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电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置_图文

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第六章 电力系统自动低频减 载及其他安全自动控制装置

第一节 概 述
自动装置的主要任务:当系统发生某些故障时,按照预定的控制 准则迅速作出反应,采取必要措施避免事故扩大,防止解列。
1

B系统

A电厂
2

当电厂A发生故障

迅速切除系统B的部分负荷

事故情况

措施

一回线发生三相短路

迅速减少输送功率

调度人员 则必须依靠自动装置来完成

第二节 自动低频减载
自动低频减载装置的任务—当系统发生较大事故时,系统出现严 重的功率缺额,其频率下降,采用迅速切除不重要负荷的办法来 制止频率下降,以保障系统安全,防止事故扩大。 频率降低较大时对系统运行的影响 对汽轮机的影响,引起叶片共振可能断裂 发生频率崩溃现象 发生电压崩溃现象 1 电力系统频率静态特性
KL = K L* ?Ph ?f ?P 50 ?P 50 ?P % = h? ? ?f = h ? ? ?f = h* ?f PLe K L* PLe 2 K L*

例题分析见P168例题6-1

2 电力系统频率动态特性
d? = ?M dt 1 ? WkN = J? 2 e ? J = 2WkN ? 2 N 2 2WkN d? ? = ?M ? 2 N dt ? M B = PGN ? N J 2WkN d? 2WkN d?? d? ? = ? = TG ? ? = ?M ? PGN ? N dt PGN dt dt

Because ? ?ω? =

f ? fN ω ? ωN = = ?f ? ωN fN

dω ? d? ω? d ?f ? = = dt dt dt ? PGN ? PLN Tx PGN d?f ? ? = PT ? ? PL? PLN dt

? PL = PLN + K L ?f ? PL? = 1 + K L? ?f ? Tx Tx PGN d?f ? ? = PT ? ? (1 + K L? ?f ? ) PLN dt PGN d?f ? ? + K L? ?f ? = PT ? ? 1 = ?Ph? PLN dt PGN Tx ? PLN K L*

? ??(small ) dω TG ? ? = PT ? ? PL? dt ? 等值机组的运动方程 dω Tx ? ? = PT ? ? PL? dt

? Txf = Txf ?

d? f ? + ?f ? = ?Ph? K L? dt

当系统中出现功率缺额或功率过剩时,系统频率的动态特性可用指数曲线来描述。
fx =

f



+

(f

N

?

f



)e

?

t

T

xf

1)

由于?f*∞ 的值与功率缺额?Ph*成比例,当?Ph*不同时,系统频率特性如图中曲线a, b所示。两曲线表明,在事故初期,频率的下降速率与功率缺额的标么值成比例, ?Ph*值越大,频率下降的速率也越大。它们的频率稳定值分别为fa∞和fb∞ 。 设系统功率缺额为?Ph ,当频率下降至f1时切除负荷功率?PL,如果?PL等于?Ph, 则发电机发出的功率刚好与切除后的系统负荷相平衡。系致频率按指数曲线恢复 到额定频率fe运行(曲线c) 。 事故情况下,如果在f1时切除负荷功率?PL1小于功率缺额?Ph,则系统的稳态频率 就低于额定值。设切除负荷?PL1后,正好使系统频率维持在f1运行,那么它的频 率特性如图中直线d所示 设系统的频率下降至f1时切除负荷功率?PL2,且?PL2 小于上述情况的?PL1 ,这时 系统频率将继续下降,如果这时系统的功率缺额所对应的频率稳定值为fb∞ ,系 统频率的变化过程如图中曲线e 所示。比较b、e两曲线说明,如能及早切除负荷 功率, 可延缓系统频率下降过程。

2)

3)

4)

3 自动低频减载的工作原理 A 最大功率缺额及接入自动低频减载装置的功率值的确定 功率缺额?Phmax:应根据最不利的运行方式下发生事故时,实际 可能发生的最大功率缺额来考虑. ?Ph max ? ?PL max 接入自动低频减载装置的功率值: PLe ? ?PL max = K L*?f* 或断开功率为:
?PL max = ? ?Ph max ? K L* ?f * PLN 1 ? K L* ?f *

