浅析失步解列装置及应用
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有关电网失步解列保护的研究摘要:电力系统发生失步时,破坏了稳定运行,于是出现振荡。
此时必须尽快使系统解列。
解列后可能破坏系统的功率平衡,导致频率和电压发生变化,因此需要对电源和负载进行调整,以维持系统功率的平衡,保持系统的稳定运行。
以此来解列的一系列软、硬件设备,统称为失步解列保护装置。
文章针对电网失步解列保护进行了分析和探讨。
关键词:电网;失步;解列;保护电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。
现代电力系统已采用各种简单的或高度自动化的综合型解列装置实施解列,在对同步电动机失步的危害性及电机失步后的运行特征进行认真分析的基础上,利用微机作信息处理手段,提出了一些失步保护措施,使电机能在失步后不停机而自动进行带载重整步以保证生产中工艺流程的连续性。
1、简单的解列装置:由检测失步的失步继电器和相应的执行开断的装置构成。
根据事前系统计算分析的结果,配置在事先选定的系统合理的解列点上(相应的变电所内)。
2、综合型的解列装置:电力系统综合稳定控制系统的一部分。
通过通道配置在各变电所内的解列装置之间进行信息交换及综合判断,选择在最适当的地点实施解列。
当发电机和电力系统其他部分之间、系统的一部分和系统其他部分之间失去同步并无法恢复同步时,将它们之间的联系切断,分成相互独立、互不联系的两部分的技术措施。
它是最终为维持电力系统稳定运行、防止事故扩大造成严重后果的重要措施。
以9690L失步振荡解列装置为例,9690L失步解列装置主要用于水电站,火电站、光伏发电、拉圾发电等发电项目接入系统中,装置可以在电力系统失步后,选择合适的解列地点,将不同转速的发电机分割在不同的电力孤岛中,使得同一个孤岛中的发电机之间保持相同转速。
9690L失步振荡解列装置具有低压解列、低周解列、过压解列、高周解列、失步解列等功能。
浅析失步解列装置及应用摘要:大电网的稳定运行是电力系统的基本要求,大电网中最严重的事故事稳定性破坏即系统发生失步振荡,如处理不当会发生大面积停电。
当系统失步后,首先要解决的问题是从失步断面断开失步机群间的电气联系,消除系统振荡,然后通过切机、减载等措施实现解列后电气孤岛的稳定运行,最后当条件允许时,再逐步恢复整个系统的互联同步稳定运行。
关键词:系统振荡、失步解列、两机等值系统一、概念阐述在电网中,保证电力系统稳定的第三道防线由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成,当电力系统发生失步振荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制措施,防止系统崩溃。
实际测量中,我们通常将振荡中心两侧母线电压相量之间的相角差从正常运行角度逐步增加并超过180°的现象定义为该系统已失去同步。
失步解列是电力系统稳定破坏后防止事故扩大的基本措施,在电网结构的规划中应遵循合理的分层分区原则,在电网的运行时应分析本电网各种可能的失步振荡模式,制定失步振荡解列方案,配置自动解列装置,即在预先选定的输电断面,以断开输电线路或解列发电厂或变电所母线来实现。
按系统解列的不同目标,一般采用不同的起动方式。
在选择系统解列断面时,应使解列后各部分系统分别保持同步和功率尽量保持平衡,并应考虑以最少的解列点和最少的断路器来实现。
二、基本原理和类型电力系统失步时,一般可以将所有机组分为两个机群,用两机等值系统分析分析其特性。
如图1所示两机等值系统电势向量图。
Zm、Zn分别为装置安装处到两侧系统的等效阻抗。
图1目前常用的有三种失步判据,以下分别介绍其原理:1.视在阻抗轨迹判据(以南瑞继保RCS-993A失步解列装置为例):原理为当系统发生失步振荡时,装置安装处测量的阻抗值会随着功角的变化而变化,因此通过测量阻抗轨迹来判断失步。
视在阻抗轨迹在阻抗平面上表现为6个区域,如图2所示,电力系统振荡时,测量阻抗轨迹沿曲线1、2顺次移动,加速失步时依曲线1的方向移动,减速失步时依曲线2的方向移动。
目录第一部分FWK-F失步解列柜 ................................................................................................. 3一、概述....................................................................................................................................... 3二、用途与功能........................................................................................................................... 41UFV-2F型装置主要功能..................................................................................................... 42其他功能................................................................................................................................ 4三、装置输入的模拟量及电气量测量方法............................................................................... 51装置输入的模拟量................................................................................................................ 52电气量测量方法.................................................................................................................... 5四、主要技术参数....................................................................................................................... 51额定参数................................................................................................................................ 62过载能力................................................................................................................................ 63整屏功率消耗........................................................................................................................ 