004【DL电力标准大全】DL 428—1991 电力系统自动低频减负荷技术规定.pdf

? 中华人民共和国电力行业标准 电力系统自动低频减负荷 技术规定 发布实施 中华人民共和国能源部发 布 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 目次 总则 自动低频减负荷装置配置整定的基本要求 自动低频减负荷的整定计算 自动低频减负荷装置的配置与整定 低频解列装置的设置 附录恒定输出功率发电机带集中负荷时的频率变化动态过程计算 参考件 附录越过额定值后的系统频率变化动态过程计算 考虑系统等价发电机组综合调速器特性 参考件 附录自动低频减负荷装置的整定计算算例参考件 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 总则 按照 电力系统安全稳定导则 的要求 电力系统必须合理安排自动低频减负荷的顺序及所切 负荷数量当系统全部或解列后的局部出现有功功率缺额时 能够有计划地按频率下降情况自动 减去足够数量的较次要负荷 以保证系统安全运行和向重要用户的不间断供电 本技术规定对系统自动低频减负荷的基本要求 装置的配置 轮数 每轮起动频率值及人为附 加延时的整定 每轮所切负荷数量以及整定计算的基本内容作了原则规定或提出了推荐意见 但鉴 于各区域电力系统中 发电机组的组合 水 火 核电 机组及电厂容量大小及比重 机组对异常频率 的适应性等电网结构和运行方式等有较大的不同 因而在实际执行中需结合具体系统情况运用 电力系统的自动低频减负荷方案 应由系统调度部门负责制定并监督其执行 调度部门应定 期和当系统条件有重大变动时 对其进行重新审定为了累积经验需要做好每次重大有功功率缺 额事件或事故后的分析总结工作 各级供电部门应负责按方案要求具体实施自动低频减负荷装置的数量需随系统电源投产 容量的增加而相应地增加 事故手动低频减负荷是自动减负荷的必要补充 当电源容量恢复后 应逐步地手动或自动地 恢复被切负荷与此有关内容均需在相应的调度运行规程中予以明确规定 电力系统的设计 基建和生产部门均应遵守和执行本规定 自动低频减负荷装置配置整定的基本要求 当电力系统发生突然的有功功率缺额后 主要应当依靠自动低频减负荷装置的动作 使保留运 行的负荷容量能与运行中的发电容量相适应 以保持电力系统的继续安全运行 保证向重要负荷的 不间断供电对自动低频减负荷的基本要求如下 当电力系统在实际可能的各种运行情况下 因故发生突然的有功功率缺额后 必须能及时切 除相应容量的部分负荷 使保留运行的系统部分能迅速恢复到额定频率附近继续运行 不发生频率 崩溃 也不使事件后的系统频率长期悬浮于某一过高或过低数值 在任何情况下的频率下降过程中 应保证系统低频值与所经历的时间 能与运行中机组的 自动低频保护和联合电网间联络线的低频解列保护相配合 频率下降的最低值还必须大于核电厂 冷却介质泵低频保护的整定值 并留有不小于的裕度 保证这些机组继续联网运行 其他一般情况下 为了保证火电厂的继续安全运行 应限制频率低于的时间不超过 以避免事故进一步恶化 自动低频减负荷装置动作后 应使运行系统稳态频率恢复到不低于水平 为了考虑 某些难以预计的可能情况 应增设长延时的特殊动作轮 使系统运行频率不致长期悬浮在低于 的水平 因负荷过切引起恢复时的系统频率过调 其最大值不应超过并必须与运行中机组的 过频率保护相协调 且留有一定裕度 避免高度自动控制的大型汽轮机组在过频率过程中的可能误 断开 进一步扩大事故 自动低频减负荷的先后顺序 应按负荷的重要性进行安排 宜充分利用系统的旋转备用容量 当发生使系统稳态频率只下降到不低于的有功功 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 率缺额时 自动减负荷装置不动作 应避免因发生短路故障以及失去供电电源后的负荷反馈引起自 动减负荷装置的误动作 但不考虑在系统失步振荡时的动作行为 自动低频减负荷的整定计算 整定计算的基本内容和目的 考虑事故前后电力系统的各种不同运行方式 包括可能因事故与主系统解列而形成孤立网 依照可能不同份额的各种有功功率缺额情况 估算自动低频减负荷装置的动作行为 求得在各种情 况下运行系统的频率变化极限 检查其是否满足前述第章规定的要求 整定计算的基本假定和方法 在大电力系统中 在任何一种突然失去某一电源引起有功功率缺额冲击的情况下 