電力系統(tǒng)低頻減負荷設計期末課后復習

1、UFLS方案設計的重要性尤為突出。通過這次的電力系統(tǒng)課程設計，能夠熟練應用所學電力系統(tǒng)自動 化的相關知識，并結合該專業(yè)相關專業(yè)知識完成此次課題的設計，將 進一步培養(yǎng)學生的實踐能力及創(chuàng)新能力，鍛煉學生分析問題和解決問題 的能力，對學生進行電力系統(tǒng)方面設計初步訓練。這次的課程設計是對 前一部分所學基礎課知識的綜合運用，也為后續(xù)的學習打下良好的基 礎。通常電力系統(tǒng)均具有熱備用容量，正常運行時，如系統(tǒng)產生正常的 有功缺陷，可以通過對有功功率的調節(jié)來保持系統(tǒng)頻率在額定值附近。但是在事故情況下，系統(tǒng)可能產生嚴重的有功缺額，因而導致系統(tǒng)頻率 大幅度下降。這是因為所缺功率已經大大超過系統(tǒng)熱備用容量，系統(tǒng)已 無

2、可調輸出功率以資利用，因此只能在系統(tǒng)頻率降到某值以下時，采取 切除相應用戶的辦法來減少系統(tǒng)的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允 許的限額之內。這種方法就稱為按頻率自動減負荷，其中文簡拼為ZPJH,英文簡稱為 UFLS ( Under Frequency Load Shedding)。在電力系統(tǒng)內裝 設自動低頻減負荷(UFLS)裝置是防止電力系統(tǒng)頻率在事故狀態(tài)下大幅 度下降，保證系統(tǒng)安全運行的一項有效措施。近十年來，由于大容量機 組的廣泛采用及負荷的增長使電力系統(tǒng)頻率崩潰的危險性加大,1、低頻減負荷的意義低頻減負荷是一種防止電力系統(tǒng)出現頻率崩潰的安全控制措施。即 當電力系統(tǒng)因發(fā)電和用電負荷的需求之

3、間出現缺額而引起頻率下降時, 按照事先整定的動作頻率值，依次將系統(tǒng)中預先安排好的一部分次要負 荷切除，從而使系統(tǒng)有功功率重新趨于平衡， 頻率得到回升。迄今為止, 這事防止電力系統(tǒng)因頻率下降導致崩潰事故的最主要的一種安全措施。2、低頻減負荷方案的設計原則低頻減負荷方案設計包括對基本輪和特殊輪各輪頻率定值、延時、 功率切除量的確定?；据喌娜蝿站褪窃诓贿^切的情況下盡快制止頻率 下降，盡可能的使頻率恢復到接近正常頻率。特殊輪的任務是在已制止 頻率下降后，避免頻率長時間懸停在較低值處，盡快恢復至49.550Hz。由于系統(tǒng)運行方式多變，發(fā)生有功缺額的大小及實際可供 UFLS切 除的負荷量的大小都具有隨機

4、性，而且系統(tǒng)負荷特性具有未知性，這使 提高UFLS方案的適應性具有很高的難度。目前提高 UFLS方案的適應 能力的主要途徑是增多UFLS輪數，采用合理的方案結構和選擇正確的 設計方法等。UFLS方案設計的主要原則為:(1)在各種運行方式和可能發(fā)生的最大功率缺額下有效地防止系 統(tǒng)頻率下降至危險，不致釀成大型發(fā)電機組解列的惡性循環(huán)事故;(2)在切除盡可能少的負荷的情況下，使系統(tǒng)盡快恢復至49.5 50Hz之間，無超調和懸?，F象;(3)切除的負荷盡可能少;(4)聯絡線傳輸功率不過載，結點電壓不越限;(5)應能保證解列后的各孤立子系統(tǒng)也不發(fā)生頻率崩潰。3、低頻減負荷方案的設計 3.1最大功率缺額和UF

5、LS控制負荷量的確定自動低頻減負荷裝置所控制的負荷總容量應根據各種運行方式和 可能發(fā)生的事故情況，找出實際可能出現的最大功率缺額并留有一定的 裕度來確定。各地區(qū)自動低頻減負荷裝置切除負荷數值除了滿足整個系 統(tǒng)按輪按量的要求外，還必須滿足本地區(qū)電網發(fā)生嚴重事故時的要求。一般最大功率缺額的確定是按系統(tǒng)內同時失去兩個最大電源來計算的。UFLS基本輪控制的總負荷量應比系統(tǒng)最大功率缺額稍大些，特殊輪控制的總負荷量應按最嚴重的情況來考慮，即低頻減負荷后系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在可能最低的頻率值，并且保證足以使系統(tǒng)頻率恢復到恢復頻率以上。3.2負荷頻率調節(jié)效應系數Kpf的確定系統(tǒng)負荷頻率調節(jié)效應系數 Kpf是UFLS方

