自動裝置原理第22-1次課第6章(1-2節(jié))

1、電力系統(tǒng)自動裝置原理 水電學院電力系 王德意6 電力系統(tǒng)自動低頻減載及其他安全自動控制裝置6.1 自動低頻減載6.2 其他安全自動控制裝置6.1.1 概述電力系統(tǒng)事故情況下，系統(tǒng)可能產生嚴重的有功缺額，電力系統(tǒng)事故情況下，系統(tǒng)可能產生嚴重的有功缺額，因而導致系統(tǒng)頻率大幅度下降。因而導致系統(tǒng)頻率大幅度下降。所缺功率已經大大超過系統(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，采取切除相應用戶的辦法來減少系統(tǒng)率降到某值以下，采取切除相應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。的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允許的限額之內。這種辦

2、法稱為按頻率自動減負荷。這種辦法稱為按頻率自動減負荷。UFLS（Under Frequency Load Shedding）。）。6.1.1 概述頻率波動的兩種形式 計劃外負荷引起的頻率波動，采用一次調頻可以恢復頻率至允許范圍（頻率限值），采用二次調頻可以恢復值額定值。 系統(tǒng)事故時出現嚴重功率缺額，超過熱備用容量，應切除部分負荷，恢復頻率至允許運行范圍6.1.1 概述系統(tǒng)頻率的事故限值（1）汽輪機對頻率的限值的影響 49HZ以下，葉片裂紋，45HZ以下，葉片因共振而斷裂（2）頻率崩潰對頻率限值的影響 47HZ以下，電廠廠用機械功率下降，鍋爐出力下降，引起頻率出現血崩下降。（3）電壓崩潰對頻率限

3、值的影響 45HZ以下，勵磁機輸出電壓下降，機組無功出力下降，導致系統(tǒng)電壓崩潰（4）用戶對頻率限值的要求6.1.2 電力系統(tǒng)頻率靜態(tài)特性較大功率缺額，功率缺額由負荷頻率效應承擔，導致系統(tǒng)頻率降低，若仍在允許頻率限值內，則可短時繼續(xù)運行。已知系統(tǒng)功率缺額，即可根據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)機組總額定容量：系統(tǒng)機組總額定容量：450MW系統(tǒng)負荷：系統(tǒng)負荷：430MW負荷調節(jié)效應為負荷調節(jié)效應為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的機組，不采取的機組，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)頻率動態(tài)特性系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數規(guī)律變化，系統(tǒng)頻率變化不是瞬間完成的，而是按指數規(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穩(wěn)定運行頻率由功率缺額引起的另一個穩(wěn)定運行頻率 Tf系統(tǒng)頻率變化的時間常數，它與系統(tǒng)等值機組慣系統(tǒng)頻率變化的時間常數，它與系統(tǒng)等值機組慣性常數以及負

5、荷調節(jié)效應系數性常數以及負荷調節(jié)效應系數KL 有關，一般在（有關，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。 )( ,*數為系統(tǒng)等值機組慣性常xLxLNGNfTKTPPT6.1.3 電力系統(tǒng)頻率動態(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時切除與功率時切除與功率缺額相等的負荷，缺額相等的負荷，頻率恢復的過程頻率恢復的過程e為頻率下降到為頻率下降到f1時，切除負荷時，切除負荷量小于功率缺額，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 自動低頻減載的工作原理（1）最動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，也能斷開相應的用戶，避免系統(tǒng)的瓦解，使頻率趨于穩(wěn)定。 對系統(tǒng)中可能發(fā)生的最大功率缺額應作具體分析：有的按系統(tǒng)中斷開最大容量的機組來考慮；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荷裝置上的負荷的總數?？紤]到負荷調節(jié)效應，接于減負荷裝置上的負荷總功率可以比最大功率缺額小些。 自動低頻減載是一種反事故措施，并不要求系統(tǒng)頻率恢復到額定值，一般希望其恢復到49.5-50Hz之間。6.1.4 自動低頻減載的工作原理由負荷的

7、功率效應，如下關系成立當系統(tǒng)負荷,系統(tǒng)最大功率缺額，系統(tǒng)恢復頻率確定后，即可求解自動減載功率值。*maxmaxmaxfKPPPPLLLNLh*maxmax1fKfPKPPLLhL6.1.4 自動低頻減載的工作原理例62已知系統(tǒng)總功率為5000MW，設想系統(tǒng)最大功率缺額為1200MW，系統(tǒng)負荷調節(jié)效應系數為2，自動低頻減載動作后，希望系統(tǒng)恢復頻率為48Hz，求接入低頻減載裝置的功率值。04. 02104. 05000212001*maxmaxfKfPKPPLLhL04. 0504850*fMWPL870max6.1.4 自動低頻減載的工作原理（2）自動低頻減載的動作順序點1：系統(tǒng)發(fā)生了大量的有功

8、功率缺額 點2：頻率下降到f1，第一輪繼電器起動，經一定時間t1點3：斷開一部分用戶，這就是第一次對功率缺額進行的計算點3-4：如果功率缺額比較大，第一次計算不能求到系統(tǒng)有功功率缺額的數值，那么頻率還會繼續(xù)下降，很顯然由于切除了一部分負荷，功率缺額已經減小，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 自動低頻減載的工作原理（2）自動低頻減載的動作順序點4：當頻率下降到f2時，第二輪頻率繼電器啟動，經一定時間t2后點5：又斷開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償。頻率開始沿56曲線回升，最后穩(wěn)定在f(2) 。 逐次逼近：進行一次次的計算，直到找到

9、系統(tǒng)功率缺額的數值（同時也斷開了相應的用戶）。即系統(tǒng)頻率重新穩(wěn)定下來或出現回升時，這個過程才會結束。 6.1.4 自動低頻減載的工作原理（3）頻率分級第一級啟動頻率 切機越早越好，即啟動頻率越高越好 需旋轉備用容量的時間延遲 48.5-49Hz，水電廠調節(jié)較慢，取低值末級啟動頻率 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 自動低頻減載的工作原理（3）頻率分級級差的選擇： 原則：在前一級動作以后還不能制止頻率下降的情況下，后一級才啟動。 需考慮頻率測量誤差。eff1ff ttf 2fyf f ytffff2頻率最大測量誤差:f響應

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