电力系统自动化____第三版(王葵、孙莹编)第三章电力系统频率及有功功率的自动调节.ppt

* 频率选择性级差的确定 * ZPJH装置动作后，系统频率应恢复到较高的水平，以防止事故的扩大。如果不论系统功率缺额的大小和各次动作的轮数，ZPJH装置动作后，系统频率总是准确的恢复到同一数值，这样的ZPJH装置的选择性应该是最理想的了。 * 与有功出力、无功出力、有功负荷、无功负荷、电压幅值和相角都有关系，计算量很大。经济负荷分配中，随着发电厂功率的调整要不断地计算网损及其微增率，计算量远远超出其它部分。 * * 通常电力系统均具有热备用容量，正常运行时，如系统产生正常的有功缺额，可以通过对有功功率的调节来保持系统频率在额定值附近。但是在事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。这是因为所缺功率已经大大超过系统热备用容量，系统已无可调出力以资利用，因此只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。这种办法称为按频率自动减负荷。中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。 但却不用强行增加发电机有功出力的方法，而用断开相应用户的方法来减轻系统有功功率的缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。 这是因为要改变发电机的有功出力，牵涉到锅炉、汽轮机的运行特性，这些设备都不允许强行迅速的大量增加其出力的。 * 频率降低较大对电力系统的运行是很不利的，有时甚至是十分有害的，主要表现在以下几个方面。 厂用机械出力的下降，必然使系统所有发电机的有功出力进一步降低，有时可能形成恶性循环，直至频率雪崩。 * 因为一般汽轮机叶片的设计都要求其自然频率充分躲开它的额定转速及其倍率值。系统频率下降时有可能因机械共振造成过大的振动应力而使叶片损伤。 电力系统因故障被解列成几个部分时，有的区域因有功严重缺额而造成频率下降，但有的区域却因有功过剩而造成频率升高，从而危及大机组的安全运行。例如美国1978年的一个电网解列，其中1个区域频率升高，六个电厂中的14台大机组跳闸。 * 所以在电力系统发生有功功率缺额的事故时，必须迅速断开相应的用户，使频率维持在运行人员可以从容处理的水平上。然后在逐步恢复到正常值。由此可见，按频率自动减负荷装置“ZPJH”是电力系统一种有力的反事故措施。 * * * * * 频率下降的大体趋势 * * 63% * 如图3-23所示，在系统频率的下降过程中，按照频率数值的顺序安排了几个计算点f1、f2、f3……fn。这些计算点就按频率自动减负荷装置的“轮”。图3-23说明，故障发生前，系统频率稳定在额定值fe；假定在点1系统发生了大量的有功功率缺额，系统频率随之急剧下降。当频率下降到f1（图3-23中点2）时，第一轮继电器起动，经一定时间Δt1（包括装置的动作时间和断路器的跳闸时间）后，断开一部分用户（图3-23中点3），这就是第一次对功率缺额进行的计算。如果功率缺额比较大，第一次计算不能求到系统有功功率缺额的数值，那么频率还会继续下降，很显然由于切除了一部分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将按3-4的曲线而不是3-3‘曲线继续下降。当频率下降到f2 （图3-23中点4）时，ZPJH的第二轮频率继电器启动，经一定时间Δt2后，又断开了接于第二轮频率继电器上的用户（图3-23中点5），进行第二次计算时，再看看系统有功功率缺额能不能得到补偿。 由此看来按频率自动减负荷装置实质上是应用了“逐次逼近”（Successive Approximation）的计算方法，迅速及时地计算出系统的功率缺额，并断开相应的用户，以达到系统频率的稳定，使值班人员可以从容的处理的目的。 * * 对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析： * * 系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的总数；因为在自动减负荷动作后，并不希望频率完全恢复到额定频率 ，而是恢复到低于额定频率的某一频率数值，考虑到负荷调节效应，接于减负荷装置上的负荷总功率可以比最大功率缺额小些。 * * * 首轮频率太高，短时频率下降引起误动作，影响用电可靠性 * 关于最后一轮动作频率，我国尚未统一规定， * 级差太大影响安全性；太小由于继电器测量误差导致下一级动作。 * 由于电力系统的规模越来越大，接线越来越复杂，事先难以预见事故的发展变化。在此情况下，采用级数不多的低频减负荷控制措施，往往难以达到恢复系统频率的要求。有时可能减负荷过多，使频率上升过高，有时又可能减负荷不足，造成频率下降过低。 5. 联络线偏差控制（多区域系统的AGC） 考虑电压对有功功率的微小影响，就有以下的线性化方程 其中， 是定子电动势的变化对功率变化的影响。 同样，考虑转子功角对发电机机端电压的