频率电压紧急控制和失步解列的原理及实现

1、1 国电自动化研究院稳定技术研究所南京南瑞集团公司稳定技术分公司2022-3-20频率电压紧急控制和失步解列的原理及实现2频率电压紧急控制和失步解列 频率电压紧急控制和失步解列是保证系统稳定运行的第三道防线的重要组成部分，其作用是在系统承受类大扰动时，采用解列、低周低压减载，高周高压切机的措施防止事故扩大，避免系统崩溃。3频率的意义及其允许范围 频率的意义电力系统频率反映了系统有功功率的供需平衡情况，不仅反映了电能质量，也是影响电力系统安全稳定运行的重要因素。 正常时，频率不允许偏离0.10.2Hz，紧急情况应在49.550.5Hz之间 频率变化的方向、幅值、速度与功率不平衡的状态和系统特性有

2、关4频率异常危害 频率异常对电力系统的危害 电力系统汽轮机叶片对频率的要求 锅炉和核反应堆对频率的要求 发电机励磁对频率的要求频率偏离较大将可能导致一些机组停机，可能连锁反应造成频率崩溃 频率异常对用户的危害 主要是同步电动机 电子设备，计算机等 其它容性和感性负荷5电力系统频率特性 频率特性指系统功率不平衡时，频率的变化特性。 当发电功率小于负荷功率时，发电机的负荷力矩小于机械输入力矩，转速将变慢而使频率降低。 当发电功率大于负荷功率时，发电机的负荷力矩大于机械输入力矩，转速将变快而使频率升高。 转速变化可始于不平衡点，通过电网功率联系，扩大到全网 频率变化时，负荷也随着变动，即负荷频率特性

3、 频率变化时，发电功率相应变化，即发电频率特性 当系统功率不平衡时，频率变化的动态过程，称为频率的动态特性6电力系统频率特殊特性 系统异步运行时频率特性 线路上各点电压的瞬时频率是在平均频率附近波动，波动值大小于该点位置有关，有些可能会达到很大的值。装置需要对此采取措施防止未按平均频率动作。 短路时频率特性 在小容量的孤网系统的35KV以下电网，如果发生经电阻很大的低压线路短路，也可能引起频率降低，由于短路切除时间慢，短路所引起的功率损耗增加明显，使频率明显降低。 电源断开后母线电压频率降低 在重合闸或备用电源自动投入过程中，变电站的电源可能短时断开，此时变电站母线仍有由于电动机惰转形成的反馈

4、电压，该电压的频率通常下降很快，需要防止低频装置动作。7电力系统频率崩溃 频率崩溃指当功率缺额非常大时，虽然有负荷和发电机的调节效应，但也建立不了新的平衡状态，而频率一直下降，直至损失全部负荷。 频率崩溃发展过程一般开始是缓慢的，但在一个临界点将迅速下降。8电力系统保持频率正常的控制措施 电力系统保持频率正常的控制措施 自动发电控制（AGC）。任务是当负荷缓慢变化时，调节发电机的输出功率，保持频率恒定。 紧急状态下的频率调节。任务是在系统有功功率出现大的扰动，频率出现大的偏差时，尽快恢复频率至正常值，以保证电力系统的安全。（第三道防线内容）9频率紧急控制 防止频率崩溃的重要措施是安装数量和地点

5、合适的低频减载装置。 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。 10电力系统频率紧急控制要求 限制频率异常下降的控制应在频率实际下降后,及时实现控制,如切负荷； 事故时频率下降的幅值和持续时间都要小于一定限度，该限度由系统要求所定

6、； 当系统频率下降不大，频率虽低但不危及系统运行时，不宜切除负荷，一般最高切除频率应该为49HZ，目的是充分动用备用容量； 切负荷对用户的损失应尽可能降到最低，包括增加级数，减少每级的切除负荷量，也可根据频率恢复情况实现被切除用户的自动重合闸； 低频装置不应该在非有功功率缺额所引起的频率变化过渡过程中误动作，如重合闸和背自投过程中的电源消失，同步振荡，失步振荡等。11自动低频减负荷1 当电力系统发生突然的有功功率缺额时，主要应依靠低频自动减载装置的动作，切除相应数量的负荷，使保留运行的负荷量与运行中的发电量相适应，保持系统继续安全稳定运行，保证向重要负荷不间断供电。使电力系统在实际可能的各种运

