电力系统自动装置课件：按频率自动减负荷装置.pptx

电力系统自动装置,按频率自动减负荷装置,教学目的,:,了解低频运行危害、电力系统的频率特性和,AFL,装置误动作原因及防止措施掌握,AFL,的作用及实现基本原则,；,AFL,装置接线原理、数字式频率继电器工作原理；微机,AFL,装置构成原理教学重点,AFL,的作用、实现,AFL,基,本原则,微机,AFL,装置构成原理,2,电力系统的频率特性,3,按频率自动减负荷装置工作原理,1,电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,4,按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,5,微机型按频率自动减负荷装置,目录,Contents,6.1,电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,PART 01,6.1 电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,1.,电力系统频率偏移原因,电力系统的频率是反映系统有功功率是否平衡的质量指标,1.,当系统发送的有功功率有盈余时，频率就会上升，超过额定频率；,2.,当系统发送的有功功率有缺额时，频率就会低于额定值电力系统正常运行时，必须维持频率在,50,（,0.10.2,）,Hz,的范围内6.1电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,1.,电力系统频率偏移原因,电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系,发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的，原动机输入的功率如果扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡，则发电机的转速将保持不变，电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。

但由于有功负荷经常变化，其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输人功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转轴上的转矩平衡被打破，发电机转速将发生变化，系统的频率随之发生偏移6.1电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,2.,电力系统低频运行的危害,低频运行的危害,4.,使火电厂辅机设备出力下降,1.,引起汽轮机叶片断裂,2.,使发电机出力降低,3.,使发电机端电压下降,5.,给用户带来危害,6.1电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,3.,限制频率下降的措施,限制频率下降的措施,1.,动用系统中的旋转备用容量,2.,应迅速启动备用机组,3.,按频率自动减负荷,指根据频率下降的程度自动断开部分不重要负荷的自动装置,按频率自动减负荷装置,AFL,定 义,作用,阻止频率过度降低，以保证系统稳定运行和重要负荷的连续供电6.1电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,3.,限制频率下降的措施,指根据频率下降的程度自动断开部分不重要负荷的自动装置,按频率自动减负荷装置,AFL,定 义,作用,阻止频率过度降低，以保证系统稳定运行和重要负荷的连续供电6.1电力系统频率偏移原因与低频运行的危害,案例及启示：,2003年8月14日美国东北部部分地区以及加拿大东部地区出现的大范围停电。

这是北美历史上最大范围的停电,美加大停电事故,，美国八个州以及加拿大的安大略省的电力中断，在加拿大估计有一千万（三分之一的人口）受影响，在美国估计有四千万受影响，整个经济损失大概在250亿300亿美元之间事故的原因之一是系统无功出力和储备不足，当电网发生故障，大电源退出，使得电网因电源供应不足，产生连锁反应，导致事故扩大，造成重大损失可见，电力安全稳定影响着全社会的方方面面，一些细节的疏忽都将造成重大的事故因此，电力从业人员要,建立高度的职业使命感和责任感,，本着,精益求精的工匠精神,，全力以赴的保障电力供应的安全与稳定6.2,电力系统的频率特性,PART 02,6.2电力系统频率特性,1,.,负荷的静态频率特性,负荷的静态频率特性,指电力系统的总有功负荷与频率的关系1,）负荷的静态频率特性,1.,负荷的静态频率特性,负荷调节效应是指,当系统频率变化时，负荷吸取的有功功率随着变化的现象,作用,电力系统存在功率缺额时将引起频率下降，而频率下降时相应的负荷功率也随之减小，补偿了功率缺额，有可能使系统稳定运行在一个较低的频率上2,）负荷调节效应的概念及作用,6.2 电力系统频率特性,2.,负荷的静态频率特性,6.2 电力系统频率特性,1.,负荷的静态频率特性,2.,负荷调节效应的概念及作用,值随季节约有,（,10%,15%,）的变化。

