电力系统自动低频减负荷装置设计课程设计论文.docx
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1、电力系统自动低频减负荷装置设计(2) 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6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80%。3 负荷调节效应系数为24 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48.5Hz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 确定自
2、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 要随着电力系统快速发展,以往的模拟式的低频
3、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
4、荷装置概况11.2 本文主要内容2第2章 自动低频减负荷装置原理与构成32.1 自动低频减负荷装置工作原理32.2 低频减载方案整定的内容和要求42.3 低频减载方案整定的主要原则42.4 低频减载装置的控制方式及其要求5第3章 自动低频减负荷装置的整定计算63.1 整定计算的基本内容和目的63.2自动低频减负荷装置的整定原则73.3自动减负荷运行分析73.4自动减负荷整定计算9第4章 电力系统的频率特性分析114.1 电力系统静态频率特性114.2 电力系统动态频率特性12第5章 课程设计总结15参考文献161.1 绪论电力系统自动低频减负荷装置概况电力系统的频率反映了发电机组所发出的有功功
5、率与负荷所需有功功率之间的平衡情况。正常情况下,对于计划外负荷所引起的频率波动,系统动用发电厂的热备用容量,即系统运行中的发电机容量就足以满足用户要求。当电厂发出的有功功率不满足用户要求而出现差额时,系统频率就会下降;但当电力系统发生较大事故时,系统出现严重的功率缺额,其缺额值超出了正常热备用可以调节的能力,即使系统中所有发电机组都发出其设备可能胜任的最大功率,仍不能满足负荷功率的需要。这时由于功率缺额所引起的系统频率的下降,将远远超过安全运行所允许的范围,在这种情况下从保证系统安全运行的角度出发,切除部份负荷,以使系统频率恢复到可以安全运行的水平以内。为了保证对重要用户的正常供电,不得不采取
6、应急措施,电力系统在出现功率缺额事故时(例如联络线跳开).电网的频率将要下降。如不及时制止这种下降的趋势,并使其逐步回升,那么电网将发生崩溃,大面积停电。低频自动减负荷装置就是为了确保电力系统安全、有效防止大面积停电事故的一项安全措施,是防止电力系统发生频率崩溃的系统保护。对于电力系统来说,安全和稳定是电力系统正常运行所不可缺少的最基本条件。所谓安全,是指运行中的所有电力设备必须在不超过它们允许的电流、电压和频率的幅值和时间限额内运行。所谓稳定,是指电力系统可以连续向负荷正常供电的状态。电力系统稳定是电网安全运行的关键,一旦遭到破坏,必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果。在电力系统远距离输电容
7、量不断增加、输电网络重载问题日益突出的情况下,电力系统在暂态稳定之后的长过程动态稳定性将逐步成为电力系统安全稳定运行的主要问题,威胁电力系统的安全稳定运行。近几十年以来,世界各地的多次大停电都是由于长过程功率不平衡恶性发展的结果。因此,分析电力系统的长期过程动态稳定性问题,避免发生大面积停电事故(如1996年美国西部联合电网发生的两次大面积停电事故,2003年8月14日美国大停电事故),以及研究防止事故扩大的有效措施(即第3道防线),必将成为电力系统计算分析的一项重要内容。在我国电网迅速发展和电力系统厂网分开体制改革的进一步深化的同时,也带来了发生大面积停电的可能性。长期稳定分析假定发电机之间
8、的同步功率振荡已经被阻尼,并具有统一的系统频率,集中研究的是伴随大规模的系统扰动而产生的较慢和长期的现象,以及所造成的大的持续的发电和用电消耗有功功率和无功功率的不平衡问题。长期稳定分析有利于对低频减载实施情况和策略进行评估。1.2 本文主要内容微机低频减载装置代替常规的低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
9、,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,该装置具有以下特点:(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 自动低频减负荷装置工作原理自
10、动低频减负荷(ZDPJ)的基本原理可以用图来说明。设系统故障前频率为fe当系统因障 图2-1 自动低频减负荷基本原理图 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所示。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
11、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ZDPJ的第二级动作频率f2时,则ZDPJ装置动作,再切除一部分重要的负荷。如果ZDPJ的第二级切除的负荷比较大,f可能上升,如图曲线5所示。如果第二级切除的负荷功率比较小系统频率f则有可能继续下降。当f下降到ZDPJ的第三级动作频率时,ZDPJ装置就再切除部分更比较重要的负荷。如果频率一直下降,ZDPJ就一直切负荷,直到使系统频率恢复到允许频率值为止。自动低
12、颇减负荷必须经过严格的整定计算,一般经过ZDPJ动作五级(轮)之后,就合使系统频率恢复到允许频率值。电力系统自动低频减负荷装置切除负荷时,系统频率变化情况是比较复杂的,常出现这样的情况:在某一级切除负荷之后,领率不再下降了,不能使ZDPJ继续切除负荷,而频率又恢复不到允许值。出现这样情况是系统运行历不能允许的。为此ZDPJ装置中设有特殊级,在出现上述情况时特殊级动作,使系统频率恢复到允许值。与特殊级相对应,将前面所介绍的各级称为基本级。特殊级也称为后备级。2.1 低频减载方案整定的内容和要求当系统发生严重功率缺额时,低频减载装置中的低频继电器向断路器发送断开信号,通过断路器迅速断开相应数量的负
13、荷,使系统频率在不低于某一允许值的情况下,达到有功功率的平衡,防止事故的进一步扩大。 UFLS方案的整定包括对基本轮和特殊轮各轮频率定值、延时、功率切除量的确定。基本轮的任务就是在不过切的情况下尽快制止频率下降,尽可能的使频率恢复到接近正常频率。基本轮应快速动作,为了防止在系统振荡或电压急剧下降时误动作,一般可带0. 20. 5s的时限。基本轮一般按频率等距分级,每级切负荷量分别确定;特殊轮的任务是在防止基本轮动作后,避免频率长时间悬停在某一不允许的较低值或防止频率缓慢降低,特殊轮经一定时延动作,使频率值尽快恢复至49. 550Hz。特殊轮通常按时间分级。 一个好的UFLS方案应能满足下列要求
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