7、行方式下，不发生频率崩溃，也不使频率长期悬浮在某一过低（49Hz以下）或过高（50.5 Hz以上）的数值。 低频减载的整定的原则：与发电机组的低频保护配合与联络线的低频解列配合大于核电厂冷却介质泵低频保护定值（0.30.5Hz）限制系统频率低于47Hz时间不应超过0.5秒出现过切时，频率值不能超过51Hz，避免大机组误跳闸12自动低频减负荷2低频减载装置的配置方案：（1）设有快速动作的基本轮：对于大型电力系统动作的频率级差为0.2Hz，每轮动作延时为0.2秒；一般配置911级。（2）设有长延时动作的特殊轮：其整定值应考虑使系统不能长期悬浮在49Hz以下，一般动作频率值与基本轮的第一轮一致，按动

8、作延时可分为2 3级。（3）为了提高动作的可靠性，应设有频率启动级（相当于保护的灵敏段，定值一般为49.5Hz、0.2秒）和频率变化率df/dt闭锁（一般整定5Hz/s）。（4）为了在大功率缺额时能快速动作，应设有按频率变化率df/dt加快动作的功能，例如在第一轮动作时可加速第二或第二、三轮动作。（5）为了防止过切，在每轮动作的延时过程中应检查df/dt是否变为正值，发现已变为正值时立即停止动作。（6）第一轮的频率定值应考虑利用系统的旋转备用，一般不大于49.2Hz。（7）对于可能从主网解列出来的地区电网，除了服从主网安排外，还应考虑孤立运行时确保地区电网安全稳定运行的减载措施。13过频自动切

9、机当送电联络线跳闸时，送端电网因功率过剩而使发电机加速，电网频率升高，如果频率过高则会危机电网的安全。过频切机是防止频率升高的基本措施。过频切机应根据电网具体情况设置23轮，动作级差0.2Hz，延时0.2秒。例如50.6Hz、 50.8Hz、 51.0Hz。应考虑全网电源的分布情况，合理地配置过频切机装置和协调这些装置的动作值。为了提高动作的可靠性，应设有频率启动级（定值一般为50.5Hz、0.2秒）和频率变化率df/dt闭锁（一般整定+5Hz/s）。当系统功率突然过剩太大（例如过剩达25）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。14电力系统频率紧急控制装置 低频减

10、载装置（UFLS） 快速或带短延时动作，按频率分为多级，防止频率下降严重，基本轮； 带较长延时动作，但动作频率较高，主要是防止频率的悬浮状态，特殊轮； 低频低压解列和切负荷装置 在与主网联系的带地区负荷的电厂和地区电网中，为保证厂用电和重要负荷的安全，在严重故障时解列联络线及连锁切负荷； 如果在具有较大有功功率缺额的地区电网中发生严重故障或解列后，电压可能严重下降不能恢复（比频率下降的快），此时应该补充低压解列或低压减载装置； 发电机低频自起动和调相转发电15频率异常升高的特点及控制 水轮机超速导致的频率过高 电力系统负荷突然减少，系统频率会升高，原动机调速器将动作减少输出功率； 汽轮机调速器

11、响应速度很快，防止频率上升到危险程度； 水轮机调速器响应速度很慢，甩负荷时，频率可能上升120%140%； 在水电占比重很大的系统中，当水轮机转速升高后，会带动与之并列运行的汽轮机产生危险超速，即使此时汽轮机关闭主汽门，发电机变为同步电动机运行，其旋转速度一样会提高，也很危险。 控制方式的多样性 一般需要采用限制频率升高的控制装置 如果可以预测水电厂的输出线路短开后具有危险的剩余功率，则可以安装线路跳闸联切装置，而将高频率切机装置做为后备，能可靠避免事故的扩大16电压及其控制措施 电压的意义 电力系统电压反映了系统无功功率的情况，不仅反映了电能质量，也是影响电力系统的安全稳定运行的重要因素；

12、系统电压是通过发电机、无功补偿设备和变压器分接头切换等控制的 电压的异常 电压过高工频过电压和谐振过电压； 电压过低系统故障，负荷重，无功功率不足。电压不稳定或电压崩溃是由于系统和负荷的非线形特点造成的17电力系统电压稳定性 电压系统在额定运行条件下和遭受扰动之后系统中所有母线都稳定是电力持续地保持可接受的电压的能力。 当发生扰动、增加负荷或改变系统运行方式造成渐进的、不可控制的电压降低时（至少有一个母线的电压幅值随注入母线的无功功率的增加而减少），则系统进入电压不稳定状态。电压不稳定的主要因素是系统不能满足无功功率的需求。 电压问题曾经主要伴随弱系统和长线路，现在在高度发达的电网中由于重负载

