(高清版)GBT 40592-2021 電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機組技術(shù)規(guī)定

電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機組技術(shù)規(guī)定國家標準化管理委員會I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4總體要求 5裝置配置及整定的基本要求 26裝置的配置原則 27整定計算 28高頻切機與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協(xié)調(diào)配置 3附錄A(資料性)汽輪發(fā)電機組允許頻率異常運行能力 4附錄B(資料性)高頻切機單機單負荷模型平均頻率偏差理論推導(dǎo) 5參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。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(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)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(shù)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(xué)研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、國家電網(wǎng)公司華中分部、國家電網(wǎng)有限公司西北分部、國家電網(wǎng)公司西南分部、國網(wǎng)四川省電力公司、國網(wǎng)重慶市電力公司、國網(wǎng)吉林省電力有限公司、國網(wǎng)遼寧省電力有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司、貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司。王珅、張志、羅煦之、張鋼、魏平、王歆、徐光虎、徐友平、李建、徐遐齡、王彪、張同尊、劉柏私、黃偉、1電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機組技術(shù)規(guī)定本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機組裝置配置整定的基本要求、配置原則、整定計算，以及與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協(xié)調(diào)配置原則。本文件適用于大電網(wǎng)高頻控制，以及事故后從主網(wǎng)解列的孤立電網(wǎng)高頻控制。送出型地方電網(wǎng)及含自備電廠的企業(yè)電網(wǎng)可以參照執(zhí)行。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(gòu)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(yīng)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。GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則GB/T38969電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則DL/T1234電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。汽輪機超速保護控制over-speedprotectioncontrolofturbine;OPC汽輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值或達到規(guī)定的限制條件時，自動快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門，在轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速后自動開啟調(diào)節(jié)汽門，維持機組在額定轉(zhuǎn)速下運行的一種控制。當發(fā)電機組的頻率值高于設(shè)定值時即按設(shè)定發(fā)出警告信號或相應(yīng)保護動作的一種保護。4總體要求4.1電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機組(以下簡稱高頻切機)措施屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行第三道防線范疇，在電網(wǎng)發(fā)生嚴重故障后，為防止系統(tǒng)頻率大幅升高所采取的緊急控制措施。