RCS990安全稳定控制系统

RCS-990安全稳定控制系统,RCS990安全稳定控制系统,稳定控制技术三道防线电力系统安全稳定控制系统RCS992系列稳控装置、稳控系统通信介绍安全稳定控制系统运行注意事项及异常处理RCS991过负荷联切装置介绍RCS993失步解列装置介绍RCS994频率电压紧急控制装置介绍,什么是三道防线？,为了分析的方便，我们把电力系统运行状态分为：正常状态，警戒状态，紧急状态，失步状态，恢复状态。见下页图。对应相应的状态，我们设置三道防线。第一道防线：快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电；第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧急控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行；第三道防线：设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到概率很低的多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大、防止大面积停电。,稳定判据电力系统稳定包括功角稳定、电压稳定、频率稳定三个方面。计算分析时，若三者都稳定，则认为系统稳定，若有一个不稳定，则认为系统不稳定。具体定义如下：1）功角稳定：系统内任一元件故障，保护、断路器正确动作，或系统发生小扰动时，系统阻尼比大于0.05，即振荡7次后振荡幅度减至10以下。2）电压稳定：故障切除后，主要枢纽变电站的母线电压能够恢复到额定电压的80以上。电压低于额定电压75的持续时间小于1S.3）频率稳定：在采取了切机、切负荷措施后，不发生系统频率崩溃并能恢复到正常范围，不影响大机组的安全运行。,电力系统安全稳定控制系统,区域稳定控制系统RCS-992主机RCS-990从机MUX-22复接设备：光纤复接、光电转换后台监控系统RCS-993A（B）失步解列装置RCS-994A（B）频率电压紧急控制装置,主机功能,与从机通信，获取本站状态量控制策略表处理命令输出至从机跳闸站间通信，获取系统状态量（主站）命令输出至子站跳闸（主站）识别电网运行方式事件记录与故障录波后台、远方通信，可在线刷新策略表,模拟量（36）、开入量采样（25）检测接入装置的出线、主变、母线的运行状态和故障类型与主机通信，上送本站状态量简单控制策略表处理（过负荷等）并可不经主机允许跳闸（可整定）接收主机命令输出跳闸,从机主要功能,装置硬件配置及原理（992）,主机的插件包括：电源插件（DC）、信号插件（SIG）、24V光耦插件（OPT）、通信插件（COM）、CPU插件（CPU）、光电转换插件（EO、MSO）、显示面板（LCD）。,装置硬件配置及原理（992）,主机硬件模块图,装置硬件配置及原理（990）,从机的插件包括：电源插件（DC）、交流插件（AC）、低通滤波器（LPF）、CPU插件（CPU1、CPU2）、24V光耦插件（OPT）、信号输出插件（SIG）、接点输出插件（OUT）。,装置硬件配置及原理（990）,从机硬件模块图,系统总体结构（一）,电网安全稳定控制系统主从式单层结构图,系统总体结构（二）,电网安全稳定控制系统主从式多层结构图,系统总体结构（三）,电网安全稳定控制系统复合式多主机结构图,站间通信方式,专用光纤（2M或64K）PCM机复接（MUX64、MUX2M、MUX22）载波（MODEM)异步串口(RS-422或RS-232),站间通信方式,误码误帧对稳控装置的影响,1、误码：指通不过CRC校验的报文数；2、误帧：指结构遭到破坏的报文数。3、处理方法：对于安稳装置，不管是误码还是误帧，没有采取任何纠错措施，都直接将报文丢弃。因此，从使用的角度来看，两者是没有区别的。同样，两者形成的原因也基本相同。,安稳运行维护注意事项,05-01-2413:14:16RCS-992PCM稳定控制装置通道监视*.*.*.,正常运行状态（主界面）,通道监视的“*”表示对应通道正常，“.”表示无该通道数据，即异常。