必然同 时引起系统中运行机组间的同步摇摆其结果 在系统频率下降的动态过程中 在同一时间的系统 中各枢纽点的绝对频率及频率变化率并不相等 个别点的绝对频率与系统平均频率的相差可达 而频率变化率则可能相差达数倍 这种差别 因电网结构 引起有功功率缺额的事故发生地 点以及事件前后的系统运行情况不同而各异 在分析和评价系统中不同点自动低频减负荷装置的动作行为时 需要考虑到上述的系统特点 可以利用大型程序计算每一种发生有功功率突然缺额情况下 系统中各点的频率变化绝对情 况 但一般并不用以整定计算低频减负荷装置 为了研究复杂电网在某些有功功率缺额情况下系统 频率动态过程中的系统潮流变化 分析校核各种自动装置包括低频减负荷装置的动作行为 重要联 络线的运行稳定性 以及可能的设备过负荷或电压越限情况 特别是对实际系统的事故后分析 则 有此需要 自动低频减负荷装置的配置和整定 需要适应电力系统各种可能的有功功率突然缺额情 况 为此 宜按反应主系统 或解列后的孤立网 频率的平均变化过程考虑 由于系统发生突然有功功率缺额引起系统频率下降 系统负荷发生变化 以及在频率变化 过程中机组间的同步摇摆 系统中的潮流与各点电压也都要发生动态变化 电压的变化又影响负荷 量的变化 转而影响系统的频率变化动态过程但有鉴于在系统频率变化过程中 系统中各点的电 压有的升高 有的降低 有的基本保持不变 在进行自动低频减负荷装置的整定计算时 一般情况 下 可以略去电压变化对系统综合负荷特性的影响但对于个别特殊情况 例如因短路故障 使机 组强行励磁 形成孤立网后 随着自动减负荷 系统可能出现短时电压过高 引起短时负荷增大进而 出现负荷过切 这时需结合具体条件进一步进行分析 推荐采用单机带集中负荷的最简单模型计算系统平均频率的动态变化过程由此求得的 全系统平均频率变化标么值的表示式如下 上三式中系统频率变化的标么值 计算阶段开始时的系统频率 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 以保留在运行中发电机力矩为基准的加速力矩标么值 保留在运行中发电机输出的有功功率 总阻尼因数 以保留在运行中的发电机容量为基准的系统惯性常数 在系统频率为时的负荷有功功率 表达式为 其中额定频率 时的负荷有功功率 负荷的频率调节系数 在附录中 列出了式的推导及应用实例 利用式计算系统平均频率变化和进行自动低频减负荷装置的整定分析时 对有关系统 因素可作如下考虑 为了求得可能的最大频率偏移 不考虑系统中旋转备用容量的作用 即认为在频率下降 过程中保持为事件初始时之值不变 负荷的频率调节系数如果缺乏实际数据 依如上同样理由 可考虑取为但希望加 强对实际低频事故的过程分析 以求得较确切的数值 在频率恢复阶段中 如果按为常数求得的频率稳态超调值低于即可认为满足 要求 如果超过则应在频率恢复过程中引入系统等价机组的综合调速器特性作进一步的 计算分析 参阅附录 自动低频减负荷装置的配置与整定 系统有功功率缺额情况用值表示 即 负荷容量留下的发电容量 留下的发电容量 随系统条件不同 可能的最大值各异 对于大机组小系统和某些形成孤立网的情况 可能的最大值很大 此时 宜考虑采用连锁 切相适应大容量集中负荷的办法 以防止在频率快速下降的同时 出现电压快速下降而发生电压崩 溃的恶果 最严重的系统频率下降情况 除了可能发生在事故前为系统高峰负荷期间的运行方式外 还 可能出现在事故前为系统轻负荷期间的运行方式下 此时可能因突然失去重负荷连络线或一大电 源而造成大量的有功功率缺额 且运行系统的惯性常数又较小 计算事件后的值时 可以只考虑发电机组而不计及负荷部分的作用 自动低频减负荷装置的轮数 各轮的起动频率值及人为附加动作延时以及各轮所切负荷份额 的选定及分配 需要按不同系统的不同情况进行综合协调 系统中设置的自动低频减负荷装置的基本轮轮数 快速动作的 可为轮 另设长延时的 特殊轮 推荐采用反应装设母线电压频率绝对值的继电器作为自动低频减负荷装置的起动元件 提高最高一轮的频率起动值 有利于抑制系统频率下降深度 但为适应前述第条的要求 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 一般也以不超过约为宜 为抑制系统频率下降 最高几轮的起动元件最好采用性能优良的数字型频率继电器 各轮间的起动频率差别愈小 延时愈短 愈有利于抑止系统频率下降 