13、，使电压问题也成为一个关心的焦点。 功角不稳定和电压不稳定经常同时发生。 一种形式的不稳定可导致另一种形式的不稳定，其区别可能并不明显。然而区别功角稳定与电压稳定对弄清楚问题的根本原因，对改进电网设计、合理安排运行方式、以及针对性的控制将有着重要的意义，因此应从因果关系进行分析，尽量分清功角稳定与电压稳定。18电压稳定问题发生电压稳定问题的电力系统中固有的弱点： 1 输电网络强度不够； 2 功率传输过重； 3 发电机无功/电压超过控制极限； 4 负荷特性； 5 无功补偿装置特性； 6 电压控制装置动作。19电压稳定问题 电压不稳定的主要表现： 输电线负荷过重； 电压源离负荷中心过远； 电源电压

14、过低； 无功补偿不足。20负荷特性的影响 负荷特性和配电系统电压控制装置是影响系统电压稳定性的关键因素； 有功和无功负荷随电压而变化的负荷与输电特性相互作用，改变通过系统的潮流。系统电压的稳定值是由输电系统和负荷的综合特性决定的； 准确分析电压稳定性必须包括配电变压器分接头切换的动作，配电系统中电容器的影响，负荷特性的表示应考虑恒温器及其他负荷调节装置的影响，在工业区内电动机和电容器可能需要明显地表示出来。21电力系统电压崩溃 电压不稳定本质上是一种局部现象，但其后果却给系统带来广泛的影响。 电压崩溃则是伴随电压不稳定导致系统相当大部分的地区停电。美加“814”大停电过程中，最后阶段就是发生电

15、压崩溃导致全停。 电压稳定的控制措施 主要有发电机的励磁控制、低电压切负荷、静止补偿器等，低电压切负荷是电压紧急控制最主要最基本的有效措施。22防止电压崩溃的措施：系统设计措施 动态无功电源 合适的无功补偿（投切电容器）保证足够的稳定裕度（到不稳定的MW和 Mvar距离）。 控制网络电压和发电机无功输出， 保护与控制协调，控制变压器分接头调节器（配电电压控制）， 低电压切负荷，23防止电压崩溃的措施：系统运行措施 1 稳定裕度， 2 旋转备用， 3 调度员的作用。24防止连锁事故及频率或电压崩溃的措施 协调配置电力系统稳定器PSS，以增加阻尼，防止发生小扰动动态失稳； 增加电压支撑，建立电压支

16、撑能力与输电极限的关系； 合理安排和分配发电旋转备用； 协调安排低频自动减负荷方案； 开发运用电力系统紧急控制稳定措施； 研究运用低电压切负荷措施； 保护和发电机控制特性与电力系统动态特性的协调； 建立协调组织，以协调各成员电网的信息交换、规划及运行。25电力系统电压紧急控制装置 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。26 频率电压紧急控制装置的主要功能是反应于

17、系统频率或电压的下降值和下降速率，按照预先设定的动作值和切负荷措施自动减负荷。 为实现精确减负荷，防止过切和悬停，应尽量增加出口级数，增加出口数量，增加特殊轮轮次，并且低频减负荷出口和低压减负荷出口应能够独立设置。频率电压紧急控制装置（1）27 国电自动化研究院稳定技术研究所在总结和吸取多年丰富的稳定控制技术方面的研究、开发和工程应用经验的基础上，充分吸取了UFV-2A频率电压紧急控制装置的优点和工程经验，结合当前最先进的计算机技术、通信技术而新开发研制成功的“UFV-200A频率电压紧急控制装置”，完全可满足我国现代电网建设发展对电力系统安全稳定控制第三道防线的要求。频率电压紧急控制装置（2

18、）28UFV-200A频率电压紧急控制装置功能（1） 装置的主要功能是测量装置安装处母线电压、频率及它们的变化率 在电力系统由于有功缺额引起频率下降时，装置自动根据频率降低值切除部分电力用户负荷，在地区电网由于有功功率过剩出现频率上升时装置自动根据频率升高值自动切除电厂的部分机组，使系统的电源与负荷重新平衡 本装置低频、低压分别设有5 个独立的基本轮、3 个独立的特殊轮 装置具有16组跳闸出口，出厂配置下其中8组中每组具有2付出口（4对接点），另8组中每组具有1付出口（2对接点），可以提供24 回出口回路，能满足一个厂站的切负荷要求。若加配本公司生产的专用重动继电器模块，还可以扩展出口以切除更

19、多线路 29UFV-200A频率电压紧急控制装置功能（2） 当电力系统功率缺额较大时，本装置具有根据dfdt 加速切负荷的功能，在切第一轮时可加速切第二轮或二、三两轮，尽早制止频率的下降 在电力系统由于无功不足引起电压下降时，装置自动根据电压降低值切除部分电力用户负荷，确保系统内无功的平衡，使电网的电压恢复正常。本装置能做到根据电压切负荷的出口与根据频率切负荷出口可以不同 当电力系统电压下降太快时，可根据dudt 加速切负荷，尽早制止系统电压的下降，避免发生电压崩溃事故，并使电压恢复到允许的运行范围内，保证电压稳定 本装置具有独特的短路故障判断自适应功能，低电压减载的整定时间不需要与保护动作时

