自动装置原理_6(26)

1、第六章第六章 电力系统自动低频减载电力系统自动低频减载 及其他安全自动控制装置及其他安全自动控制装置1.概述概述2.自动低频减载自动低频减载3.其他安全自动控制装置其他安全自动控制装置1.概述概述安全自动控制装置的重要性安全自动控制装置的重要性1)电厂A 发生故障，系统B发电功率突然减少Pa，B系统备用容量远小于Pa，引起电网严重功率缺额，电网频率大幅度下降。采取切负荷切负荷的措施可防止系统频率崩溃。2） Pa功率较大，如一回线发生三相短路，继电保护将故障线路切除，另一回线已超出暂态稳定极限，不减少输送功率输送功率，系统的稳定性将遭到破坏而解列，造成系统B更严重的功率缺额。系统性的事故的紧急操

2、作任务必须依靠自动装置完成。系统性的事故的紧急操作任务必须依靠自动装置完成。自动低频减载自动低频减载概述概述电力系统频率静态特性电力系统频率静态特性电力系统频率动态特性电力系统频率动态特性自动低频减载的工作原理自动低频减载的工作原理概述概述频率较低时对系统的运行极为不利：频率较低时对系统的运行极为不利：1 对汽轮机的影响：对汽轮机的影响：长期低于49-49 .5HZ运行，叶片容易产生裂纹。当低于45HZ，个别级的叶片可能发生共振而引起断裂。2 发生频率崩溃现象：发生频率崩溃现象：当频率下降到 47-48HZ，火电厂的厂用机械的出力将显著下降（如给水泵），使锅炉出力减少，导致发电厂输出功率进一步

3、减少，致使功率缺额更严重，频率进一步下降，恶性循环造成频率崩溃。3 发生电压崩溃现象：发生电压崩溃现象：当频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降低，发电机电势降低和电动机转速降低，加剧系统无功不足，使电压水平下降。运行经验表明，当频率降至46-45HZ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，将出现电压崩溃现象。上述恶性事故将引起大面积停电。上述恶性事故将引起大面积停电。自动低频减载是重要对策之一。自动低频减载是重要对策之一。二、电力系统静态频率特性二、电力系统静态频率特性*150%2hhLhLLNhLPfPKPfKPPfK系 统 出 现 大 功 率 缺 额 时 ，主 要

4、 依 靠 负 荷 频 率 特 性 所 起 的 调 节 作 用 。表 示 功 率 缺 额 ， 得 ：；标 幺 化 ：，通 过 对 负 荷 静 态 特 性 得 分 析 ，可 以 方 便 地 求 出 功 率 缺 额 与 频 率 降 低 值 之 间 的 关 系 。如能在较低的频率维持运行，三、电力系统频率动态特性三、电力系统频率动态特性N222*212222kNkNNNkNGNNNkNkNGNNGNdJMdtWWJJWPdMdtWWddPdtPd B电 力 系 统 由 于 有 功 功 率 平 衡 遭 到 破 坏 而 引 起 系 统 频 率 发 生 变 化 ，频 率 从 正 常 状 态 过 渡 到 另

5、一 个 稳 定 值 所 经 历 地 时 间 过 程 ，称 为 电 力 系 统 的 动 态 频 率 特 性 。以 一 台 发 电 机 向 负 荷 供 电 为 例 ：；当 发 电 机 组 以 额 定 转 速旋 转 时 ， 转 子 动 能 为 ：， 则 ：。代 入 得 ：， 等 式 标 幺 化 ： （ 其 中 M）*222kNGTLGNkNNGGNGNMtWddTPPPdtdtWJTPP 考 虑 转 速 变 化 不 大 ， 则 ：其 中 ：*X*L*f;TLGNxTLLNLLLNLGNxdTPPdtddddtdtdtPdfTPPPdtPPPKfPTPGNN忽 略 各 节 点 电 压 频 率 的 差

6、异 ； 忽 略 电 动 机 对 频 率 的 影 响 ；， 其 中 以 系 统 发 电 机 总 额 定 功 率 P 为 基 准 ；由 于 ：， 以 系 统 总 负 荷 额 定 功 率 P为 基 准 ：在 事 故 情 况 下 ， 自 动 低 频 减 载 装 置 动 作 时 ，认 为 系 统 所 有 发 电 机 组 的 功 率 已 经 最 大 值 。随 频 率 变 化 ， 计 及 负 荷 调 节 效 应 ， 因 此 :*f*,GNhLhxLNLNLLhGNxxxfLLNLPPdfdfKfPTfdtPKdtKPPTdfTfTdtKPK 即 ：其 中 ：上述公式推导表明，当系统中出现的功率缺额或过剩时，

7、系统频率的动态特性可用指数曲线加以描述。电力系统频率动态特性电力系统频率动态特性分析：分析：1）曲线）曲线a、b表明，事故初期，频率下降速率与功率的缺额标幺值成正比。缺额表明，事故初期，频率下降速率与功率的缺额标幺值成正比。缺额越大，频率下降的速率也越大。越大，频率下降的速率也越大。 2）曲线）曲线c表明，表明， 频率由于功率缺额下降到频率由于功率缺额下降到f1,当切除的负荷功率等于缺额功率，系统频率当切除的负荷功率等于缺额功率，系统频率按指数曲线恢复到额定频率按指数曲线恢复到额定频率fe. 3)曲线曲线d表明，表明，当当f1时切除的负荷功率小于缺额功率，稳态频率就低于额定值。时切除的负荷功率

8、小于缺额功率，稳态频率就低于额定值。 4）虚曲线表明，当）虚曲线表明，当f1时切除的负荷功率更小于缺额功率，系统频率将继续下降。时切除的负荷功率更小于缺额功率，系统频率将继续下降。自动低频减载的工作原理自动低频减载的工作原理最大功率缺额的确定最大功率缺额的确定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频率级差的选择频率级差的选择每级切负荷的限制自动低频减载装置的动作时延及每级切负荷的限制自动低频减载装置的动作时延及防误动作措施防误动作措施四、自动低频减载的工作原理四、自动低频减载的工作原理（一）最大功率缺额的确定（一）最大功率缺额的确定maxmaxmaxmax*maxmax*max*

9、1LhhLLLNLhLLLLPPfPPKfPPPK P fPKf最大可能断开功率可小于最大功率缺额。额定频率与恢复频率的差值为 ，则即求取：（二）自动低频减载装置的动作顺序（二）自动低频减载装置的动作顺序目前实际应用的是按频率降低值切除负荷，即按频率自目前实际应用的是按频率降低值切除负荷，即按频率自动减载。动减载。1 第一级启动频率第一级启动频率f1的选择的选择 第一级启动频率值宜选择得高些，但又必须计及电力系第一级启动频率值宜选择得高些，但又必须计及电力系统动用旋转备用容量所需的时间延迟。统动用旋转备用容量所需的时间延迟。 一般第一级启动频率整定为一般第一级启动频率整定为48.5-49Hz。

10、2 末级启动频率末级启动频率fn的选择的选择最低频率受最低频率受“频率崩溃频率崩溃”和和“电压崩溃电压崩溃”的限制，对于高温的限制，对于高温高压的火电厂，频率低于高压的火电厂，频率低于46-46.5Hz时，厂用电已经时，厂用电已经不能正常工作。频率低于不能正常工作。频率低于45Hz时，电压崩溃。末级的时，电压崩溃。末级的启动频率以不低于启动频率以不低于46-46.5Hz为宜。为宜。3 频率级差频率级差11nffnf级数越大，每级断开的负荷越小，具有较好的适用性。（三）频率级差的选择（三）频率级差的选择（四）每级切除负荷的限制（四）每级切除负荷的限制iL iifP第级动作频率，切除用户功率为。典

11、型的系统频率变化过程典型的系统频率变化过程稳态频率fi是能使第i级启动的功率缺额为最小临界情况。当切除该负荷功率后系统频率恢复到fh达最大值。在功率缺额比此大的情况下也能使第i级启动，但它们的恢复频率均低于fh。2、3曲线。h111*1*111*h*1*11*1;(1);i(1);(1iNiiiiiLiLkLiikNLNLkkLiihiLkLhiLihikiLiLkkffffPPfKPPKffPPPfPPKfPPPPP 系统恢复频率 已知；系统功率缺额，第 级切除负荷后，系统频率稳定在 ，此时系统功率缺额：所以：；即：1*11*1*)(1)()(1)1iLiLkLhkiLihLiLkkLhKf

12、PKfKffPPKf；得：同时具有后备装设。如上图曲线2，它低于恢复频率的极限值，但又不足以使下一级启动，后备段的动作频率应不低于前面基本段第一级的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，最小动作时间约为启动频率，最小动作时间约为10-15s.后备段可后备段可按时间分为若干级，其启动频率相同，但动作时按时间分为若干级，其启动频率相同，但动作时延不同。各级时间差可不小于延不同。各级时间差可不小于5s。功率缺额由负荷调节效应减少功率补偿（五）自动低频减载装置的动作时延及防止误动措施（五）自动低频减载装置的动作时延及防止误动措施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

