) )廠用電系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)“解列解列”的應(yīng)用的應(yīng)用GGGG1#TQF 2#3#4#廠廠用用電電6-10圖圖電電廠廠廠廠用用電電系系統(tǒng)統(tǒng)與與系系統(tǒng)統(tǒng)解解列列原原理理圖圖（二）（二） 系