電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術規(guī)定

中華人民共和國國家標準電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術規(guī)定發(fā)布目次前言 Ⅰ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14總體要求 15自動低頻減負荷的基本要求 26自動低頻減負荷的整定計算 27自動低頻減負荷的配置與整定 38低頻解列裝置的設置 4附錄A(資料性)低頻減負荷方案管理流程 5附錄B(資料性)恒定輸出功率發(fā)電機帶集中負荷時的頻率變化動態(tài)過程計算 6附錄C(資料性)越過額定值后的系統(tǒng)頻率變化動態(tài)過程計算 8Ⅰ前言起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國電網(wǎng)運行與控制標準化技術委員會(SAC／TC446)歸口。本文件起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、中國電力科學研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)有限責任公司電力調(diào)度控制中心、國家電網(wǎng)有限公司華東分部、廣東電網(wǎng)有限責任公司、國網(wǎng)陜西省電力公司、國網(wǎng)甘肅省電力公司、國家電網(wǎng)有限公司西北分部、國網(wǎng)寧夏電力有限公司、國家電網(wǎng)公司東北分部、國家電網(wǎng)公司華中分部。1電力系統(tǒng)自動低頻減負荷技術規(guī)定本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)(以下簡稱“系統(tǒng)”)自動低頻減負荷裝置的配置與整定的基本原則和要求，自動低頻減負荷整定計算的基本假定和方法。本文件適用于系統(tǒng)規(guī)劃設計、生產(chǎn)運行和科研制造工作中涉及的自動低頻減負荷技術措施。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB／T15945電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差GBT準則GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則3術語和定義系統(tǒng)運行時的負荷大小。剩余發(fā)電功率出現(xiàn)有功缺額后系統(tǒng)中仍運行的發(fā)電功率總加。系統(tǒng)設計選定的標稱頻率。由于頻率惡性下降造成的系統(tǒng)嚴重事故。4總體要求4．1系統(tǒng)應合理安排自動低頻減負荷的順序及所切負荷量。當整個系統(tǒng)或解列后的局部出現(xiàn)功率缺額時，應有計劃地按頻率下降情況自動減去足夠數(shù)量的負荷，避免造成長時間大面積停電和對重要用戶 (包括廠用電)的災害性停電，使負荷損失盡可能減少到最小。4．2當系統(tǒng)突然發(fā)生有功功率缺額導致系統(tǒng)頻率嚴重下降時，應依靠自動低頻減負荷裝置的動作，使保留運行的負荷容量與運行中的發(fā)電容量相適應。鑒于系統(tǒng)發(fā)電機組的組合(火電、水電、核電、燃氣輪2機組及電廠容量大小及比重，機組對異常頻率的適應性等)、電網(wǎng)結(jié)構和運行方式等有較大的不同，在實際執(zhí)行中應結(jié)合具體系統(tǒng)情況運用。4．3系統(tǒng)的自動低頻減負荷方案，應由電網(wǎng)調(diào)度機構負責制定并監(jiān)督其執(zhí)行。各級供電企業(yè)應負責按方案要求具體實施。自動低頻減負荷裝置的數(shù)量和控制的容量應隨系統(tǒng)負荷的增加而相應地增加。具體管理流程見附錄A。4．4電網(wǎng)調(diào)度機構應定期和當系統(tǒng)條件有重大變動時，對其進行重新審定，為了積累經(jīng)驗，應做好每次重大有功功率缺額事件或事故后的分析總結(jié)工作。5自動低頻減負荷的基本要求5．1當系統(tǒng)發(fā)生有功功率缺額后，應能及時切除相應容量的部分負荷，使保留運行的系統(tǒng)部分能迅速恢復到額定頻率附近繼續(xù)運行，不發(fā)生頻率崩潰，也不使事件后的系統(tǒng)頻率長期懸浮于某一過高或過低b)在任何情況下的頻率下降過程中，應保證系統(tǒng)低頻值與所經(jīng)歷的時間，能與運行中機組的自動低頻保護和電網(wǎng)間聯(lián)絡線的低頻解列保護相配合。