第六章__自动按频率减负荷装置58

1、电力系统自动低频减载及其电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置他安全自动控制装置电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第一节第一节 概概 述述 装置装置当系统发生某些故障时，按照预定的控制准则迅速作出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。反应，采取必要措施避免事故扩大。 B系统A电厂12事故情况 当电厂A发生故障 一回线发生三相短路 迅速切除系统B的部分负荷迅速减少输送功率 措施调度人员 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理安全自动控制装置的意义安全自动控制装置的意义系统规模扩大事故严重性扩大a、故障使系统减少PA。若备用不足必须切除部分负荷

2、。b、故障切除，迅速减少输入功率。、故障切除，迅速减少输入功率。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理电力系统安全装置的种类电力系统安全装置的种类水轮机水轮机低频自启低频自启自动自动切机切机电气电气制动制动自动解自动解列装置列装置自动低自动低频减载频减载安全装置安全装置自动化安全性保证自动化安全性保证电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第二节第二节 自动低频减载自动低频减载 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。 电力系统的频率反映了发电机组发出的有功功率和负荷所需的功率之

3、间的平衡情况。 第五章系统频率和有功功率的自动调节，是指系统在正常运行情况下由于计划外负荷所引起的频率波动。系统动用发电厂的热备用容量，即系统中运行的发电机容量就能满足负荷的要求。 本章讨论内容：当系统发生较大事故时，系统出现严重的功率缺额，即使令系统中所有的发电机组都发出其设备可能胜任的最大功率，仍不能满足负荷功率。引起系统频率下降值远远超出系统安全运行所允许的范围。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第二节第二节 自动低频减载自动低频减载对汽机的影响对汽机的影响 频率崩溃频率崩溃 电压崩溃电压崩溃 汽轮机长时期低于 频 率 4 9 49.5Hz以下运行时，叶片容易产生裂纹，当频率低到4

4、5Hz附近时，个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。 当 频 率 下 降 到4748Hz时，火电厂的厂用机械的出力将显著降低，使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步减少，致使功率缺额更为严重。从而造成所谓“频率崩溃”现象 。当频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降低，加剧了系统无功不足情况，使系统电压水平下降，频率降至4546Hz时系统电压水平受到严重影响，当某些中枢点电压低于某一临界值时，将出现所谓“电压崩溃”现象. v一、低频运行的后果电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 当电力系统出现较大功率缺额时，如能在较低频率维持运行，主要依靠负荷频率调节效应所起的调节作用。 当频率降低时

5、，负荷自动的减少从系统中取用的功率，使之与发电机所发出的功率保持平衡。 此时，系统负荷所减少的功率就等于功率缺额。二、二、 电力系统频率静态特性电力系统频率静态特性 *2%5050LhLNLhLNhLhLKPfPKPfPfPKfPK电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理例例6-1：电力系统在某一运行方式时，运行机组的总：电力系统在某一运行方式时，运行机组的总额定容量为额定容量为450MW，此时系统中负荷功率为，此时系统中负荷功率为430MW，负荷调节系数为，负荷调节系数为KL* =1.5,设这时发生事设这时发生事故，突然切除额定容量为故，突然切除额定容量为100MW的发电机组，如不的发电机组

6、，如不采取任何措施，求事故情况下的稳态频率值。采取任何措施，求事故情况下的稳态频率值。*5050*806.2()1.5*430hLLNPfK PfHz ，电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理三、三、 电力系统频率动态特性电力系统频率动态特性 电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频率变化，频率从正常状态过渡到另一个稳态值所经历的时间过程，称为电力系统频率动态特性。 系统频率的变化不是瞬时完成的，而是按指数规律变化，频率随时间变化的过程主要决定于系统有功功率的缺额和系统中所有转动部分的机械惯性。 系统频率的变化可归纳如下几种情况：电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理由于f* 的值与功率