但也愈易发生负荷过 切而引起频率恢复时的超调 特别是对于可能出现严重有功功率缺额而又不允许系统频率短时下 降较低 为了与大机组低频保护配合 的系统 显得特别突出 而为使自动低频减负荷装置的动作基 本反映平均频率的变化 对每轮装置的动作设定一定的人为延时也是必要的 此外 对于最高一轮 用短延时躲过因短路等引起的系统频率暂态波动 在系统的某些点上也可能有必要 为了协调矛盾 最高轮级间的起动频率差可选得较小 按选用数字型频率继电器考虑 例如可 取为人为延时可为以快速抑止频率下降 最后几轮间的起动频率差可略大 人为延 时也可略长 防止负荷过切 附加的长延时特殊轮的起动频率 可以与基本轮重复 其附加延时可选为 每轮切负荷的份额及其分配 需考虑同时适应处于主电网内或可能形成孤立网时的不同情 况 原则上力求按负荷重要性的顺序轮流切除次要的先切 较重要的后切 如果系统中有按合同 的 可切负荷则应最先切除如果切除热电厂供热的负荷时 需注意分析是否可能更多地影响热 电厂的电功率输出 为了抑制频率下降的深度 对最高几轮分配给较大份额的切负荷量可能较好 为了计及实际存在的可能误差 例如 系统中某些点实际切负荷的量小于安排的量 某个减负 荷装置因各种原因拒绝动作等由调度命令实际安排执行的每轮切负荷量 宜较整定方案规定的 总量略大一些 按第条规定校核各种可能有功功率缺额情况下 自动减负荷装置的动作行为和系统频 率恢复过程 协调确定各轮起动频率 所带延时及所切负荷份额的最终整定值 低频解列装置的设置 在系统中的如下地点 可考虑设置低频解列装置 系统间连络线上的适当地点 地区系统中由主系统受电的终端变电所母线联络断路器 地区电厂的高压侧母线联络断路器 专门划作系统事故紧急起动电源专带厂用电的发电机组母线联络断路器 在正常运行情况下 低频解列点应是有功功率平衡点或基本平衡点 以保证在解列后小电源侧 的有功功率能够基本平衡如果在解列后必须依靠地区自动减负荷装置的动作才能保持有功功率平 衡 则必须检查解列后的地区无功功率平衡情况 特别对于有大量电缆网络的地区系统应注意此点 为了保证地区重要负荷能够确实收到双重电源的实惠 在安排解列点的母线负荷分配 选择 解列装置的整定值 以及地区发电机组保护定值时 应当做到 因主网故障影响地区供电可靠性时 能保证地区重要负荷继续由地区电源可靠供电 而当地区电源故障时 能保证地区主要负荷继续由 主系统可靠供电 除设置低频解列装置外 一般还必须考虑同时设置经断线闭锁或过电流元件控制的低电压解 列装置 以应付因突然失去主系统电源引起小电源侧频率与电压同时发生严重快速下降的情况 其整定配合除考虑第条要求外 还需要与线路保护的动作有选择性 如果地区系统中有特殊重要的保安负荷时 为了考虑低频解列装置和断路器拒绝动作的可能 性 可在同一变电所或相邻变电所的两组断路器上分装两组解列装置 设两个串联解列点 如果可以满足上述要求 低频和低压解列装置的整定值 可分别取起动频率为起动 电压为额定电压的延时为 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 附录恒定输出功率发电机带集中负荷时 的频率变化动态过程计算 参考件 式的推导 系统的运动方程 上三式中系统的惯性常数 发电机组的机械转矩 发电机组的电磁转矩 发电机组的输出电功率 负荷功率 发电机组的转子角速度 如果认为在系统频率变化期间 负荷母线电压保持不变 则负荷特性可表示为 如果认为为常数 即系统完全无旋转备用容量 按以上式式即可解得系统频率 标么值随时间的变化关系 得到第条中的式即 式右侧项乘以初始频率即可得出频率变化的绝对值即为在时间瞬 间的系统频率值 式的应用举例 假定系统在正常运行情况下 突然发生了的有功功率缺额 在时 即发生有功功率缺额的开始 求得了 假定在时切除了的负荷 计算求得切除负荷后瞬间的下列各值 假定在时 切除了另外负荷 计算求得第二次切除负荷后瞬间的下列各值 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 全过程的频率随时间变化曲线如图 图频率随时间的变化 附录越过额定值后的系统频率变化动态过程计算 考虑系统等价发电机组综合调速器特性 参考件 运算子符号综合调速参数 图考虑调速器作用的 传递函数 在系统频率超过额定值后 考虑机组调速器作用的系统平 均频率变化 为简单估算 将运行机组的综合调速特性用一阶函数表示时 