自动按频率减负荷和其他安全自动装置

1、教材配套电子教案教材配套电子教案电力系统自动装置电力系统自动装置张瑛张瑛 高阳高阳 编制编制第六章第六章 自动按频率减负荷和安全自动装置自动按频率减负荷和安全自动装置第一节第一节 自动按频率减负荷概述自动按频率减负荷概述一、低频运行的危害一、低频运行的危害二、限制频率下降的措施二、限制频率下降的措施 (1)(1)动用系统中的动用系统中的旋转备用容量旋转备用容量(2)(2)应迅速启动备应迅速启动备用机组用机组(3)(3)按频率自动减按频率自动减去负荷去负荷负荷静态频率特性负荷静态频率特性系统总有功负荷与系统总有功负荷与f f的关系的关系1负荷消耗与频率无关3负荷消耗与频率的高次方成正比2负荷消耗

2、与频率的平方成正比负荷调节效应负荷调节效应 频率上升或下降频率上升或下降, ,系统总有功负荷消耗系统总有功负荷消耗的有功功率增加或减少的有功功率增加或减少, ,称为负荷的调节称为负荷的调节效应效应KLK KL L随负荷类型随负荷类型, ,季节变化一般在季节变化一般在1-31-3范围内范围内. .第二节第二节 自动按频率减负荷工作原理自动按频率减负荷工作原理一、不切除负荷的情况下系统频率的稳定值一、不切除负荷的情况下系统频率的稳定值 假设电力系统内发生有功功假设电力系统内发生有功功率缺额率缺额P PV V为系统额定总负为系统额定总负P的的2020时，系统频率要降低，如果时，系统频率要降低，如果仅

3、由负荷调节效应来补偿有功仅由负荷调节效应来补偿有功缺额，由教材（缺额，由教材（5-45-4）式可得）式可得不切除负荷的情况下系统频率的稳定值不切除负荷的情况下系统频率的稳定值nLLLnPKPff*)(52%2050*HzPKPffnLLLn系统频率下降值为系统频率下降值为：设设K KL L* *= 2,= 2,那么：那么：系统的频率会下降到系统的频率会下降到：)(45550Hzf三、系统频率的动态特性三、系统频率的动态特性 电力系统由于有功功电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统率平衡遭到破坏引起系统频率发生变化，频率从正频率发生变化，频率从正常状态过渡到另一个稳定常状态过渡到另一个稳定值所

4、经历的时间过程，称值所经历的时间过程，称为电力系统的动态频率特为电力系统的动态频率特性。性。 fNf1fbf af 0t1tabcde6-1图图电电力力系系统统频频率率的的动动态态特特性性二、最大功率缺额的确定二、最大功率缺额的确定 一般应根据最不利的运行方一般应根据最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生式下发生事故时，实际可能发生的最大功率缺额来考虑。的最大功率缺额来考虑。 设正常运行时系统负荷为设正常运行时系统负荷为P PLnLn，额定频率额定频率f fn n与恢复频率与恢复频率f fr r之差为之差为f f。最大功率缺额的确定最大功率缺额的确定*maxmaxfKPPPLnLsV*ma

5、xmax1fKfPKPPLnLLVs求接入自动按频率减负荷装置的功率总数求接入自动按频率减负荷装置的功率总数PPsmaxsmax例例6-1 6-1 某系统的负荷总功率为某系统的负荷总功率为PLnPLn5000 5000 MWMW，设想系统最大的功率缺额，设想系统最大的功率缺额PVmaxPVmax为为1000 MW1000 MW（负荷总功率的（负荷总功率的2020），设负荷调），设负荷调节效应系数为及节效应系数为及K KL L* *2 2，自动按频率减负荷，自动按频率减负荷装置动作后，希望系统恢复频率为装置动作后，希望系统恢复频率为f fr r48Hz48Hz，求接入自动按频率减负荷装置的功率总

