第5章 电力系统自动低频减载装置.
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电力系统自动低频减载电力系统频率及有功功率的自动调节1. 电力系统自动调频1.1 电力系统频率波动的原因频率是电能质量的重要指标之一,在稳态条件下,电力系统的频率是一个全系统一致的运行参数。
系统频率的波动直接原因是发电机输入功率&输出功率之间的不平衡,众所周知,单一电源的系统频率是同步发电机转速的函数:n ――电机的转速,r/min ;f ――电力系统的频率,HZ ;p ――电机的极对数;对于一般的火力发电机组,发电机的极对数为1,额定转速为3000 r/min ,亦即额定频率为50HZ 。
此时,系统频率又可以用同步发电机的角速度的函数来表示:为了研究系统频率变换的规律,需要研究同步发电机的运动规律。
同步发电机组的运动方程为:m T ――输入机械转距;e T ――输出电磁转距(忽略空载转距,即负荷转距); J ――发电机组的转动惯量;dt dw ――发电机组的角加速度; 由于功率和力矩之间存在转换关系(P=wT )上式经过规格化处理和拉氏变换后,可得传递函数:m P ――原动机功率(发电机的输入功率);e P ――发电机电磁功率;S H ――发电机组的惯性常数; w ――角速度变化量;由此可知,当原动机功率和发电机电磁功率之间产生不平衡的时候,必然引起发电机转速的变化,即引起系统频率的变化。
在众多发电机组并联运行的电力系统中,尽管原动机功率P不是恒定不变的,但它主要取决与m本台发电机的原动机和调速器的特性,因而是相对容易控制的因素;而发电机电磁功率P的变化e则不仅与本台发电机的电磁特性有关,更取决于电力系统的负荷特性,是难以控制的因素,而这正是引起电力系统频率波动的主要原因。
1.2调频的必要性电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不良的影响,所以必须保持频率在额定值50hz上下,且其偏移量不能超过一定范围。
电力系统频率波动时,对用户的影响:(1)频率变化将引起电动机转速的变化,从而影响产品的质量。
毕业设计开题报告电气工程及其自动化电力系统低频减载自动装置——主电路设计一、前言电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。
前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视,我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。
美国1996年纽约大停电事故时,因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃,其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。
人们之所以对它如此重视,不仅是因为这一装置投资很少,产生的经济效益十分巨大,而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看,使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。
电力系统的频率自动减载装置历经了一个发展过程。
从40年代至今,大体上经历了感应型、模拟型和数字型三个发展阶段。
这三个发展阶段,不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律,而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提出的愈来愈多的要求。
模拟型的低频减载装置,主要由分立半导体器件或线性电路构成,同感应型的机电式频率继电器相比,无疑在技术上是一个进步。
但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看,还不能满足现代电力系统对减载的要求。
因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势。
[1]近年来,在我国发展的数字型低频减载装置主要由数字集成电路构成。
由于这类装置对系统频率采取数字化测频方法,显然在测频精度方面同模拟式相比较有了很大提高。
但这类装置只能由一些硬件构成,因而功能比较单一,增加功能就要增加硬件的复杂程度,对于比较复杂的功能,单由硬件来实现,实际上是比较困难的。
当前微机技术发展是十分迅速的,特别是单片机技术的发展,为我们构成各类自动装置提供了很好的手段。
利用单片机构成低频减载装置,不仅价格比较低廉,而且硬件电路标准化,各种功能可以通过软件设计来实现。
增加功能只需改变软件的内容而无需改变硬件电路本身。
基于以上一些特点,开发以单片机为核心的低频减载装置应是新一代减载装置的发展方向。
电力系统自动低频减载装置设计设计背景随着电力系统负荷的不断增加和电力网络规模的扩大,电力系统频率异常变化的问题日益突出。
频率异常变化可能会导致发电机转子振动增大、发电机转矩波动、电力设备过热等,严重影响电力系统的正常运行和设备寿命。
因此,设计一种自动低频减载装置对于保护电力系统设备的稳定运行非常必要。
设计目标本设计的主要目标是实现对电力系统中频率异常变化的快速检测和自动减载,以保护电力系统设备免受频率异常的影响。
具体来说,设计要求如下:1.快速检测频率异常:装置能够实时监测电力系统的频率变化情况,对异常频率进行迅速判断。
2.准确判断异常变化:装置能够准确判断频率变化是否属于异常范围,避免误判和误报。