一般取值在,1,3,范围内指系统频率每下降（或上升）,1%,，系统负荷消耗的有功功率减少（或增加）的百分数6.2 电力系统频率特性,例,1,：,某电力系统中，与频率无关的负荷占,30%,，与频率成正比的负荷占,40%,，与频率二次方成正比的负荷占,10%,，与频率三次方成正比的负荷占,20%,，求系统频率由,50Hz,下降到,46Hz,时负荷变化的百分值及 的大小解：频率下降到,46Hz,时，,则负荷变化的百分值为,于是,6.2 电力系统频率特性,6.2 电力系统频率特性,2.,电力系统的动态频率特性,电力系统的动态频率特性指,电力系统出现有功功率缺额时系统频率从额定频率变化到稳定频率的过程,6.3,按频率自动减负荷装置工作原理,PART 03,6.3 按频率自动减负荷工作原理,当系统发生严重功率缺额时，,装置的任务,是迅速断开相应数量的用户，恢复有功功率的平衡，使系统频率不低于某一允许值，确保电力系统安全运行，防止事故的扩大6.3 按频率自动减负荷工作原理,6.3.1,最大功率缺额的确定,AFL,装置切除负荷的总额应根据,电力系统实际可能发生的最大功率缺额,来确定,假设系统最大功率缺额为,正常运行时系统负荷总功率为,接入,AFL,装置负荷总额为,额定频率与恢复频率之差为,6.3 按频率自动减负荷工作原理,6.3.1,最大功率缺额的确定,则可得：,6.3 按频率自动减负荷工作原理,例,2,：某系统的负荷总功率为,5000MW,，系统最大功率缺额为,1200MW,，设负荷调节效应系数为,2,，自动低频减载装置动作后，希望系统恢复频率为,48Hz,，求接入低频减载装置的功率总数。

解：希望恢复频率偏差的标幺值为,接入,AFL,装置功率总数为,870MW,，这样即使发生如设想那样的严重事故，仍能使系统频率恢复值不低于,48Hz,6.3 按频率自动减负荷工作原理,6.3.2 AFL,装置的分级实现,1.AFL,装置应根据频率下降的程度分级切除负荷,自动按频率减负荷分级实现的原则：,为提高供电可靠性，应尽量减少负荷，需断开的负荷应根据用户的重要程度,(,负荷等级,),分级切除，最次要的用户安排在第一级，先切除，然后依次类推当频率下降到第二级频率值时，第一级,AFL,动作，切除接在第一级上的次要负荷后，若频率开始恢复，下一级就不再动作若频率继续下降，则说明上一级所断开的负荷功率不足以补偿功率缺额，当频率下降至第二级动作频率值时，第二级动作，切除接在第二级上的较重要负荷若频率仍然下降，再切除下一级负荷，依次逐级动作，直至频率开始回升，才说明所断开负荷与功率缺额接近AFL,装置采用逐级逼近的方法来求每次事故所产生的功率缺额应断开的负荷数值6.3 按频率自动减负荷工作原理,6.3.2 AFL,装置的分级实现,2.AFL,装置第一级动作频率的确定,一般整定在,48,48.5Hz,3.AFL装置最后一级动作频率的确定,由系统允许的最低频率确定，一般不应低于,46,46.5Hz,4.,频率级差,f,及,AFL,装置级数的确定,6.3 按频率自动减负荷工作原理,6.3.2 AFL,装置的分级实现,5.AFL,装置动作时间的确定,附加级动作频率一般为,48,48.5Hz,，动作时间一般为,10,25,秒,一般允许,AFL,装置带,0.3,0.5,秒延时,6.AFL,装置应装设附加级,6.4,按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,PART 04,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,6.4.1AFL,装置接线,1.,各级,AFL,装置原理接线,由低频率继电器,KF,、时间继电器,KT,、中间继电器,KCO,构成,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,电力系统装置,由,N,级基本段以及若干级后备段所组成，它们分散配置在电力系统的变电所中，其中每一级就是一组装置。