从左到有共有8个通道监视主站：第1到4分别为从机1到4的通道监视；第5个为AB系统之间通信第6个为MUX22的通道监视，扩展至执行站,系统运行维护注意事项,LED共有3个显示灯，其内容、颜色和含义见下表：,稳控系统运行维护注意事项,运行维护:运行人员与保护班人员定期巡视检查,检查内容:装置指示灯是否处于运行状态，通道是否正常；检查切换开关、压板是否在正确位置；检查打印纸是否足够，安装是否正确；检查装置时钟是否与站内GPS时钟一致；,稳控系统运行维护注意事项,装置异常信息含义及处理建议:,南方稳控系统运行维护注意事项,稳控系统运行维护注意事项,注意事项:（1）定期检查装置运行状态，发现有异常信号时，及时查清异常的现象和原因。（2）发现装置动作时，及时上报调度。在装置（或笔记本）上检查显示报告、动作报告，故障状态，变位；将装置的动作报告打印，以便进行分析。（3）在进行定值和策略表的修改时，应将装置退出运行状态，即退出“跳闸出口压板”以及“通道投入”压板。,稳控系统运行维护注意事项,注意事项:（4）在需要将其中一套装置退出运行做试验，而整套系统又不允许退出时，应退出“通道投入”压板，防止对子站或执行站发出动作命令。（5）若稳控装置与保护装置的CT回路串在一起，在做其他保护试验时，请注意退出相应的稳控装置或采取安全措施，以免装置误动。（6）相关线路保护作开关传动时注意退出相应的压板。,稳控系统运行维护注意事项,通道异常处理方法:装置运行后若出现通道异常，检查步骤：退出运行装置。若是主站或子站，在MUX22上将全部发送电缆取下，可在SDH架上收发都断开。对于异常的通道接口，用电缆线自环，自发自收将试验定值中通道自环整定为1，投入通道压板，若装置恢复正常，说明装置没问题。可以从对侧自环回来，检查通道。若通信正常，说明问题出在对侧。对侧装置也相应作自环，便可检查出问题所在,RCS-991过负荷控制,线路或变压器等设备允许长时间流过的电流值称为安全电流，如果设备实际流过的电流超过其安全电流则出现过负荷现象。设备的过负荷属于热稳定问题。一般来说，电力设备都有一定过负荷能力，设备允许过负荷的时间与过载的倍数、环境温度等因素有关，过载倍数小允许时间较长（例如线路过载1.2倍以下可允许几个小时），过载倍数越大，允许的时间越短，具有反时限特性。设备过负荷如果处理不及时则可能导致严重后果。线路与主变过负荷一般分为两类：突然过负荷与缓慢过负荷。缓慢过负荷是由负荷的增长引起重载线路或主变超过允许值。引起线路突然过负荷的原因有：,（1）平行线中一回线突然跳闸；（2）环网系统在不平衡点解开；（3）突然失去大电源，引起潮流重新分布；（4）负荷线路突然跳闸，潮流重新分布引起某些线路过负荷。引起变压器突然过负荷的原因有：（1）并联变压器一台跳闸，引起另一台运行变压器过负荷；（2）电磁环网高压侧线跳闸引起潮流向低压侧转移而过负荷。缓慢过负荷因过载倍数低、允许时间长，可以通过调度员调整系统发电状态予以消除；突然过负荷一般过载倍数大，允许时间短，需要进行过负荷紧急控制来解决。,RCS-991过负荷联切装置装置采集两路电压（三相）和三路电流（AC两相），可实现三个单元的过负荷判别，配置简单、操作方便，14组跳闸出口可通过组态灵活的整定到各轮次上，主要用于单厂站过负荷联切的实现。在充分保证安全运行的前提下，为了将负荷损失控制到最小的范围，装置将过负荷联切的动作分为5级，每一级过负荷元件动作后分8轮出口切除负荷线路。任一级过负荷联切动作后都可以顺序从第1轮到第8轮驱动出口继电器，直至本级电流返回，这样能够保证切除的负荷量最少。各轮之间的间隔时间可以灵活整定。,系统失步控制,电网的失步控制目前主要靠失步解列装置来完成，是电网第三道防线的重要组成部分。失步解列装置的核心技术是：完善的失步判据、不同安装点解列装置动作的配合方法、防止各种情况下误动作的闭锁措施。失步解列装置的不正确动作都将带来严重的后果。失步出现的原因1）输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏；2）电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏；3）环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,破坏稳定而失去同步；,4）大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低，破坏稳定；5）电源间非同步合闸未能拖入同步。关于电力系统失步解列的几个关键问题1）关于失步振荡概念：系统稳定破坏的开始阶段是两个同调机群之间功角失去同步，振荡中心在两个同调机群之间阻抗的中心点，对于复杂系统一般都是一个失步断面，同一个电网由于系统事故发生的地点不同，失步断面的位置可能发生变化。