电力系统自动低频减负荷装置设计4.docx
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1、电力系统自动低频减负荷装置设计(4) 基本参数:某电厂采用双回线输送电能,满负荷运行。当其中一条线路故障后,加重另一条线路负担,为尽可能保持系统供电经济性与可靠性,切除部分发电机组,并投入自动低频减负荷装置。1 发电厂共8台机组,每台50万千瓦;2 切除一条线路后,线路传输功率为原来的75%。3 负荷调节效应系数为1.854 切除部分机组并投入低频减载装置后,要求系统频率恢复到48Hz设计要求1. 阐述自动减负荷装置作用。2. 阐述自动减负荷装置原理及构成。3. 整定计算。n 确定切除几台发电机组n 不投自动减负荷装置,发电机组切除后系统频率是多少?n 投入自动减负荷装置的负荷总功率。n 确定
2、自动减负荷级数,及各级动作频率。4. 确定每级最佳切除负荷大小。利用单片机(或PLC等)实现对接入低频减负荷装置负荷的控制。对结果进行分析总结。1、布置任务,查阅资料,理解掌握自动低频减负荷原理及要求。(1天)2、设计自动低频减负荷装置。(1天)3、确定切除发电机组,确定投入自动减负荷装置的负荷总功率。(1天)4、确定自动减负荷级数,及各级动作频率。(1天)5、确定每级最佳切除负荷大小,验证结果的正确性。(1天)6、利用单片机(或PLC等)实现对接入低频减负荷装置负荷的实时控制。(3天)7、对结果进行分析总结。(1天)8、撰写、打印设计说明书(1天)摘 要通常电力系统均具备有热备用容量,正常运
3、行时,如系统产生正常的有用功缺额,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。这是因为系统所缺功率以大大超过系统热备用容量,系统已经无可调输出功率以资利用,因此只能在系统频率下降到某一值以下时,采用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。以往的模拟式的低频减载装置由于测量精度差,特别是当系统正常运行中电压下降或者频率瞬时变化较大时可能会误动作,并且整定不方便,更不能组网,已不能满足新的要求。电力系统自动低频减载是一种反事故措施,在电力系统发生严重事故时,系统的有功将严重缺额,电
4、力系统的频率会很快下降,为保证电力系统不至于频率崩溃,必须采取快速明确的措施,必要时按频率下降进行负荷的切除。本文通过对低频减负荷装置的原理与技术要求的阐述,确定整定方案和控制方式,并进行了运行分析与整定计算。通过电力系统的静态频率特性与动态频率特性的分析计算,确定了符合要求的实验装置。关键词:低频减载;整定计算;频率特性;目 录第1章 绪论11.1 电力系统自动低频减负荷装置概况11.2 本文主要内容3第2章 自动低频减负荷装置原理与构成42.1 自动低频减负荷装置的作用42.2 自动低频减负荷装置原理42.3 自动低频减负荷装置构成5第3章 自动低频减负荷装置的整定计算73.1 自动低频减
5、负荷的整定计算73.1.1 整定计算的目的和内容73.1.2 整定计算的基本假定和方法73.1.3 自动低频减负荷装置的整定原则83.2 自动低频减载的运行分析83.3 自动减负荷整定计算10第4章 单片机软件设计124.1 单片机软件概述124.2 主程序流程图设计124.2.1 模拟量检测流程图设计134.2.2 频率判断流程图设计14第5章 课程设计总结15参考文献16第1章 绪论1.1 电力系统自动低频减负荷装置概况电力系统必须合理安排自动低频减负荷的顺序及所切复合数量。当系统全部或解列后的局部出现有功功率缺额时,能够有计划地按频率下降情况自动减去足够数量的较次要负荷,以保证系统安全运
6、行和重要用户的不间断供电。低频减负荷的基本要求,装置的配置、轮数、每轮启动频率值及人为附加延时的整定、每轮所切负荷数量以及整定计算的基本内容作了原则或提出了推荐意见,但鉴于各地区电力系统中,发电机组的组合(水、火、核电、机组及电厂容量大小及比重,机组对异常频率的适应性等)、电网结构和运行方式等有较大的不同,因而在实际执行中需结合具体系统情况运用。 正常运行时,如系统产生正常的有用功缺额,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因此只能在系统频率下降到某一值以下时,采用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1、对发电机和系统安全运行的影响1) 频率下
7、降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。对于额定频率为50 Hz的电力系统,当频率降低到45Hz附近时,某些汽轮机的叶片可能因产生共振而断裂,造成重大事故。2) 频率下降到47 48Hz时,由异步电动机驱动的送风机、吸风机、给水泵、循环水泵和磨煤机等火电厂厂用机械的出力随之下降,火电厂锅炉和汽轮机的出力也随之下降,从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度,这种现象称为频率雪崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。3) 在核电厂中,反应堆冷却介质对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值
