自动装置原理第22-1次课第6章(1-2节)

1、电力系统自动装置原理 水电学院电力系 王德意6 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置6.1 自动低频减载6.2 其他安全自动控制装置6.1.1 概述电力系统事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，电力系统事故情况下，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。因而导致系统频率大幅度下降。所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频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。的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。这种办

2、法称为按频率自动减负荷。这种办法称为按频率自动减负荷。UFLS（Under Frequency Load Shedding）。）。6.1.1 概述频率波动的两种形式 计划外负荷引起的频率波动，采用一次调频可以恢复频率至允许范围（频率限值），采用二次调频可以恢复值额定值。 系统事故时出现严重功率缺额，超过热备用容量，应切除部分负荷，恢复频率至允许运行范围6.1.1 概述系统频率的事故限值（1）汽轮机对频率的限值的影响 49HZ以下，叶片裂纹，45HZ以下，叶片因共振而断裂（2）频率崩溃对频率限值的影响 47HZ以下，电厂厂用机械功率下降，锅炉出力下降，引起频率出现血崩下降。（3）电压崩溃对频率限

3、值的影响 45HZ以下，励磁机输出电压下降，机组无功出力下降，导致系统电压崩溃（4）用户对频率限值的要求6.1.2 电力系统频率静态特性较大功率缺额，功率缺额由负荷频率效应承担，导致系统频率降低，若仍在允许频率限值内，则可短时继续运行。已知系统功率缺额，即可根据下式求取频率降低值。hLPKf1LNLhNhLNPKPfPKfff*5016.1.2 电力系统频率静态特性例例61系统机组总额定容量：系统机组总额定容量：450MW系统负荷：系统负荷：430MW负荷调节效应为负荷调节效应为1.5发生事故，突然切除额定容量为发生事故，突然切除额定容量为100MW的机组，不采取的机组，不采取任何措施，求事故

4、情况下的稳态频率值。任何措施，求事故情况下的稳态频率值。解：系统功率缺额为：解：系统功率缺额为：100备用容量备用容量100（450430）80MWF=43.8HzLNLhNhLNPKPfPKfff*501HzPKPfLNLh2 . 64205 . 1805050*6.1.3 电力系统频率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，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：其表示式为：式中式中 f由功率缺额引起的另一个稳定运行频率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

5、荷调节效应系数性常数以及负荷调节效应系数KL 有关，一般在（有关，一般在（410）间。大系统间。大系统Tf较大，小系统较大，小系统Tf较小。较小。 )( ,*数为系统等值机组惯性常xLxLNGNfTKTPPT6.1.3 电力系统频率动态特性eff1fafbf1ttabcdea,b为无任何措为无任何措施，频率下降曲施，频率下降曲线，稳态值与功线，稳态值与功率缺额成比例率缺额成比例c为频率下降到为频率下降到f1时切除与功率时切除与功率缺额相等的负荷，缺额相等的负荷，频率恢复的过程频率恢复的过程e为频率下降到为频率下降到f1时，切除负荷时，切除负荷量小于功率缺额，量小于功率缺额，频率继续下降到频率继

6、续下降到b过程频率稳态过程频率稳态值的过程值的过程6.1.4 自动低频减载的工作原理（1）最动减载功率的确定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。 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。 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。考虑到负荷调节效应，接于减负荷装置上的负荷总功率可以比最大功率缺额小些。 自动低频减载是一种反事故措施，并不要求系统频率恢复到额定值，一般希望其恢复到49.5-50Hz之间。6.1.4 自动低频减载的工作原理由负荷的

7、功率效应，如下关系成立当系统负荷,系统最大功率缺额，系统恢复频率确定后，即可求解自动减载功率值。*maxmaxmaxfKPPPPLLLNLh*maxmax1fKfPKPPLLhL6.1.4 自动低频减载的工作原理例62已知系统总功率为5000MW，设想系统最大功率缺额为1200MW，系统负荷调节效应系数为2，自动低频减载动作后，希望系统恢复频率为48Hz，求接入低频减载装置的功率值。04. 02104. 05000212001*maxmaxfKfPKPPLLhL04. 0504850*fMWPL870max6.1.4 自动低频减载的工作原理（2）自动低频减载的动作顺序点1：系统发生了大量的有功

8、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。 6.1.4 自动低频减载的工作原理（2）自动低频减载的动作顺序点4：当频率下降到f2时，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。 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

9、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。 6.1.4 自动低频减载的工作原理（3）频率分级第一级启动频率 切机越早越好，即启动频率越高越好 需旋转备用容量的时间延迟 48.5-49Hz，水电厂调节较慢，取低值末级启动频率 受系统“频率崩溃”和“电压崩溃”的约束 火电厂，46-46.5Hz为宜工作频率范围：4649Hz6.1.4 自动低频减载的工作原理（3）频率分级级差的选择： 原则：在前一级动作以后还不能制止频率下降的情况下，后一级才启动。 需考虑频率测量误差。eff1ff ttf 2fyf f ytffff2频率最大测量误差:f响应

10、时间内的频率变化:tf频率裕度:yf6.1.4 自动低频减载的工作原理模拟式装置：级差为0.5Hz数字式装置：级差为0.2-0.3Hz工作频率范围：4649Hz模拟式装置：56级切负荷数字式装置：更多一些ytffff26.1.4 自动低频减载的工作原理（4）每级切除负荷的限值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，但又不足使i +1轮减负荷装置动作 2） 特殊轮的动作频率等于恢复频率的低限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 *11*1)()1 (hLhiLikLKLfKffKPP6.1.4 自动低频减载的工作原理（5）自动低频减载的时限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