振荡中心附近的电压周期性变化，最低值接近零。,2）关于解列点的选择：电网的解列点应该选在失步振荡中心所在的断面，只有把失步断面解开，振荡才能平息，解列后送端电网通过切机、减出力，受端电网通过切负荷措施保持频率或电压稳定。3）最佳的解列时刻：失步发生后应尽快解列，但判断系统真正失步是系统等值机的功角差过180度，由于电力系统的非线性等因素的影响，很难提前预测是否一定失步，而且计算表明提前解列对解列后的系统并没有带来好的效果。180度解开时断路器的开断电流最大，对系统冲击较大；而一个振荡周期时解列，电流最小，对系统冲击较小。因此，所谓预测性快速解列，并没有实际意义，相反会降低动作的可靠性。,5.3配置方式系统出现失步问题后，需要把振荡中心所在的线路解列，对于失步解列装置现在南电是在线路一端配置两套，双重化配置；华北的用法是在线路两端各配置一套。失步解列装置安装的地点一般是电厂出线两侧、两个系统联络线两侧或其它经过计算会出现振荡中心的线路两侧。由于失步解列不是故障，所以不建议起动失灵，因为如果一侧断路器拒动，将会引起严重后果。,RCS-993A（B）失步解列装置,失步时，做出相应的处理：解列、切机、切负荷或启动其它使系统再同期的控制措施。,RCS-993A（1）,阻抗循序判别方式：在阻抗平面上表现为6个区域。快跳段在测量到失步后的第一个周期出口跳闸，快跳段继电器必须6个区域逐级动作时才输出跳闸，较同类继电器有更高的安全性，在任何故障转换过程中不会误动。慢跳段可以整定在失步后2到15个周期后出口跳闸。,RCS-993A（2）,设有专门的区域测量元件，用以整定解列装置的动作区。其作用：与相邻的解列装置或其它稳定控制措施相配合，使解列范围明确；与本装置失步继电器配合，有了区域继电器后，失步继电器可按系统结构整定，一般与等值系统相适应，整定范围大于区域继电器。这样失步继电器的动作性能得以改善，其边界动作特性无实际意义。另外，如果振荡中心在振荡若干周期后才进入装置动作区，失步继电器可能先动作计周期，当振荡中心进入保护区域时，装置立即跳闸使慢跳段不慢。,RCS-993A（3）,装置工作原理装置主要由三个继电器组成：比相式起动继电器基于阻抗循序判别方式的失步继电器基于阻抗判别方式的区域继电器,RCS-993A（4）,等值双机系统Zm、Zn分别为装置安装处到两侧系统的等效阻抗,RCS-993A（5）,一、起动继电器起动方程式：其中：,RCS-993A（6）,二、失步继电器失步继电器的比相方程式：其中：,RCS-993A（7）,x共分6级，从680开始，每级间隔180。到最后一级为1580，在阻抗平面上表现为6级阻抗圆，如失步继电器阻抗轨迹图所示。x穿过1800装置判为失步。电力系统振荡时，测量阻抗轨迹沿曲线1、2顺次移动，加速失步时依曲线1的方向移动，减速失步时依曲线2的方向移动，当继电器判到移动到6级并穿过1800时，发出失步信号。,RCS-993A（8）,失步继电器阻抗轨迹图,RCS-993A（9）,振荡过程中电压和角度变化规律*,RCS-993A（10）,三、区域继电器该区域继电器的动作判据为：,RCS-993A（11）,区域继电器动作特性,RCS-993B（1）,UCOS判别方式：失步继电器利用的变化轨迹来判别电力系统失步，利用装置安装处采集到的电压电流，通过计算来反应振荡中心的电压，根据振荡中心电压的变化规律来区分失步振荡和同步振荡及短路故障反应系统振荡中心电压的变化规律，物理概念清晰、明确。自动适应系统结构和运行方式的变化，即与系统运行方式、电网结构无关，只反应测量线路所在断面的失步状态。不需要用户提供判断失步的定值，给用户的使用提供了极大的方便。,RCS-993B（2）,装置工作原理装置主要由三个继电器组成：起动继电器基于Ucos判别方式的失步继电器利用测量点电压最小值进行判别的区域继电器,一、起动继电器起动方程式：UBCcosUT其中：UT为起动门槛值。,RCS-993B（3）,二、基于Ucos判别方式的失步继电器,RCS-993B（4）,实际系统阻抗角小于90度，Ucos大于振荡中心电压，如图所示。在装置中假定系统阻抗角为82度，并进行了角度补偿，将电流相位滞后8度，这样用Ucos代表振荡中心电压更为准确、合理。,RCS-993B（5）,当系统失步运行时，振荡中心电压呈周期性变化，振荡周期为180，即：若为加速失步，的变化趋势为0360(0)360，振荡中心电压U的变化曲线如下图所示；若为减速失步，的变化趋势为3600(360)0,振荡中心电压U的变化曲线如下图所示。