64整定范围................................................................................................................................ 65动作时间................................................................................................................................ 66返回系数................................................................................................................................ 67测量精度................................................................................................................................ 68事件记录及数据记录............................................................................................................ 79装置输入量............................................................................................................................ 710装置输出量 ........................................................................................................................ 711介质强度和绝缘电阻 ........................................................................................................ 812抗干扰性能 ........................................................................................................................ 813使用环境条件 .................................................................................................................... 8第二部分UFV-2F型失步振荡解列装置................................................................................. 9一、用途及主要功能................................................................................................................... 9二、失步解列的判别方法(工作原理)............................................................................... 101概述.................................................................................................................................... 102系统失步振荡过程中相位角的变化规律........................................................................ 103相位角失步振荡判据........................................................................................................ 154保护区范围内的判断及选择性配合................................................................................ 175装置启动判据:相位角启动或功率突变量启动............................................................ 186闭锁判据 ........................................................................................................................... 197事故前潮流方向判据 ...................................................................................................... 198相位角判据的优点............................................................................................................ 209失步解列判别框图............................................................................................................ 20三、装置的硬件配置............................................................................................................... 231装置的硬件框图................................................................................................................ 232装置的结构及正面布置.................................................................................................... 233输出中间板(SZ)........................................................................................................... 244出口继电器板(CKZ)................................................................................................... 