頻率下降的最低值還應大于核電廠冷卻行。其他一般情況下，按照GB／T31464對發(fā)電廠和其他相關設備的運行要求，為了保證發(fā)電率保護相協(xié)調(diào)，且留有一定裕度。d)為了保證當整體或事故后可能形成的分片孤立電網(wǎng)發(fā)生大容量功率缺額情況下，能夠合理地均勻減負荷，阻止頻率下降并且不發(fā)生大的潮流波動，防止發(fā)生頻率崩潰事故，同步聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的各電網(wǎng)應采用統(tǒng)一協(xié)調(diào)的低頻減負荷方案，對局部事故后可能出現(xiàn)嚴重功率缺額或功率過剩的孤立電網(wǎng)，可以根據(jù)情況適當調(diào)整，但不應破壞統(tǒng)一方案的總體效果。宜充分利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和抽水蓄能機組的調(diào)節(jié)能力，當系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率下降不低于49．5Hz應動作。5．3應避免因發(fā)生短路故障以及失去供電電源后的負荷反饋引起自動減負荷功能的誤動作。5．4手動低頻減負荷是自動減負荷的必要補充。當電源容量恢復后，應逐步手動恢復被切負荷。6自動低頻減負荷的整定計算考慮事故前后系統(tǒng)各種不同運行方式(包括可能因事故與主系統(tǒng)解列而形成孤立網(wǎng))，依照可能的不同份額的各種有功功率缺額情況，估算自動低頻減負荷裝置的動作行為，求得在各種情況下運行系統(tǒng)的頻率變化極限，檢查其是否滿足第5章規(guī)定的要求。中，在任何一種突然失去某一電源或電廠引起有功功率缺額沖擊的情況下，必然同時引起系統(tǒng)中運行機組間的同步搖擺。其結(jié)果，在系統(tǒng)頻率下降的動態(tài)過程中，在同一時間的系統(tǒng)中各樞紐點的絕對頻率及頻率變化率并不相等，個別點的絕對頻率與系統(tǒng)平均頻率的相差可達±0．2Hz，而頻率變化率則可能相差達數(shù)倍，這種差別，因電網(wǎng)結(jié)構、引起有功功率缺額的事故發(fā)生地點以及事件前后的3系統(tǒng)運行情況不同而各異。在分析和評價系統(tǒng)中不同點自動低頻減負荷裝置的動作行為時，應考慮到上述系統(tǒng)特點。6．2．2自動低頻減負荷的配置和整定，應按照第三級安全穩(wěn)定標準規(guī)定的、可能的有功功率突然缺額情況，為此，宜按反映主系統(tǒng)(或解列后的孤立網(wǎng))頻率的平均變化過程考慮。6．2．3由于系統(tǒng)發(fā)生突然有功功率缺額引起系統(tǒng)頻率下降，系統(tǒng)負荷發(fā)生變化以及在頻率變化過程中機組間的同步搖擺，系統(tǒng)中的潮流與各點電壓也都要發(fā)生動態(tài)變化，電壓的變化又影響負荷量的變化，轉(zhuǎn)而影響系統(tǒng)的頻率變化動態(tài)過程。在進行自動低頻減負荷功能整定計算時，一般情況下，可以略去電壓變化對系統(tǒng)綜合負荷特性的影響。但對于個別特殊情況，例如因短路故障(使機組強行勵磁)形成孤立網(wǎng)后，隨著自動減負荷，系統(tǒng)可能出現(xiàn)短時電壓過高，引起短時負荷增大進而出現(xiàn)負荷過切，這時應結(jié)合具體條件進一步分析。6．2．4宜采用單機帶集中負荷的最簡單模型計算系統(tǒng)平均頻率的動態(tài)變化過程，恒定輸出功率發(fā)電機帶集中負荷時的頻率變化動態(tài)過程計算及應用實例見附錄B。利用最簡單模型計算系統(tǒng)平均頻率變化和進行自動低頻減負荷功能的整定分析時，對有關系統(tǒng)因素可作如下考慮：a)為了求得可能的最大頻率偏移，可不考慮系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)備用容量的作用。b)負荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，一般為1~3，宜采用實測參數(shù)，可通過對實際低頻事故的過程分析，以求得較確切的數(shù)值。51．