,RCS-993B（6）,振荡中心电压变化曲线,RCS-993B（7）,在振荡中心电压的变化平面上，可将的变化范围分为7个区，如下图所示：,RCS-993B（8）,根据前面的分析可得出振荡中心电压在失步振荡时的变化规律：加速失步时，的变化规律为01234560；减速失步时，的变化规律为06543210。,RCS-993B（9）,三、利用测量点电压最小值进行判别的区域继电器（如图）振荡过程中，随着EM与EN的夹角的不断增大，母线电压的变化趋势如图中椭圆所示。当EM和EN的夹角增大到180度时，母线电压最小，而这一最小值由装置安装处到振荡中心的距离决定，距离振荡中心越近，电压最小值也越小(振荡中心电压最小值为零)。利用这一特点，可以知道振荡中心距离装置安装处的远近，从而确定解列装置的保护范围。*,RCS-994频率电压紧急控制装置,电力系统频率反映了系统中有功功率的供需平衡，它不仅是电力系统运行的重要质量指标，也是影响电力系统安全稳定运行的重要因素。我国明确规定低频减载是防止系统崩溃的最后一道防线。保持电力系统的电压处于规定水平，不仅是为了保证供电的质量指标，也是保持电力系统安全稳定运行的重要内容。由于电压严重异常可引起设备损坏、电压稳定破坏或电压崩溃，所以电压异常及其控制措施，近年来受到高度重视。,频率、电压紧急控制,频率紧急控制电力系统发生突然的有功功率变化时，系统的频率将要发生变化，当功率缺额时频率下降，功率过剩时频率上升。当功率变化较大时若不及时采取措施，频率将超越正常范围，甚至引起系统频率崩溃。频率紧急控制的措施：频率下降时，基本措施是自动低频减负荷（低频减载）；频率上升时，基本措施是过频自动切机（高周切机）；联络线低频解列。频率紧急控制的判据：按频率值、频率变化率及动作延时综合进行判断，但必须防止暂态过程中频率测量的不正确及系统内负荷反馈等问题引起的装置误动作。,当系统功率缺额过大（例如缺额达20）时，应装设联络线跳闸或大机组跳闸时联切负荷（或联切蓄能电厂的抽水机组），可有效制止频率的大幅度降低。当系统功率突然过剩太大（例如过剩达20）时，应装设联络线跳闸联切发电机组的措施，可有效制止频率的大幅度上升。电压紧急控制为防止电力系统出现扰动后，无功功率欠缺或不平衡，某些节点的电压降到不允许的数值，甚至可能出现电压不稳定，应设置自动限制电压降低的紧急控制措施。为防止电力系统出现扰动后，某些节点无功功率过剩而引起工频电压升高的数值及持续时间超过允许值，应设置自动防止电压升高的紧急控制措施。,RCS-994频率电压紧急控制装置,RCS-994系列频率电压紧急控制装置主要分2种型号：RCS-994A、RCS-994B、RCS-994C。RCS-994A主要用于低频低压减载或低频低压解列、低频自启动水轮发电机组。低频与低压减载各设4轮基本轮、2轮特殊轮；RCS-994B除了具有低频、低压控制功能以外，还具有过频切机，过频或过压解列。低频和低压控制各设3轮基本轮、1轮特殊轮，过频控制设3轮基本轮，过压解列设1轮。RCS-994C主要用于母线分列运行方式下的低频低压减载，亦可用于并列运行方式下的低频低压减载。设置了5个基本轮、3个特殊轮和2个加速轮。,设计精细、可靠的硬件方案,装置采用与RCS-900系列线路保护一样的硬件结构采用了大容量内存的高速DSP，硬件设计更加精细、简洁、可靠，冗余度高。装置采用整体面板、全封闭机箱，取消传统背板配线方式，强弱电完全分开，电磁兼容能力强；,装置工作原理,电压（U）、频率（f）的测量方法装置对输入的两段母线三相交流电压Ua、Ub、Uc进行采样，采样周期为0.833ms，即一个工频周期采样24点。电压幅值计算采用全波傅氏算法。频率值采用软件算法，分别对两组正序电压进行计算。,低频控制工作原理,低频控制的判别式,f49.5Hz，t0.05s低频起动fF1，tTf1低频第一轮动作若Df1dfdtDf3，tTfa2切第一轮，加速切第二轮若Df2dfdtDf3，tTfa23切第一轮，加速切第二、三轮fF2，tTf2低频第二轮动作fF3，tTf3低频第三轮动作fF4，tTf4低频第四轮动作以上四轮基本轮按箭头顺序动作。,防止低频过切负荷的措施,在低频减载动作过程中，可能会出现前一轮动作后系统的有功功率已经不再缺额，频率开始回升，但频率回升的拐点可能在下轮动作范围之内，如后图所示，第一轮切负荷（t1时刻）后频率开始上升，但在第二轮频率定值以下的时间超过了第二