電力系統(tǒng)低頻減負(fù)荷設(shè)計期末課后復(fù)習(xí)

1、UFLS方案設(shè)計的重要性尤為突出。通過這次的電力系統(tǒng)課程設(shè)計，能夠熟練應(yīng)用所學(xué)電力系統(tǒng)自動 化的相關(guān)知識，并結(jié)合該專業(yè)相關(guān)專業(yè)知識完成此次課題的設(shè)計，將 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新能力，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題 的能力，對學(xué)生進(jìn)行電力系統(tǒng)方面設(shè)計初步訓(xùn)練。這次的課程設(shè)計是對 前一部分所學(xué)基礎(chǔ)課知識的綜合運用，也為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下良好的基 礎(chǔ)。通常電力系統(tǒng)均具有熱備用容量，正常運行時，如系統(tǒng)產(chǎn)生正常的 有功缺陷，可以通過對有功功率的調(diào)節(jié)來保持系統(tǒng)頻率在額定值附近。但是在事故情況下，系統(tǒng)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的有功缺額，因而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率 大幅度下降。這是因為所缺功率已經(jīng)大大超過系統(tǒng)熱備用容量，系統(tǒng)已 無

2、可調(diào)輸出功率以資利用，因此只能在系統(tǒng)頻率降到某值以下時，采取 切除相應(yīng)用戶的辦法來減少系統(tǒng)的有功缺額，使系統(tǒng)頻率保持在事故允 許的限額之內(nèi)。這種方法就稱為按頻率自動減負(fù)荷，其中文簡拼為ZPJH,英文簡稱為 UFLS ( Under Frequency Load Shedding)。在電力系統(tǒng)內(nèi)裝 設(shè)自動低頻減負(fù)荷(UFLS)裝置是防止電力系統(tǒng)頻率在事故狀態(tài)下大幅 度下降，保證系統(tǒng)安全運行的一項有效措施。近十年來，由于大容量機(jī) 組的廣泛采用及負(fù)荷的增長使電力系統(tǒng)頻率崩潰的危險性加大,1、低頻減負(fù)荷的意義低頻減負(fù)荷是一種防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率崩潰的安全控制措施。即 當(dāng)電力系統(tǒng)因發(fā)電和用電負(fù)荷的需求之

3、間出現(xiàn)缺額而引起頻率下降時, 按照事先整定的動作頻率值，依次將系統(tǒng)中預(yù)先安排好的一部分次要負(fù) 荷切除，從而使系統(tǒng)有功功率重新趨于平衡， 頻率得到回升。迄今為止, 這事防止電力系統(tǒng)因頻率下降導(dǎo)致崩潰事故的最主要的一種安全措施。2、低頻減負(fù)荷方案的設(shè)計原則低頻減負(fù)荷方案設(shè)計包括對基本輪和特殊輪各輪頻率定值、延時、 功率切除量的確定?；据喌娜蝿?wù)就是在不過切的情況下盡快制止頻率 下降，盡可能的使頻率恢復(fù)到接近正常頻率。特殊輪的任務(wù)是在已制止 頻率下降后，避免頻率長時間懸停在較低值處，盡快恢復(fù)至49.550Hz。由于系統(tǒng)運行方式多變，發(fā)生有功缺額的大小及實際可供 UFLS切 除的負(fù)荷量的大小都具有隨機(jī)

4、性，而且系統(tǒng)負(fù)荷特性具有未知性，這使 提高UFLS方案的適應(yīng)性具有很高的難度。目前提高 UFLS方案的適應(yīng) 能力的主要途徑是增多UFLS輪數(shù)，采用合理的方案結(jié)構(gòu)和選擇正確的 設(shè)計方法等。UFLS方案設(shè)計的主要原則為:(1)在各種運行方式和可能發(fā)生的最大功率缺額下有效地防止系 統(tǒng)頻率下降至危險，不致釀成大型發(fā)電機(jī)組解列的惡性循環(huán)事故;(2)在切除盡可能少的負(fù)荷的情況下，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)至49.5 50Hz之間，無超調(diào)和懸?，F(xiàn)象;(3)切除的負(fù)荷盡可能少;(4)聯(lián)絡(luò)線傳輸功率不過載，結(jié)點電壓不越限;(5)應(yīng)能保證解列后的各孤立子系統(tǒng)也不發(fā)生頻率崩潰。3、低頻減負(fù)荷方案的設(shè)計 3.1最大功率缺額和UF