6、案設計中常用的一個重要概念。其物理意義是在不考慮發(fā)電機組的調頻能力的情況下，對應于 每1%的穩(wěn)態(tài)頻降時系統(tǒng)的功率缺額占總功率的百分數。與單機模型下Kpf的概念不同，大規(guī)模電力系統(tǒng)中系統(tǒng)負荷頻率調節(jié)效應系數Kpf是由一系列因素決定的復雜的非線性函數。其數值與系統(tǒng)參數、運行方式、負荷分布及負荷組成有密切關系，還與擾動發(fā)生的地點、擾動的大小及系統(tǒng)維持電壓的能力有關。Kpf的選取對UFLS方案的整定值有很大影響。從目前條件來看,根據仿真結果給出的Kpf的變化范圍選取設計用的Kpf值，使之兼顧系統(tǒng)的結構特點、多種運行方式及可能的功率缺額情況是比較現實的途徑。通常，在實際電力系統(tǒng)中Kpf的大致取值范圍為1

7、3。由于Kpf的值愈大，負荷功率隨系統(tǒng)頻率下降也愈多，愈有利于減緩系統(tǒng)頻率下降的嚴重程度。因此，在做系統(tǒng)頻率下降的最壞估計時，宜取實際可能的較小的Kpf值。通常為防止系統(tǒng)頻率超調，基本輪的Kpf應取得較小，而特殊輪的Kpf則應盡可能接近系統(tǒng)的實際值。3.3基本輪的確定3.3.1 UFLS首輪、末輪頻率動作值的選擇若能在電力系統(tǒng)發(fā)生事故初期及早切除負荷，將對延緩頻率下降過程有利。在事故的初期，電網擾動大，頻率下降迅速，電壓發(fā)生振蕩,負荷下跌且變化大，正是基本輪動作階段。從這個角度出發(fā)，首輪頻率 動作值宜選擇得高些。但當依靠系統(tǒng)的備用容量可以將頻率恢復到49.5Hz以上時，則不希望自動低頻減負荷動

8、作。所以，首輪頻率動作值不能取得過高。通常，首輪頻率動作值以不超過 49.149.2Hz為宜。末輪動作值的選擇首先要滿足電力系統(tǒng)允許的最低運行頻率，它受“頻率崩潰”或“電壓崩潰”的限制。其次為了防止大機組低頻解列動作之后，造成系統(tǒng)頻率進一步惡化，還要滿足大機組對運行頻率下限的要求。332頻率級差及延時的選擇頻率級差的確定決定著自動低頻減負荷裝置動作的選擇性。選擇性指的是各輪按順序動作，即前一輪動作后，若不能阻止系統(tǒng)頻率繼續(xù)下降，后一輪才能動作。從盡量減少過切負荷和抑制頻率恢復時的頻率過調著眼，各輪間的頻率級差宜略大些。但由于在頻率下降過程中，同一 時間的各母線頻率有一定的差異，而系統(tǒng)自動低頻減

9、負荷裝置的動作是反映全系統(tǒng)的頻率平均值。因此，頻率級差不宜過小。如用數字式頻率繼電器，頻率級差可取為 0.20.3Hz。為了使自動低頻減負荷裝置的動作反映全系統(tǒng)的平均頻率而非所接母線的瞬時值，它的動作需要有一定的延時。如果給定的延時過長,則不利于輪間的選擇性和抑制最低頻率。一般取為0.20.3s。延時的選定要與頻率級差相互協(xié)調。3.3.3基本輪每輪切除負荷量的選擇自動低頻減負荷裝置采用分輪切除負荷的辦法，以適應各種事故條件下系統(tǒng)功率缺額大小不等的情況。每一輪切除負荷多少受系統(tǒng)恢復頻率的限制?；据喌趍輪切除的負荷量由以下公式得出:m 1Pai 4( 1)i 1 /式中，fdzm表示基本輪第 m

10、輪的動作標幺值，ffh表示恢復頻率的EmK pf f fh fdzmPfhe標幺值，Pfhe表示額定頻率時的系統(tǒng)總負荷。同時考慮到正常線路檢修、拉路限電及不同時間、不同季節(jié)負荷變化不同等因素的影響，應增加一定的裕度。3.4特殊輪的確定為了避免在制止頻率下降后出現頻率長時間懸停在較低值的情況,設置了起動頻率值較高但延時很長的特殊輪。特殊輪按時間分為若干輪，也就是其動作頻率相同，但動作時延不一樣，各輪時間差可不小于5s，按時間先后次序分批切除用戶，以適應功率缺額大小不等的需要。由于特殊輪的動作延時足夠長，所以只有當系統(tǒng)的旋轉備用已經發(fā)揮了作用還不足以恢復系統(tǒng)頻率時才發(fā)揮作用。特殊輪每輪切除的負荷量

