自動(dòng)裝置原理第22-1次課第6章(1-2節(jié))

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理 水電學(xué)院電力系 王德意6 電力系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載及其他安全自動(dòng)控制裝置6.1 自動(dòng)低頻減載6.2 其他安全自動(dòng)控制裝置6.1.1 概述電力系統(tǒng)事故情況下，系統(tǒng)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的有功缺額，電力系統(tǒng)事故情況下，系統(tǒng)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的有功缺額，因而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率大幅度下降。因而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率大幅度下降。所缺功率已經(jīng)大大超過系統(tǒng)熱備用容量，只能在系統(tǒng)頻所缺功率已經(jīng)大大超過系統(tǒng)熱備用容量，只能在系統(tǒng)頻率降到某值以下，采取切除相應(yīng)用戶的辦法來減少系統(tǒng)率降到某值以下，采取切除相應(yīng)用戶的辦法來減少系統(tǒng)的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內(nèi)。的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內(nèi)。這種辦

2、法稱為按頻率自動(dòng)減負(fù)荷。這種辦法稱為按頻率自動(dòng)減負(fù)荷。UFLS（Under Frequency Load Shedding）。）。6.1.1 概述頻率波動(dòng)的兩種形式 計(jì)劃外負(fù)荷引起的頻率波動(dòng)，采用一次調(diào)頻可以恢復(fù)頻率至允許范圍（頻率限值），采用二次調(diào)頻可以恢復(fù)值額定值。 系統(tǒng)事故時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重功率缺額，超過熱備用容量，應(yīng)切除部分負(fù)荷，恢復(fù)頻率至允許運(yùn)行范圍6.1.1 概述系統(tǒng)頻率的事故限值（1）汽輪機(jī)對(duì)頻率的限值的影響 49HZ以下，葉片裂紋，45HZ以下，葉片因共振而斷裂（2）頻率崩潰對(duì)頻率限值的影響 47HZ以下，電廠廠用機(jī)械功率下降，鍋爐出力下降，引起頻率出現(xiàn)血崩下降。（3）電壓崩潰對(duì)頻率限

3、值的影響 45HZ以下，勵(lì)磁機(jī)輸出電壓下降，機(jī)組無功出力下降，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰（4）用戶對(duì)頻率限值的要求6.1.2 電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性較大功率缺額，功率缺額由負(fù)荷頻率效應(yīng)承擔(dān)，導(dǎo)致系統(tǒng)頻率降低，若仍在允許頻率限值內(nèi)，則可短時(shí)繼續(xù)運(yùn)行。已知系統(tǒng)功率缺額，即可根據(jù)下式求取頻率降低值。hLPKf1LNLhNhLNPKPfPKfff*5016.1.2 電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性例例61系統(tǒng)機(jī)組總額定容量：系統(tǒng)機(jī)組總額定容量：450MW系統(tǒng)負(fù)荷：系統(tǒng)負(fù)荷：430MW負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)為負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)為1.5發(fā)生事故，突然切除額定容量為發(fā)生事故，突然切除額定容量為100MW的機(jī)組，不采取的機(jī)組，不采取任何措施，求事故

4、情況下的穩(wěn)態(tài)頻率值。任何措施，求事故情況下的穩(wěn)態(tài)頻率值。解：系統(tǒng)功率缺額為：解：系統(tǒng)功率缺額為：100備用容量備用容量100（450430）80MWF=43.8HzLNLhNhLNPKPfPKfff*501HzPKPfLNLh2 . 64205 . 1805050*6.1.3 電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數(shù)規(guī)律變化，系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數(shù)規(guī)律變化，其表示式為：其表示式為：式中式中 f由功率缺額引起的另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行頻率由功率缺額引起的另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行頻率 Tf系統(tǒng)頻率變化的時(shí)間常數(shù)，它與系統(tǒng)等值機(jī)組慣系統(tǒng)頻率變化的時(shí)間常數(shù)，它與系統(tǒng)等值機(jī)組慣性常數(shù)以及負(fù)

5、荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)性常數(shù)以及負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KL 有關(guān)，一般在（有關(guān)，一般在（410）間。大系統(tǒng)間。大系統(tǒng)Tf較大，小系統(tǒng)較大，小系統(tǒng)Tf較小。較小。 )( ,*數(shù)為系統(tǒng)等值機(jī)組慣性常xLxLNGNfTKTPPT6.1.3 電力系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)特性eff1fafbf1ttabcdea,b為無任何措為無任何措施，頻率下降曲施，頻率下降曲線，穩(wěn)態(tài)值與功線，穩(wěn)態(tài)值與功率缺額成比例率缺額成比例c為頻率下降到為頻率下降到f1時(shí)切除與功率時(shí)切除與功率缺額相等的負(fù)荷，缺額相等的負(fù)荷，頻率恢復(fù)的過程頻率恢復(fù)的過程e為頻率下降到為頻率下降到f1時(shí)，切除負(fù)荷時(shí)，切除負(fù)荷量小于功率缺額，量小于功率缺額，頻率繼續(xù)下降到頻率繼