6、数求接入自动按频率减负荷装置的功率总数P Psmaxsmax。解解 希望恢复频率偏差的标么值为：希望恢复频率偏差的标么值为：04.0504850* f)( 2 .65204. 02104. 05000210001*maxmaxMWfKfPKPPLnLLVs接入自动按频率减负荷装置功率总数为接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2 MW652.2 MW123n 1f fn 1f nf0t6-2图图装装置置动动作作的的频频率率变变化化三、自动按频率减负荷的分级实现三、自动按频率减负荷的分级实现第三节第三节 有关自动按频率减负荷装置的几个问题有关自动按频率减负荷装置的几个问题1 1第一级启动频率

7、第一级启动频率f f1 1的选择的选择一、动作级数与动作频率的确定 一般第一级的启动频率整定在一般第一级的启动频率整定在49Hz49Hz。在以水电厂为主的电力系统中，由于水轮在以水电厂为主的电力系统中，由于水轮机调速系统动作较慢，所以第一级启动频机调速系统动作较慢，所以第一级启动频率宜取低值，例如率宜取低值，例如48Hz48Hz。2 2末级启动频率末级启动频率f fN N的选择的选择 电力系统允许的最低频率受电力系统允许的最低频率受“频率崩溃频率崩溃”或或“电压崩溃电压崩溃”的限制，对于高温高压的火的限制，对于高温高压的火电厂，在频率低于电厂，在频率低于4646时，厂用电已不能正时，厂用电已不

8、能正常工作。在频率低于常工作。在频率低于45Hz45Hz时，就有时，就有“电压崩电压崩溃溃”的危险。因此，末级的启动频率以不低的危险。因此，末级的启动频率以不低于于4646为宜。为宜。 3频率级数N和各级动作频率11fffNN第第i i级动作频率为级动作频率为: : fiffi114 4频率级差的确定频率级差的确定选择频率级差选择频率级差f f，有两种不同的原则，有两种不同的原则按选择性确定级差按选择性确定级差1 这种方法强调各级动作的次序，要这种方法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，否则就是误的情况下，后一级才动

9、作，否则就是误动作。动作。级差不强调选择性级差不强调选择性2fifi 1f 0ef if t t6-3图图频频率率选选择择性性级级差差的的确确定定steffff2二、每级最优切除负荷值的确定二、每级最优切除负荷值的确定 某一级自动按频率减负某一级自动按频率减负荷装置动作后，系统的频荷装置动作后，系统的频率能恢复到希望值的附近率能恢复到希望值的附近 fNfif0t1236-4图图典典型型的的系系统统频频率率变变化化过过程程rifinifff三、自动按频率减负荷的后备级三、自动按频率减负荷的后备级如果出现的情况是：如果出现的情况是： 第第i i级动作后，系统频率可能稳定在某级动作后，系统频率可能稳

10、定在某一值，例如图一值，例如图6 64 4中的中的f fi i ，它既低于我们，它既低于我们希望的频率恢复极限值希望的频率恢复极限值f fr r，但又不足以使下，但又不足以使下一自动按频率减负荷装置启动，因此要装设一自动按频率减负荷装置启动，因此要装设后备段，经延时，再切除部分负荷功率后备段，经延时，再切除部分负荷功率四、自动按频率减负荷装置误动作的原因四、自动按频率减负荷装置误动作的原因及应采取的措施及应采取的措施1 1、暂态过程引起的误动作、暂态过程引起的误动作1 1当系统发生事故，电压急剧下降期间有可能引起频率继电器误动作2 2为了使自动按频率减负荷装置的动作反应全系统的平均频率，而不是

11、所接母线的频率瞬时值1 1 暂态过程引起的误动作暂态过程引起的误动作3为了防止在系统发生振荡时装置的误动作 为此，要求装置有一定的动作时限。当为此，要求装置有一定的动作时限。当然，时限过长不利于各级间的选择性，也可然，时限过长不利于各级间的选择性，也可能在严重故障时会使系统的频率降低到危险能在严重故障时会使系统的频率降低到危险的临界值以下。所以往往采用一个不大的时的临界值以下。所以往往采用一个不大的时限限( (通常用通常用0.2s)0.2s)以躲过暂态过程可能出现以躲过暂态过程可能出现的误动作。的误动作。2 2、负荷反馈引起的误动作、负荷反馈引起的误动作 加电流闭锁加电流闭锁加滑差闭锁加滑差闭

12、锁加电压闭锁加电压闭锁采取的措施采取的措施 频率下降速度频率下降速度d df fd dt t3 3（HzHzs s）可认为是系）可认为是系统功率缺额引起的频率下降。统功率缺额引起的频率下降。 而而d df fd dt t3 3（HzHzs s）可认为是负荷反馈引起的频率下降。因此，采用）可认为是负荷反馈引起的频率下降。因此，采用d df fd dt t3 3（HzHzs s）作为滑差闭锁的条件。）作为滑差闭锁的条件。ABCQF1QF2QF3QF4TAI自自动动按按频频率率 减减负负荷荷切切负负荷荷命命令令负负荷荷6-5图图电电流流闭闭锁锁接接线线示示意意图图第四节第四节 自动按频率减负荷装置自

13、动按频率减负荷装置 微机自动按频率减负荷装置的设置一般分为两种模式：微机自动按频率减负荷装置的设置一般分为两种模式：集中式：集中式：所谓集中式就是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧所谓集中式就是在变电站低压母线上的电压互感器二次侧装设微机低频减负荷装置，根据需要可以每段母线配置一个，也装设微机低频减负荷装置，根据需要可以每段母线配置一个，也可以整个变电站共同使用一个。可以整个变电站共同使用一个。分散式：分散式：就是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元中，就是低频减负荷的功能被集成在分散的保护测控单元中，由保护测控装置根据整定值的要求通过软件的设置直接出口跳闸。由保护测控装置根据整定值的

14、要求通过软件的设置直接出口跳闸。这里只介绍数字式频率继电器和集中式的微机自动按频率减负荷这里只介绍数字式频率继电器和集中式的微机自动按频率减负荷装置。装置。 整理ppt28一、数字式频率继电器一、数字式频率继电器242HZ振振荡荡器器滤滤波波器器方方波波形形成成单单稳稳触触发发器器200KHZ200KHZ振振荡荡器器计计数数器器C CP PR RQ Q 频频率率整整定定51HZ51HZ 频频率率整整定定995HZ995HZ 频频率率整整定定festfest脉脉冲冲展展宽宽脉脉冲冲展展宽宽脉脉冲冲展展宽宽DA1DA2DA3DA4&延延时时延延时时延延时时CtOPtHL1HL2HL3KM1

15、KM3驱驱动动驱驱动动DA5&一一级级二二级级三三级级SA-2KM2KM2T1T2uI12V 6V 1DN5U I 低低电电压压闭闭锁锁低低电电流流闭闭锁锁6-6SZH-1图图型型数数字字频频率率继继电电器器原原理理框框图图24V 24V 0V稳稳压压电电源源-S SA A 1 1整理ppt29 a b c duuu0000ttttTCTN脉脉冲冲个个数数6-7图图频频率率测测量量原原理理 a 正正弦弦波波信信号号 b 方方波波 c 单单稳稳电电路路输输出出 d 振振荡荡器器时时钟钟脉脉冲冲HzNfNTNTfcC51021111第五节第五节 电力系统的稳定控制电力系统的稳定控制( (一一) ) 自动切除发电机自动切除发电机中中间间变变电电所所6-8图图线线路路故故障障时时的的切切机机方方式式QF1QF1L1L1L2L2A A二、电气制动二、电气制动R6-9图图电电气气制制动动接接线线图图整理ppt32三、自动解列装置三、自动解列装置( (一一) )厂用电系统厂用电系统“解列解列”的应用的应用GGGG1#TQF 2#3#4#厂厂用用电电6-10图图电电厂厂厂厂用用电电系系统统与与系系统统解解列列原原理理图图（二）（二） 系统