11、根據以下公式計算:只1K pf f fh ftdzlP fhePai(2)P)kKpf f fh ftdzkPfhe式中：P)1、 Rk為特殊輪第為特殊輪第I、K輪的動作頻率值。Paik 1Rii 1K輪所切除的負荷量，ftdzl、ftdzk此外，對于大機組小系統(tǒng)或事故后可能解列為孤立運行的受電系 統(tǒng)，為了防止解列后不發(fā)生地區(qū)頻率崩潰，可增加地區(qū)特殊輪。地區(qū)特殊輪定值應低于特殊輪定值，但必須保證地區(qū)電網機組的安全、穩(wěn)定運行。4、低頻減負荷方案的算例為了能更加直觀的展示低頻減負荷的作用，下面將通過一個例子來說明。某電力系統(tǒng)在額定情況下運行，負荷調節(jié)效應系數為1.7,總負荷為500MW，突然由于意

12、外事故切除了 60MW的發(fā)電功率，下面將對負荷調節(jié)效果與減負荷調節(jié)效果進行比較。首先，突然切除60MW的發(fā)電 功率，相當于出現60MW的功率缺額，如果不采取任何措施，系統(tǒng)頻率的偏差為：f K PNfN U 盤 50 3.詼(4)，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率為:在使用低頻減負荷之后,ffNf 50 3.53 46.47Hz(5);假設將40MW的負荷切除掉，系統(tǒng)頻率的偏差(7)。為:來減少系統(tǒng)的有功缺額，就能使穩(wěn)態(tài)頻率得到改善。1 上 fN 丄 60-40 501.28HzK Pln1.7500-40因此系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率為：f fN f 50 1.28 48.72 Hz將兩者相比較便會發(fā)現，在額定頻率下運

13、行的電力系統(tǒng)，如果只靠 負荷調節(jié)效應補償，系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率必將較低，可是如果切除部分負荷,學生總結通過這次的電力系統(tǒng)自動化的課程設計，我熟練地掌握了低頻減負 荷的相關知識，通過算例可以看到，在電力系統(tǒng)內裝設自動低頻減負荷 裝置能有效地防止電力系統(tǒng)頻率在事故狀態(tài)下的大幅度下降，是保證系 統(tǒng)安全運行的一項有效措施。近十年來，由于大容量機組的廣泛采用及 負荷的增長使電力系統(tǒng)頻率崩潰的危險性加大，低頻減負荷方案設計的 重要性尤為突出。在這過程中，我自己翻閱了大量的書本，在網上查閱了大量的文獻, 不僅豐富了我的知識，更是進一步地培養(yǎng)了我的實踐能力及創(chuàng)新能力， 鍛煉了我分析問題和獨立解決問題的能力。當然，這

14、個過程并不是一帆 風順的，在一些比較難懂的地方我也會手足無措，這時，我主動的咨詢 老師，并向同學詢問，尋求他們的幫助，成功解決困難。并且我在結合 課本知識的同時還加入了與我的專業(yè)相關的知識，最終完成了此次課題 的設計。我知道，這次的課程設計知識老師對我在電力系統(tǒng)方面設計地初步 訓練，這對我來說是一個很好的開端，未來還會遇到很多類似的問題， 我會積極吸取這次課程設計的經驗，并取得成功。所以說，我感覺這次 的課程設計不僅是對我現在所學的基礎課知識的綜合運用，也為我后續(xù) 的學習打下了良好的基礎。參考文獻1王葵，孫瑩.電力系統(tǒng)自動化.北京：中國電力出版社,2012.5.2福建省電力有限公司主編.變電站綜合自動化系統(tǒng)實用技 術.2013.9.3陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.北京：中國電力出版社,2007.4王士政.電力系統(tǒng)控制與調度自動化（第二版）.北京:中國電力出版 社,2012.9. 吳迪,李端超,董瑞.安徽電網自動電壓控制系統(tǒng)的實施與效果.電 力設備,2005,6(5):63267.一、格式內容（20）1.格式規(guī)范、內容完整，未有抄襲現象，得 20分。2 .格式大部分規(guī)范，部分需修改。得 10分。二、條理清晰（20分）1 .態(tài)度端正，表現良好，條理清楚，得 20分。2. 條理基本清楚，表現一般，得 15分。3. 條理模糊，母一處扣5分，扣完為止。4. 態(tài)度不端止，條理不清楚，表現較差不得