265打印接口板(DYK)....................................................................................................... 276装置的背板配线图............................................................................................................ 27四、装置的显示菜单............................................................................................................... 281装置的软件结构................................................................................................................ 282主菜单................................................................................................................................ 283当前状态显示菜单............................................................................................................ 294定值设置菜单.................................................................................................................... 305事件记录显示................................................................................................................... 326数据记录显示................................................................................................................... 337装置动作后的显示(事故屏幕).................................................................................... 348打印选择菜单(召唤打印)............................................................................................ 349时钟设置菜单.................................................................................................................... 3510装置的整组试验菜单 .................................................................................................... 3511“关于本装置”菜单........................................................................................................ 36五、防止误动作的闭锁措施(装置的回路自检)............................................................... 37第三部分现场安装调试、运行与维护 ............................................................................... 39一、现场安装调试................................................................................................................... 39二、现场运行与维护............................................................................................................... 40第四部分附图:接线原理图.................................................................... 错误!未定义书签。
电力系统失步解列装置通用技术条件一、适用范围该装置适用于电力系统中发生失步事件时的电力设备保护和自动重连控制。
二、基本要求1. 系统可靠性:装置应具备良好的可靠性,能够正确判断失步事件并采取措施进行保护和控制。
2. 灵敏度:装置应具备较高的灵敏度,能够快速准确地检测到失步事件的发生。
3. 稳定性:装置应具备稳定的工作性能,能够在各种工作条件下保持良好的稳定性。
4. 抗干扰能力:装置应具备较强的抗干扰能力,能够在电力系统环境复杂的情况下正常运行并准确判断失步事件。
5. 环保性:装置应符合环境保护要求,不应对环境产生不良影响。
三、技术指标1. 失步检测时间:失步事件发生后,装置应能在X毫秒内检测到,并做出相应的保护和控制动作。
2. 失步检测准确性:装置应具备较高的失步检测精度,能够准确判断失步事件的类型和程度。
3. 故障处理时间:装置应能在X毫秒内完成对失步事件的保护和控制动作,以最大限度地减少电力系统的故障影响。
4. 通信性能:装置应具备可靠的通信功能,能够与其他设备进行数据交互和命令传输。
5. 可编程性:装置应具备较高的可编程性,能够根据运行要求和系统变化进行相应的参数配置和逻辑调整。
四、安全和可靠性要求1. 装置应满足国家相关电力系统保护设备的安全和可靠性要求。
2. 装置的硬件和软件应具备防止非法访问和恶意攻击的能力。
3. 装置应具备自动备份和恢复机制,以确保装置的可靠性和连续性。
五、运维要求1. 装置应具备方便的维护和管理功能,能够进行设备诊断、状态监测和故障定位。
2. 装置应提供必要的接口和协议,便于用户对装置进行远程监控和操作。
3. 装置应提供详细的技术文档和操作指南,以方便用户合理使用和维护装置。
六、验收标准装置应经过相关部门的测试和认证,符合国家电力系统保护设备的相关标准和技术规范。
七、参考标准(根据实际情况列举适用的国家或行业标准和技术规范进行引用)注:以上通用技术条件仅供参考,具体要求可根据实际应用场景和需求进行进一步细化和补充。
失步解列装置原理
哎呀,说起失步解列装置原理,这可真是个超级重要又超级有趣的东西呢!就好像是电力系统的“保护神”一样。
比如说啊,电力系统就像是一场盛大的音乐会,电网里的各个部分就像是不同的乐器和演奏者。
如果一切正常,那就是一场和谐美妙的演出。
但有时候呢,就会出现一些问题,就好像某个演奏者突然走调啦或者节奏乱了。
这时失步解列装置就登场啦!它能敏锐地察觉到这种不和谐,然后迅速采取行动。