20、间相配合，保证系统低电压时快速动作，短路故障时可靠不动作 30UFV-200A频率电压紧急控制装置功能（3） 本装置设有根据dfdt、dudt 闭锁功能，以防止由于短路故障、负荷反馈、频率或电压的异常情况可能引起的误动作。具有PT 断线闭锁功能 本装置还可用于低频解列、低压解列 装置具有事件记录、数据记录、自检、打印、异常报警等功能 装置具有与外部监控系统进行通信的功能，可以与故障信息系统、变电站监控系统相连接，装置能提供多种多个独立的通信接口如RS232/RS485等，通信规约可采用IEC6870-5-103规约 装置有对时功能，具备软件和硬件GPS脉冲对时（一般为分脉冲）能力 31UFV-

21、200A装置的特点（1）高性能的通用硬件平台装置硬件采用UFV-200系列装置通用硬件平台。该平台模件多采用智能结构，具有处理速度快，测量精度高，存储容量大、通信能力强，可靠性高，软件修改灵活等特点。主控制CPU采用工业级嵌入式32位ARM内核微处理机；模数转换芯片采用具有16位精度，6路差分同时采样功能的AD芯片；存储设备采用FLASH技术的大容量芯片；通信接口具有串行接口（RS232/RS422/RS485）、音频接口、 E1 接口（2M）、64k数字同向口（G.703）接口、专用光纤通信接口等多种通信接口；具有自动监测电源电压的硬件回路，当电压异常时闭锁装置出口并发出告警信号；具有在系统

22、编程功能（In System Program），可通过PC机的串口修改装置程序，为现场使用提供了方便，同时为防止现场意外改写程序，设有保护跳线，只有人为的更改跳线，装置程序才可以被修改。32UFV-200A装置的特点（2）具有完备的低频和低压故障判断和异常判断处理能力装置具有8轮低频和8轮低压的故障判断和处理能力，其中低频和低压各有3轮特殊轮和2轮加速切，保证在系统事故时能可靠快速动作。装置也具有多种异常判断功能，防止在装置本身异常或系统接入量异常时出现误动作。33UFV-200A装置的特点（3） 出口具有软件和硬件组态功能装置软件具有16组出口组态功能，用户可以通过设定不同的定值，对同一个故

23、障进行出口再定义，如装置软件对低频和低压的故障分别检测，出口通过设定不同的定值可输出切相同或不同的负荷。装置硬件具有24组出口组态功能，用户或调试人员根据工程需要，可以通过跳线对24对出口接点进行重定义。34UFV-200A装置的特点（4）具有完善的记录报文 装置具有完善的事件记录及运行记录，可保存最新6次动作报告及其详细的故障录波数据；同时保存最近10次的运行信息，包括装置投停、装置异常、启动时间及内容、功能压板投退等。 具有多套定值功能装置具有6套定值，方便用户使用，符合现场管理规范，可以根据运行方式及季节的不同选择不同的定值。35UFV-200A装置的特点（5） 兼顾了输入输出配置多样性

24、和调试方便性的通用装置结构装置采用UFV-200系列通用结构。装置采用前插式结构，方便了现场调试，且在通用的4U背板上，可同时测量判断24个模拟量、接收和发送8个方向的快速通信数据、接入32个开入、输出轮次16轮、出口24对接点（每对接点包括一付自保持接点和一付不保持接点）。36UFV-200A装置的特点（6）其他特点装置具有软件自动校正零点误差和幅值误差的功能；软件采用C语言和汇编混合编程方式；具有符合DL/T667-1999（IEC60870-5-103）标准通信规约的2个对外通信接口；具有完善的人机对话功能，可就地查看信息和修改定值。37UFV-200A装置的硬件构成（1）38 输入两段

25、母线的线电压Uab、Ubc和Uca，从Uab和Ubc捕获得到fab和fbc； 装置具有16组输出，24付出口； 装置支持打印，支持与监控系统通信； 可根据需要，接入其它功能压板和GPS对时信号。UFV-200A装置的硬件构成（2）39UFV-200A装置工作原理（1） 两段母线电压和频率的切换方法 两组母线电压均正常时，装置首先选用母电压、频率进行判断，如果满足动作条件,则再经母电压、频率判断确认。 当一组母线电压消失或PT断线时装置自动选用另一组母线电压进行判断，装置仍能正常运行，但延时发出该母线电压消失或PT断线的告警信号。 当两组母线电压均不正常时，装置闭锁出口。40 测量和启动 电压（