8、时,冷却介质泵会自动跳开,使反应堆停止运行。4) 电力系统频率下降使异步电动机和变压器的励磁电流增加,使异步电动机和变压器的无功消耗增加,从而使系统电压下降。频率下降还会引起励磁机出力下降,并使发电机电动势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低,在频率下降到一定值时,可能出现电压快速且不断下降,即所谓的电压雪崩现象。出现电压雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。2、低频运行对电力用户的影响1) 电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械转速发生变化。有些产品对加工机械的转速要求很高,转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品
9、。2) 电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。3) 电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致所带动机械的转速和出力降低,影响用户设备的正常运行。1.2 电力系统规定,系统频率不能长时期运行在49.549Hz一下;事故情况下不能较长时间的停留在47Hz一下,瞬时值则不能低于45Hz。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荣处理事故的水平上,然后再逐步恢复到正常。由此可见,按频率自动减负荷装置“ZPJH”是电力系统的一种有力的反事故措施。本文主要内容微机低频减载装置代替常规的低
10、频减载装置是必然的趋势。近年来,不少研究单位和厂家研究开发了不同类型的微机低频减载装置,有些采用专用的低频减载装置,有些是作为综合自动化系统的一个独立模块,但是,他们存在如下几点不足:(1)闭锁条件不尽完善;(2)存在多切负荷的现象:(3)尚不能完全满足变电站综合自动化建设的需要。针对上述现象,本文以某电厂采用双回线输送电能,满负荷运行。当其中一条线路故障后,加重另一条线路负担,为尽可能保持系统供电经济性与可靠性,切除部分发电机组,并投入自动低频减负荷装置为例,设计了一种新型的微机自动,低频减负荷装置,该装置有以下特点:(1)采用新的测频方法,提高了测频精确度,可防止超调和悬停现象;(2)改善
11、了闭锁条件,在变电站的馈电线路故障或变压器跳闸造成失压时,装置不误动,电力系统低频振荡或受谐波干扰时,不误动;(3)增加了远方控制和当地整定的功能:(4)为了配合无人值班变电站,增加了重合闸功能:(5)提高了微机装置的故障自诊断能力,从而提高了装置的可靠性。第2章 自动低频减负荷装置原理与构成2.1 自动低频减负荷装置的作用自动减负荷装置是为了提高供电质量,保证重要用户的供电可靠性,当系统中出现有功功率缺额时引起的频率下降时,根据频率下降的程度,自动断开一部分用户,阻止频率下降,以使频率迅速的恢复到正常值,这种装置叫自动减负荷装置。它不但可以保证对正常用户的供电,而且还可以避免由于频率下降引起
12、的系统瓦解故障。当系统全部或解列后的局部出现有功功率缺额时,能够有计划地按频率下降情况自动减去足够数量的较次要负荷,以保证系统安全运行和向重要用户的不间断供电。自动低频减负荷装置的数量需随系统电源投产容量的增加而相应地增加。事故手动低频减负荷是自动减负荷的必要补充,当电源容量恢复后,应逐步地手动或自动地恢复被切负荷。2.2 自动低频减负荷装置原理自动低频减负荷(ZDPJ)的基本原理可以用图1.1来说明。设系统故障前频率为fe当系统因故障出现有功缺额时,如果缺额较小,且系统内有足够的旋转备用容量,在系统频率经过一个短时间下降之后,随着旋转备用容量作用的发挥,会重新恢复到故障后,随着旋转备用容量作
13、用的发挥,会重新恢复到故障前的的水平,频率f随时间T变化如图曲线1所示。在这种情况下,ZDPJ不动作。如果有功缺额较大,而且系统中备用容量又比较少或没有时,系统频率就会比较快地下降,如图曲线2.1所示。图1.1 低频减载频率变化示意图在这种情况下当系统频率f下降到ZDPJ的第一级(轮)动作频率f1时,ZDPJ装置动作,自动地切除一部分不重要的负荷,以使f回开到允许较长时间运行的频率值(以下简称允许频率值)。如果ZDPJ装置切除的负荷功率正好等于故障失去的电源功率,f就会恢复到额定值,如图曲线3所示。如果ZDPJ装置切除的负荷功率比较少,系统频率就有可能继续下降,如图曲线4所示。当f降低到ZDP
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