6、續(xù)下降到b過程頻率穩(wěn)態(tài)過程頻率穩(wěn)態(tài)值的過程值的過程6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（1）最動(dòng)減載功率的確定保證在系統(tǒng)發(fā)生最大可能的功率缺額時(shí)，也能斷開相應(yīng)的用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。 對(duì)系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應(yīng)作具體分析：有的按系統(tǒng)中斷開最大容量的機(jī)組來考慮；有的要按斷開發(fā)電廠高壓母線來考慮等。 系統(tǒng)功率最大缺額確定以后，就可以考慮接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷的總數(shù)。考慮到負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，接于減負(fù)荷裝置上的負(fù)荷總功率可以比最大功率缺額小些。 自動(dòng)低頻減載是一種反事故措施，并不要求系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定值，一般希望其恢復(fù)到49.5-50Hz之間。6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理由負(fù)荷的

7、功率效應(yīng)，如下關(guān)系成立當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷,系統(tǒng)最大功率缺額，系統(tǒng)恢復(fù)頻率確定后，即可求解自動(dòng)減載功率值。*maxmaxmaxfKPPPPLLLNLh*maxmax1fKfPKPPLLhL6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理例62已知系統(tǒng)總功率為5000MW，設(shè)想系統(tǒng)最大功率缺額為1200MW，系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為2，自動(dòng)低頻減載動(dòng)作后，希望系統(tǒng)恢復(fù)頻率為48Hz，求接入低頻減載裝置的功率值。04. 02104. 05000212001*maxmaxfKfPKPPLLhL04. 0504850*fMWPL870max6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（2）自動(dòng)低頻減載的動(dòng)作順序點(diǎn)1：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功

8、功率缺額 點(diǎn)2：頻率下降到f1，第一輪繼電器起動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間t1點(diǎn)3：斷開一部分用戶，這就是第一次對(duì)功率缺額進(jìn)行的計(jì)算點(diǎn)3-4：如果功率缺額比較大，第一次計(jì)算不能求到系統(tǒng)有功功率缺額的數(shù)值，那么頻率還會(huì)繼續(xù)下降，很顯然由于切除了一部分負(fù)荷，功率缺額已經(jīng)減小，所有頻率將按3-4的曲線而不是3-3曲線繼續(xù)下降。 6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（2）自動(dòng)低頻減載的動(dòng)作順序點(diǎn)4：當(dāng)頻率下降到f2時(shí)，第二輪頻率繼電器啟動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間t2后點(diǎn)5：又?jǐn)嚅_了接于第二輪頻率繼電器上的用戶。 5-6：系統(tǒng)有功功率缺額得到補(bǔ)償。頻率開始沿56曲線回升，最后穩(wěn)定在f(2) 。 逐次逼近：進(jìn)行一次次的計(jì)算，直到找到

9、系統(tǒng)功率缺額的數(shù)值（同時(shí)也斷開了相應(yīng)的用戶）。即系統(tǒng)頻率重新穩(wěn)定下來或出現(xiàn)回升時(shí)，這個(gè)過程才會(huì)結(jié)束。 6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（3）頻率分級(jí)第一級(jí)啟動(dòng)頻率 切機(jī)越早越好，即啟動(dòng)頻率越高越好 需旋轉(zhuǎn)備用容量的時(shí)間延遲 48.5-49Hz，水電廠調(diào)節(jié)較慢，取低值末級(jí)啟動(dòng)頻率 受系統(tǒng)“頻率崩潰”和“電壓崩潰”的約束 火電廠，46-46.5Hz為宜工作頻率范圍：4649Hz6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（3）頻率分級(jí)級(jí)差的選擇： 原則：在前一級(jí)動(dòng)作以后還不能制止頻率下降的情況下，后一級(jí)才啟動(dòng)。 需考慮頻率測(cè)量誤差。eff1ff ttf 2fyf f ytffff2頻率最大測(cè)量誤差:f響應(yīng)

10、時(shí)間內(nèi)的頻率變化:tf頻率裕度:yf6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理模擬式裝置：級(jí)差為0.5Hz數(shù)字式裝置：級(jí)差為0.2-0.3Hz工作頻率范圍：4649Hz模擬式裝置：56級(jí)切負(fù)荷數(shù)字式裝置：更多一些ytffff26.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（4）每級(jí)切除負(fù)荷的限值特殊輪的功用與斷開功率的選擇：1） 第i輪動(dòng)作后，系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在低于恢復(fù)頻率的低限，但又不足使i +1輪減負(fù)荷裝置動(dòng)作 2） 特殊輪的動(dòng)作頻率等于恢復(fù)頻率的低限3） 它是在系統(tǒng)頻率已比較穩(wěn)定時(shí)動(dòng)作的，因此其動(dòng)作時(shí)限可以取系統(tǒng)頻率時(shí)間常數(shù)Tf的23倍，一般為1525s *11*1)()1 (hLhiLikLKLfKffKPP6.1.4 自動(dòng)低頻減載的工作原理（5）自動(dòng)低頻減載的時(shí)限a)為了防止在系統(tǒng)發(fā)生振蕩或系統(tǒng)電壓短時(shí)間下降時(shí)ZPJH裝置的誤動(dòng)作，要求裝置能帶有一些時(shí)限b)但時(shí)限太長(zhǎng)將使系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，頻率會(huì)危險(xiǎn)地降低到臨