7、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 。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。 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动低频减载自动低频减载v自动低频减载的工作原理最大功率缺额最大功率缺额的确定的确定装置的动作顺序装置的动作顺序频率级差的选频率级差的选择择后备级的考虑后备级的考虑每级切除负荷每级切除负荷量限制量限制电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理四、四、 自动低频减载的工作原理自动低频

8、减载的工作原理1 最大功率缺额最大功率缺额及接入自动低频减载装置的功率值及接入自动低频减载装置的功率值的确定的确定 最大功率缺额最大功率缺额 P Phmaxhmax：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，例如按系统中断开最大机组或某一电厂来考虑。最大断开功率最大断开功率 P Plmaxlmax：自动低频减载装置是一种针对事故情况的一种反事故操作，并不要求系统频率恢复到额定值，一般希望恢复频率低于额定频率，一般为49.550HZ之间。所以接到自动低频减载装置下的最大可能断开功率 P Plmaxlmax可小于最大功率缺额 P Phmax hmax 。电力系统电力系统

9、自动装置原理自动装置原理1 最大功率缺额最大功率缺额及接入自动低频减载装置的功率值及接入自动低频减载装置的功率值的确定的确定 *maxmax*maxmaxmax1fKPfKPPfKPPPPLLNLhLLLLNLh电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理Lmax*maxmax*max*5000MW1200MWHz0.041200 2*5000*0.0487011 2*0.04hLLhLLLLPPKPfPK P fPMWKf系统总负荷 ，设想系统最大的无功缺额。设负荷调节效应系数2，自动低频减载装置动作后，希望恢复频率48。求接入低频减载装置的功率总数。504850电力系统电力系统自动装置原理自动

10、装置原理2 自动低频减载装置的动作顺序自动低频减载装置的动作顺序 在电力系统发生事故的情况下,被迫采取断开部分负荷的方法确保系统的安全运行,对于被切除的用户来说,会造成不少困难,因此应力求尽可能少地断开负荷. 接于自动低频减载装置的总功率是按系统最严重事故的情况来考虑的,然而系统的运行方式很多,事故的严重程度也有很大的差别,对于各种可能发生的事故,要求自动低频减载装置能做出恰当的反应,切除相应数量的负荷.采用分批断开负荷功率采用逐步修正的办法。 自动低频减载装置在系统频率下降过程中，按照频率的不同数值按顺序地切除负荷。也就是将接至低频减载装置的总功率分配在不同启动频率值来分批切除，以适应不同功

11、率缺额的需要。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2 自动低频减载装置的动作顺序自动低频减载装置的动作顺序 按照启动频率的不同，低频减载可分为若干级。为了确定自动低频减载装置的级数，首先应定出装置的动作频率范围，即选定第一级启动频率 f1 和最末一级启动频率fn 。第一级启动频率f1的选择 第一级的启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 。48.5 49 Hz末级启动频率fn的选择 最低频率受“频率崩溃”和 “电压崩溃”的限制，对于高温高压的火电厂，频率低于46-46.5Hz时，厂用电已经不能正常工作。频率低于45Hz时，电压崩溃。电力系统电力系统自动装置原理

12、自动装置原理频率级差数11fffNN3 频率级差频率级差 f f 的选择的选择 按选择性确定级差 级差不强调选择性1）按选择性确定级差特点：强调各级动作的顺序，要在前一级动作还不能制 止频率下降的情况下，启动下一级。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理ytffff2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 频率裕度，一般可取0.05Hz 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理2）级差不强调选择性逐步试探求解的原则分级切除少量负荷，减少级差，增加总的动作次数即使经过两轮无选择性启动，系统恢复频率也不会很高。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理4 每级切