2.AFL,装置的配置,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,3.,数字式频率继电器原理,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,电压信号经低通滤波器滤波，得到正弦波信号，经过方波形成器及单稳态触发器后，得一个脉宽为,45us,的脉冲，脉冲周期正好与输入电压周期相同脉冲信号加至计数器,JS,的清零端,R,，于是，在输入信号的每一周期开始时，计数器被清零在两个输入电压脉冲信号间，对频率为,200KHz,的石英振荡器的时钟脉冲数计数，计数值为,N,则输入电压的频率为：,工作原理,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,电力系统自动装置,JS,输出送到,3,个工作回路：正常监视回路,J,，闭锁回路,B,，输出回路,O,每一个回路均由频率整定电路,PZ,与脉冲展宽电路,ZK,组成各回路的频率整定值不同一般有,PZJ,整定为,51Hz,，,PZB,整定为,49.5 Hz,，,PZO,则根据装置的动作频率要求确定当,JS,测出的频率值小于,PZ,的整定值时，相应,PZ,有脉冲输出，并经,ZK,展宽成连续信号电压正常，则,YJ,输出使,XDJ,发光，同时中间继电器,ZJJ,动作，起监视作用,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,当系统频率低于额定值后，闭锁回路起动，经,TB,延时，并在负荷电流大于闭锁值，闭锁电路,I,有输出，,YB2,满足“与”条件，闭锁电路导通，使,XDB,信号发光，同时中间继电器,ZJB,动作，,ZJB,的常开接点闭合，使出口中间继电器,ZJO,作好接通的准备，允许切除负荷。

当系统频率下降到,PZO,的整定值或以下，且电压、电流均不低于闭锁值时，出口回路经,TO,延时后使信号灯发光，中间继电器,ZJO,动作，完成切除负荷任务6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,6.4.2,防止,AFL,装置误动作措施,(,一,),电压突变时，低频率继电器触点抖动产生误动,措施：,AFL,装置带,0.5,秒动作延时,(,二,),小容量系统发生短路时引起负荷有功功率增加而造成频率下降，发生误动,措施：,加速切除故障；,AFL,前几级带较长时限；采用按频率重合闸,6.4 按频率自动减负荷装置接线及防止误动措施,6.4.2,防止,AFL,装置误动作措施,(,三,),水轮发电机旋转备用容量起作用之前，,AFL,可能误动作,措施：,AFL,前几级带长,5,秒的时限；采用按频率起动重合闸,(,四,),供电电源中断时，负荷电动机反馈使,AFL,误动作,措施：,1,）加速,AAR,或,AAT,装置动作时间,2,）,AFL,带时限,3,）加电流闭锁或电压闭锁,4,）采用按频率自动重合闸,6.5,微机型按频率自动减负荷装置,PART 05,6.5 微机型按频率自动减负荷装置,6.5.1,微机型按频率自动减负荷装置,原理框图,6.5 微机型按频率自动减负荷装置,6.5.1,微机型按频率自动减负荷装置,微机型按频率自动减负荷装置主要,由主机模块、频率的检测、闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、开关量输出、串行通信接口,等六部分组成。

6.5 微机型按频率自动减负荷装置,1.,主机模块,MCS-96,系列单片机中的,80C196,为,16,位单片机，片内有可编程的高速输入,/,输出,HIS/HSO,可相对于内部定时器配合软件编程就能具有优越的定时功能；片内具有,8,通道的,10,位,A/D,转换器，为实现,AFL,的闭锁功能提供了方便；片内的异步、同步串行口使该微机系统可以与上级计算机通信6.5 微机型按频率自动减负荷装置,2.,频率的检测,将系统的电压由电压互感器,TV,输入，经过电压变换器变换成与,TV,输入成正比的、幅值。