(高清版)GBT 40592-2021 电力系统自动高频切除发电机组技术规定

电力系统自动高频切除发电机组技术规定国家标准化管理委员会I前言 2规范性引用文件 13术语和定义 4总体要求 5装置配置及整定的基本要求 26装置的配置原则 27整定计算 28高频切机与机组高频保护、汽轮机超速保护的协调配置 3附录A(资料性)汽轮发电机组允许频率异常运行能力 4附录B(资料性)高频切机单机单负荷模型平均频率偏差理论推导 5参考文献 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由全国电网运行与控制标准化技术委员会(SAC/TC446)归口。本文件起草单位：国家电网有限公司国家电力调度控制中心、中国电力科学研究院有限公司、中国南方电网电力调度控制中心、国家电网公司华中分部、国家电网有限公司西北分部、国家电网公司西南分部、国网四川省电力公司、国网重庆市电力公司、国网吉林省电力有限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网江苏省电力有限公司、云南电网有限责任公司、贵州电网有限责任公司。王珅、张志、罗煦之、张钢、魏平、王歆、徐光虎、徐友平、李建、徐遐龄、王彪、张同尊、刘柏私、黄伟、1电力系统自动高频切除发电机组技术规定本文件规定了电力系统自动高频切除发电机组装置配置整定的基本要求、配置原则、整定计算，以及与机组高频保护、汽轮机超速保护的协调配置原则。本文件适用于大电网高频控制，以及事故后从主网解列的孤立电网高频控制。送出型地方电网及含自备电厂的企业电网可以参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB38755电力系统安全稳定导则GB/T38969电力系统技术导则DL/T1234电力系统安全稳定计算技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。汽轮机超速保护控制over-speedprotectioncontrolofturbine;OPC汽轮发电机组转速超过设定值或达到规定的限制条件时，自动快速关闭调节汽门，在转速低于额定转速后自动开启调节汽门，维持机组在额定转速下运行的一种控制。当发电机组的频率值高于设定值时即按设定发出警告信号或相应保护动作的一种保护。4总体要求4.1电力系统自动高频切除发电机组(以下简称高频切机)措施属于电力系统稳定运行第三道防线范畴，在电网发生严重故障后，为防止系统频率大幅升高所采取的紧急控制措施。4.2当电力系统发生有功功率过剩导致系统暂态频率超出正常控制范围，且可能引发系统稳定问题时，应考虑配置高频切机装置。4.3电力系统高频切机配置应包含不同类型发电机组组合、电网结构和运行方式等情况。4.4电力系统高频切机方案应由电网运行部门负责制定、组织实施，并定期进行校核。当系统条件有重大变化时，应重新配置。25装置配置及整定的基本要求5.1配置高频切机装置的电力系统发生超出附录A中允许范围的频率异常升高情况时，应能及时按计划切除相应的发电机组，同时应避免汽轮机超速保护和低频减负荷装置动作。5.2高频切机方案配置的机组选取应综合考虑发电机组类型、发电机组容量、事故后潮流转移及电网电压支撑等因素，切机顺序宜按照GB/T38969的规定，宜优先考虑切除水电机组和新能源机组，并避免机组切除后出现线路过载等衍生事故。5.3高频切机方案配置的机组选取不宜与第二道防线稳定控制的机组选取重叠。5.4当系统暂态最高频率不超过50.5Hz时，自动高频切机装置不应动作。6装置的配置原则6.1高频切机装置配置应按照GB38755规定的故障形式设防。6.2高频切机装置配置应能适应系统典型联网运行方式及典型孤网运行方式，同时应考虑系统可能发生的频率异常升高情况。6.3高频切机装置应先于OPC和发电机组高频保护动作，OPC和发电机组高频保护定值应根据高频切机方案配置情况调整。6.4高频切机装置配置的基本轮数宜设置为2轮～7轮，可结合系统情况配置长延时的特殊动作轮，避免系统频率长期悬浮于50.5Hz以上。6.5高频切机第一轮频率启动阈值，应满足5.4的要求。6.6高频切机各轮次间的频率阈值级差和延时设置应避免出现误动或超调情况，频率阈值级差宜在0.1Hz～0.3Hz范围内选择，延时宜在0.2s～0.5s范围内选择。6.7高频切机每轮次最大切机量设置应满足该轮动作后不引起低频自动减负荷装置动作。6.8高频切机方案配置在总量满足要求的前提下，可增大前几轮切机量。6.9自动高频切机装置应采用性能优良的微机型高频切机装置，可独立配置。7整定计算7.1应依据DL/T1234规定的电力系统各种运行方式和引起有功功率过剩的各种故障进行整定计算，并依据整定计算结果进行电力系统高频切机配置整定。