第四节电力系统低频减载.pdf

第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载一、概述一、概述a)事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。b)所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。c)这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载二、系统频率的事故限额（1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降，有时可能形成恶性循环，直至频率雪崩。（2）系统频率降低使励磁机等的转速也相应降低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着频率的降低而减少，可能造成系统稳定的破坏。（3）电力系统频率变化对用户的不利影响：频率变化将引起异步电动机转速的变化。系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。（4）汽轮机对频率的限制。（5）频率升高对大机组的影响。（6）频率对核能电厂的影响。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载三、系统频率的动态特性系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为()eTfffffte+=（3-46）式中 f由功率缺额引起的另一个稳定运行频率 Tf系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性常数以及负荷调节效应系数LK有关，一般在（410）间。大系统Tf较大，小系统Tf较小。四、自动低频减载（按频率自动减负荷装置“ZPJH”）的工作原理第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载图 3-24 系统频率的变化过程153oft23456t1t2f)1(fef1f)2(f)0(f2f0第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载“轮”：计算点f1、f2fn 点 1：系统发生了大量的有功功率缺额 点 2：频率下降到f1，第一轮继电器起动，经一定时间t1 点 3：断开一部分用户，这就是第一次对功率缺额进行的计算。点 3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按 3-4 的曲线而不是 3-3曲线继续下降。点 4：当频率下降到f2时，ZPJH 的第二轮频率继电器启动，经一定时间t2后 点 5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。点 5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿 56 曲线回升，最后稳定在f)2(。逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同时也断开了相应的用户）。即系统频率重新稳定下来或出现回升时，这个过程才会结束。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载五、最大功率缺额的确定五、最大功率缺额的确定 1）保证在系统发生最大可能的功率缺额时，也能断开相应的用户，避免系统的瓦解，使频率趋于稳定。2）对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析：有的按系统中断开最大容量的机组来考虑；有的要按断开发电厂高压母线来考虑等。3）系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的总数。要求恢复频率fhf可以低于额定频率。4）考虑到负荷调节效应，接于减负荷装置上的负荷总功率PJH可以比最大功率缺额Pqe小些。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载根据负荷调节效应系数公式%/)(/)(*fPfPfffPPPKfhffhfeefhefhefhfL=可以得到=hfLehfeLJHxJHqefKfffKPPPP 第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载或 =hflhfxlqeJHfKfPKPP1 式中 fhf*恢复频率偏差的相对值，并fffehfehff=*；xP减负荷前系统用户的总功率。例例 3-3 某系统的用户总功率为MWPfhe2800=，系统最大的功率缺额MWPqe900=，负荷调节效应系数2=LK，自动减负荷动作后，希望恢复频率值Hzfhf48=，求接入减负荷装置的负荷总功率JHP。解 减负荷动作后，残留的频率偏差相对值 04.0504850*=hff 由式（3-47）得 MWPJH73404.021280004.02900=MW900Pf危fz48Hz50H2=LKfheP仍缺P切P图 3-25 例 3-3 示意图 第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载六、各轮动作功率的选择六、各轮动作功率的选择1）第一级动作频率一般的一级启动频率整定在49Hz。2）最后一轮的动作频率自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于4646.5Hz3）前后两级动作的频率间隔前后两级动作的时间间隔是受频率测量元件的动作误差和开关固有跳闸时间限制的。七、各轮最佳断开功率的计算七、各轮最佳断开功率的计算 1)系统频率的最后稳定值在最大恢复频率fihfmax与最小恢复频率fihfmin之间 2)（fihfmaxfihfmin）是正比于 ZPJH 第i次的计算误差的 3)当 ZPJH 动作后，可能出现的最大误差为最小时，ZPJH 就具有最高的选择性。4)fhf min事实上等于特殊轮的动作频率ftsdz 第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载5)一般情况下，各轮的fihfmax是不同的，而 ZPJH 的最终计算误差则应按其中最大的计算。根据极值原理，显而易见，要使 ZPJH 装置 的 误 差 为 最 小 的 条 件 是：fhf1max=fhf2max=fnhfmax=fhf 0 6)各轮恢复频率的最大值fhf 0可考虑如下：当系统频率缓慢下降，并正好稳定在第i轮继电器的动作频率fdzi时，第i轮继电器动作，并断开了相应的用户功率Pi，于是频率回升到这一轮的最大恢复频率fihfmax。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载abfdzifhf 0feffhf 0fi%/P%Pbi%Pi%Pbhf图 3-26 第i轮动作后系统频率稳定值与功率平衡的关系第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载八、特殊轮的功用与断开功率的选择八、特殊轮的功用与断开功率的选择 1）第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率的低限fihfmin但又不足使1+i轮减负荷装置动作 2）特殊轮的动作频率min=hfdztsff 3）它是在系统频率已比较稳定时动作的，因此其动作时限可以取系统频率时间常数Tf的 23 倍，一般为 1525s 第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载4）特殊轮断开功率可按以下两个极限条件来选择：（1）当最后第二轮即 n1 轮动作后，系统频率不回升反而降到最后一轮，即第 n 轮动作频率fdzn附近，但又不足使第 n 轮动作时，则在特殊轮动作断开其所接用户功率后，系统频率应恢复到fhf min以上，因此特殊轮应断的用户功率为()()minmin11%100%=hfeLedznhfLnkktsffKfffKPP 第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载（2）当系统频率在第i轮动作后稳定在稍低于特殊轮的动作频率fdzts，特殊轮动作断开其用户后，系统频率不应高于fhf 0，因此()()0011%100%hfeLedztshfLnkktsffKfffKPP=只有在按式（3-53）算出的%Pts小于式（3-52）的数值时，才按式（3-52）选择%Pts。第四节电力系统低频减载第四节电力系统低频减载九、九、ZPJH装置的时限装置的时限a)为了防止在系统发生振荡或系统电压短时间下降时ZPJH装置的误动作，要求装置能带有一些时限b)但时限太长将使系统发生严重事故时，频率会危险地降低到临界值以下。因此一般可以取为0.20.3s。c)参加自动减载的一部分负荷允许带稍长一些的时限，例如带5s时限，但是这部分负荷功率的数量必须控制在这样的范围内，即其余部分动作以后，保证系统频率不低于临界频率45Hz。