电力系统安全稳定控制技术

1、,南瑞稳定 2020/9/17,电力系统安全稳定控制技术,目 录,1、电力系统安全稳定的概念和准则 2、电力系统安全稳定控制的概念、现状和发展方向 3、暂态稳定、过负荷运行状态及其控制 4、频率、电压异常及其控制 5、异步运行状态及其控制 6、稳定控制装置介绍 7、备用电源自投装置介绍 8、紧急控制系统的构成、配置与方案设计 9、实际稳定破坏案例分析及对策 10、安全自动装置的运行维护注意事项,电力系统安全稳定基本概念（1）,电力系统的任务 电力系统的任务就是不间断地向用户供应质量(电压和频率等)合格的电能。保持电力系统持续安全稳定运行就是必要条件。 电力系统的可靠性 保证不间断地向用户供应足

2、够的质量符合规定的电能的能力。由于电力系统结构和特性非常复杂，可能发生的扰动形态和扰动范围多种多样，扰动引起的后果也多种多样。因此电力系统可靠性很难用一个简单的统一的指标来衡量，实际上是根据系统各部分的性能特点和实用要求，提出不同的可靠性实用指标。,电力系统安全稳定基本概念（2）,电力系统的安全性 安全性就是电力系统在运行中承受故障扰动的能力，包括安全（如各种设备必须在其允许的电流、电压和频率的条件下运行）、稳定（如电力系统承受故障扰动，能连续不断的供电）两个概念。 电力系统的稳定性 电力系统受到事故干扰后保持稳定运行的能力。通常根据动态过程的特性和参与动作的元件及控制系统，将稳定性的研究划分

3、为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定和频率稳定。,电力系统稳定性分类（1）,电力系统稳定性分类（2）,电力系统稳定性分类（3）,静态稳定 电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。 暂态稳定 电力系统受到大干扰后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。通常指保持第一或第二个振荡周期不失步的功角稳定。 动态稳定 电力系统受到小或大干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程（数十秒到几分钟）的 运行稳定性能力。,电力系统稳定性分类（4）,电压稳定 电力系统受到小或大干扰后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力

4、 频率稳定 电力系统发生有功功率扰动后，系统频率能够保持或恢复到允许的范围内，不发生频率崩溃的能力。,电力系统的扰动（1）,电力系统中的扰动有许多种，如雷电和操作过电压、短路及清除、暂态和振荡稳定、电压稳定、频率波动及稳定等。相应的控制措施也有许多。由于雷电和操作过电压属于过电压的范围，不在此考虑。 最常见的扰动是短路，继电保护可快速切除短路故障，是电力系统中最有效和基本的安全措施。但有些严重故障，包括多重性故障，即使继电保护正确动作，仍难以避免事故的扩大，如果考虑保护的误动或拒动，则将加剧事故的扩大。因此紧急控制装置是必须也不是继电保护装置可以替代的。,电力系统的扰动（2）,小扰动由于负荷的

5、正常波动、功率和潮流控制、变压器分接头调整和联络线功率自然波动等引起的扰动。 大扰动系统元件短路、切换操作和其他较大的功率或阻抗变化引起的扰动。 大扰动可按扰动严重程度和发生概率分为三类： 第类，单一故障（出现概率较高的故障） 第类，单一严重故障（出现概率较低的故障） 第类，多重严重故障（出现概率很低的故障）,电力系统的扰动（3）,第类，单一故障（出现概率较高的故障） 任何线路单相瞬时接地故障并重合成功； 同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永久接地故障重合不成功或三相短路故障不重合； 任一台发电机组跳闸或失磁； 任一台变压器故障退出运行； 任一回交流联络线故障或无故障跳开； 直流输电线

6、路单级故障；,电力系统的扰动（4）,第类，单一严重故障（出现概率较低的故障） 单回线永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合 任何类型母线故障 同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障不重合，双回线三相同时断开； 向特别重要的受端系统输电的双回及以上的任意两回线同时无故障或故障跳开； 直流输电线路双级闭锁；,电力系统的扰动（5）,第类，多重严重故障（出现概率很低的故障） 故障时断路器拒动； 故障时继电保护及安全自动装置误动或拒动； 多重故障； 失去大电源； 其他偶然因数。,电力系统扰动的发展和扩大,电力系统安全稳定导则（1）,该导则将电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级 第一级安全