4.2當電力系統(tǒng)發(fā)生有功功率過剩導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)頻率超出正常控制范圍，且可能引發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定問題時，應(yīng)考慮配置高頻切機裝置。4.3電力系統(tǒng)高頻切機配置應(yīng)包含不同類型發(fā)電機組組合、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行方式等情況。4.4電力系統(tǒng)高頻切機方案應(yīng)由電網(wǎng)運行部門負責(zé)制定、組織實施，并定期進行校核。當系統(tǒng)條件有重大變化時，應(yīng)重新配置。25裝置配置及整定的基本要求5.1配置高頻切機裝置的電力系統(tǒng)發(fā)生超出附錄A中允許范圍的頻率異常升高情況時，應(yīng)能及時按計劃切除相應(yīng)的發(fā)電機組，同時應(yīng)避免汽輪機超速保護和低頻減負荷裝置動作。5.2高頻切機方案配置的機組選取應(yīng)綜合考慮發(fā)電機組類型、發(fā)電機組容量、事故后潮流轉(zhuǎn)移及電網(wǎng)電壓支撐等因素，切機順序宜按照GB/T38969的規(guī)定，宜優(yōu)先考慮切除水電機組和新能源機組，并避免機組切除后出現(xiàn)線路過載等衍生事故。5.3高頻切機方案配置的機組選取不宜與第二道防線穩(wěn)定控制的機組選取重疊。5.4當系統(tǒng)暫態(tài)最高頻率不超過50.5Hz時，自動高頻切機裝置不應(yīng)動作。6裝置的配置原則6.1高頻切機裝置配置應(yīng)按照GB38755規(guī)定的故障形式設(shè)防。6.2高頻切機裝置配置應(yīng)能適應(yīng)系統(tǒng)典型聯(lián)網(wǎng)運行方式及典型孤網(wǎng)運行方式，同時應(yīng)考慮系統(tǒng)可能發(fā)生的頻率異常升高情況。6.3高頻切機裝置應(yīng)先于OPC和發(fā)電機組高頻保護動作，OPC和發(fā)電機組高頻保護定值應(yīng)根據(jù)高頻切機方案配置情況調(diào)整。6.4高頻切機裝置配置的基本輪數(shù)宜設(shè)置為2輪～7輪，可結(jié)合系統(tǒng)情況配置長延時的特殊動作輪，避免系統(tǒng)頻率長期懸浮于50.5Hz以上。6.5高頻切機第一輪頻率啟動閾值，應(yīng)滿足5.4的要求。6.6高頻切機各輪次間的頻率閾值級差和延時設(shè)置應(yīng)避免出現(xiàn)誤動或超調(diào)情況，頻率閾值級差宜在0.1Hz～0.3Hz范圍內(nèi)選擇，延時宜在0.2s～0.5s范圍內(nèi)選擇。6.7高頻切機每輪次最大切機量設(shè)置應(yīng)滿足該輪動作后不引起低頻自動減負荷裝置動作。6.8高頻切機方案配置在總量滿足要求的前提下，可增大前幾輪切機量。6.9自動高頻切機裝置應(yīng)采用性能優(yōu)良的微機型高頻切機裝置，可獨立配置。7整定計算7.1應(yīng)依據(jù)DL/T1234規(guī)定的電力系統(tǒng)各種運行方式和引起有功功率過剩的各種故障進行整定計算，并依據(jù)整定計算結(jié)果進行電力系統(tǒng)高頻切機配置整定。7.2整定計算方法如下：a)電力系統(tǒng)高頻切機裝置的整定方法采用的單機單負荷模型見附錄B,快速確定最小切機容量、各輪次間級差和延時等基本參數(shù)，再采用大電網(wǎng)全模型進行校核和調(diào)整各項參數(shù)。b)單機單負荷模型計算僅考慮系統(tǒng)平均頻率變化，系統(tǒng)各機組間的頻率偏差可在大電網(wǎng)全模型校核計算中考慮。c)單機單負荷模型計算可不考慮系統(tǒng)電壓變化對頻率特性的影響，系統(tǒng)負荷的電壓特性可在大電網(wǎng)全模型校核計算中考慮。d)電力系統(tǒng)高頻切機裝置整定時，有功負荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)宜采用實測參數(shù)，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)一般為1～3,若無實測參數(shù)，可選1.2～2.5,系統(tǒng)規(guī)模較小可選2以上。e)電力系統(tǒng)高頻切機裝置整定時，機組的調(diào)速器模型應(yīng)采用實測參數(shù)。若無實測參數(shù)，可采用典型參數(shù)。7.3電力系統(tǒng)高頻切機裝置整定時，對于系統(tǒng)故障引起的單回直流連續(xù)換相失敗或多回直流同時發(fā)生3換相失敗的情況，應(yīng)按照GB38755的規(guī)定。8高頻切機與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協(xié)調(diào)配置8.1高頻切機與機組高頻保護的協(xié)調(diào)配置用于保護發(fā)電機組設(shè)備安全的機組高頻保護動作應(yīng)滯后于高頻切機裝置，水、火電機組高頻保護頻率定值應(yīng)高于高頻切機方案最后一輪的動作定值，若無法調(diào)整機組高頻保護定值，則在整定高頻切機方案時應(yīng)計及水電、火電和新能源機組高頻保護動作影響。