例题6-2 某系统的用户总功率为2800MW,系统最大的功率缺额为900MW,负荷 调节效应系数 K L? =2,自动减负荷动作后,希望恢复频率值 f h =48Hz,求 接入减负荷装置的负荷总功率 ?PL max 解 减负荷动作后,残留的频率偏差相对值,即希望恢复频率的偏差值:
?

f

*

=

50 ? 48 = 0.04 50

?PL max =

?Ph max ? K L*?f * PLN 900 ? 2 × 0.04 × 2800 = =734MW 1 ? 2 × 0.04 1 ? K L * ?f *

B 自动低频减载装置的动作顺序 分批断开负荷功率采用逐步修正的办法,按频率的不同数值按顺 序地切除负荷。 1) 第一级起动频率f1的选择:整定在
48.5-49Hz

第一级的起动频率值宜选择得高些; 考虑电力系统动用旋转备用容量所需的时间延迟。 2) 末级起动频率fN的选择:整定值应大于 46-46.5Hz 允许最低频率受”频率崩溃“或”电压崩溃“的限制
3) 频率级差问题

当f1和fN 的确定以后,就可在这频率范围内按频率级差 ?f 分成 n级断开负荷。
n= f1 ? f N +1 ?f

C 频率级差?f 的选择 1)按选择性确定级差 强调各级动作的次序,要在前一级动作以后还不能制止频率下 降的情况下,后一级才动作。
频率测量元件的最 大误差频率 对应于?t时间内的频率变化, 一般可取0.15Hz
? f = 2 ? fσ + ? f t + ? f y

频率裕度,一般 可取0.05Hz

2)级差不强调选择性 减小级差?f ,增加总的频率动作级数n,同时相应地减少每级的切 除功率,这样即使两轮无选择性起动,系统恢复频率也不会过高 可采用增加级数的和缩小各级之间级差的方法来解决恢复频率 过高或过低的问题。

D 每级切除负荷?PLi 的限值
每级切除功率按小于右式进行 ?PLi * = (1 ?

∑ ?PLk * )
k =1

i ?1

K L* (?f i* ? ?f h* ) 1 ? K L*?f h*

公式推导过程

?Pi ?1 PLN ? ∑ ?PLk
k =1 i ?1

= K L*

?f i fN

?Pi ?1* = (1 ? ∑ ?PLk * ) K L*?f i *
k =1

i ?1

?Phi * = (1 ? ∑ ?PLk * ) K L*?f h*
k =1

i

?Pi ?1* = ?PLi* + ?Phi*
?PLi * = (1 ? ∑ ?PLk * ) K L*?f i * ? (1 ? ∑ ?PLk * ) K L*?f h*
k =1 k =1 i ?1 i

?PLi* = (1 ? ∑ ?PLk * )
k =1

i ?1

K L* (?f i* ? ?f h* ) 1 ? K L*?f h*

因此各级切除功率按小于上式进行

E自动低频减载装置的动作时延及防止误动作措施 自动低频减载装置的动作时延: 取0.1~0.2s 以躲过暂态过程 可能出现的误动作 4 自动低频减载装置原理接线

低频测量元件:频率继电器f 延时元件:时间继电器?t 跳闸元件:中间继电器EX

自动低频减载装置原理接线

第三节 其他安全自动控制装置
一 自动解列装置 1)厂用电系统“解列”的应用 当系统出现严重功率缺额时,将引起系统频率大幅度下降,系统 频率过低会引起厂用电动机输出功率减少,这是形成“频率崩溃” 事故的主要原因,若电厂的厂用电系统具备独立供电条件,可以 考虑厂用电系统与系统解列运行。 2)系统解列的应用 联合系统运行时,为控制事故范围,不使它波及邻近区域,将系 统被迫解列运行是有利的. 系统解列点选择的原则: 1) 尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率平衡, 解列点 应选在有功功率、无功功率分点上,或交换功率最小处。

2)适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好的远动、通信条件。 二 水轮机组低频自起动装置 由于水轮发电机起动较快,所以在电力系统运行中它具有特殊的 任务——作为紧急投入运行之用。当系统发生功率缺额、频率降 低时,要求水轮发电机迅速起动并投入运行。因此它是提高电力 系统安全可靠运行的主要措施之一, 三 自动切机与电气制动 1)迅速切除部分机组,以减少输电线的传输功率 2)电气制动 当发生故障需要减少输电线的传输功率时,自动控制装置动作, 迅速投入相应数量的并联电阻。



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