7.2整定计算方法如下：a)电力系统高频切机装置的整定方法采用的单机单负荷模型见附录B,快速确定最小切机容量、各轮次间级差和延时等基本参数，再采用大电网全模型进行校核和调整各项参数。b)单机单负荷模型计算仅考虑系统平均频率变化，系统各机组间的频率偏差可在大电网全模型校核计算中考虑。c)单机单负荷模型计算可不考虑系统电压变化对频率特性的影响，系统负荷的电压特性可在大电网全模型校核计算中考虑。d)电力系统高频切机装置整定时，有功负荷的频率调节系数宜采用实测参数，系统频率调节系数一般为1～3,若无实测参数，可选1.2～2.5,系统规模较小可选2以上。e)电力系统高频切机装置整定时，机组的调速器模型应采用实测参数。若无实测参数，可采用典型参数。7.3电力系统高频切机装置整定时，对于系统故障引起的单回直流连续换相失败或多回直流同时发生3换相失败的情况，应按照GB38755的规定。8高频切机与机组高频保护、汽轮机超速保护的协调配置8.1高频切机与机组高频保护的协调配置用于保护发电机组设备安全的机组高频保护动作应滞后于高频切机装置，水、火电机组高频保护频率定值应高于高频切机方案最后一轮的动作定值，若无法调整机组高频保护定值，则在整定高频切机方案时应计及水电、火电和新能源机组高频保护动作影响。8.2高频切机与汽轮机超速保护的协调配置高频切机整定方案配置宜使得系统频率波动过程中最高频率不超过51.5Hz,可配合调整汽轮机超速保护的定值，防止汽轮机超速保护反复动作引发系统频率振荡。4(资料性)汽轮发电机组允许频率异常运行能力汽轮发电机频率异常允许运行时间见DL/T970的相关规定，具体见表A.1。表A.1汽轮发电机频率异常允许运行时间频率范围累计允许运行时间每次允许运行时间S51.0以上～51.550.5以上～51.0连续运行48.5以下～48.048.0以下～47.547.5以下～47.047.0以下～46.55GB/T40592—2021(资料性)高频切机单机单负荷模型平均频率偏差理论推导B.1系统不考虑旋转备用情况电力系统的转子运行方程见公式(B.1)。式中：………(B.1)J——系统的转动惯量；o——同步角速度；Tm——机械转矩；T。——电磁转矩；Pm——发电机机械功率；P。——发电机电磁功率；P₁.——负荷电功率。略去有功网损时，发电机电磁功率近似等于负荷有功功率，即P。≈PL。不考虑发电机组备用容量的情况，发电机组的Pn将保持为恒定值，令为Pmo。负荷电功率是母线电压的函数也是系统频率的函数，但很难估计系统电压变化对全系统负荷有功功率变化的综合影响，所以简化计算中，认为母线电压不变，则负荷有功功率可用P₁=PLafKi表示，K₁为负荷的频率调节系数。由公式(B.1)可得到系统运行特性方程见公式(B.2)。式中：PLo——负荷有功功率初始值；K₁——负荷的频率调节系数。令事故瞬间转速为w₀,P为负荷有功功率初始值，事故后w=wo+△w,Tm=Tmo+△Tm,T。=T+△T。,取系统的惯性常数M=Jw₀,则有公式(B.3)和公式(B.4)。式中：w₀——转速初始值；Tmo——事故瞬间机械转矩初始值；△Tm——机械转矩变化值；Pmo——发电机机械功率初始值。·式中：T——电磁转矩初始值；△T。——电磁转矩变化值；△w——转速变化值。6GB/T40592—2021根据公式(B.1)可得公式(B.5)。公式(B.5)的时域解析解为公式(B.6)。式中：f。——系统频率初始值；△f——系统频率变化值。定义系统发电出力过剩量标幺值K见公式(B.7)。………………(B.6)……………(B.7)根据公式(B.6)和公式(B.7)可得最终频率f。见公式(B.8)。从公式(B.8)可以初步推论，系统最终稳态频率随着K的增加而增加，并随着K₁的减少而增加。说明负荷频率调节系数越小，抑制系统频率升高的能力越弱。B.2系统考虑旋转备用情况电力系统通常情况会留有一定容量的旋转备用，可以定义调差系数R的倒数为稳定后的发电机机械功率增量标幺值△Pm/P对转速增量标幺值△w/w。之比。且存在负数关系，即转速增量为负数时，机械功率增量为正值。考虑△Pm滞后于△w变化，一般可用一阶惯性环节传递函数β(t)见公式(B.9)。T——调速器动作时间常数；β(t)—-一阶惯性环节传递函数；△Pm——发电机机械功率变化值。可得出有备用容量时系统频率变化方程见公式(B.10)。由于公式(B.10)中存在自然对数的指数函数，直接求取时域解析解较难，可以采用频域法来求解析解。为简单估算，将运行机组的综合调速特性用一阶惯性环节函数表示时，△w/△P。的传递函数框图如7Ao(s)Ao(s)/)r(1/R)/(117)M——系统惯性常数；s——运算子符号；D₁——阻尼系数；T——综合调速器时间常数；R——调差系数；图B.1考虑调速器作用的Ao/△P。传递函数由图B.1可得公式(B.11)。根据公式(B.7),有△P。(s)=K/s,得公式(B.1