5、LS控制負(fù)荷量的確定自動低頻減負(fù)荷裝置所控制的負(fù)荷總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)各種運行方式和 可能發(fā)生的事故情況，找出實際可能出現(xiàn)的最大功率缺額并留有一定的 裕度來確定。各地區(qū)自動低頻減負(fù)荷裝置切除負(fù)荷數(shù)值除了滿足整個系 統(tǒng)按輪按量的要求外，還必須滿足本地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重事故時的要求。一般最大功率缺額的確定是按系統(tǒng)內(nèi)同時失去兩個最大電源來計算的。UFLS基本輪控制的總負(fù)荷量應(yīng)比系統(tǒng)最大功率缺額稍大些，特殊輪控制的總負(fù)荷量應(yīng)按最嚴(yán)重的情況來考慮，即低頻減負(fù)荷后系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在可能最低的頻率值，并且保證足以使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到恢復(fù)頻率以上。3.2負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)Kpf的確定系統(tǒng)負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) Kpf是UFLS方

6、案設(shè)計中常用的一個重要概念。其物理意義是在不考慮發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻能力的情況下，對應(yīng)于 每1%的穩(wěn)態(tài)頻降時系統(tǒng)的功率缺額占總功率的百分?jǐn)?shù)。與單機(jī)模型下Kpf的概念不同，大規(guī)模電力系統(tǒng)中系統(tǒng)負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)Kpf是由一系列因素決定的復(fù)雜的非線性函數(shù)。其數(shù)值與系統(tǒng)參數(shù)、運行方式、負(fù)荷分布及負(fù)荷組成有密切關(guān)系，還與擾動發(fā)生的地點、擾動的大小及系統(tǒng)維持電壓的能力有關(guān)。Kpf的選取對UFLS方案的整定值有很大影響。從目前條件來看,根據(jù)仿真結(jié)果給出的Kpf的變化范圍選取設(shè)計用的Kpf值，使之兼顧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、多種運行方式及可能的功率缺額情況是比較現(xiàn)實的途徑。通常，在實際電力系統(tǒng)中Kpf的大致取值范圍為1

7、3。由于Kpf的值愈大，負(fù)荷功率隨系統(tǒng)頻率下降也愈多，愈有利于減緩系統(tǒng)頻率下降的嚴(yán)重程度。因此，在做系統(tǒng)頻率下降的最壞估計時，宜取實際可能的較小的Kpf值。通常為防止系統(tǒng)頻率超調(diào)，基本輪的Kpf應(yīng)取得較小，而特殊輪的Kpf則應(yīng)盡可能接近系統(tǒng)的實際值。3.3基本輪的確定3.3.1 UFLS首輪、末輪頻率動作值的選擇若能在電力系統(tǒng)發(fā)生事故初期及早切除負(fù)荷，將對延緩頻率下降過程有利。在事故的初期，電網(wǎng)擾動大，頻率下降迅速，電壓發(fā)生振蕩,負(fù)荷下跌且變化大，正是基本輪動作階段。從這個角度出發(fā)，首輪頻率 動作值宜選擇得高些。但當(dāng)依靠系統(tǒng)的備用容量可以將頻率恢復(fù)到49.5Hz以上時，則不希望自動低頻減負(fù)荷動

8、作。所以，首輪頻率動作值不能取得過高。通常，首輪頻率動作值以不超過 49.149.2Hz為宜。末輪動作值的選擇首先要滿足電力系統(tǒng)允許的最低運行頻率，它受“頻率崩潰”或“電壓崩潰”的限制。其次為了防止大機(jī)組低頻解列動作之后，造成系統(tǒng)頻率進(jìn)一步惡化，還要滿足大機(jī)組對運行頻率下限的要求。332頻率級差及延時的選擇頻率級差的確定決定著自動低頻減負(fù)荷裝置動作的選擇性。選擇性指的是各輪按順序動作，即前一輪動作后，若不能阻止系統(tǒng)頻率繼續(xù)下降，后一輪才能動作。從盡量減少過切負(fù)荷和抑制頻率恢復(fù)時的頻率過調(diào)著眼，各輪間的頻率級差宜略大些。但由于在頻率下降過程中，同一 時間的各母線頻率有一定的差異，而系統(tǒng)自動低頻減