3.自动低频减载:一旦检测到频率异常变化,装置能够自动启动低频减载操作,保护设备免受影响。
4.故障自恢复:当频率恢复正常后,装置能够自动解除减载操作,确保电力系统快速恢复正常运行。
设计原理本设计主要依靠电力系统的频率检测模块和执行控制模块实现。
具体原理如下:1.频率检测:装置通过连接电力系统的频率检测装置,监测电力系统频率的变化情况。
通过对频率变化速度和幅度的检测,确定是否属于异常范围。
2.异常判断:装置内部设定异常范围并与检测到的频率变化进行对比,判断是否属于异常范围。
如果是异常变化,则进入下一步操作。
3.自动减载:装置通过控制电力系统负荷开关或关闭一部分负荷设备,实现低频减载操作。
这样可以降低电力系统负荷,使得发电机等设备不再过负荷运行,保护设备的正常运行。
4.故障恢复:当频率恢复正常后,装置自动解除低频减载操作,恢复电力系统的正常运行。
实施方案考虑到电力系统的复杂性和可靠性要求,进行实施方案设计时需要注意以下几个方面:1.模块化设计:将频率检测模块、异常判断模块、执行控制模块等划分为独立的模块,方便装置的维护和升级。
2.可靠性保障:采用双备份设计,确保装置的可靠性和稳定性。
设计备用频率检测模块和执行控制模块,确保一旦主模块故障,备用模块能够顺利接管,并及时发出警报。
毕业设计开题报告电气工程及其自动化电力系统低频减载自动装置——控制电路一、前言电力系统的频率是电能质量的重要指标之一,在稳定状态下电力系统的频率一般是一个全系统统一的运行参数,在正常运行的情况下电力系统能够通过热备用容量来调节正常的有功缺额带来的频率的变化。
但是在系统出现事故的情况下,有可能产生严重的有功缺额,出现系统频率的大幅度下降。
在这个时候系统所缺少的有功功率已经远远大于系统的热备用容量,只能在系统的频率下降到某一预定值的时候,采取切除相应用户来减少系统的缺额,维持系统的频率稳定,这一方法我们称之为电力系统的低频减载。
1、低频减载的发展概况现代电力系统不断通过建设新型大规模变电站、大容量机组不断并入网内,使得电力系统的规模不断扩大,但同时也削弱了系统在大动下维持频率稳定的能力,极易发生恶性频率事故,导致全系统的瓦解。
国内外近些年来发生了一系列频率异常事故以及因此而导致大规模停电时事故,使得频率控制特别是极端事故下的频率控制成为近年来电力系统研究的热点问题之一。
如2007年欧盟“11。
4”停电事故和我国河南电网发生的“7。
1”事故等,故障分析表面都和频率调整有较大的联系。
面对这种严峻的局面,各国电力系统都把研究频率稳定作为十分重要的研究课题。
电力系统的频率稳定一般规划为电力系统的长期动态分析,主要研究电力系统受到扰动后同步稳定过程已基本结束时电力系统的频率动态行为。
与电压的稳定和功角的稳定相比,频率稳定的研究显的很不够。
事实上功角失稳、电压崩溃和频率崩漏的发生许多情况下都是同时存在、相互关联并且相互激发的。
显然不能只重视前两者而忽略第三者。
近些年多次惨痛的大停电事故表明电力系统的频率稳定已经成为相当严重问题。
[1]2、电力系统低频减载的意义《电力系统安全稳定导则》将电力系统的扰动分为三类:第一类为常见的普通故障,要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电;第二类故障为出现概率较低的较严重的故障,要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行,但允许损失部分负荷;第三类故障为罕见的严重复杂故障,电力系统在承受此类故障时,如不能保持系统稳定运行,则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。
低频减载装置目录1电力系统低频减载装置2低频减载动作顺序3低频率的危害1电力系统低频减载装置为了提高供电质量,保证重要用户供电的可靠性,当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时,根据频率下降的程度,自动断开一部分不重要的用户,阻止频率下降,以使频率迅速恢复到正常值,这种装置叫做自动低频减载装置。
电力系统自动低频减载装置: 过去叫低周减载,现在标准叫法为-低频减载。
是电力部门(主要为电厂)在电网频率下降超出允许范围时(如低于49HZ),切除部分非重要用户的一种技术手段英文简称: AFL2低频减载动作顺序1、第一级启动频率f1 :这个为事故的早期,频率下降不严重,因些启动值要高些一般整定为:48.5~49Hz ,在以水电厂为主的电力系统中,因水轮机调整速度较慢,因些常取48.5Hz.。
2、末级启动频率fn :这是电力系统能允许的最低安全频率,这时,火电厂的厂用设备已不能正常工作,低于45Hz时,很可能发生“频率崩溃”或“电压崩溃”,因此,末级启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。
3、频率差问题:即第一级和末级启动频率的差值,在这个差值内有,频率级差=(首级频率-末级频率)除以 (级数-1). 频率级差通常为0.3~0.5Hz./ 级数在10级以内.当动作从第一启动切负荷开始后,一直切到某一级,系统频率不再下降时,就停止切负荷.3低频率的危害1、运行经验表明,汽轮机在频率低于49~49.5Hz以下长期运行,叶片容易产生裂纹,当低于45HZ时,为发生叶片共振而造成叶片断裂。
2、当频率下降到47~48HZ时,为电厂厂用电设备的出力,明显下降,会引起电厂出力减小,更加引起系统有功不足,频率进一步下降,最后导致崩溃。
3、当频率下降到45~46HZ时,系统电压水平,极不稳定,如再加之有短路等故障的情况下,会导致系统瓦解。