7、稳定标准 正常运行方式下的电力系统受到前述的第类大扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。,电力系统安全稳定导则（2）,第二级安全稳定标准 正常运行方式下的电力系统受到前述的第类大扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。 第三级安全稳定标准 正常运行方式下的电力系统受到前述的第类大扰动导致稳定破坏时，必须采取措施，防止系统崩溃，避免造成长时间大面积停电和对最重要用户（包括厂用电）的灾难性停电，使负荷损失尽可能减小到最小，电力系统应

8、尽快恢复正常运行。,电力系统安全稳定控制基本概念（1）,提高电力系统安全性的控制两类 预防性控制系统稳定运行时安全裕度不够，为防止出现紧急状态采取的预防性控制。主要是正常运行时调整系统工作运行点，保持功角稳定运行并具有必要的安全稳定储备。主要方法是发电机功率调节，调节发电机励磁，PSS，直流输电的功率调制等 预测性控制系统已出现紧急状态，为防止事故扩大而采取的紧急控制（控制装置） 名称：俄罗斯称“反事故自动控制” 国际大电网会议和IEEE称“特种保护方式（Special Protection Schemes）” 我国称“安全自动装置”,电力系统安全稳定控制基本概念（2）,电力系统安全稳定控制基

9、本概念（3）,处于正常状态的电力系统受到较严重的扰动时，可能转为紧急状态。电力系统在紧急状态下为了维持稳定运行和持续供电，必须采取必要的控制措施。这种控制称为紧急控制或预测控制，也称为紧急状态下的安全控制或动态安全控制。 电力系统的预防控制、紧急控制和恢复控制总称为安全控制。安全控制是维持一个电力系统安全运行所不可缺少的。不过在电力系统发展初始阶段，这种控制比较容易实现，一般可使用就地设置的比较简单的装置。随着电力系统的发展扩大，对安全控制提出了越来越高的要求，成为电力系统控制和运行的一个极重要的课题。,电力系统安全稳定控制的基本原则（1）,电力系统安全稳定控制技术导则规定了我国电力系统安全稳

10、定控制的三道防线： 第一道防线保证系统正常运行和承受类大扰动的安全要求。措施包括一次系统设施、继电保护、安全稳定预防性控制等；,电力系统安全稳定控制的基本原则（2）,第二道防线保证系统承受类大扰动的安全要求，采用防止稳定破坏和参数严重越限的紧急控制。常用的紧急控制措施有切除发电机（简称切机）、集中切负荷（简称切负荷）、互联系统解列（联络线）、 HVDC功率紧急调制、串联补偿等，其他措施（如快关汽门、电气制动等）目前应用很少。解决功角稳定控制的装置其动作速度要求很快（50ms内），解决设备热稳定的过负荷控制装置的动作速度要求较慢（数秒数十秒） 第三道防线保证系统承受类大扰动的安全要求，采用防止事

11、故扩大，系统崩溃的紧急控制。措施有系统解列、再同步、频率和电压紧急控制等。,电力系统状态转换及与三道防线关系,紧急控制装置和继电保护的关系,电力系统紧急控制的具体作用,电力系统紧急控制作用及措施,紧急控制的措施,电力系统紧急控制的措施,发电机侧控制手段 切除发电机 快关汽轮机的汽门 水轮机快速降低和升高输出功率 发电机励磁紧急控制 动态电阻制动 负荷端控制手段 集中切负荷（切除高压线路实现） 分散减负荷 电容装置强行补偿、紧急投切并联电容装置及并联电抗器 高压直流输电紧急调制 电力系统解列,电力系统紧急控制的发展方向 （1）,光电传感器的应用 新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和