26、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Uab、Ubc、Uca进行采样，采样周期为0.833ms，即一个工频周期采样24点。 根据具体现场的条件，也可以测量两段母线的相电压Ua、Ub、Uc。 启动元件 装置具有独立的启动元件，启动元件动作后开放出口继电器回路的正电源。 低频启动 启动条件:f fqls t tfqls 低压启动 启动条件:U uqls t tvqls UFV-200A装置工作原理（2）41UFV-200A装置低频减载判断原理（1）f fls1tfls1ffls2低频轮低频轮ffls3ffls4ffle1f45 Hz或f55 Hztfqlsf fqlsU K2

27、UN或 频率差0.2Hz-df/dtdfls3与 -df/dtdfls1tfld1tfld2dfls2-df/dtdfls1dfls3-df/dtdfls2或 与 与 与 与 与 与 低频轮低频轮低频特殊轮低频特殊轮tfls2tfls3tfls4tfle1ffle2tfle2或 或 ffls5与 低频轮tfls5与 低频特殊轮ffle3Tfle342 UFV-200A装置低频减载判断原理（2）低频自动减载的判别式 ffqls、 ttfqls 低频启动 ffls1、 ttfls1 低频第一轮动作 若 dfls1 -dfdtdfls2 、ttfld1 低频切第一轮,加速切第二轮 若 dfls2 -

28、dfdtdfls3 、ttfld2 低频切第一轮,加速切第二、三轮 ffls2、 ttfls2 低频第二轮动作 ffls3、 ttfls3 低频第三轮动作 ffls4、 ttfls4 低频第四轮动作 ffls5、 ttfls5 低频第五轮动作以上五轮按箭头顺序动作。三轮长延时特殊轮其动作逻辑为： ffqls、 ttfqls 低频启动 ffle1、 ttfle1 低频特殊第一轮动作 ffle2、 ttfle2 低频特殊第二轮动作 ffle3、 ttfle3 低频特殊第三轮动作三轮特殊轮都独立判断。包括加速轮的所有判断轮次都可以通过定值中的控制字进行投退。43异常情况下防止装置低频误动的闭锁措施

29、防止负荷反馈、高次谐波、电压回路接触不良等异常情况下引起装置误动作的闭锁措施 （1）低电压闭锁：当U K2UN时，不进行低频判断，闭锁出口 。 （2）dfdt闭锁：当-dfdtdfls3 时，不进行低频判断，闭锁出口，dfdt闭锁后直到频率恢复至启动频率值以上时才自动解除闭锁 。 （3）频率差闭锁：当同一段母线的两个频率差|fabfbc|0.2Hz时，该段母线频率不参与低频判断； （4）频率值异常闭锁：当f45Hz或f55Hz时，认为测量频率值越限异常。 当装置检测到一段母线的频率异常或频率差异常或电压消失时将低频元件输入电压自动切换到另一段母线电压，若装置判断出两段母线均频率异常或频率差异常

30、或电压消失，则不进行低频判断，并立即闭锁出口。44UFV-200A装置低压减载判断原理（1）U uls1tuls1uuls2低压轮低压轮uuls3uuls4uule1不平衡电压K3UN tuqlsU uqls或 -du/dtduls3与 -du/dtduls1tuld1tuld2duls2-du/dtduls1duls3-du/dtduls2或 与 与 与与 与 与 低压轮低压轮低压特殊轮低压特殊轮tuls2tuls3tuls4tule1uule2tule2或 或 uuls5与 低压轮tuls5与低压特殊轮uule3tule3UK2UN45 UFV-200A装置低压减载判断原理（2）Uuqls

31、、 ttuqls 低压启动 Uuls1、 ttuls1 低压第一轮动作 若 duls1 -dudtduls2 、ttuld1 低压切第一轮,加速切第二轮 若 duls2 -dudtduls3 、ttuld2 低压切第一轮,加速切第二、三轮 Uuls2、 ttuls2 低压第二轮动作 Uuls3、 ttuls3 低压第三轮动作 Uuls4、 ttuls4 低压第四轮动作 Uuls5、 ttuls5 低压第五轮动作以上五轮按箭头顺序动作。三轮长延时特殊轮其动作逻辑为：Uuqls、 ttuqls 低压启动 Uule1、 ttule1 低压特殊第一轮动作 Uule2、 ttule2 低压特殊第二轮动作

