变电站综合自动化第六章_智能装置48

1、第六章第六章 智能装置智能装置 本章知识点：本章知识点：掌握掌握电压、无功自动控制装置、电压、无功自动控制装置、无功功率平衡与电压水平的关系、调压的主要手无功功率平衡与电压水平的关系、调压的主要手段、运行状态的控制和识别（九区图），自动按段、运行状态的控制和识别（九区图），自动按频率减负荷，故障录波器、频率减负荷，故障录波器、了解了解备用电源自投、备用电源自投、小电流接地系统单相接地自动选线装置。小电流接地系统单相接地自动选线装置。 6.16.1电压、无功综合自动控制补偿装置（电压、无功综合自动控制补偿装置（VQCVQC） 6.26.2备用电源自投装置（备用电源自投装置（AAT/BZTAAT/

2、BZT） 6.36.3自动按频率减负荷装置（自动按频率减负荷装置（AFLAFL） 6.46.4小电流接地系统单相接地自动选线装置小电流接地系统单相接地自动选线装置 6.56.5故障录波装置故障录波装置6.1 6.1 电压、无功综合自动控制装置电压、无功综合自动控制装置一、电压降低升高的危害一、电压降低升高的危害 电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。任务之一。电力系统运行电压水平取决于无功功电力系统运行电压水平取决于无功功率的平衡。率的平衡。 电压降低的危

3、害：电压降低的危害： （1 1）灯泡：夜间）灯泡：夜间UnUn高高5-10%5-10%使损坏率达使损坏率达30%30%。 （2 2）其它光源：）其它光源：UnUn下降下降10%10%，日光灯亮度约减少，日光灯亮度约减少10%,10%,寿命缩短寿命缩短10%10%，水银荧光灯亮度减少，水银荧光灯亮度减少101030%30%。UnUn下降下降20%20%，日光灯不能启动，水银灯启动频繁，日光灯不能启动，水银灯启动频繁，影响寿命。影响寿命。6.1 6.1 电压、无功综合自动控制装置电压、无功综合自动控制装置 （3 3）电动机：）电动机：UnUn下降，转矩急剧减少，如：下降，转矩急剧减少，如：UnUn

4、下降下降20%20%，转矩降至额定值的，转矩降至额定值的64%64%，电流，电流增加增加20%20%35%35%，温度升高，温度升高12-1512-15度，转矩减度，转矩减少，使转速降低，甚至停转，导致工厂产少，使转速降低，甚至停转，导致工厂产生废品甚至导致重大事故。生废品甚至导致重大事故。 （4 4）电热及冶炼设备：）电热及冶炼设备：UnUn下降，使生产率下降，使生产率下降，能耗显著上升，成本增高。下降，能耗显著上升，成本增高。6.1 6.1 电压、无功综合自动控制装置电压、无功综合自动控制装置二、无功功率的平衡和电压水平的关系二、无功功率的平衡和电压水平的关系 系统中系统中各种无功电源各种

5、无功电源的无功功率输出应能满足的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的在额定电压下对无功功率的要求，否则电压就会偏高额定值。要求，否则电压就会偏高额定值。 无功电源：无功电源：发电机（唯一的有功电源和无功电源）发电机（唯一的有功电源和无功电源） 静电电容器（只能吸收容性无功）静电电容器（只能吸收容性无功） 同步调相机同步调相机 静止无功补偿器静止无功补偿器 静止的无功发生器静止的无功发生器无功补偿装置无功补偿装置即吸收容性又即吸收容性又吸收感性无功吸收感性无功6.1 6.1 电压、无功综合自动控制装置电压、无功综合自动控制装置 无功功率负荷及无功功率损

6、耗：无功功率负荷及无功功率损耗：异步电动机异步电动机( (无无功负荷功负荷) )，变压器和输电线路（无功损耗）。，变压器和输电线路（无功损耗）。 无功功率平衡用公式表示：无功功率平衡用公式表示：（电源无功之和（电源无功之和- -无功负荷之和无功负荷之和- -网络无功损耗之和网络无功损耗之和= =无功无功备用）备用） 当当 ，表示无功功率平衡且有适量的备用，表示无功功率平衡且有适量的备用， 则系统中无功功率不足，应考虑加设无则系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。功补偿装置。resLLDGCQQQQ 0 resQ0 resQ6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控

7、制装置 以简单的网络为例说明无功功率平衡与电压水平以简单的网络为例说明无功功率平衡与电压水平的关系。的关系。 隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去元件隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去元件电阻，电阻，X X是发电机与线路电抗之和，等值电路如图是发电机与线路电抗之和，等值电路如图6-6-1(a)1(a)，假设发电机和负荷的有功功率为定值。，假设发电机和负荷的有功功率为定值。图图6-1 6-1 无功功率和电压关的解释图无功功率和电压关的解释图EIVEVI（b)（a)jQP jXIjX 6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 根据相量图根据相量图6-16-1（

8、b b）可以确定发电机送到）可以确定发电机送到负荷节点的功率为负荷节点的功率为 sincosXEVVIP XVXEVVIQ2cossin 当当P P为定值时，得为定值时，得 XVPXEVQ222 6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置0VaQVaV22aac11 当电势当电势E E为一定值时，为一定值时，Q Q同同V V的关系如图的关系如图6-26-2曲线曲线1 1所示，是一条向下开口所示，是一条向下开口的抛物线。负荷的主要的抛物线。负荷的主要成分是异步电动机，其成分是异步电动机，其无功功率电压特性如图无功功率电压特性如图曲线曲线2 2所示。曲线所示。曲线1

9、1和曲和曲线线2 2的交点的交点a a确定了负荷确定了负荷节点的电压节点的电压VaVa，或者说，或者说，系统在电压系统在电压VaVa下，达到下，达到了无功功率的平衡。了无功功率的平衡。图图6-2 6-2 按无功功率平按无功功率平衡确定电压衡确定电压负荷的无功负荷的无功电压特性电压特性电源的无功电源的无功电压特性电压特性6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 当负荷增加，负荷的无功电压特性曲线为当负荷增加，负荷的无功电压特性曲线为22所示，此时电源的无功功率仍旧是曲线所示，此时电源的无功功率仍旧是曲线1 1，曲线，曲线1 1和曲线和曲线22的交点的交点aa就代表

10、了新就代表了新的无功功率平衡点，并由此决定了负荷点的无功功率平衡点，并由此决定了负荷点的电压为的电压为VaVa。 如果发电机有充足的无功备用，通过调节如果发电机有充足的无功备用，通过调节励磁电流，增大发电机的电势励磁电流，增大发电机的电势E E，则发电机，则发电机的无功特性曲线将上移到曲线的无功特性曲线将上移到曲线11的位置，的位置，从而使曲线从而使曲线11和和22的交点的交点c c所确定的负荷所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值节点电压达到或接近原来的数值Va Va 。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 由此可见，系统的无功电源比较充足，由此可见，系

11、统的无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。低。 因此，应该力求实现在额定电压下的系因此，应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。统无功功率平衡。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置三、电力系统调压的基本原理和主要手段三、电力系统调压的基本原理和主要手段 以下图所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压以下图所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依据的基本原理。

12、措施所依据的基本原理。为了调整用户端电压为了调整用户端电压VbVb可采取以下措施：可采取以下措施：（1 1）调节励磁电流以改变发电机端电压；）调节励磁电流以改变发电机端电压；（2 2）适当选择变压器的变比；）适当选择变压器的变比；（3）改变线路的参数；）改变线路的参数；（4）改变无功功率的分布。）改变无功功率的分布。2121/ )(/ )(kVQXPRkVkVkVVGGb R+jXP+jQk2:11:k1GVGVb6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置电力系统调压的主要手段电力系统调压的主要手段 1 1、发电机调压（满足近处地方负荷的电压质量、发电机调压（满足

13、近处地方负荷的电压质量要求）要求） 发电机电压偏高额定不超过发电机电压偏高额定不超过5%5%，能够以额定，能够以额定功率运行。短线路可通过改变发电机端电压来满功率运行。短线路可通过改变发电机端电压来满足负荷点的电压质量要求。长线路从发电机到最足负荷点的电压质量要求。长线路从发电机到最远处负荷之间在最大负荷时总电压损耗达远处负荷之间在最大负荷时总电压损耗达35%35%，最小负荷时为最小负荷时为15%15%，此时发电机调压不能满足。，此时发电机调压不能满足。 2 2、改变变压器变比调压：降压、改变变压器变比调压：降压/ /升压变压器分接升压变压器分接头选择头选择 不产生无功功率，但可以改变无功功率

14、，如无不产生无功功率，但可以改变无功功率，如无功不足（功不足（ ）时，无法用此法提高全系统电）时，无法用此法提高全系统电压水平。压水平。 cos6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 3 3、无功功率补偿调压：静电电容器、同步调相机、无功功率补偿调压：静电电容器、同步调相机（产生无功功率，对无功充足但分布不合理无能（产生无功功率，对无功充足但分布不合理无能为力）为力） 4 4、线路串联电容补偿调压、线路串联电容补偿调压V2V1V1V2c 利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中耗中QX/V分量减少，从而提高线路末端电

15、压。分量减少，从而提高线路末端电压。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置四、变电站调压得主要手段四、变电站调压得主要手段有载调压变压有载调压变压器和补偿电容器。器和补偿电容器。 有载调压变压器：有载调压变压器：改变变压器的变比，可起到调改变变压器的变比，可起到调整电压，降低损耗的作用。但调压本身不产生无整电压，降低损耗的作用。但调压本身不产生无功功率，在整个系统无功不足的情况下不可能用功功率，在整个系统无功不足的情况下不可能用这种方法来提高全系统的电压水平。这种方法来提高全系统的电压水平。 补偿电容器：补偿电容器：可产生无功功率，能弥补系统无功可产生无功功率

16、，能弥补系统无功的不足，又可改变网络中的无功分布，但在系的不足，又可改变网络中的无功分布，但在系统无功充足但无功分布不合理而造成电压质量下统无功充足但无功分布不合理而造成电压质量下降时却无能为力。降时却无能为力。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 为了提高电压合格率和降低损耗，目前各种电压为了提高电压合格率和降低损耗，目前各种电压等级的变电站中普遍采用了电压、无功综合控制等级的变电站中普遍采用了电压、无功综合控制器。器。 电压无功综合控制装置电压无功综合控制装置就是利用有载调压变压器就是利用有载调压变压器和并联电容器组，根据运行情况进行本站的电压和并联电容

17、器组，根据运行情况进行本站的电压和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定和无功自动调整，以保证负荷侧母线电压在规定的范围之内及进线功率因素尽可能提高的一种装的范围之内及进线功率因素尽可能提高的一种装置。置。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置五、电压、无功综合自动控制策略五、电压、无功综合自动控制策略1 1、电压、无功综合自动控制的原理、电压、无功综合自动控制的原理USRSXSUHUDULIL负荷QCRLXL图图6.5 6.5 单一辐射状网络系统示意图单一辐射状网络系统示意图TTjXR LLjQP 6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合

18、自动化控制装置电压无功综合控制所要达到的目的：电压无功综合控制所要达到的目的： 一是使负荷端电压与额定电压的偏差最小，即一是使负荷端电压与额定电压的偏差最小，即 二是使系统的功率损耗最小。（无功功率平衡，二是使系统的功率损耗最小。（无功功率平衡，损耗为零）。损耗为零）。 要达到上述目的采用两种方法：要达到上述目的采用两种方法： (1)(1)调整变压器的变比调整变压器的变比K KT T负荷负荷线路电压损失增加线路电压损失增加负荷端电压负荷端电压U UL L减减少变比少变比K KT T 增大低压侧增大低压侧U U1 1负荷端电压负荷端电压U UL L。 (2) (2) 无功功率补偿无功功率补偿（改

19、变补偿电容器组发出的无（改变补偿电容器组发出的无功功率）。功功率）。minLLNLUUU 6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置2 2、变电站运行方式的识别、变电站运行方式的识别 多台有载调压变压器运行方式（多台有载调压变压器运行方式（运行、停运、并运行、停运、并列、独立列、独立）。）。 识别的方式有识别的方式有人工设置和自动识别。人工设置和自动识别。3 3、变电站运行状态的检测和识别、变电站运行状态的检测和识别 变电站运行状态是指变电站各种电气量所处的状变电站运行状态是指变电站各种电气量所处的状态（正常态（正常/ /越限）。越限）。 控制的目标是保证主变压器

20、二次侧电压在允许范控制的目标是保证主变压器二次侧电压在允许范围内，且尽可能提高进线的功率因素，故一般选围内，且尽可能提高进线的功率因素，故一般选择电压和进线处功率因数为状态变量。择电压和进线处功率因数为状态变量。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 根据状态变量的大小，可将变电站运行状态划分根据状态变量的大小，可将变电站运行状态划分为为9 9个区域（九区图）。个区域（九区图）。Q8127036540UUU 0UU 0 cosh cosl cosU图图6.6 6.6 运行状态图运行状态图 目标电压的确定：目标电压的确定：(1)根据预测的日负荷曲线；根据预测的日

21、负荷曲线；(2)建立负荷与目标电压的建立负荷与目标电压的数学模型。数学模型。 为了保证控制过程的为了保证控制过程的稳定性，避免频繁调节，稳定性，避免频繁调节，规定了一个控制死规定了一个控制死 ，当电压在当电压在 和和 之间时，不进行调节。之间时，不进行调节。U UU 0UU 0目标目标电压电压6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置 O区是合格，不用调整区是合格，不用调整1、简单越限情况（单参数越线）、简单越限情况（单参数越线） 1区：区： U超过上限超过上限调整变压器分接头使调整变压器分接头使U降低降低 cos合格合格 3区：区： U合格合格 cos低于下限低

22、于下限投入电容器投入电容器 5区：区： U低于下限低于下限调整变压器分接头使调整变压器分接头使U升高升高 cos合格合格 7区：区： U合格合格 cos超过上限超过上限切除电容器切除电容器6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置2 2、双参数越限情况、双参数越限情况2 2区：区： U U超过上限超过上限调整变压器分接头使调整变压器分接头使U U降低降低 cos cos低于下限低于下限投入电容器。投入电容器。 如果先投入电容器，如果先投入电容器，U U会更上升，因此先降会更上升，因此先降 压，后投入电容器。压，后投入电容器。4 4区：区： U U低于下限低于下限调

23、整变压器分接头使调整变压器分接头使U U升高升高 cos cos低于下限低于下限投入电容器投入电容器 如果先调整变压器分接头升压，则无功会更加如果先调整变压器分接头升压，则无功会更加 缺乏。因此先投入电容器，后升压。缺乏。因此先投入电容器，后升压。 6 6区和区和8 8区类似。区类似。6.1 6.1 电压、无功综合自动化控制装置电压、无功综合自动化控制装置六、电压、无功综合自动控制方式六、电压、无功综合自动控制方式 控制方式有：控制方式有：集中控制方式、分散控制方式、关联分集中控制方式、分散控制方式、关联分散控制方式。散控制方式。 集中控制方式：集中控制方式：指调度中心对各个变电站的主变压指调

24、度中心对各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。 分散控制方式：分散控制方式：指在各个变电站或发电厂中，自动指在各个变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。 关联分散控制方式：关联分散控制方式：系统正常时由分散安装在各厂、系统正常时由分散安装在各厂、站得分散控制装置或控制软件进行自动调节，系统负站得分散控制装置或控制软件进行自动调节，系统负荷变化较大或运行方式发生大的变动时

25、，可由调度中荷变化较大或运行方式发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制。心直接操作控制。 6.2 6.2 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 备用电源自动投入装置：备用电源自动投入装置：是电力系统故障或其它是电力系统故障或其它原因使工作电源被切断后，能迅速将备用电源或原因使工作电源被切断后，能迅速将备用电源或其它正常工作的电源自动投入工作，使原来工作其它正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。制装置。一、备用电源的配置方式一、备用电源的配置方式 备用电源的配置一般分为备用电源的配置一般分为明备用和

26、暗备用明备用和暗备用 。 系统正常时，备用电源不工作，称为系统正常时，备用电源不工作，称为明备用明备用； 系统正常时，备用电源也投入运行，称为系统正常时，备用电源也投入运行，称为暗备用暗备用（实际上是两个工作电源互为备用。）（实际上是两个工作电源互为备用。）图图6-6 6-6 备用电源的配置形式备用电源的配置形式（a a）明备用）明备用 （b b）暗备用之一）暗备用之一 （c c）暗备用之二）暗备用之二1L2L1QF2QF3QFBZT 1#变 2#变 TVTVTVTV2#变 1#变 BZT 2QF1QF2L1LTV5QF段段段段5QFTV1L2L1QF2QFBZT 1#变 2#变 TV3QF（

27、a)（b)（C)6.2 6.2 备用电源自动投入装置（备用电源自动投入装置（AAT/BZTAAT/BZT） 1 1、明备用的控制：、明备用的控制： 一个工作电源，一个备用一个工作电源，一个备用电源电源 正常工作：正常工作：1QF1QF合，合，2QF2QF断，断，BZTBZT控制的是备用控制的是备用电源进线电源进线2QF2QF。当。当1L1L因故障被因故障被1QF1QF断开后，备用断开后，备用2QF2QF自动合闸，保证变电站的正常供电。自动合闸，保证变电站的正常供电。 2 2、暗备用的控制：两个工作同时供电的变电站。、暗备用的控制：两个工作同时供电的变电站。暗备用一：正常时暗备用一：正常时3QF

28、3QF断开，断开，BZTBZT装在高压母联上。装在高压母联上。 暗备用二：正常时暗备用二：正常时5QF5QF断开，断开，BZTBZT装在低压母联上。装在低压母联上。 6.2 6.2 备用电源自动投入装置（备用电源自动投入装置（AAT/BZTAAT/BZT）二、备用电源自动投入装置的特点二、备用电源自动投入装置的特点(1)(1)工作电源确实断开后，备用电源才投入。工作电源确实断开后，备用电源才投入。(2)(2)备用电源自动投入切除工作电源断路器必须延时。备用电源自动投入切除工作电源断路器必须延时。(3)(3)手动跳开工作电源时，备用电源自动投入装置不应动手动跳开工作电源时，备用电源自动投入装置不

29、应动作。作。(4)(4)应具有闭锁备用电源自动投入装置的功能。应具有闭锁备用电源自动投入装置的功能。(5)(5)备用电源不满足有压条件，备用电源自动投入装置不备用电源不满足有压条件，备用电源自动投入装置不应动作。应动作。(6)(6)工作母线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动工作母线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动备用电源自动投入，以防止备用电源自动投入，以防止TVTV二次三相断线造成误投。二次三相断线造成误投。(7)(7)备用电源自动投入装置只允许动作一次。备用电源自动投入装置只允许动作一次。6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL） ，f f是衡量电能质量的

30、重要指标。是衡量电能质量的重要指标。一、频率偏移对系统的影响一、频率偏移对系统的影响1 1、f f偏移原因偏移原因 电力系统的频率是反映系统有功功率是否平衡的电力系统的频率是反映系统有功功率是否平衡的质量指标。质量指标。 电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩（或功率）平衡决定的，如果原动机输入功转矩（或功率）平衡决定的，如果原动机输入功率励磁损耗各种机械损耗发电机输出的电率励磁损耗各种机械损耗发电机输出的电磁功率，则发电机转速就不变。磁功率，则发电机转速就不变

31、。 电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统各种用电设备所需的有任何时刻都将等于此系统各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。功功率和网络的有功损耗的总和。)2 . 01 . 0(50 f6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL）一、频率偏移对系统的影响一、频率偏移对系统的影响 由于负荷经常变化，立即引起发电机输出的电磁由于负荷经常变化，立即引起发电机输出的电磁功率变化，原动机输入功率由于调节系统的滞后，功率变化，原动机输入功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电不能立

32、即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转矩平衡被打破，转速变化，系统机转矩平衡被打破，转速变化，系统f f随之偏移。随之偏移。2 2、电力系统频率调整、电力系统频率调整 一次调整：一次调整：n台有调速器的机组并联运行，增大台有调速器的机组并联运行，增大发电机输出的有功功率（输出的备用容量）发电机输出的有功功率（输出的备用容量）只适合变化幅度小，变化周期较短的变化负荷；只适合变化幅度小，变化周期较短的变化负荷； 二次调整：调整发电机组的转速控制机构（靠同二次调整：调整发电机组的转速控制机构（靠同步器来实现）步器来实现）适合变化幅度较大，变化周期适合变化幅度较大，变化周期较长的变化负荷。较长的变化

33、负荷。6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL）3 3、电力系统、电力系统f f偏移的危害偏移的危害 （1 1）f偏移对发电机和系统安全运行的影响；偏移对发电机和系统安全运行的影响； f下降，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使下降，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可产生裂纹；由异步电动机驱动的用寿命，重则可产生裂纹；由异步电动机驱动的送风机、给水泵、循环水泵和磨煤机等出力下降，送风机、给水泵、循环水泵和磨煤机等出力下降，使发电机发出的有功功率下降，使发电机发出的有功功率下降， f进一步下降，进一步下降，造成造成f雪崩和系统瓦解；异步电动机和变压器的无雪崩和

34、系统瓦解；异步电动机和变压器的无功消耗增加，使电压下降，造成电压雪崩和系统功消耗增加，使电压下降，造成电压雪崩和系统瓦解。瓦解。 （2 2）f f偏移对用户的不利影响。偏移对用户的不利影响。6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL）二、电力系统负荷的静态频率特性二、电力系统负荷的静态频率特性 负荷静态频率特性：负荷静态频率特性：总有功负荷总有功负荷 与频率与频率f f的关系。的关系。 不同类型负荷消耗的有功功率，随不同类型负荷消耗的有功功率，随f f变化的敏变化的敏感程度不一样，可将负荷分为三类：感程度不一样，可将负荷分为三类： 第一类：负荷消耗的有功功率第一类：负荷消

35、耗的有功功率p p与与f f无关；如电热、无关；如电热、照明。照明。 第二类：负荷消耗的有功功率第二类：负荷消耗的有功功率p p与与f f的一次方成正的一次方成正比；如碎煤机、金属切削机等负荷。比；如碎煤机、金属切削机等负荷。 第三类：负荷消耗的有功功率第三类：负荷消耗的有功功率p p与与f f的二次方、高的二次方、高次方成正比；如通风泵、水泵等负荷。次方成正比；如通风泵、水泵等负荷。 LP6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL） 电力系统的有功负荷可认为由上述三种负电力系统的有功负荷可认为由上述三种负荷组成，即：荷组成，即： 3*32*2*10*fKfKfKKPL图

36、图6 69 9 负荷的静态频率特性负荷的静态频率特性 *LP *.NLP*Nf*f6.3 6.3 自动按频率减负荷（自动按频率减负荷（AFLAFL） 由图可知，当由图可知，当f f变化时，系统总有功负荷消耗的有功变化时，系统总有功负荷消耗的有功功率做相应变化。功率做相应变化。 当当f f变化范围不大（变化范围不大（454551HZ51HZ），近似为一条直线。），近似为一条直线。 为负荷调节效应系数为负荷调节效应系数，当系统频率每下降（上，当系统频率每下降（上升）升）1 1，系统负荷消耗的有功功率减少（增加）的，系统负荷消耗的有功功率减少（增加）的百分数。百分数。 负荷调节效应的作用是有限，当系

37、统出现较大的有负荷调节效应的作用是有限，当系统出现较大的有功功率缺额时，或系统发生故障时，功功率缺额时，或系统发生故障时，f f下降到不允许下降到不允许程度，就用程度，就用AFLAFL切除一部分不重要的负荷，使切除一部分不重要的负荷，使f f上升上升到额定值。到额定值。 NNNLNLLLLfffPPPfPK/.* LK6.3 6.3 自动按频率减负荷自动按频率减负荷(AFL) (AFL) 三、三、AFLAFL装置的基本工作原理装置的基本工作原理 假定变电站馈电母线上有多条供配电线路，按电假定变电站馈电母线上有多条供配电线路，按电力用户的重要性分为力用户的重要性分为n n个级别和个级别和n n个

38、特殊级。基本个特殊级。基本级是不重要的负荷，特殊级是较重要的负荷，每级是不重要的负荷，特殊级是较重要的负荷，每一级均装有自动按频率减负荷装置，它由频率测一级均装有自动按频率减负荷装置，它由频率测量元件量元件f,f,延时元件延时元件 和执行元件和执行元件CACA三部分组成。三部分组成。 基本级的作用是根据系统频率下降的程序，依次基本级的作用是根据系统频率下降的程序，依次切除不重要负荷，以便限制频率继续下降。切除不重要负荷，以便限制频率继续下降。t 6.3 6.3 自动按频率减负荷自动按频率减负荷(AFL)(AFL)pspnCAntspn基本级特殊级f1t1CA1p1Wp2CA2t2f2fspts

39、pCApsppnCAntnfn图图6 610 10 减频减载装置示意图减频减载装置示意图6.3 6.3 自动按频率减负荷自动按频率减负荷(AFL)(AFL) 总结来看，系统发生故障后频率的变化过程如图总结来看，系统发生故障后频率的变化过程如图6-126-12所示。所示。 基本级特殊级0f/HZf1f2f5f6f3f4436521t1t2t3t/s低频减负荷范围图图6-12 6-12 系统频率变化范围系统频率变化范围6.3 6.3 自动按频率减负荷自动按频率减负荷(AFL)(AFL)四、四、AFLAFL装置的实现方法装置的实现方法 （1 1）系统专用的自动按频率减负荷装置；）系统专用的自动按频率

40、减负荷装置； （2 2）把自动按频率减负荷的控制分散设在每）把自动按频率减负荷的控制分散设在每回馈电线路的保护装置中。回馈电线路的保护装置中。五、微机型自动按频率减负荷装置五、微机型自动按频率减负荷装置 硬件：主机模块、频率的检测、闭锁信硬件：主机模块、频率的检测、闭锁信号的输入、功能装置和定值修改、开关量输号的输入、功能装置和定值修改、开关量输出（跳闸、报警、重合闸）、串行通信口。出（跳闸、报警、重合闸）、串行通信口。6.4 6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置小电流接地系统单相接地自动选线装置 系统中性点（实际是发电机或变压器的中性系统中性点（实际是发电机或变压器的中性点）的运行方式

41、：点）的运行方式： 中性点不接地中性点不接地 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地大电流接地系统中性点直接接地大电流接地系统小电流接地系统小电流接地系统根据单相接地故根据单相接地故障时接地电流大障时接地电流大小划分的小划分的6.4 6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置小电流接地系统单相接地自动选线装置 单相接地故障时接地电流与零序电压的特点单相接地故障时接地电流与零序电压的特点 （1 1）中性点不接地系统，单相接地故障时，中性）中性点不接地系统，单相接地故障时，中性点位移电压为点位移电压为-Eph。 （2 2）非故障线路电容电流就是该线路的零序电流。）非故障线路电容电

42、流就是该线路的零序电流。 （3 3）故障线路首段的零序电流数值上等于系统非）故障线路首段的零序电流数值上等于系统非故障线路全部电容电流的总和，其方向为线路指向故障线路全部电容电流的总和，其方向为线路指向母线，与非故障线路中零序电流的方向相反。母线，与非故障线路中零序电流的方向相反。 这三点结论就是中性点不接地系统基波零序电流这三点结论就是中性点不接地系统基波零序电流方向自动接地悬线这种软件工作原理。方向自动接地悬线这种软件工作原理。6.4 6.4 小电流接地系统单相接地自动选线装置小电流接地系统单相接地自动选线装置 小电流接地自动选线装置的软件原理小电流接地自动选线装置的软件原理 （1 1）零

43、序功率方向原理）零序功率方向原理 （2 2）谐波电流方向原理）谐波电流方向原理 （3 3）外加高频信号电流原理）外加高频信号电流原理 （4 4）首半波原理）首半波原理 （5 5）基于小波分析的选线原理）基于小波分析的选线原理 （6 6）利用五次谐波判别的软件原理）利用五次谐波判别的软件原理 6.5 6.5 故障录波装置故障录波装置 当电力系统发生故障时，能迅速直接记录下与故当电力系统发生故障时，能迅速直接记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置，障有关的运行参数的一种自动记录装置，记录的记录的参数：参数：U U、I I、开关量，元件的有功、无功、非周、开关量，元件的有功、无功、非周期分量的

44、初值电流及其衰减时间常数、系统频率期分量的初值电流及其衰减时间常数、系统频率变化及各种参数变化的准确时间进行记录。变化及各种参数变化的准确时间进行记录。一、故障录波装置的作用一、故障录波装置的作用 （1 1）正确分析事故原因，为及时处理事故提供）正确分析事故原因，为及时处理事故提供重要依据；重要依据； （2 2）根据录波的波形图和数据，可以准确评价）根据录波的波形图和数据，可以准确评价继电保护和自动装置工作的正确性；继电保护和自动装置工作的正确性；6.5 6.5 故障录波装置故障录波装置 （3 3）根据录波的波形图和数据，结合短路电流）根据录波的波形图和数据，结合短路电流计算结果，可以较准确地

45、判断故障地点范围，便计算结果，可以较准确地判断故障地点范围，便于寻找故障点；于寻找故障点； （4 4）分析研究震荡规律；）分析研究震荡规律； （5 5）分析波形图，可以发现继电保护和自动装）分析波形图，可以发现继电保护和自动装置的缺陷及一次设备的缺陷，可及时消除事故隐置的缺陷及一次设备的缺陷，可及时消除事故隐患；患； （6 6）根据波形和数据，不仅可反映用于核对系）根据波形和数据，不仅可反映用于核对系统参数和短路计算值，可实测系统参数，对理论统参数和短路计算值，可实测系统参数，对理论上计算的系统参数做必要的修正。上计算的系统参数做必要的修正。6.5 6.5 故障录波装置故障录波装置 故障录波装

46、置的主要部分是录波器。根据故障录波装置的主要部分是录波器。根据录波原理的不同，可分为录波原理的不同，可分为光线式录波器光线式录波器和和微微机型录波器机型录波器。 微机型故障录波装置可采用两种方式实现：微机型故障录波装置可采用两种方式实现： （1 1）配置专用的微机故障录波装置并能与）配置专用的微机故障录波装置并能与就地监控系统通信，传输给远方调度。就地监控系统通信，传输给远方调度。 （2 2）由微机保护装置兼作记录及测距计算，）由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，再将数字化的波形及测距结果送监控系统，由监控系统存储并打印波形。由监控系统存储并打印波形。6.5 6.5 故障录波装置故障录波装置二、微机型故障录波装置的工作原理二、微机型故障录波装置的工作原理（一）硬件结构（一）硬件结构 1 1、辅助变换器：用于变换电流、电压等模、辅助变换器：用于变换电流、电压等模拟量，以适应单片机的拟量，以适应单片机的A/DA/D变换要求；变换要求； 2 2、前置机部分：用于数据采集系统和判启、前置机部分：用于数据采集系统和判启动用，将故障信息快速准确传到后台机；动用，将故障信息快速准确传到后台机； 3 3、后台机部分：主要用于数