12、强大的生命力，它与传统的电压、电流互感器相比，优势十分明显，良好的绝缘性能，较强的抗电磁干扰能力，测量频带宽，动态范围大，与现代技术紧密结合，而且体积小、重量轻、维修方便、价格相对便宜。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣，再加上数字信号处理器(DSP)技术，光电技术的催化、推动作用，发展势头很好，国外一些大公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器，并且已有挂网运行产品，国内较国外起步晚，目前还处于样机的研究设计阶段。,电力系统紧急控制的发展方向 （2）,自适应稳定控制 （1） 将全球定位系统（GPS）技术引入电力系统可以解决从广域中采集实时量的统一时标问题，无疑对电力系统的故

13、障记录、事故分析，甚至继电保护技术带来不可取代的贡献。但要特别强调指出，它只能提供已成为事实的受扰轨迹，充其量只相当于数值仿真程序的一次运行。 紧急控制的全部决策和执行过程必须在实际系统到达动态鞍点之前，例如在检测到故障后的200ms内完成。但稳定分析依赖于对主导群的正确识别，而故障清除后才起作用的各种因素也可能改变主导群，故不知道整个受扰轨迹就不能正确判断其主导群。任何时序数据的外延只能适用于参数连续变化的过程，希望利用故障期间或控制前的信息的外延来得到故障后或控制后的轨迹是不可能的。,电力系统紧急控制的发展方向 （3）,自适应稳定控制 （2） 系统在未加控制措施时的受扰轨迹可以用数值仿真、

14、物理仿真、GPS实时量测等任一种方法得到。但是稳定控制的决策过程必须对各种控制措施的组合进行估计和比较。试探控制措施的效果时，不可能用实际系统做试验，因此，即使能够按照局部的受扰轨迹判断出系统将失稳，在庞大的控制措施空间中，那怕仅仅试探一次，也必须求取新的受扰轨迹。基于GPS的广域测量对此无能为力，只能依靠事先的数值仿真或物理仿真。因此，“实时计算，实时控制” 的紧急控制框架从原理上看也不可行。,电力系统紧急控制的发展方向 （4）,自适应稳定控制 （3） 我国学者在1993年首次提出基于EEAC的“在线预想计算，实时匹配”在线紧急控制框架，2001年研制成功OPS-1紧急控制在线预决策系统并作

15、为国内外首例基于在线优化决策的稳定控制系统投入工业运行。OPS-1安装在稳定控制系统的主站或调度中心，与能够提供电力系统实时测量数据的控制装置或电网EMS接口，接收电网实测数据，快速进行紧急控制策略的自动寻优，定期刷新控制装置中的控制策略表，使得控制措施总是与电网当前结构和运行方式相适应，从而实现电力系统的自适应稳定控制，并具有对相继开断事故的处理能力。 目前，OPS-1已经发展成为系列化的预防控制与紧急控制在线预决策系统，并与广域测量技术结合，实现了电力系统安全稳定的广域测量分析控制一体化。,防止暂态稳定破坏的控制,暂态稳定是指电力系统遭受大扰动（短路、电源或负荷突然跳闸等）时系统保持同步运

16、行的能力。暂态稳定的判据主要是系统内发电机转子角之差（即功角）超过规定的值（例如180度），所以又称功角稳定。暂态稳定破坏后系统将失去同步。 防止暂态稳定破坏的控制策略，应该在对相应的电力系统运行方式和扰动方式情况进行稳定分析计算得到确定。,提高系统稳定性的措施,采用自动调节励磁装置 减少送端和受端的电气距离 提高电压等级 采用交直流混合输电 长距离线路中间并联补偿（调相机或SVC装置） 加强受端系统的电压支撑 快速切除故障，以尽量减少机组加速时间，减少“加速面积” 采用重合闸 采用强行励磁 电气制动 变压器中性点经小电阻接地 切机 快关主汽门、快压出力 切负荷,暂态稳定控制装置的决策方式（1