32、 Uule3、 ttule3 低压特殊第三轮动作三轮特殊轮都独立判断。包括加速轮的所有判断轮次都可以通过定值中的控制字进行投退。46异常情况下防止装置低压误动的闭锁措施 防止负荷反馈、PT断线、电压回路接触不良等电压异常情况引起装置误动作的闭锁措施 （1）低电压闭锁，当U K2UN时，不进行低压判断，闭锁出口； （2）电压突变闭锁，当-dudtduls3 时，不进行低压判断，闭锁出口，dudt闭锁后直到电压再恢复至启动电压值以上 时才自动解除闭锁； （3）PT断线闭锁, 当同一段母线的各线电压差的最大值或计 算出的零序电压大于K3，判为PT回路断线，该段母线不进行低压判断，延时5秒发PT断线告

33、警信号。 当装置检测到一段母线PT断线时将低压元件输入电压自动切换到另一段母线电压，若装置判断出两段母线PT回路均断线，则不进行低压判断，并立即闭锁出口。47短路故障与低电压切负荷的自动配合（1） 短路故障闭锁及系统短路故障切除后立即允许低电压切负荷 当系统发生短路故障时，母线电压迅速降低，此时本装置立即闭锁，不再进行低电压判断。而当保护动作切除故障元件后，装置安装处的电压迅速回升，但如果恢复不到正常的数值，但大于K1（故障切除后电压恢复定值），则装置立即解除闭锁，允许装置快速切除相应数量的负荷，使电压恢复。本装置需要用户设定“等待短路故障切除的时间（tvs6）”，一般应大于后备保护的动作时间

34、，若后备保护最长时间为4秒，则tvs6可以设为4.55秒。超过tvs6以后电压还没有回升到K1以上，装置将闭锁出口，并发出异常告警信号。48短路故障与低电压切负荷的自动配合（2）UUNUqsttKtTtvs6UUNK1UNttKtvs6Uqs（1）短路切除后电压恢复正常（不动作） (2) 电压没有回升（告警）UUNUs1ttKtTtvs6K1UN(3) 短路切除后电压仍低（在tT 后允许动作） 49使用UFV-200装置解决小电源解列问题（1）两段低压解列的判别式两段低压解列的判别式 电压缓慢下降时： UULqs、 ttvqs 低电压启动 UULS1、 ttvs1 低电压第一轮动作 UULS2

35、、 ttvs2 低电压第二轮动作 电压下降较快时： UULqs 、ttvqs 低电压启动 UULS1 dUdt（dUdt）S1、ttvs1 低压第一轮动作（dUdt）S1 dUdt（dUdt）S2 、ttvd1 切第一轮，加速切第二轮50使用UFV-200装置解决小电源解列问题（2）低频解列的判别式 频率缓慢下降时： ffqs、ttfqs 低频启动 ffS1、 ttfS1 低频第一轮动作 ffS2、 ttfS2 低频第二轮动作 频率下降较快时： ffqs 、ttfqs 低频启动 ffS1 dfdt（dfdt）S1 、tfs1 低频第一轮动作 （dfdt）S1 dfdt（dfdt）S2 、ttf

36、d1 切第一轮,加速切第二轮51使用UFV-200装置解决小电源解列问题（3）高压解列判别式 电压缓慢上升时： UUhqs、 ttvqs 高电压启动 UUhs1、 ttvs1 高电压第一轮动作 UUhs2、 ttvs2 高电压第二轮动作 电压上升较快时： UUhqs 、ttvqs 高电压启动 UUhs1 dUdt（dUdt）S1、ttvs1 高电压第一轮动作 （dUdt）S1 dUdt（dUdt）S2 、ttvd1 切第一轮，加速切第二轮52使用UFV-200装置解决小电源解列问题（4） 高频解列判别式 频率缓慢上升时： ffhqs、 t tfqs 过频启动 ffhS1、 ttfS1 过频切机

37、第一轮动作 ffhS2、 ttfS2 过频切机第二轮动作 ffhS3、 ttfS3 过频切机第三轮动作 频率上升较快时的判别式 ffhqs 、ttfqs 过频启动 ffhS1 dfdt（dfdt）S1 、tfs1 过频切机第一轮动作 （dfdt）S1 dfdt（dfdt）S2 、ttfd1 切第一轮，同时加速切第二轮53使用UFV-200装置解决小电源解列问题（5） 低压短时限启动 低压解列功能压板投入，且装置没有闭锁 如果1母和2母均有压，1母线任意一线电压ULS且2母线任意一线电压ULS。 如果1母有压和2母失压，1母线任意一线电压ULS。 如果2母有压和1母失压，2母线任意一线电压ULS