13、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。当系统频率恢复时，将被低频减载装置所当系统频率恢复时，将被低频减载装置所断开的用户按频率分批进行自动重合。如断开的用户按频率分批进行自动重合。如重合后系统频率又重新下降，则重合闸停重合后系统频率又重新下降，则重合闸停止工作。止工作。五五.低频减载装置配置和组成低频减载装置配置和组成f为频率继电器、为频率继电器、Dt为延时元件、为延时元件、EX为跳闸执行回路为跳闸执行回路。当系统频率降至启动频率值时，频率继电器启动，用触点接通延时元件的时间继电器，最后由中

14、间继电器控制这一级用户的断路器跳闸。低频减载装置原理接线低频减载装置原理接线数字式频率继电器（模拟式、数字式）数字测频的基本原理是检测交流电压的周期T。有两个方案实现。1）布线逻辑数字电路2）存储逻辑计算机技术数字式测量频率原理框图(布线逻辑）交流电压信号滤波整形为方波将方波的上升沿展宽为正脉冲，过零点信号为交流信号每个周期开始的标志，并使计数器清零。计数器所计时钟脉冲的数值为：N=Tfc=fc/f fc:时钟脉冲频率数字比较电路，当计数值N大于整定值时，有正脉冲输出。倒相器控制比较电路的输出区间为后半周期为防止误动作，设置低电压闭锁N2000Hz50HzN 4000N400050Hz49.5

15、HzNNccdcdfNTfffff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。K频率继电器工作原理频率继电器工作原理 高频监视：高频监视：整定值选为51HZ,正常运行时总是处于动作状态，监视继电器内部频率测量电路的工作，输出接至告警信号。低频闭锁：低频闭锁：整定值选为49.5HZ,只有在频率低于此值，才允许低频减载继电器输出动作信号，以防止低频继电器的误动作。低频启动元

16、件：低频启动元件：按需要设定频率值，这是低频减载继电器动作频率 输出级，出口经延时环节启动中间继电器跳闸。 上述三个频率测量元件都受到低电压闭锁环节控制，电网电压超过低电压闭锁设定值（一般设定为额定值的50%），频率元件才有信号输出。Zf1设定值为51HZ，即为高频元件。如果电网频率小于或等于51HZ，频率元件的输出逻辑f1t为逻辑0，如果电网频率大于51HZ则f1t输出为逻辑1.Zf2设定值为49.5HZ，即为低频元件。如果电网频率高于49.5HZ，频率元件2的输出逻辑f2t为逻辑0，如果电网频率等于或小于49.5HZ则f2t输出为逻辑1.数字式频率继电器元件逻辑框图数字式频率继电器元件逻辑

17、框图(存储逻辑）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一、自动解列装置一、自动解列装置厂用电系统解列的应用厂用电系统解列的应用1#、2#的容量与全厂厂用电基本平衡，当系统频率大幅度下降时，断开DL1可使厂用电系统与系统解列。此时厂用电有本厂1#、2#机单独供电，不受系统频率影响，提高了厂用电的可靠性，有利于系统安全。系统解列的应用系统解列的应用系统解列原则：系统解列原则： 1 尽量保持解列后各部分系统的功率平衡，防止电压、频率尽量保持解列后各部分系统的功率平衡，防止电压、频率急剧变化；解列点应选在有功、无功分点上或交换功率最小急剧变化；解列点应选在有功、无功分点上或交换功率最小

18、处。处。 2 适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好地远动、通信适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好地远动、通信条件。条件。A系统向B系统输送功率Pab,线路的极限输送功率为Pmax。 B系统因故障发生了严重的功率缺额，引起全系统频率下降。虽A系统有足够的备用，但受Pmax限制不能发挥支援作用，这时如频率下降严重也将威胁到A系统安全。被迫解列。自动解列装置逻辑图自动解列装置逻辑图频率启动频率启动解列逻辑解列逻辑接入功率大小和方向的信号。如B系统故障，系统频率下降，Pab增加，为A系统安全进行解列。如A系统故障，致使B系统频率下降，这时没有必要进行解列。二、水轮机低频自启动装置二、水轮机低频自启动装置水轮机启动特点，简单，时间短。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，作启动投入系统运行，水轮机启动较