17、）,离线计算决策 当检测到扰动后，根据事故前电网运行方式及有关送电断面的功率、发生的故障的元件及故障类型，查找离线分析计算确定的控制策略表，按图索骥采取相应的措施。典型的装置如国电自动化研究院/南京南瑞集团公司生产的FWK-300型分布式稳定控制装置。 在线（故障前）预计算决策 控制系统根据在线获得的当时实际系统接线和潮流，设定各种偶发事件，计算分析得出相应的各种控制策略存于决策部分中。这些策略周期性地进行更新。当检测到系统扰动而装置启动时，即可在其中选取与实际扰动最接近的情况相对应的控制方案实施。典型的装置如国电自动化研究院/南京南瑞集团公司生产的OPS在线预决策系统。,暂态稳定控制装置的决

18、策方式（2）,局部稳定控制 单独安装在各个厂站，相互之间不交换信息、没有通信联系，解决的是本厂站母线、主变或出线故障时出现的稳定问题。类似装置如国电自动化研究院/南京南瑞集团公司生产的UFV-200系列安全稳定控制装置。 区域电网稳定控制 为解决一个区域电网内的稳定问题而安装在多个厂站的稳定控制装置，经通道和通信接口设备联系在一起，组成稳定控制系统，站间相互交换运行信息，传送控制命令，可在较大范围内实施稳定控制。类似装置如国电自动化研究院/南京南瑞集团公司生产的FWK-300型分布式稳定控制装置和UFV-200C稳定控制装置。,暂态稳定控制装置的决策方式（3）,大区互联电网稳定控制 按分层分区

19、原则，互联电网稳定控制主要负责与联络线有关的紧急控制，必要时需交换相关区域电网内的某些重要信息。一般分为分散决策方式和集中决策方式。 集中决策方式 控制策略表只存放在主站装置内，各子站的故障信息要上送到主站，由主站集中决策，控制命令在主站及有关子站执行，集中决策方式下的控制系统只有一个“大脑”进行判断决策，因此对通信的速度和可靠性比分散决策方式要求更高，技术的难度相对也较大。集中决策方式应用较少。,暂态稳定控制装置的决策方式（4）,分散决策方式 各站都存放有自己的控制策略表，当本站出线及站内设备发生故障时，根据故障类型、事故前的运行方式，做出决策，在本站执行就地控制（包括远切本站所属的终端站的

20、机组或负荷)，也可将控制命令上送给主站，在主站或其它子站执行。由于控制决策是各站分别做出的，故称这种方式为分散决策方式。这种方式简单可靠、动作快，应用普遍。如国电自动化研究院/南京南瑞集团公司生产的FWK-300型分布式稳定控制装置就是采用分散决策方式的稳定控制装置。,线路或主变过负荷及危害,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

21、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： 设备因过热而损坏，导线变形，弛度增加，甚至线路烧断、变压器烧毁。 线路因弛度增加与下方物体（线路、树木）发生短路，导致线路跳闸，引起与之平行的线路更严重的过载。 引发电力系统连锁反应，出现大面积停电事故。从1965年11月美国东北部大停电到2003年8月14日美加大停电，多次事故都是由于线路过负荷引起的。,线路或主变过负荷分类,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：平行线中一回线突然跳闸；环网系统在不平衡点解开

22、；突然失去大电源（大机组、大电厂、联络线跳闸），引起潮流重新分布；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：并联变压器一台跳闸，引起另一台运行变压器过负荷；电磁环网高压侧线跳闸引起潮流向低压侧转移而过负荷。,线路或主变过负荷控制,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，确保设备的安全，防止引发连锁反应。 突然过负荷控制措施： 送端电厂切除相应容量的机组； 送端电厂紧急减出力（火电厂快关汽门、水电厂快关导水叶）； 受端切除相应数量的负荷。 应针对过负荷

23、的具体情况选用控制措施。,采用FWK分布式稳定控制装置实现安全稳定控制 （1）,FWK分布式稳定控制装置广泛地应用于我国的电力系统安全稳定控制，其控制作用主要体现在系统发生预先设定的故障后，经过判断和综合决策，采取送端切机、受端切负荷的策略，在直流输电的系统中还可以实现直流调制，或对于直流系统故障采取措施平衡有功从而维持系统的频率，对于大区联网性质的安全稳定控制，还可以根据策略表解列区域间的联络线，以阻止两个区域间的机组群在扰动后相互摆开。 分布式稳定控制装置FWK是在二十多年研发和实际应用基础上逐渐完善和改进发展而来的。根据其发展过程，大致分为1998年以前、19982000年、200020