38、。 满足以上3条件的任意一条，且收到一回线跳闸信号、另外一回停运，或同时收到两回线跳闸信号，低压短时限启动。 低压短时限动作 低压短时限已经启动。 仍然满足任意一线电压ULS的条件。 延时TS1确认。 同时满足以上3个条件，低压短时限解列动作，根据组态定值出口。54使用UFV-200装置解决小电源解列问题（6）低压长时限启动 首要条件：低压解列功能压板投入，且装置没有闭锁 如果1母和2母均有压，则1母线至少两线电压ULS且2母线至少两线电压ULS。 如果1母有压和2母失压，则1母线至少两线电压ULS。 如果2母有压和2母失压，则2母线至少两线电压ULS。 满足以上3条件的任意一条，且没有收到跳

39、闸信号、线路1电流Ity1、线路2电流Ity2，低压长时限启动。低压长时限动作 低压长时限已经启动。 仍然满足至少两线电压ULS的条件。 延时TS2确认。 同时满足以上3个条件，低压长时限解列动作，根据组态定值出口。55使用UFV-200装置解决小电源解列问题（7）低频解列启动 首要条件：低频解列功能压板投入，且装置没有闭锁； 如果1母和2母频率均正常，则1母频率F1FLS且2母频率F2FLS； 如果1频率正常2母频率异常，则1母频率FFLS； 如果2频率正常1母频率异常，则2母频率FFLS； 满足以上3条件的任意一条，且收到一回线跳闸信号、另外一回停运，或同时收到两回线跳闸信号，或 没有收到

40、跳闸信号、线路1电流Ity1、线路2电流Ity2，低频解列启动。低频解列动作 低频解列已经启动。 仍然满足F(ULS+3%UN),F(FLS+0.05HZ) ） 装置解列动作后0.2S动作返回 动作后0.2S(出口保持0.2S)57电力系统异步运行特征 系统稳定破坏（暂态失稳或动态失稳）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。 多机系统异步运行特征 电压可能不只在一点（振荡中心）降到零，而可能在多点降到零 振荡

41、中心不是一个点，而是在一定范围内变化58电力系统异步运行的危害 异步运行时可能通过危险大电流，最大值出现在两侧电动势相差180度时； 可能损害机组轴承； 输电线路中间接点电压降低使所接负荷运行被破坏； 电压的摆动可能引起复杂多机系统的低频谐振； 可能发展成多频率振荡；59几种引起失步的情况几种引起失步的情况： 1、功率较大的潮流转移 2、非同期合闸 3、发电机失磁 4、短路故障切除时间过长 5、静态失稳60消除电力系统异步运行状态的控制措施（1） 当稳定被破坏后出现异步状态时的控制，是稳定控制的后备 消除异步状态方法：再同步与失步解列 使失步的系统各部分再恢复同步运行再同步； 使失步的系统各部

42、分解列运行失步解列； 选择正确的解列点 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。61消除电力系统异步运行状态的控制措施（2） 选择最佳的解列时刻 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。62电力系统失步解列装置 正确检测出系统的异步状态，并根

43、据需要在到达临界角度以前（第一周期）检测出失步或经过给定的振荡周期次数给出信号； 失步解列装置的要求： 具有检测异步状态的选择性，包括区分同步振荡，断面内外的异步状态； 对异步状态的灵敏度； 动作快速； 实现简单，功能可靠； 在复杂结构电网中应用的适应程度。63UFV-200F失步解列装置主要功能（1） 测量装置安装处两条线路的三相电压、三相电流、系统频率、有功功率、无功功率、相位角等，进行失步振荡的判断（扩展型具有低频、低压、过频、过压的判断） ； 由于每套基本型装置可以判断两条线路（包括旁路）的失步情况，扩展型可以同时最多判断八条线路（包括旁路）的失步情况，因此不仅可以减少失步解列装置的套

44、数，而且还可以综合协调，选择最合适的解列点。对扩展型装置的低频、低压、过频、过压还分别设有4 个独立的基本轮、2 个独立的特殊轮（有关低频、低压、过频、过压的配置部分具体可以见UFV-200A频率电压紧急控制装置说明书）。装置具有16组跳闸出口，出厂配置下其中8组中每组具有2付出口（4对接点），另8组中每组具有1付出口（2对接点），可以提供24 回出口回路，能满足一个厂站的解列或（和）切负荷要求。若加配本公司生产的专用重动继电器模块，还可以扩展出口以切除更多线路； 64UFV-200F失步解列装置主要功能（2） 在系统发生失步振荡事故时，根据整定的动作区范围、振荡周期次数，有选择地将电网解列运