你想想看,如果没有这个装置,那这场“音乐会”不就乱套了嘛!整个电力系统可能都会受到严重的影响。
它的原理其实并不复杂,简单来说,就是时刻关注着电网的状态。
一旦发现有失步的迹象,就像一个聪明的指挥家一样,果断地发出指令,把出问题的部分隔离开来。
我给你举个例子吧,有次一个地区的电网因为一些特殊情况出现了失步的迹象,这时候失步解列装置马上就察觉到啦,“嘿,这儿情况不对呀!”然后它迅速地行动起来,就像一个勇敢的战士,保护了整个电网的稳定。
它就像是我们生活中的守护者,默默地工作着,但却起着至关重要的作用。
在我们享受着稳定电力供应的背后,它可是功不可没呀!它虽然不显眼,但却是电力系统中不可或缺的一部分呢,没有它可真不行呀!
所以说啊,失步解列装置原理真的很神奇,很有意思,我们真应该好好了解它、重视它!。
浅析失步解列装置及应用
发表时间:2018-12-12T15:57:51.107Z 来源:《基层建设》2018年第29期作者:王信
[导读] 摘要:大电网的稳定运行是电力系统的基本要求,大电网中最严重的事故事稳定性破坏即系统发生失步振荡,如处理不当会发生大面积停电。
中国水利水电第十二工程局机电安装分局浙江 323000
摘要:大电网的稳定运行是电力系统的基本要求,大电网中最严重的事故事稳定性破坏即系统发生失步振荡,如处理不当会发生大面积停电。
当系统失步后,首先要解决的问题是从失步断面断开失步机群间的电气联系,消除系统振荡,然后通过切机、减载等措施实现解列后电气孤岛的稳定运行,最后当条件允许时,再逐步恢复整个系统的互联同步稳定运行。
关键词:系统振荡、失步解列、两机等值系统
一、概念阐述
在电网中,保证电力系统稳定的第三道防线由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成,当电力系统发生失步振荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制措施,防止系统崩溃。
实际测量中,我们通常将振荡中心两侧母线电压相量之间的相角差从正常运行角度逐步增加并超过180°的现象定义为该系统已失去同步。
失步解列是电力系统稳定破坏后防止事故扩大的基本措施,在电网结构的规划中应遵循合理的分层分区原则,在电网的运行时应分析本电网各种可能的失步振荡模式,制定失步振荡解列方案,配置自动解列装置,即在预先选定的输电断面,以断开输电线路或解列发电厂或变电所母线来实现。
按系统解列的不同目标,一般采用不同的起动方式。
在选择系统解列断面时,应使解列后各部分系统分别保持同步和功率尽量保持平衡,并应考虑以最少的解列点和最少的断路器来实现。
二、基本原理和类型
电力系统失步时,一般可以将所有机组分为两个机群,用两机等值系统分析分析其特性。
如图1所示两机等值系统电势向量图。
Zm、Zn分别为装置安装处到两侧系统的等效阻抗。
图1
目前常用的有三种失步判据,以下分别介绍其原理:
1.视在阻抗轨迹判据(以南瑞继保RCS-993A失步解列装置为例):
原理为当系统发生失步振荡时,装置安装处测量的阻抗值会随着功角的变化而变化,因此通过测量阻抗轨迹来判断失步。
视在阻抗轨迹在阻抗平面上表现为6个区域,如图2所示,电力系统振荡时,测量阻抗轨迹沿曲线1、2顺次移动,加速失步时依曲线1的方向移动,减速失步时依曲线2的方向移动。
图2
2.视在阻抗角判据(以南京南电SSD-540U失步解列装置为例):
相位角通过公式算出,系统振荡时,根据相位角的变化规律,将四个象限内的相位角划分为六个区(如图3): 1~ 2、 2~90°、90°~ 3、 3~ 4、 4~270°、270°~ 1。
系统正常情况下一般运行在Ⅰ区或Ⅳ区,把Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ作为正方向判别区,把Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ-Ⅰ作为反方向判别区,把Ⅰ-Ⅳ作为振荡中心判别区。
实际系统中的系统阻抗不是90°,因而在装置中将假定系统阻抗定为82°,并进行了角度补偿,这样用ucosϕ代表振荡中心更为准确、合理。
电力系统振荡时,测量点电压也随着呈现周期性变化,因此同时利用测量点电压最小值进行判别振荡中心距离装置安装处的远近,从而确定保护范围。
三、三种判据比较
1.视在阻抗轨迹判据反映了失步的两个系统功角变化,但是只能安装在振荡线路上,其动态特性才比较理想。
实际系统发生振荡的情形千差万别,振荡中心也会变化,该判据容易受系统运行方式和网络结构的变化影响,且该装置整定比较困难。
2.视在阻抗角判据的优点是能够判断出失步中心的位置方向,能可靠地区分异步和同步振荡,能适应复杂的电网结构和多变的运行方式,但是当发生有功功率过零的现象或在电磁暂态过渡的过程中进入异步运行状态时,该判据会误判将同调机群间的非失步断面联络线断开。
3.ucosϕ判据的优点是与系统运行、电网结构无关,只反应测量线路所在断面的失步状态,且不需要用户提供判断失步的定值,但是该判据不能判别振荡中心的位置。
四、失步解列实际应用分析
我公司在近几年的施工调试中,接触到的失步解列装置基本是安装在电厂的出线位置,且并网线路较短,这类振荡基本发生在电厂经送出线路与主网振荡,振荡中心落在线路或升压变压器内,因此失稳特性主要影响电厂安全,根据GB/T 26399-2011 电力系统安全稳定控制技术导则,可采用解列机组或解列线路的措施,在电厂每条出线侧各配置一套失步解列装置。
考虑到振荡中心的确定性和用户的可操性,该类失步解列装置以RCS-993E为主流,如浙江正泰江山220MWp太阳能地面电站的220kV 出线等光伏发电和衢江航运开发工程游埠枢纽工程的35kV二回出线等水利发电。
以游埠枢纽为例,该站安装了四台4MW的灯泡贯流式水轮发电机组,两机并一台变压器,出线为两条35kV线路,每条出线侧各配置了一套RCS-993E失步解列及频率电压紧急控制装置。
每台装置接入各自线路的电流电压,当机组与系统发生失步时,由失步解列装置动作跳开该线路,将电厂与系统解列。
该装置定值仅有以下两个:
区域继电器低电压是专有的区域测量元件,用于整定解列装置的动作区。
振荡过程中,随着EM和EN的夹角不断增大,母线电压的变化趋势如图5中椭圆所示。
当两者的夹角增大到180度时,母线电压最小,这个值是由装置安装处到振荡中心的距离决定的,距离越近该值
也越小。
最低电压值的整定保证了相邻安装点之间失步解列装置的选择配合。
图5
振荡周期次数N:可取值范围为1-15,整定后可在失步后N个周期后出口跳闸。
当时,由快跳段出口解列,快跳段可以测量180毫秒以上的失步周期;当时,由慢跳段出口解列,慢跳段可以测量120毫秒以上的周期。
当振荡周期很短时,如快跳段不能动作,则由慢跳段在第二个振荡周期出口。
调试该功能我们使用的是广州昂立的微机继保测试仪AD461的功率振荡菜单,具体参数设置如下表:
设置完毕后,启动菜单,测试仪自动进入故障状态,装置动作,结果正确。
结束语
国外一些因某个故障扩大化而引起大面积停电的事故屡屡告诉我们当系统失步时及时选择切断面并停机、切负荷是非常关键的。
发电厂的失步解列装置一般只关注电厂变压器至输电线路,但是这段线路的振荡故障如果处理失当,很可能引发事故扩大化而造成更大的损失。
因此了解失步解列的工作原理并选择合理的定值和跳闸方式是很有必要的。
参考文献:
[1].陈春节,杨秀,顾丹珍.视在阻抗角失步解列判据的改进研究电网技术 2013.04
[2].RCS-993E 失步解列及频率电压紧急控制装置技术和使用说明书
[3].SSD-540U 失步解列装置说明书
[4].GB/T 26399-2011 电力系统安全稳定控制技术导则,2011。