24、02年、2003年以后至今几个阶段。,采用FWK分布式稳定控制装置实现安全稳定控制 （2）,1998年以前的FWK装置,采用FWK分布式稳定控制装置实现安全稳定控制 （3）,19982000年的FWK装置,采用FWK分布式稳定控制装置实现安全稳定控制 （4）,2000年2002年的FWK装置,采用FWK分布式稳定控制装置实现安全稳定控制 （5）,2003年以后的FWK300装置 鉴于已有的16位机稳控装置在适应全国联网、西电东送形势下的稳控要求日益困难，南瑞稳定技术研究所从2001年起，经过两年时间，研制开发了新型的FWK300型稳定控制装置。FWK300装置是FWK装置在软硬件上的全面升级换

25、代，结合最新的微机和通信技术，研制开发出的基于32位机和DSP技术的新一代分布式微机稳定控制装置，充分满足了新形势下的大区域安全稳定控制的各种要求。以下对FWK300装置的详细原理进行介绍。,FWK-300型区域电网分布式稳定控制装置的用途,主要用于区域性电网或大区互联电网多个厂站的系统暂态安全稳定控制 既可适应单个厂站的就地控制，又能构成多个厂站的区域稳定控制系统，满足一个区域电网安全稳定控制的需要 能适应电网暂态稳定控制、频率稳定与电压稳定控制、系统主变或线路过负荷控制等,FWK-300分布式稳定控制装置的主要特点（1）,采用32位CPU及DSP处理器技术。内存空间更大，可存储的策略表更多

26、 精度更高，采用了14位A/D。每块采样板可输入12路模拟量 采用长寿命宽温大屏幕10.4英寸汉字液晶作为人机对话显示界面接口，使用PC104嵌入式工控机作为管理机，使用现在流行的实时多任务操作系统VxWorks 结构上采用强弱电分开的设计方法，使得装置的结构更加合理，抗干扰能力更强,具有多种通信接口，具有的通信接口如下：常规的串行通信接口（RS232/RS422/RS485）、调制解调器、E1 接口（2M）、64k数字同向口（G.703）接口设备、符合TCP/IP 协议的以太网接口、专用光纤通信接口或拨号通信方式。 装置的硬件由几种基本的功能模件按需要拼装而成，软件采用了模块化结构，状态量的

27、采样计算、故障类型的判别、控制策略表等已规范化和标准化 装置的扩充性好，当电网发展变化时，只要在预留的位置增加必要的模块，软件上做适当的修改和扩充，就能很好的适应,FWK-300分布式稳定控制装置的主要特点（2）,FWK-300分布式稳定控制装置的主要功能 （1）,检测发电厂或变电站出线、主变（或机组）或直流系统的运行工况，并把本厂站的设备状态送往有关站，根据本厂站设备的投停状态和电网内其它厂站传来的设备投停信息，自动识别电网当前的运行方式 判断本厂站出线、主变、母线的故障类型，如单相瞬时、单相永久、两相短路、三相短路、无故障跳闸、多回线同时故障跳闸、和直流闭锁故障等,当系统故障时，根据判断出

28、的故障类型（包括远方送来的故障息）、事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮流，查找存放在装置内的预先经离线稳定分析制定的控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量，如切机、切负荷、解列、直流功率调制、快减机组出力等 当系统发生频率稳定、电压稳定、设备过载等与系统运行方式无关的事故时，根据预定的处理逻辑，实时地采取控制措施,FWK-300分布式稳定控制装置的主要功能 （2）,如果被控对象是本厂的发电机组时，按照预定的具体要求（如出力大小），对运行中的发电机组进行排队，最合理的选择被切机组（按容量或台数）；如果被控对象是电力负荷，按照预定要求，可对负荷线路进行排队，在满足切负荷量要求的前提下，合理的