8.2高頻切機與汽輪機超速保護的協(xié)調(diào)配置高頻切機整定方案配置宜使得系統(tǒng)頻率波動過程中最高頻率不超過51.5Hz,可配合調(diào)整汽輪機超速保護的定值，防止汽輪機超速保護反復(fù)動作引發(fā)系統(tǒng)頻率振蕩。4(資料性)汽輪發(fā)電機組允許頻率異常運行能力汽輪發(fā)電機頻率異常允許運行時間見DL/T970的相關(guān)規(guī)定，具體見表A.1。表A.1汽輪發(fā)電機頻率異常允許運行時間頻率范圍累計允許運行時間每次允許運行時間S51.0以上～51.550.5以上～51.0連續(xù)運行48.5以下～48.048.0以下～47.547.5以下～47.047.0以下～46.55GB/T40592—2021(資料性)高頻切機單機單負荷模型平均頻率偏差理論推導(dǎo)B.1系統(tǒng)不考慮旋轉(zhuǎn)備用情況電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子運行方程見公式(B.1)。式中：………(B.1)J——系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量；o——同步角速度；Tm——機械轉(zhuǎn)矩；T?！姶呸D(zhuǎn)矩；Pm——發(fā)電機機械功率；P。——發(fā)電機電磁功率；P?.——負荷電功率。略去有功網(wǎng)損時，發(fā)電機電磁功率近似等于負荷有功功率，即P?！諴L。不考慮發(fā)電機組備用容量的情況，發(fā)電機組的Pn將保持為恒定值，令為Pmo。負荷電功率是母線電壓的函數(shù)也是系統(tǒng)頻率的函數(shù)，但很難估計系統(tǒng)電壓變化對全系統(tǒng)負荷有功功率變化的綜合影響，所以簡化計算中，認為母線電壓不變，則負荷有功功率可用P?=PLafKi表示，K?為負荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)。由公式(B.1)可得到系統(tǒng)運行特性方程見公式(B.2)。式中：PLo——負荷有功功率初始值；K?——負荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)。令事故瞬間轉(zhuǎn)速為w?,P為負荷有功功率初始值，事故后w=wo+△w,Tm=Tmo+△Tm,T。=T+△T。,取系統(tǒng)的慣性常數(shù)M=Jw?,則有公式(B.3)和公式(B.4)。式中：w?——轉(zhuǎn)速初始值；Tmo——事故瞬間機械轉(zhuǎn)矩初始值；△Tm——機械轉(zhuǎn)矩變化值；Pmo——發(fā)電機機械功率初始值。·式中：T——電磁轉(zhuǎn)矩初始值；△T?！姶呸D(zhuǎn)矩變化值；△w——轉(zhuǎn)速變化值。6GB/T40592—2021根據(jù)公式(B.1)可得公式(B.5)。公式(B.5)的時域解析解為公式(B.6)。式中：f。——系統(tǒng)頻率初始值；△f——系統(tǒng)頻率變化值。定義系統(tǒng)發(fā)電出力過剩量標幺值K見公式(B.7)?！?B.6)……………(B.7)根據(jù)公式(B.6)和公式(B.7)可得最終頻率f。見公式(B.8)。從公式(B.8)可以初步推論，系統(tǒng)最終穩(wěn)態(tài)頻率隨著K的增加而增加，并隨著K?的減少而增加。說明負荷頻率調(diào)節(jié)系數(shù)越小，抑制系統(tǒng)頻率升高的能力越弱。B.2系統(tǒng)考慮旋轉(zhuǎn)備用情況電力系統(tǒng)通常情況會留有一定容量的旋轉(zhuǎn)備用，可以定義調(diào)差系數(shù)R的倒數(shù)為穩(wěn)定后的發(fā)電機機械功率增量標幺值△Pm/P對轉(zhuǎn)速增量標幺值△w/w。之比。且存在負數(shù)關(guān)系，即轉(zhuǎn)速增量為負數(shù)時，機械功率增量為正值。考慮△Pm滯后于△w變化，一般可用一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)β(t)見公式(B.9)。T——調(diào)速器動作時間常數(shù)；β(t)—-一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)；△Pm——發(fā)電機機械功率變化值?？傻贸鲇袀溆萌萘繒r系統(tǒng)頻率變化方程見公式(B.10)。由于公式(B.10)中存在自然對數(shù)的指數(shù)函數(shù)，直接求取時域解析解較難，可以采用頻域法來求解析解。為簡單估算，將運行機組的綜合調(diào)速特性用一階慣性環(huán)節(jié)函數(shù)表示時，△w/△P。的傳遞函數(shù)框圖如7Ao(s)Ao(s)/)r(1/R)/(117)M——系統(tǒng)慣性常數(shù)；s——運算子符號；D?——阻尼系數(shù)；T——綜合調(diào)速器時間常數(shù)；R——調(diào)差系數(shù)；圖B.1考慮調(diào)速器作用的Ao/△P。傳遞函數(shù)由圖B.1可得公式(B.11)。根據(jù)公式(B.7),有△P。(s)=K/s,得公式(B.1