低频减载(自动装置原理课设).doc

1.3低频减载的意义电力系统安全稳定导则将电力系统的扰动分为三类:第一类为常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电;第二类故障为出现概率较低的较严重的故障，要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行，但允许损失部分负荷幻;第三类故障为罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。针对上述三种情况所采取的措施，即所谓保证安全稳定的三道防线。其中第三道防线就是要保证电力系统在严重复杂的故障下，防止事故扩大，防止导致长时间的大范围停电，以免造成巨大经济损失和社会影响。这也是设置第三道防线的意义。调节系统功率不平衡主要有两种措施:增加功率输入或裁切负荷。如果事故发生出现功率缺额时，系统旋转备用容量将积极、尽可能快的阻止系统崩溃，这一方案称为低频调速控制(证GC)，。FuGc必须在系统频率刚开始下降时动作，并且是一种独立于能量管理系统E(MS)地区性的控制。但当系统发生严重事故，旋转备用容量不足以弥补系统功率缺额时，就应该有选择地切掉一部分负荷，从而阻止频率下降，这一方案称为低频减载控制(UFLS)。由于现代电网经济运行的要求，系统的备用容量偏低，低频减载成为严守第三道防线，防止系统崩溃的主要手段。电网事故暴露的问题包括:低频减载切除容量严重不足;低频减载方案同机组低频跳闸定值不协调;电网结构不合理等。根据故障严重程度的不同，有必要加强电网防止稳定破坏和大面积停电的三道防线:第一道防线，电网快速保护及预防控制;第二道防线，稳定控制;第三道防线，就是在主系统发生稳定破坏时的电压及频率紧急控制，有计划、合理地实施解列的自动装置或手动方案，以及解列后为防止小系统崩溃而设置的低频减载装置，以维持整个电网的稳定运行。12低频减载技术发展现状防止电力系统频率崩溃事故有效的措施就是采用低频自动减载和解列装置，在系统频率下降时及时切除足够数量较次要的负荷，或在合适的点上将系统解列，以保证系统的安全稳定运行，并保证重要负荷供电。国内外几乎所有的电网都采取了低频减载措施，做为安全运行的最后一道防线。前苏联早在20世纪40年代就采取了低频减载措施。我国在50年代即开始在电力系统中使用低频减载装置。考虑低频减载方案时，应从以下几点出发：首先，在各种运行方式和功率缺额下有效地防止系统频率下降至系统安全运行的最低频率值，即频率危险点；其次，使系统尽快恢复至49.550Hz之间或低频减载装置首轮动作值和50Hz之间，无超调和悬停现象；第三，在保证恢复系统稳定性和不越过系统安全运行频率点的前提下切除的负荷尽可能少；第五，联络线传输功率不过载，结点电压不越限；第六，应能保证解列后的各孤立子系统也不发生频率崩溃。针对以上要求，低频减载方案的整定成为研究重点，其中切负荷量和切负荷点以及动作时间的选择是衡量减载方案的关键。基于近50年以来减负荷的研究可将低频减载方案大致分为以下几类：传统法、半适应法、自适应法以及计算辅助算法。一.新型低频减载装置的设计在大型电力系统中，系统接线复杂，难以事先预见各种事故的发展变化。在这种情况下，采用轮数不多的减负荷措施，往往很难凑效。增加动作轮数和缩小各轮之间的级差成为电力系统运行部门的现实要求，这必将使常规的低频减负荷装置趋于复杂，在精度上也由于无法满足现场要求而难以实现。高性能数字信号处理器(DSP)具有全新的哈佛总线结构、专门的硬件乘法器以及广泛采用流水线操作等特点，为研发高精度、误差小的数字式低频减载装置提供了可能。本文针对电力系统频率异常特性，采用TI公司的TM3s20c32实现低频减载装置。一.新型低频减载装置的硬件结构该装置由采样计算功能模块和管理功能模块两部分组成，如图1所示。