0Hz，則應在頻率恢復過程中引入系統(tǒng)等價機組的綜合調(diào)速器特性作進一步的計算分析，具體計算分析見附錄C。6．2．5宜采用系統(tǒng)機電仿真程序計算校核每一種發(fā)生有功功率突然缺額情況下，系統(tǒng)中各點頻率的變化絕對情況，但一般并不用以整定計算低頻減負荷裝置；為了研究復雜電網(wǎng)在某些有功功率缺額情況下系統(tǒng)頻率動態(tài)過程中的系統(tǒng)潮流變化，分析校核各種安全自動裝置，包括低頻減負荷裝置的動作行為，重要聯(lián)絡線的運行穩(wěn)定性，以及可能的設備過負荷或電壓越限情況，特別是對實際系統(tǒng)的事故后分析，則有此需要。7自動低頻減負荷的配置與整定7．1含低頻減負荷功能的裝置應獨立配置，技術性能等指標應滿足相關裝置的標準要求，不應與廠站計算機監(jiān)控系統(tǒng)等設備混合配置。7．2系統(tǒng)有功功率缺額情況用K值表示，符合公式(1)，隨系統(tǒng)條件不同，可能的最大K值各異。K＝PL－PK＝PR式中：K—系統(tǒng)有功功率缺額，標幺值；PL—負荷功率，單位為兆瓦(MW)；PR—剩余發(fā)電功率，單位為兆瓦(MW)。7．3對于大機組小系統(tǒng)和某些形成孤立網(wǎng)的功率缺額情況，可能的最大K值很大，此時宜采用聯(lián)鎖切相適應大容量集中負荷的辦法，以防止在頻率快速下降的同時，出現(xiàn)電壓快速下降而發(fā)生電壓崩潰。7．4最嚴重的系統(tǒng)頻率下降情況，除了可能發(fā)生在事故前為系統(tǒng)高峰負荷期間的運行方式外，還可能出現(xiàn)在事故前為系統(tǒng)輕負荷期間的運行方式下，此時可能因突然失去重負荷聯(lián)絡線或一大電源(廠)而造成大量的有功功率缺額，且運行系統(tǒng)的慣性常數(shù)又較小。7．5計算事件后的系統(tǒng)慣性常數(shù)時，可只考慮發(fā)電機組而不計及負荷部分的作用。7．6自動低頻減負荷的輪數(shù)、各輪的起動頻率值及人為附加動作延時以及各輪所切負荷份額的選定及47．7系統(tǒng)中設置的自動低頻減負荷的基本輪輪數(shù)(短延時)宜為3輪~8輪，另設長延時的特殊輪。7．8對于設有母線的變電站，宜以母線電壓頻率作為低頻減負荷功能的判別對象。對于母線分列運行的變電站，應分別測量分列母線的頻率，分別進行低頻判別，事故時切除對應母線所帶負荷線路。7．10各輪次間的動作頻率差別愈小，延時愈短，愈有利于抑制系統(tǒng)頻率下降，但也愈易發(fā)生負荷過切而引起頻率恢復時的超調(diào)，特別是對于可能出現(xiàn)嚴重有功功率缺額而又不允許系統(tǒng)頻率短時下降較低 (為了與大機組低頻保護配合)的系統(tǒng)，尤為突出；而為使自動低頻減負荷功能的動作基本反映平均頻率的變化，應對每輪次的動作設置一定的延時；對于最高一輪，用短延時躲過因短路等引起的系統(tǒng)頻率暫快速抑制頻率下降；靠后的輪次動作頻率差可略大，人為延時可略長，防止負荷過切。7．11附加的長延時特殊輪的頻率定值可與基本輪重復，其附加延時可選為10s~30s。7．12每輪切負荷的份額及其分配，應同時適應處于主電網(wǎng)內(nèi)或可能形成孤立網(wǎng)時的不同情況，宜按負荷重要性的順序輪流切除，優(yōu)先選擇不含分布式電源的負荷支路。如果系統(tǒng)中有按合同的“可切負荷”，則應最先切除。如果切除熱電廠供熱負荷，應分析是否可能會影響熱電廠的電功率輸出。7．13為了抑制頻率下降的深度，宜對最高幾輪分配較大份額的切負荷量。為計及實際存在的可能誤差(例如，系統(tǒng)中某些站點實際切負荷量小于安排量，某個減負荷裝置拒動等)，實際安排執(zhí)行的每輪切負荷量宜較整定方案規(guī)定的總量略大。當自動低頻減負荷裝置所控制的線路檢修或裝置停運時，應采取措施保持切除負荷總量滿足方案的要求。7．14按第5章的規(guī)定校核各種可能有功功率缺額情況下自動減負荷裝置的動作行為和系統(tǒng)頻率恢復過程，協(xié)調(diào)確定各輪的啟動頻率、所帶延時及所切負荷份額的最終整定值。7．15抽水蓄能機組抽水工況下低頻跳閘定值宜適當高于低頻減負荷第一輪定值。7．16低頻減負荷裝置控制負荷宜與其他作用于切負荷的相關安全自動裝置相協(xié)調(diào)。8低頻解列裝置的設置a)系統(tǒng)間聯(lián)絡線上的適當位置。b)地區(qū)系統(tǒng)中由主系統(tǒng)受電的終端變電所母線聯(lián)絡斷路器。c)地區(qū)電廠的高壓側(cè)母線聯(lián)絡斷路器。