45、行，防止事故进一步扩大。在送端电厂也可采用振荡切机或压出力，使电力系统迅速实现再同期，以尽量保持电网的完整性 ； 装置具有事件记录、数据记录、自检、打印、异常报警等功能 装置具有与外部监控系统进行通信的功能，可以与故障信息系统、变电站监控系统相连接，装置能提供多种多个独立的通信接口如RS232/RS485等，通信规约可采用IEC6870-5-103规约 装置有对时功能，具备软件和硬件GPS脉冲对时（一般为分脉冲）能力 ； 65UFV-200F失步解列装置的特点（1）高性能的通用硬件平台： 装置硬件采用UFV-200系列装置通用硬件平台。该平台模件多采用智能结构，具有处理速度快，测量精度高，存储

46、容量大、通信能力强，可靠性高，软件修改灵活等特点。主控制CPU采用工业级嵌入式32位ARM内核微处理机；模数转换芯片采用具有16位精度，6路差分同时采样功能的AD芯片；存储设备采用FLASH技术的大容量芯片；通信接口具有串行接（RS232/RS422/RS485）、音频接口、 E1 接口（2M）、64k数字同向口（G.703）接口、专用光纤通信接口等多种通信接口；具有自动监测电源电压的硬件回路，当电压异常时闭锁装置出口并发出告警信号；具有在系统编程功能（In System Program），可通过PC机的串口修改装置程序，为现场使用提供了方便，同时为防止现场意外改写程序，设有保护跳线，只有人为

47、的更改跳线，装置程序才可以被修改。66UFV-200F失步解列装置的特点（2） 使用tg=Q/P的相位角计算方法，准确进行失步断面的判断，且不受波形畸变干扰的影响。 采用振荡包络电压的最低值作为解列动作区范围的判据，该判据的整定计算简单，选择性好。 装置采用振荡周期计数和整定振荡包络电压的方法，这样同一电网中的多套装置可以相互配合，构成网络，以实现解列点的协调配合。67UFV-200F失步解列装置主要结构68基于相位角原理的失步解列判据（1） 对下图所示的两机系统进行仿真计算和分析，可以得知失步振荡过程中电压与电流之间的相位角的变化规律。 E1f1UAAMUMiUBBE2f2.69基于相位角原

48、理的失步解列判据（2） 若振荡中心落在装置安装处的正方向（即MB之间），且M点处于送端位置，在失步过程中相位角从0增加到180，即在、象限范围内周期变化，矢量变化图如下：70UAUBUMIUAUBUMIUAUBUMI=60度=150度=180度基于相位角原理的失步解列判据（3）71UAUBUMIUAUBUMI=210度=300度基于相位角原理的失步解列判据（4）72 而当M点处于受端位置时，就是一个相反的过程。相位角从180减少到0，即在、象限范围内周期变化。 若振荡中心落在装置安装处的反方向（即AM之间），而当M点处于送端位置时，相位角从180增加到360，即在、象限范围内周期变化，矢量变化

49、图如下基于相位角原理的失步解列判据（5）73UAUBUMIUAUBUMIUAUBUMI= 60度= 150度= 180度基于相位角原理的失步解列判据（6）74UAUBUMIUAUBUMI= 210度= 300度基于相位角原理的失步解列判据（7）75 若M点处于受端位置，就是一个相反的过程。在失步振荡过程中相位角从360减少到180，即在、象限范围内周期变化。 若振荡中心恰好落在装置安装处附近，则相位角在0与180两个状态之间来回翻转。基于相位角原理的失步解列判据（8）76 那么我们把4个象限内的相位角划分为6个区：12之间为区，290之间为区，903之间为区，34之间为区，4270之间为区，2

50、701之间为区。系统正常情况下一般运行在区与区。根据上述失步振荡过程中相位角的变化规律，我们把作为正方向判断区，把作为反方向判断区，把作为振荡中心附近的判断区。如下图所示： 基于相位角原理的失步解列判据（9）77901800270123490180027012349018002701234正方向判别区反方向判别区振荡中心判别区基于相位角原理的失步解列判据（10）78判断振荡中心在正方向：判断振荡中心在正方向： 正常运行在区时，从区开始按顺序经过区、区、区，则认为经历了一个振荡周期； 正常运行在区时，从区开始按顺序经过区、区、区，也认为经历了一个振荡周期。 判断振荡中心在反方向：判断振荡中心在反方向： 正常运行在区时，从区开始按顺序经过区、区、区，则认为经历了一个振荡周期； 正常运行在区时，从区开始按顺序经过区、区、区，也认为经历了一个振荡周期。基于相位角原理的失步解列判据（11）79判断振荡中心就在安装处附近：判断振荡中心就在安装处附近： (1) 电压包络线的最小值必须出现很低数值（检测到电压有效值低于20UN）； (2) 正常运行在区时，从区