29、选择被切负荷 如果需在其它厂站采取措施，可经光纤、微波或载波通道，把控制命令、控制量等直接发送到执行站或经其它站转发到执行站；从通道接收主站或其它站发来的控制命令，经当地判别确认后执行远方控制命令,FWK-300分布式稳定控制装置的主要功能 （3）,装置具有回路自检、异常报警、装置动作过程自动显示、整组检查试验、打印等功能 能与在调度中心的SCMS系统实现对稳控装置的远方监视、进行远方修改定值及控制策略表的内容；具有在线修改控制策略的软硬件接口 装置具有与OPS在线预决策系统通信接口，当与在线预决策系统通信正常时，可优先使用OPS在线预决策系统提供的策略，当与在线预决策系统通信异常或在线预决策

30、系统异常时，装置自动切换成预先放在装置内的离线策略表,FWK-300分布式稳定控制装置的主要功能 （4）,FWK-300分布式稳定控制装置的硬件构成（1）,系统根据功能不同共分为三个部分： 输入输出单元 （包括输入输出电源 、输出中间模件 、控制输出模件、开入隔离模件、 GPS模件和 MODEM模件 ) 主控单元 (作为系统的枢纽单元，负责现场信号的实时采样、计算、分析、决策和输出控制，同时提供系统的人机接口、通讯管理等，包括电源模件接口管理模件中央决策模件、单元处理模件、通讯模件等组成，通过背板将模件连成一个系统) 输入信号调理单元 (包括电源模件和 PT/CT模件， PT/CT模件最多采集

31、12路（工频）交流模拟量,可以是电压和电流的任意组合 ),FWK-300分布式稳定控制装置的硬件构成（2）,FWK-300分布式稳定控制装置信号流程,FWK-300分布式稳定控制装置对外接口图,FWK-300分布式稳定控制装置功能框图,FWK-300装置的基本原理（1）,1 装置的启动元件 电流突变量启动、功率突变量启动、过电流启动、频率升高或降低启动、低电压启动，电压变化率，频率变化率，相位角等多种启动方式，他们之间是“或”逻辑关系，任一种满足均应进入启动状态。根据实际应用的需要，可选择其中几种。,FWK-300装置的基本原理（2）,2 故障判别 装置根据稳控装置传统的可靠判据能够快速准确的

32、判别的故障类型包括：单相瞬时接地故障；单相永久故障；相间故障；单相转相间故障；低频低压；过载和母线故障等,FWK-300装置的基本原理（3）,3 PT和CT断线判据 判断PT断线的判据是根据3U0的大小来判断的 。当装置判出PT断线后，报PT断线和异常信号，同时闭锁装置。 判断CT断线的判据是根据3I0的大小来判断的。当装置判出CT断线后，报CT断线和异常信号，同时闭锁装置。,FWK-300装置的基本原理（4）,4 电网的运行方式及判别 电网的基本运行方式比如丰水期、枯水期及特殊方式等均可以通过硬压板或软压板进行人工设置。安控装置优先确认人工设置运行方式。在基本运行方式下，安控装置根据测量的电

33、气量、开关量自动判断线路和机组的投停状态，自动判别系统的运行方式。一旦系统运行方式改变，安控装置能立即识别新的运行方式。,FWK-300装置的基本原理（5）,5 切机原则 对电站的发电机组按照出力大小、带厂用电的情况及人为设定的要求进行切机顺序排队。根据确定的切机容量、事故前排好的切机队列、选择被切对象，执行切机控制。切机选择的原则主要是： （l）机组在投运状态、且出力大于某一定值； （2）如果给出的是切机台数，则选切出力较大的机组。如果给出的是切机容量，则选择过切且最近的一个或多个机组； （3）对于因某些原因不希望切除的机组，可在电厂侧通过人为设置的方式输入，使这些机组不参加排队。,FWK-

