电力系统自动装置

1、一、电力系统频率偏移的原因一、电力系统频率偏移的原因 电网稳态条件下的频率电网稳态条件下的频率 f 是全系统一致的运行参数是全系统一致的运行参数 频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。频率变化是系统负荷与电源之间的功率失去平衡所致。 原动机输入功率：原动机输入功率：60pnf 机组的动能)(111mKimmLGiTiWdtdPPP1、电网负荷变动情况、电网负荷变动情况tP持续分量持续分量脉动分量脉动分量随机分量随机分量负荷瞬时变动情况负荷瞬时变动情况频率波动对电网运行的频率波动对电网运行的影响：影响： 偏离电力设备经济运偏离电力设备经济运行点；行点； 影响用户生产率和产影响用户生产率

2、和产品质量；品质量； 频率过低过高都会危频率过低过高都会危及电网安全运行及电网安全运行每分钟转数 n每秒钟转数 60n系统频率 60Pnf mGimTiPP11正常情况mKiLmGimTiWdtdPPP111LmGimTiPPP11负荷突然变动而使发电机组电功率增加PL 机组转速降低，系统频率下降。2 2、负荷变动时频率的变化情况、负荷变动时频率的变化情况发电机的负荷功率发电机的负荷功率原动机输入功率原动机输入功率系统频率系统频率的变化的变化电力系统负荷电力系统负荷: : 不断变化不断变化 原动机输入功率的改变原动机输入功率的改变: 缓慢缓慢频率频率的波动的波动: 难免难免 维持系统频率在规定

3、范围内维持系统频率在规定范围内; ; 力求使系统负荷在发电机组之间力求使系统负荷在发电机组之间实现经济分配。实现经济分配。 电力系统运行中的主要电力系统运行中的主要任务之任务之，就是对频率，就是对频率进行监视和控制。进行监视和控制。 二、电力系统频率偏移的危害二、电力系统频率偏移的危害1 1、频率偏移对电力系统的影响、频率偏移对电力系统的影响2 2、频率偏移对用户的不利影响、频率偏移对用户的不利影响1 1）汽机叶片损伤）汽机叶片损伤2 2）可能发展成）可能发展成“频率崩溃频率崩溃”3 3）可能发展成）可能发展成“电压崩溃电压崩溃”4 4）频率低于一定值时，核电厂的反应堆冷却介质泵停运）频率低于

4、一定值时，核电厂的反应堆冷却介质泵停运1 1）影响异步电机的转速和出力，影响工业生产和产品质量）影响异步电机的转速和出力，影响工业生产和产品质量2 2）电子设备可能无法正常工作）电子设备可能无法正常工作调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束；调频与有功功率调节是不可分的，应满足安全运行约束；符合经济运行要求，发挥能源最大效益；符合经济运行要求，发挥能源最大效益；频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。频率偏差控制在预定范围内，保证电能质量。调频是电力系统运行的主要任务之一调频是电力系统运行的主要任务之一一般允许频率偏差为一般允许频率偏差为0.1Hz三、限制频率波动的措施三、限制频率波

5、动的措施基本思想：尽快的恢复功率平衡基本思想：尽快的恢复功率平衡具体措施：具体措施：1 1）借助调速器调频器增发功率）借助调速器调频器增发功率2 2）动用旋转备用）动用旋转备用3 3）迅速启动备用机组）迅速启动备用机组4 4）按频率自动减负荷）按频率自动减负荷四、电力系统负荷的功率四、电力系统负荷的功率频率特性频率特性 1 1、基本概念、基本概念 当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变, , 这这种有功负荷随频率而改变的特性叫做种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率负荷的功率频率特性频率特性。与频率变化无关与频率变化无关的负荷，如照

6、明、电弧炉、电阻炉、整流负荷等；的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉、整流负荷等； 与频率成正比与频率成正比的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵、压缩机、的负荷，如切削机床、球磨机、往复式水泵、压缩机、卷扬机等；卷扬机等； 与频率的二次方成比例与频率的二次方成比例的负荷，如变压器中的涡流损耗，但这种损耗的负荷，如变压器中的涡流损耗，但这种损耗在电网有功在电网有功 损耗中所占比重较小损耗中所占比重较小; ;与频率的三次方成比例与频率的三次方成比例的负荷，如通风机、静水头阻力不大的循环水的负荷，如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等泵等; ;与频率的更高次方成比例与频率的更高次方成比例的负荷，如静水头阻

7、力很大的给水泵等。的负荷，如静水头阻力很大的给水泵等。 2. 系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类：系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类：可作出负荷的静态频率特性曲线，如下图：可作出负荷的静态频率特性曲线，如下图：频率下降时，负荷功率也下降到频率下降时，负荷功率也下降到 ；频率上升时，负荷功率也上升到频率上升时，负荷功率也上升到 。负荷特性有利于系统中有功功率在另一频负荷特性有利于系统中有功功率在另一频率下重新平衡，这种现象称为率下重新平衡，这种现象称为负荷调节效负荷调节效应应。LbPLaP负荷的频率调节效应系数：负荷的频率调节效应系数：因为频率变化很小，所以因为频

8、率变化很小，所以 为一直线为一直线dfdPKLLdfdPKLLfPLfNfbPLNPLbab则负荷与频率的函数关系为则负荷与频率的函数关系为332210fKfKfKKPL当频率偏离额定值不大时当频率偏离额定值不大时，负荷有功频率静态特性用一，负荷有功频率静态特性用一条近似直线来表示。条近似直线来表示。fPtgKLLNNLNLNLNLNLfffPPPffPP/ )(/ )(/负荷的负荷的频率调节效应系频率调节效应系数数或称为负荷的或称为负荷的频率调频率调节效应节效应，表示负荷随频，表示负荷随频率的变化程度。率的变化程度。K KL L一般在一般在1313之间之间五、五、 电力系统频率变化的动态特性

9、电力系统频率变化的动态特性 LSTSSLTGGGekeeGekeeGeBekeekeekePPdtdTPPdtdTsmallMdtdTdtdPWdtdPWPMMdtdWWJJWMdtdJ等值机组的运动方程222221222LhxfLxLeGexfhTLLeGexLTLeGexLLLLeLLTLeGexLeGeeeeeKPfdtfdTKTPPTPPfKdtfdPPTfKPdtfdPPTfKPfKPPPPdtfdPPTPPdtfddtddtdffffBecause*111当系统中出现功率缺额或功率过剩时，系统频率的动态特性可用指数曲线来描述。ftNTeffff/)(频率变化过程的数学表达式为：频率

10、变化过程的数学表达式为：则则f f从从f fN N变化到变化到f f1 1所用时间为：所用时间为：ffffTtNf11ln由以上理论推导可作出以下曲线：由以上理论推导可作出以下曲线：第二节第二节 AFLAFL的工作原理的工作原理最大功率缺额最大功率缺额及切除功率的及切除功率的确定确定装置的动作顺序装置的动作顺序频率级差的选频率级差的选择择后备级的考虑后备级的考虑每级切除负荷每级切除负荷量限制量限制AFLAFL装置需要考虑的基本问题：装置需要考虑的基本问题：一、最大功率缺额及接入自动低频减载装置的功率值的确定一、最大功率缺额及接入自动低频减载装置的功率值的确定 *1)(RLLNRLVDERLDE

11、LNDEVfKPfKPPfKPPPP断开功率断开功率为为P PDE DE ：功率缺额为功率缺额为P PV V, ,则则LLNVPPP频率的稳定值为：频率的稳定值为：)11 (LNVLNPPKffNNLNVLfffPPK/)(/其中其中NRNRffff二、自动低频减载装置的动作顺序二、自动低频减载装置的动作顺序 分批断开负荷功率采用逐步修正的办法，按频率的不同数值分批断开负荷功率采用逐步修正的办法，按频率的不同数值按顺序地切除负荷。按顺序地切除负荷。 f2EX2t2f1EX1t1fNEXNtNfD1EXD1tD1fD2EXD2tD2fDNEXDNtDNP1P2PNPD1PD2PDN+-+-1)1

12、) 第一级起动频率第一级起动频率f f1 1的选择的选择 第一级的起动频率值宜选择得高些；第一级的起动频率值宜选择得高些；考虑电力系统动用旋转备用容量所需考虑电力系统动用旋转备用容量所需的时间延迟的时间延迟 。48.5 48.5 49 Hz 49 Hzq频率崩溃频率崩溃q电压崩溃电压崩溃2)2) 末级起动频率末级起动频率f fn n的选择的选择46 46 46.5 Hz46.5 Hz1 1、引入基本级与附加级的原因、引入基本级与附加级的原因2 2、AFLAFL参数的确定参数的确定4 频率级差数频率级差数N 的选择的选择11fffNN3 频率级差频率级差 f f 的选择的选择 按选择性确定级差按

13、选择性确定级差 级差不强调选择性级差不强调选择性5 最大有功缺额与每级的切负荷量最大有功缺额与每级的切负荷量 6 AFL AFL的动作的动作延延时时HzfX3 . 02 . 0一般取73N一般取0.150.3S7 7 特殊级特殊级1 1）设置特殊级的目的）设置特殊级的目的2 2）特殊级的动作时间）特殊级的动作时间 取取1525S1525S 由于电力系统运行方式和负荷水平是不固定的，针对电力由于电力系统运行方式和负荷水平是不固定的，针对电力系统发生事故时功率缺额有很大分散性的特点，低频减载装置系统发生事故时功率缺额有很大分散性的特点，低频减载装置遵循逐步试探求解的原则分级切除少量负荷，以求达到较

14、佳的遵循逐步试探求解的原则分级切除少量负荷，以求达到较佳的控制效果。这就要求减小级差控制效果。这就要求减小级差 f，增加总的频率动作级数，增加总的频率动作级数N N，同时相应地减少每级的切除功率，这样即使两轮无选择性起动，同时相应地减少每级的切除功率，这样即使两轮无选择性起动，系统恢复频率也不会过高。系统恢复频率也不会过高。 在电力系统中，自动低频减载装置总是分设在各个地区变在电力系统中，自动低频减载装置总是分设在各个地区变电所中，在系统频率下降的动态过程中，各母线电压的频率并电所中，在系统频率下降的动态过程中，各母线电压的频率并不一致，所以分散在各地的同一级低频减载装置，事实上也有不一致，所

15、以分散在各地的同一级低频减载装置，事实上也有可能不同时起动。但是如果增加级数可能不同时起动。但是如果增加级数N N，减小各级的切除负荷，减小各级的切除负荷功率，则两级间的选择性问题并不突出，所以近来的趋势是采功率，则两级间的选择性问题并不突出，所以近来的趋势是采用增加级数用增加级数N N的方法。的方法。 三、三、AFLAFL的实现的实现1 1、目前微机、目前微机AFLAFL的两种实现方法：的两种实现方法：1 1）专用）专用AFLAFL装置装置2 2）分散安装的）分散安装的AFLAFL装置（装置（110KV110KV及以下系统）及以下系统）2 2、AFLAFL的闭锁回路与动作回路的闭锁回路与动作

16、回路第三节第三节 AFLAFL的防误动措施及其闭锁的防误动措施及其闭锁 一、一、AFLAFL可能误动的情况及防误措施可能误动的情况及防误措施1 1、旋转备用起作用前可能误动、旋转备用起作用前可能误动措施：措施：1 1）调整）调整AFLAFL参数，使级间频差和动作时限适当增大参数，使级间频差和动作时限适当增大 2 2）增长第一级第二级的动作时限）增长第一级第二级的动作时限 3 3）利用从合闸弥补，但频率要恢复到）利用从合闸弥补，但频率要恢复到50Hz50Hz2 2、供电电源中断负荷反馈引起的误动、供电电源中断负荷反馈引起的误动（1 1）负荷反馈引起误动的原因）负荷反馈引起误动的原因（2 2）措施：）措施：1 1）低电流闭锁）低电流闭锁说明低电流闭锁原理说明低电流闭锁原理2 2）采用低电压闭锁）采用低电压闭锁低电压闭锁低电压闭锁说明低电流闭锁原理说明低电流闭锁原理2 2）采用按频率自动重合闸纠正）采用按频率自动重合闸纠正3 3、TVTV二次断线引起误动二次断线引起误动措施：措施：TVTV断线闭锁；