则的传递函数框图如图所示从而求得 对应于自动低频减负荷的过切情况 如过切量的标么值 以运 行机组容量为基准 为则 由式及式为 令 由式可求得标么为 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 从而的绝对值为 对式的求极值 可知使取最大值的必须满足式即 由式可解得进而由式求解得 系统运行机组综合调速器参数的求法 代表符号 不同类型机组的容量占总运行机组容量的份额 标么值下标代表某一类 型的机组 随调速器变化的功率标么值 不同类型机组的单位调节功率 按图符号关系 取正值 不同类型机组的单位调速时间特性 即当输入的为一标么的阶跃函数时 输出的 例如 当机组调速特性可用一阶传递函数表示时 则 式中调速器时间常数 计算步序 按已知数据求出运行中机组的单位综合调速特性 在频率开始起调的间 用等价取在及两点之值 即可求得等价参数及用以计算该时间段的一般可考虑取 计算例 求系统等价机组的综合单位调速特性 水轮发电机组 一次再热式及无再热式汽轮发电机组的容量各占它们的调速器的传递函 数的例子分别如图中的所示 各发电机组的分别是 水轮发电机组 一次再热式发电机组 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 水轮发电机组一次再热式 汽轮发电机组无再热式汽轮发电机组 图各种发电机组的调速器传递函数 非再热式发电机组 得 的曲线如图所示 以曲线代表前的单位调速时间 特性 取及两点时的值为 及 即可求得在频率超过额定值后 留在运行中的发电机组 均参加调速作用系统等价机组的综合单位调速特性 图曲线 为 求系统最大超调频率 假定过切系统的求得 适应于超调后前的系统等价机组的综合 调速参数由求得为 以上各值代入式中的表达式 求得 得 按式可求得相应的即 附录自动低频减负荷装置的整定计算算例 参考件 整定计算的基本前提 考虑有功功率缺额不过大的情况 所列整定计算方法 只适用有功功率缺额不过大 例如 在见条文定义 的情况 对于因故障解列成为孤立网 以及处于快速发展过程中的大机组小系统 当出现的可能 时 则宜按条文中第五章的要求装设特殊的低频解列装置或联锁切负荷装置 以确保重要负荷的继 续供电 按系统平均频率变化进行计算 在系统频率下降过程中 系统中各枢纽点都会出现频率波动现象 这种频率波动 不但随电网 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 结构和事件发生前后的系统情况不同而各异 即使发生相同数量的突然有功功率缺额 除了系统的 平均频率有基本相同的变化外 各点的绝对频率变化情况也将随事故发生的地点不同而不相同 认为在系统平均频率变化过程中系统电压保持不变 虽然在实际上 在系统发生突然有功功率缺额引起系统频率下降的过程中 必然引起系统中潮 流和各点电压的动态变化 但为简化计 可略去电压变化对综合负荷特性的影响但对于个别特殊 情况 例如因短路故障 使机组强行励磁 形成孤立网后 随着自动减负荷 系统可能出现短时过电 压 引起短时负荷增大而出现负荷过切 则需结合具体条件进一步进行研究分析 整定计算用的基本公式 按第条的公式可求得频率的绝对变化如下 式中系统频率的变化 计算阶段开始时的系统频率 总阻尼因素 以保留运行发电机力矩为基准的加速力矩标么值 保留运行的发电机输出有功功率标么值 认为恒定 在系统频率为时的负荷有功功率标么值 保留运行的发电机组惯性常数 由发电机转子运动方程 得频率变化率值为 在及两式中可近似取为则得 及 整定计算的例子 假定的系统条件 切负荷总量为系统保留运行总发电容量的 大型机组的低频保护为要求在最严重情况下系统经历的最低频率值大于 系统负荷的频率调节系数未确切掌握 为安全计 取为较低值 系统机组的惯性常数 低频减负荷装置全部采用数字频率继电器 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 自动低频减负荷装置的安排 自动低频减负荷装置共分两组 即 基本轮与特殊轮基本轮为快速动作用以抑制频率下 降 特殊轮则为在基本轮动作后 用以恢复系统频率到可以运行操作的较高数值 基本轮的整定安排 当时 快速动作的基本轮可安排轮 每轮切负荷份额的分配可考虑平均取为 基本轮的最高一级可取为级差即分为五轮 基本轮所带的人为延时 不包括断路器的动作时间 