34、300控制策略表的制订与查找,FWK-300切负荷方式的选择（1）,在故障或者过负荷情况下，安控装置查找策略表，采取适当的切负荷措施。既可以按轮次切负荷，也可以根据负荷的实际情况实现精确切负荷。 精确切负荷方式下，需要对负荷线路的电流进行采样计算，根据策略表设定的切负荷容量，或者接收到上一级控制主站发送来的切负荷量命令，按照一定的优先顺序（根据负荷的重要性，先切不太重要的负荷，后切重要负荷），按最匹配过切原则切除相应数量的负荷。,FWK-300切负荷方式的选择（2）,为了实现区域性的精确切负荷，通常设置区域控制主站，对实际负荷进行统计排序，再统一由其下发命令到各执行站，指定切除需要切除的负荷线

35、路。这样，可以使得实际过切负荷量减少到最小。,FWK-300通信接口,运用FWK-300稳控装置的各稳控站之问的通信可通过音频、载波、专用光纤、PCM复接等接口完成，不同接口方式的选用只需更换接口插件几种通信方式结构下图所示,主站,信号复接 MTC-220,PCM复接,光纤通信网,子站1,子站2,子站3,子站4,光纤2M,电连接,信号复接 MTC-220,光纤2M,载波,专用光纤,音频,专用光纤,各子站间可选择互连,FWK-300策略表自定义功能介绍（1）,由于每个系统的情况差异很大，所以以往的稳控装置需要对每个系统都独立地重新编写程序，同时由于国内的系统结构始终处于变化之中，每一点小的变化都

36、会导致控制逻辑的重新更改，程序的频繁更改给装置控制逻辑的正确性带来了隐患，同时对于装置的长期运行不利，这一情况对于系统的安全稳定运行是不利的。 为此需要研究在电力系统安控装置中，采用一种能够实现自定义的控制策略，即能够不改变控制策略本身而仅仅通过参数的设置，实现同样的一套稳定控制策略适用于不同的系统要求，以便从根本上保证稳定控制装置顺应系统变化的要求。该技术的采用，将具有重要的实际价值，对于网络规模日益发展的系统的安全稳定运行具有重要意义。,FWK-300策略表自定义功能介绍（2）,策略表自定义由自定义方式、自定义故障、自定义潮流断面、自定义执行措施四方面内容组成。 （1）自定义方式 ：方式类

37、型目前暂定为三种，自动判别方式、特殊方式、未定义方式。自动判别方式借助于人工设置控制字、方式双字和屏蔽双字共同判别方式、特殊方式仅依靠人工设置控制字判别方式。特殊方式优先。当特殊方式和自动判别方式都找不到运行方式时，则进入未定义方式。,FWK-300策略表自定义功能介绍（3）,（2）自定义故障 ：故障分为三类，A、B、C。每个故障中定义一个潮流断面号。对故障的定义按以下顺序进行：定义基本的故障类型(A类)；定义基本的故障集合(B类)；定义复杂故障组合，C类故障；C类故障仅由B类故障组合而成。每个故障有个特征码，特征码定义为双字或字，每一位定义为一个B类故障集。 （3）定义潮流断面 ：定义组合断

38、面，根据策略表由基本断面组合。在所有故障中均有潮流断面索引号，而每个潮流断面最终将分解到基本的潮流断面，所以平时只要计算基本断面即可。策略表的潮流断面列中也只要考虑基本断面。,FWK-300策略表自定义功能介绍（4）,（2）自定义执行措施 ：本机执行措施总是基于已有的轮次的，目前装置最多可以有16轮，为留有扩充余地，每个执行措施归结为一个双字，可以处理32轮的出口。因此通过这32轮的任意组合就可以自定义措施了，措施编号依次为0，1，2等，每个本机措施定义为一个双字。实际执行中还有远方命令情况，为此每项措施再增加一个远方命令执行双字。由此，每项措施为八个字节，由两个双字组成。可以完全兼顾所有的命