图1低频减载装置的硬件结构图1.1采样计算功能模块（1）采样单元由三部分组成:模拟量输入变换部分、模拟低通滤波部分、A/D变换部分。模拟量交流电压信号经过PT变换为二次信号。低通滤波单元由一个一阶有源低通滤波器和RC低通滤波电路组成。它能有效地滤掉二次信号中的高次谐波，并能很好地和负载隔离。A/D转换器使用MAX125。MAX125是一片高速度、复用输入通道的14位户以D转换器。(2)CPU单元采样计算CPU是本装置的核心，主要完成模拟量的采集、算法、低频事故判别、故障判断、数据记录。CPU采用数字信号处理器TM3s20C32，该产品是一种非常通用的32位浮点处理器，能工作于30MIPS/60MFLOPS，占用的电路板面积小，性价比高，而且以浮点处理，算法编程也比较容易。这些特点使它很适用于高分辨率、高采集率以及高速计算的场合。 (3)开关量输入输出单元开关量输入由开关量的辅助接点取得，经过光电隔离和驱动后，送入DSP。可输入4路开关量，分辨率小于lms。输出开关量信号经过锁存、光电隔离后，控制继电器。用继电器控制断路器、信号等。1.2管理功能模块管理CPU采用8031单片机，设有RS232串行口和CAN总线接口。硬件时钟采用DS12887芯片。液晶屏为128x64点显示器。该模块通过DIT7132双口RAM和采样计算CPU通信。管理功能模块完成装置的定值整定，数据上传，液晶显示。装置运行时，管理功能模块通过循环查询采集计算功能模块将实时采集的数据通过液晶屏显示，并将状态数据上传至数据采集计算机。管理功能模块可以通过CAN总线川接口组网，还可通过RS232接口连接至光纤通讯MODEM。二.新型低频减载装置的软件设计该装置软件由主程序、采样中断程序和计算判断中断程序构成。流程图如图2所示。图2低频减载装置的程序设计流程图（1）主程序主程序先对中断、定时器、各种变量进行初始化。然后调用一个子程序，先判断管理单元8031有没有请求。如没有，跳出子程序:如有，判断命令字，看需要什么数据，根据通信规约，向双口RAM写入信息。管理单元8031到双口RAM中取数据。循环执行该子程序。（2）采样中断程序采样中断程序使用DSPO号定时器，通过设置相应的寄存器，使装置达到每隔一定的延时进行一次采样，达到每周期采样64点的要求。（3）计算判断中断程序该程序采用软件DMA中断，即对采样计数，采样数达到定值发生中断。利用.44.3所述测频方法计算频率及频率变化率。根据计算结果，结合低频事故判据判断事故类型，动作于切负荷或发信号。参考文献：1.王锡凡.现代电力系统分析.北京:科学出版社，20032.陈建业，王仲鸣.1996年夏季美国西部电力系统停电事故.国际电力，1998.23.金玉声，王芝茗，王漪.王南线升压后对辽南电网稳定的影响及其对策.电网技术，1997.34.袁季修.论防止电力系统大面积停电的紧急控制一电力系统安全稳定运行的第三道防线.电网技术，1999，23(4)5.蔡彬.电力系统频率【M.北京:中国电力出版社，1998.56.杨冠城.电力系统自动装置原理(第二版).北京:中国电力出版社，19957.周双喜.电力系统电压稳定性分析及其控制.北京:中国电力出版社，20038.陈晰.电力系统稳态分析(第二版).北京:中国电力出版社，19959.东北电业管理局调度局.电力系统运行操作和计算.水利电力出版社，197710.TreewittayapoomC.低频减负荷方案各级间配合的研究【C.国际大电网会议，保护1990年会论文集.11.孙增沂.智能控制理论与技术.北京:清华大学出版社，199712.张海潮，赖红妮.遗传算法及其在电力系统中的应用.电力情报，1995.313王平洋.电力系统与模糊控制.电力系统自动化，1993.114.李先彬.电力系统自动化.北京: