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电力系统自动装置第6章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望内容内容n一、低频减负荷原理n二、最大功率缺额及切除功率计算n五、低频减负荷相关问题n六、低频减负荷装置简介n四、各轮最佳断开功率n三、装置动作顺序2022/11/16page2North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理一、电力系统低频减负荷的重要性一、电力系统低频减负荷的重要性情况1：B系统负荷突然增加情况2：A系统电源突然减少情况3：系统间一条联络线突然切除结果：出现功率缺额，系统频率降低，可能失稳2022/11/16page3North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理二、电力系统频率控制的基本方法二、电力系统频率控制的基本方法控制频率发电侧：控制原动机出力负荷侧：控制负荷大小一次调频二次调频经济运行低频减负荷DSM2022/11/16page4North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理发生较大事故机组有功出力增加至上限功率缺额依然存在切除部分负荷三、低频减负荷装置的工作原理三、低频减负荷装置的工作原理频率恢复低频减负低频减负荷装置荷装置2022/11/16page5North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理四、切除负荷的原则四、切除负荷的原则1、对于医院、铁路等重要用户，不能接入装置2、对于可以短时停电的用户，可以接入3、有次序、按计划的切除负荷4、切除负荷量适当2022/11/16page6North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理负荷的频率调节效应系数：衡量调节效应的大小。f*PL*五、系统的频率静态特性五、系统的频率静态特性2022/11/16page7North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算例：某系统总额定容量例：某系统总额定容量450MW450MW，此时系统中负荷功率，此时系统中负荷功率430MW430MW，负荷，负荷调节效应系数为调节效应系数为K KL*L*=1.5=1.5。设此时发生故障，突然切除额定容量。设此时发生故障，突然切除额定容量100MW100MW的发电机组，如不采取措施，求事故情况下的稳态频率。的发电机组，如不采取措施，求事故情况下的稳态频率。2022/11/16page8North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理六、系统的频率动态特性六、系统的频率动态特性2022/11/16page9North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理六、系统的频率动态特性六、系统的频率动态特性2022/11/16page10North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理2022/11/16page11North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理(1)频率下降值与功率缺额成正比(2)如果切除负荷等于功率缺额，则频率恢复到原值(3)如果切除负荷小于功率缺额，则 情况1：频率恢复到低于原值的某个值 情况2：频率继续下降到某个值2022/11/16page12North China Electric Power University低频减负荷原理低频减负荷原理七、低频减负荷装置动作过程七、低频减负荷装置动作过程2022/11/16page13North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额的确定最大功率缺额的确定(1)按系统中断开的最大容量机组考虑(2)按断开发电厂高压母线考虑(3)系统解列后各部分可能的功率缺额从系统调度角度进行协调处理2022/11/16page14North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算举例举例2022/11/16page15North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算切除功率计算切除功率计算方案1：接入装置的负荷功率等于全部缺额 缺点：切除功率过多方案2：接入装置的负荷功率小于全部缺额 缺点：频率将不能恢复到额定值2022/11/16page16North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算2022/11/16page17North China Electric Power University最大功率缺额及切除功率计算最大功率缺额及切除功率计算例例1 1：某系统负荷总功率：某系统负荷总功率5000MW5000MW，系统的最大功率缺额，系统的最大功率缺额1200MW1200MW，负荷调节效应系数为负荷调节效应系数为2 2，希望系统恢复频率，希望系统恢复频率48Hz48Hz，求接入低频减，求接入低频减负荷装置的功率？负荷装置的功率？2022/11/16page18North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序(一)第一级启动频率的选择：原则1：保证及早切除负荷，延缓功率下降原则2：躲过热备用的延迟48.549Hz2022/11/16page19North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序(二)末级启动频率的选择：原则：防止“电压崩溃”，“频率崩溃”4646.5Hz2022/11/16page20North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序(三)频率级差的选择：原则1：按照选择性确定级差 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。优点：保证不会多切除负荷2022/11/16page21North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序2022/11/16page22North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序一般0.5Hz，对于微机式装置，可达0.20.3Hz2022/11/16page23North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序原则2：不按照选择性确定级差 增加级数，减小级差，减小每级的切除功率，即使两级间的选择性不好，也影响不大。动态过程中，各母线电压不一致，事实上按照选择性设定级差也可能不同时启动。2022/11/16page24North China Electric Power University装置动作顺序装置动作顺序(四)频率级数的选择：2022/11/16page25North China Electric Power University各轮最佳断开功率各轮最佳断开功率要求：每一级切除负荷不能导致恢复频率高于额定频率问题：功率缺额是不知道的！解决方案：假设第i级的启动频率就是第i-1级切除负荷后的稳态频率，以此为原则确定第i级的切除负荷。2022/11/16page26North China Electric Power University各轮最佳断开功率各轮最佳断开功率2022/11/16page27North China Electric Power University各轮最佳断开功率各轮最佳断开功率2022/11/16page28North China Electric Power University各轮最佳断开功率各轮最佳断开功率一般小于表内数据！2022/11/16page29North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题(一)特殊轮的作用不允许不允许2022/11/16page30North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题第i轮切除负荷频率稳定在某值，但低于下限延时切除部分负荷频率恢复特殊轮特殊轮定义：第i轮动作后，系统频率稳定在低于恢复频率下限的值，但又不足以使第i+1轮减负荷动作。此时需要采用带时限的特殊轮切除负荷，使系统频率恢复到要求频率。2022/11/16page31North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题(1)特殊轮的动作频率(2)特殊轮的动作时限取恢复频率的下限，一般为47Hz取系统时间常数的23倍，一般为1525s(3)特殊轮的断开功率2022/11/16page32North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题(二)防止误动措施地区变电站短时供电中断地区变电站短时供电中断旋转机组反馈输送功率旋转机组反馈输送功率电压维持、频率急剧下降电压维持、频率急剧下降误动原因1：2022/11/16page33North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题在容量不大系统出现冲击负荷在容量不大系统出现冲击负荷系统频率瞬时下降系统频率瞬时下降误动原因2：2022/11/16page34North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题水轮机调速器动作缓慢水轮机调速器动作缓慢有功出力不能快速增加有功出力不能快速增加误动原因3：系统频率瞬时下降系统频率瞬时下降2022/11/16page35North China Electric Power University低频减负荷相关问题低频减负荷相关问题解决方案1：采用延时，一般取0.1 0.2s解决方案2：引入其他信号进行闭锁，例如取电压过低或者频率变化率等信号。解决方案3：采用重合闸2022/11/16page36North China Electric Power University低频减负荷装置简介低频减负荷装置简介低频继电器低频继电器延时元件延时元件跳闸执行回路跳闸执行回路2022/11/16page37North China Electric Power University低频减负荷装置简介低频减负荷装置简介51Hz49.5Hz2022/11/16page38North China Electric Power University低频减负荷装置简介低频减负荷装置简介2022/11/16page39North China Electric Power University其他安全自动控制装置其他安全自动控制装置1、自动解列装置2、水轮机低频自启动装置3、自动切机与电气制动装置2022/11/16page40North China Electric Power University1、自动解列装置1、发电厂厂用电系统解列、发电厂厂用电系统解列当系统出现严重的功率缺当系统出现严重的功率缺额时，会引起系统频率大额时，会引起系统频率大幅度降低。这样会导致发幅度降低。这样会导致发电厂厂用电动机出力下降，电厂厂用电动机出力下降，威胁电厂电能的生产。威胁电厂电能的生产。在电力系统运行中，发电厂厂用系统如果具备独立供电的条在电力系统运行中，发电厂厂用系统如果具备独立供电的条件。在以上这种情况下，可以考虑厂用系统与电力系统解列件。在以上这种情况下，可以考虑厂用系统与电力系统解列运行。运行。2022/11/16page41North China Electric Power University1、自动解列装置2、电力系统解列、电力系统解列在联合电力系统运行中，在联合电力系统运行中，B系统发生故障引起了整系统发生故障引起了整个系统频率的下降。个系统频率的下降。A系统具有足够的旋转备用容量，但是由于受到输电线路的极限系统具有足够的旋转备用容量，但是由于受到输电线路的极限输送功率的限制不能发挥支援作用。此时，如果频率继续下降，输送功率的限制不能发挥支援作用。此时，如果频率继续下降，也会威胁到也会威胁到A系统的安全运行。系统的安全运行。为了控制事故范围，不至于波及到邻近系统，将两个系统解列为了控制事故范围，不至于波及到邻近系统，将两个系统解列是比较明智的选择。是比较明智的选择。2022/11/16page42North China Electric Power University1、自动解列装置B系统发生故障系统发生故障系统频率降低系统频率降低输电线功率增加输电线功率增加超出极限功率超出极限功率AB两系统解列两系统解列A系统发生故障系统发生故障输电线被切除输电线被切除解列操作解列操作2022/11/16page43North China Electric Power University2、水轮机低频自启动装置汽轮发电机组从冷状态启动开始，到并入电力系统运行，需要汽轮发电机组从冷状态启动开始，到并入电力系统运行，需要很长时间。很长时间。水轮发电机组的启动过程很简单，只需将导水叶放置于一个位水轮发电机组的启动过程很简单，只需将导水叶放置于一个位置，打开导水叶放水，机组很快就可以并入电网。启动过程只置，打开导水叶放水，机组很快就可以并入电网。启动过程只需几分钟。需几分钟。在电力系统运行中具有特殊任务：作为紧急投入运行。在电力系统运行中具有特殊任务：作为紧急投入运行。它是提高电力系统安全可靠运行的主要措施之一。它是提高电力系统安全可靠运行的主要措施之一。在水轮发电机组上，装设了按频率自动启动和快速并列的自动在水轮发电机组上，装设了按频率自动启动和快速并列的自动装置，以适应电力系统安全运行的需要。装置，以适应电力系统安全运行的需要。在水轮发电机组上，低频测量与水轮机组启动控制由在水轮发电机组上，低频测量与水轮机组启动控制由PLC统一统一完成，用准同期并列装置快速并网。完成，用准同期并列装置快速并网。2022/11/16page44North China Electric Power University3、自动切机与电气制动系统输电线一回故障系统输电线一回故障继电保护正确动作继电保护正确动作输电线一回被切除输电线一回被切除A电厂功率过剩电厂功率过剩A电厂存在失稳威胁电厂存在失稳威胁调速器存在惯性来不调速器存在惯性来不及动作及动作1、自动切机、自动切机2、电气制动、电气制动减少输电线路上的输送功率减少输电线路上的输送功率快速消耗发电机的多余能量快速消耗发电机的多余能量2022/11/16page45North China Electric Power University小结小结1、电力系统频率的静态特性、电力系统频率的静态特性2、电力系统频率的动态特性、电力系统频率的动态特性3、自动低频减载的最大功率缺额的确定、自动低频减载的最大功率缺额的确定4、自动低频减载的动作顺序、自动低频减载的动作顺序5、自动低频减载的频率级差、自动低频减载的频率级差6、自动低频减载的每段切功率的限制、自动低频减载的每段切功率的限制7、自动低频减载装置、自动低频减载装置8、自动解列装置、自动解列装置9、水轮机的低频自启动装置、水轮机的低频自启动装置10、自动切机和电气制动、自动切机和电气制动2022/11/16page46North China Electric Power University