取为以保证选择性 按以上具体整定值 试算如下 如果可以满足要求 即可通过 如果不能满足 则需适当修改频 率起动值以及切负荷量 重新试算 直到满足系统要求为止 一般而论 如果第一轮的切负荷量不超过按起动频率计 最严重的负荷 过切量将不超过频率超调量不会大于这一点可由附录的计算得到确证 因而是允 许的 但如果保留运行中的机组有以上为水轮发电机组 允许的负荷过切量需作具体计算 以 求得系统的频率超调不超过 以下是对基本轮动作情况的分析 第一轮切负荷 如果取按式当突发有功功率缺额略小于时 系统频率将下降到略高于 原则上 所有低频减负荷装置都不能起动在实际上 由于各点频率波动 系统中会有一 些第一轮装置动作 使系统频率悬浮在以上 只有依靠手动操作使系统频率恢复到高于 水平 当有功功率缺额略大于时的第一轮动作 最大过切负荷 系统频率最大超调 量将低于因而是允许的 如果以最大过切不超过为目标 则当突发有功功率缺额为时 第二轮装置最好不动 作 并留有一定裕度在的缺额下 依靠第一轮装置的动作 系统频率可以恢复到或 以上考虑断路器的动作时间当时 系统频率下降到后第一轮装置的 频率继电器开始动作 经起动断路器 再经才动作切负荷 使系统频率恢复 在系统频率下降到后的间 可认为系统频率变化率为恒定值 从而可 求得第一轮装置切负荷时的系统频率最低值由式可求得 第一轮切负荷后 系统的频率变化率 由式按情况考虑 此时 可求得为 其后系统频率开始恢复 第二轮切负荷 按同样过切不超过在第三轮最好不动作 此时依靠第一 二轮的动作 可以 恢复系统频率到或以上 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 对于情况 在第一轮装置动作切负荷时的系统频率为 然后求第一轮装置动作后的这是新阶段的初始情况即情况 由式 求得 新阶段开始时 第二轮装置的起动元件刚刚动作 再经动作于切负荷 此时的系统最低频率为 然后开始恢复 有足够裕度第三轮不起动 第三轮切负荷 按同样过切不超过在时第四轮最好不动作在这种情况下 依靠前三轮动 作 系统频率可以恢复到以上 当时 在第一轮动作切负荷时 系统频率已下降到 在第一轮动作切负荷的前一瞬间 到第一轮装置动作切负荷时 第二轮装置的起动元件已动作了 第一轮装置动作后的 再经后 第二轮装置动作切负荷 此时的系统频率已降到 此时 第三轮的起动元件已动作了 第二轮装置动作切负荷后的 再经第三轮装置动作切负荷 此时的系统频率降到 然后开始恢复 有足够裕度可以保证第四轮不起动 第四轮切 按同样过切不超过在时 第五轮最好不动作 依靠前四轮动作 系统频率可 恢复到及以上 当时 在第一轮装置动作切负荷时 系统频率已降到 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 第一轮装置动作前瞬间 此时 第二轮的起动元件已起动了 第三轮的起动元件也已起动了 第一轮动作切负荷时 再经此时的系统频率已下降到了第二轮才动作切负荷 到 此时第三轮的起动元件已起动了第四轮已起动了 第二轮切负荷后的瞬间 再经第三轮装置动作切负荷 当时的系统频率已降到第 三轮切负荷后的瞬间 再经第四轮动作切负荷 此时的系统频率是然后开始恢 复此时第五轮处于动作边缘 第五轮切负荷 用缺额的情况进行检查 此时全部五轮动作后尚缺系统频率可恢复到以上 对于情况 第一轮切负荷时的系统频率为 第一轮切负荷前瞬间 此时 第二轮的起动元件已动作了第三轮的起动元件也已起动了 第一轮装置切负荷后的瞬间 再经第二轮动作切负荷 此时系统频率已降到第三轮起动元 件已起动了第四轮也起动了 第二轮装置起动切负荷后瞬间 电力系统自动低频减负荷技术规定 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 再经第三轮动作切负荷 此时的系统频率已降到 此时第四轮已动作了 第三轮切负荷后瞬间 再经第四轮装置动作切负荷 此时的系统频率已降到 第五轮起动了 第四轮切负荷后瞬间 再经第五轮起动切负荷 此时的系统频率已降到 第五轮切负荷后的系统频率变化率 说明系统频率开始恢复 特殊轮的整定安排 按照基本轮的方案整定 在某些有功功率缺额下 系统频率可能长期悬浮在如下几种情况 即 发生的有功功率缺额不能令第一轮动作 此时系统频率不可避免将悬浮在第一级的起动频 率值上 例如 第一轮切负荷后 系统频率保持在略高于第