13、除负荷每级切除负荷 PLi 的限值的限值 hLhiLikLkLifKffKPP1111除基本段外，还装设有后备段。除基本段外，还装设有后备段。后备段的动作频率应不低于前面基本段第一级的启动频率，后备段的动作频率应不低于前面基本段第一级的启动频率，它是在系统频率已经比较稳定时动作的。它是在系统频率已经比较稳定时动作的。后备段按后备段按时间时间可分为若干级，启动频率相同，动作时延不可分为若干级，启动频率相同，动作时延不一样，各级时间差可不小于一样，各级时间差可不小于5s，按时间先后次序分批切除负，按时间先后次序分批切除负荷。荷。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理5 自动低频减载装置的动作时延

14、及防止误动作措施0.1 0.2s的时限以躲过频率继电器误动作而引起的误动。短时间供电中断，如变电所操作，断电又很快恢复供电，此时不应动作；系统承受很大冲击负荷时，频率瞬时下跌，此时也不应动作；引入自动重合闸来进行补救。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理f2EX2t2f1EX1t1fNEXNtNfD1EXD1tD1fD2EXD2tD2fDNEXDNtDNP1P2PNPD1PD2PDN五、自动低频减载装置 f t+-+-KFKTKM1、装置原理接线电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理（二）数字式频率继电器（二）数字式频率继电器数字式测量频率原理框图电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理

15、N2000Hz50HzN 4000N400050Hz49.5HzNNccdcdfNTfffff交流电压信号滤波整形为方波；触发器将方波的上升沿作为交流信号每个周期开始的信号；计数器开始计数；计数脉冲为：如果频率继电器的启动值 已知，则 值也确定。设 ，电网频率为，则 。当 大于，频率低于；如果启动值 ，得 4040，所以当 大于4040，低频继电器就可能输出信号。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 继电器内部有三个频率测量元件继电器内部有三个频率测量元件: :1、高频监视-整定值为51Hz，正常运行时总是处于动作状态，用于监视继电器内部频率测量电路的工作，输出接至告警信号。2、低频闭锁-

16、整定值为49.5Hz，只有在频率低于49.5Hz时，才允许低频减载继电器输出动作信号。3、低频启动元件- 按需要设置 频率值，动作频率输出级， 出口经延时环节启动 中间继电器跳闸。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理第三节第三节 其他安全自动控制装置其他安全自动控制装置 厂用电系统“解列”的应用 系统解列的应用 自动解列装置 从经济和安全出发，在正常情况下电力系统实行并联运行是有利的，所以各地区之间一般都实行联网运行。 在事故情况下，为了不使事故扩大并把事故控制在有限地区以内，解列是有效措施。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理fCZ跳闸f厂用电系统厂用电系统“解列解列”的应用的应用G

17、GGG1#2#3#4#TQF厂用电 当系统出现严重功率缺额时，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出力下降，威胁着电厂本身电能生产的安全。 厂用电动机输出功率减少是形成频率崩溃事故的主要原因。如能使厂用电系统供电频率维持在额定值附近可避免事故的恶化。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 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。 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。系统解列点选择的原则：A系统B系统频率信号联络线功率大小方向信号与门解列点断路器跳闸系统解列的应用系统解列的应用PABM电力系统电

18、力系统自动装置原理自动装置原理 水轮机组低频自起动装置水轮机组低频自起动装置 水轮机启动特点：简单，时间短。系统发生低频事故时，希望备用容量迅速启动投入系统运行，水轮机启动较快，作为紧急投入运行之用。水轮机装设按频率自启动及快速并列的自动装置，以适应电力系统安全运行需要。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理功率绝对过剩，减少输送功率：1 迅速切除部分机组，减少输电线路的传输功率；2 电气制动：把发电机所生产的电能在发电机侧快速消耗掉，以迅速减少输电线路的传输功率。实施的方案是在发电机端装设足够容量的并联电阻。正常运行时，这些电阻与电网断开，不投入运行。当发生故障需要减少输电线路的传输功率时，自动控制装置就迅速投入相应数量的并联电阻。 自动切机和电气制动自动切机和电气制动 电力系统电力系统自动装置原理自动