39、令措施。而在策略表中存放措施的索引号。通常用一个字来保存。,UFV-200C稳定控制装置功能介绍（1）,装置测量线路/机组/主变的电压、电流、频率及它们的变化率，可以计算得到有功，无功，相位角等状态量，也可以输入所需要的各种开关量等。 当联络线或联变跳闸时,本装置对功率缺额较大的地区联切相应数量的负荷,对功率过剩的电网联切相应数量的发电机组,以保持电网功率的平衡，确保电网的安全稳定运行。 当电网内某些线路或主变跳闸引起剩余线路或主变事故过负荷时，本装置可根据送电潮流的方向和过载值，切除相应数量的负荷，消除设备的过负荷现象。 当被监视的线路或变压器因负荷增长出现缓慢过负荷时，本装置通过切机/压出

40、力、切负荷等措施消除设备的过负荷现象。,UFV-200C稳定控制装置功能介绍（2）,具有两站之间或一站对多站之间通信功能，传送数据和命令。传送方式可用MODEM、64Kbps（G.703）、2M（E1）传送波特率可高达2M，通道可选用光纤、载波、微波等。 装置还可以接收远方切负荷/切机命令，进行切负荷/切机，每个命令的切负荷轮次可以设定。远方切负荷/切机命令可以具有多种形式，即可以以开关量接点命令形式或方波命令形式，也可以通过光纤传递数字编码命令。 存在旁路代被检测的线路断路器情况时，可人工投入代路某回线的设置压板，由装置自动转入按旁路的电压电流判断被代线路的跳闸及过载事故。,UFV-200C

41、稳定控制装置功能介绍（3）,装置还兼有UFV-200A型频率电压紧急控制装置的功能。 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/以太网等，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脉冲对时能力（分脉冲）。,UFV-200C稳定控制装置配置介绍,信都变的UFV-200C稳定控制装置远切逻辑框图,广西万秀变的UFV-200C稳定控制装置远切逻辑框图,可靠性和安全性的有关保障措施,安全稳定控制的特点之一是责

42、任特别重大，因此装置的可靠性和安全性设计必须放在首要位置。装置在设计开发的各个环节均需要仔细地考虑了可靠性和安全性地要求 。 运行方式的零延时技术 装置采用运行时自检 判据方面保证可靠性的措施，采用多重相关条件的判断确认 多次确认 电气量或开关量应采用变化过程 通信方面，采用了CRC校验、命令报文的特殊编码校验、命令报文的连续多次确认校验等多重校验,频率及其控制措施,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，也是影响电力系统的安全稳定运行的重要因素 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

43、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） 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关,频率异常允许限度和危害,正常时不允许偏离0.10.2Hz，紧急情况应在49.550.5Hz之间 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 造纸工业、纺织机 电子设备，计算机等,电力系统频率特性,频率特性指系统功率不平衡时，

44、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。 转速变化可是于不平衡点，通过电网功率联系，扩大到全网 负荷也随着变动，即负荷频率特性 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 当频率达到一个稳定状态时，功率变化和频率变化的关系为频率的静态特性,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

45、始是缓慢的，但在一个临界点将迅速下降。 防止频率崩溃的重要措施是安装数量和地点合适的低频减载装置。 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。,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； 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

46、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。,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

47、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电压，该电压的频率通常下降很快，需要防止低频装置动作。,电力系统频率紧急控制装置,低频减载装置（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

48、相转发电,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

49、事故的扩大,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； 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,电力系统电压稳定性,电压稳定是电力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

50、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。 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。,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

51、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。,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。,频率电压紧急控制装置的主要功能是反应于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

52、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）,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）,UFV-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

53、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多线路,UFV-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

54、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,UFV-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

55、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,UFV-200A装置的硬件构成（1）,输入两段母线的线电压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

56、，接入其它功能压板和GPS对时信号。,UFV-200A装置的硬件构成（2）,UFV-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。,测量和启动 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。 启动元件 装置具

57、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）,UFV-200A装置低频减载判断原理（1）,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 -dfdtdfls3 、ttfld2 低频切第一轮,加速切第二、三轮 ffls2、 ttfls2 低频第二轮动作

58、 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。,异常情况下防止装置低频误动的闭锁措施,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 K2

59、UN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或电压消失，则不进行低频判断，并立即闭锁出口。,UFV-200A装置低压减载判断原理（1）,UFV-200A装置低压减载判断原理（2）,Uuqls、 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