d)專門劃作系統(tǒng)事故緊急起動電源專帶廠用電的發(fā)電機組母線聯(lián)絡斷路器。8．2在正常運行情況下，低頻解列點應是有功功率平衡點或基本平衡點，以保證在解列后含小電源的系統(tǒng)有功功率能夠基本平衡。如果在解列后需依靠地區(qū)自動減負荷裝置的動作才能保持有功功率平衡，尤其是有大量電纜網(wǎng)絡或大量低壓無功補償裝置的地區(qū)系統(tǒng)，應檢查解列后的地區(qū)無功功率平衡情況。8．3安排低頻解列點的母線負荷分配、選擇解列裝置的整定值以及地區(qū)發(fā)電機組保護定值時，應保證地區(qū)電源在故障造成地區(qū)電網(wǎng)解列而影響地區(qū)供電可靠性時仍為地區(qū)重要負荷繼續(xù)可靠供電。8．4如果地區(qū)系統(tǒng)中有特殊重要的負荷時，為考慮低頻解列裝置和斷路器拒動的可能性，可在同一變電所或相鄰變電站的兩組斷路器上分裝兩組解列裝置，設置兩個串聯(lián)解列點。8．5有統(tǒng)一低頻減負荷方案的大區(qū)電網(wǎng)聯(lián)絡線低頻解列設定值應與電網(wǎng)低頻減負荷方案整定值相協(xié)調(diào)，宜先行低頻減負荷措施，以保證發(fā)生功率缺額情況下聯(lián)絡線安全運行。5附錄A (資料性)低頻減負荷方案管理流程區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度機構根據(jù)頻率穩(wěn)定計算結(jié)論統(tǒng)一下達區(qū)域內(nèi)各省級電網(wǎng)低頻減負荷定值以及低頻減負荷容量，各省級調(diào)度機構依據(jù)區(qū)域電網(wǎng)下達的低頻減負荷定值及容量制定本省各地市電網(wǎng)低頻減負荷定值及容量，并下達至各地市調(diào)度機構，各地市級調(diào)度機構依據(jù)省級調(diào)度機構下達的低頻減負荷定值及容量確定實際可切的負荷支路，并留有一定的裕度。6附錄B (資料性)恒定輸出功率發(fā)電機帶集中負荷時的頻率變化動態(tài)過程計算采用單機帶集中負荷的最簡單模型計算系統(tǒng)平均頻率的動態(tài)變化過程時，系統(tǒng)運動方程見公式 M＝Tm－Teω式中：M—系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)，單位為秒(s)；Tm—發(fā)電機組的機械轉(zhuǎn)矩，單位為牛·米(N·m)；Te—發(fā)電機組的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為?！っ?N·m)；Pm—發(fā)電機組的輸出電功率，單位為兆瓦(MW)；PL—負荷功率，單位為兆瓦(MW)。如果認為在系統(tǒng)頻率變化期間，負荷母線電壓保持不變，則負荷特性可表示為公式(B．4)。PLP()K式中：P0—f＝f0時負荷有功功率，單位為兆瓦(MW)；f0—額定頻率，單位為赫茲(Hz)；KL—負荷頻率因子，標幺值。Pm容量，按公式(B．1)~公式(B．3)即可解得系統(tǒng)頻率標A＝Pm十(KL－1)PA＝式中：—系統(tǒng)頻率變化的標幺值—系統(tǒng)頻率變化的標幺值；ff—計算階段開始時的系統(tǒng)頻率，單位為赫茲(Hz)。公式(B．5)右側(cè)項乘以初始頻率f，即可得出頻率變化的絕對值，[f＋Δf]即為在時間t瞬間的系統(tǒng)頻率值。7DT＝十(KL－1)式中：Ta—以保留在運行中發(fā)電機力矩為基準的加速力矩，標幺值；DT—總阻尼系數(shù)，標幺值。假定系統(tǒng)在正常運行情況下，突然發(fā)生了20％的有功功率缺額。按照以下步驟計算并描繪出全過程頻率隨時間變化曲線：＝－8 (資料性)越過額定值后的系統(tǒng)頻率變化動態(tài)過程計算推導過程考慮系統(tǒng)等價發(fā)電機組綜合調(diào)速器特性。在系統(tǒng)頻率超過額定值后，考慮機組調(diào)速器作用的系統(tǒng)平均頻率變化為簡單估算，將運行機組的綜p1十TpΔPe(p)＝MTp2十(DTT十M)p十(DT十)標引序號說明：ω—發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子角速度；Pe—發(fā)電機組電磁功率；p—運算子符號；M—系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)；D—總阻尼系數(shù)；R—