9、負(fù)荷裝置的動作是反映全系統(tǒng)的頻率平均值。因此，頻率級差不宜過小。如用數(shù)字式頻率繼電器，頻率級差可取為 0.20.3Hz。為了使自動低頻減負(fù)荷裝置的動作反映全系統(tǒng)的平均頻率而非所接母線的瞬時值，它的動作需要有一定的延時。如果給定的延時過長,則不利于輪間的選擇性和抑制最低頻率。一般取為0.20.3s。延時的選定要與頻率級差相互協(xié)調(diào)。3.3.3基本輪每輪切除負(fù)荷量的選擇自動低頻減負(fù)荷裝置采用分輪切除負(fù)荷的辦法，以適應(yīng)各種事故條件下系統(tǒng)功率缺額大小不等的情況。每一輪切除負(fù)荷多少受系統(tǒng)恢復(fù)頻率的限制?；据喌趍輪切除的負(fù)荷量由以下公式得出:m 1Pai 4( 1)i 1 /式中，fdzm表示基本輪第 m

10、輪的動作標(biāo)幺值，ffh表示恢復(fù)頻率的EmK pf f fh fdzmPfhe標(biāo)幺值，Pfhe表示額定頻率時的系統(tǒng)總負(fù)荷。同時考慮到正常線路檢修、拉路限電及不同時間、不同季節(jié)負(fù)荷變化不同等因素的影響，應(yīng)增加一定的裕度。3.4特殊輪的確定為了避免在制止頻率下降后出現(xiàn)頻率長時間懸停在較低值的情況,設(shè)置了起動頻率值較高但延時很長的特殊輪。特殊輪按時間分為若干輪，也就是其動作頻率相同，但動作時延不一樣，各輪時間差可不小于5s，按時間先后次序分批切除用戶，以適應(yīng)功率缺額大小不等的需要。由于特殊輪的動作延時足夠長，所以只有當(dāng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用已經(jīng)發(fā)揮了作用還不足以恢復(fù)系統(tǒng)頻率時才發(fā)揮作用。特殊輪每輪切除的負(fù)荷量

11、根據(jù)以下公式計算:只1K pf f fh ftdzlP fhePai(2)P)kKpf f fh ftdzkPfhe式中：P)1、 Rk為特殊輪第為特殊輪第I、K輪的動作頻率值。Paik 1Rii 1K輪所切除的負(fù)荷量，ftdzl、ftdzk此外，對于大機(jī)組小系統(tǒng)或事故后可能解列為孤立運行的受電系 統(tǒng)，為了防止解列后不發(fā)生地區(qū)頻率崩潰，可增加地區(qū)特殊輪。地區(qū)特殊輪定值應(yīng)低于特殊輪定值，但必須保證地區(qū)電網(wǎng)機(jī)組的安全、穩(wěn)定運行。4、低頻減負(fù)荷方案的算例為了能更加直觀的展示低頻減負(fù)荷的作用，下面將通過一個例子來說明。某電力系統(tǒng)在額定情況下運行，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)為1.7,總負(fù)荷為500MW，突然由于意

12、外事故切除了 60MW的發(fā)電功率，下面將對負(fù)荷調(diào)節(jié)效果與減負(fù)荷調(diào)節(jié)效果進(jìn)行比較。首先，突然切除60MW的發(fā)電 功率，相當(dāng)于出現(xiàn)60MW的功率缺額，如果不采取任何措施，系統(tǒng)頻率的偏差為：f K PNfN U 盤 50 3.詼(4)，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率為:在使用低頻減負(fù)荷之后,ffNf 50 3.53 46.47Hz(5);假設(shè)將40MW的負(fù)荷切除掉，系統(tǒng)頻率的偏差(7)。為:來減少系統(tǒng)的有功缺額，就能使穩(wěn)態(tài)頻率得到改善。1 上 fN 丄 60-40 501.28HzK Pln1.7500-40因此系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率為：f fN f 50 1.28 48.72 Hz將兩者相比較便會發(fā)現(xiàn)，在額定頻率下運

13、行的電力系統(tǒng)，如果只靠 負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)補(bǔ)償，系統(tǒng)的穩(wěn)定頻率必將較低，可是如果切除部分負(fù)荷,學(xué)生總結(jié)通過這次的電力系統(tǒng)自動化的課程設(shè)計，我熟練地掌握了低頻減負(fù) 荷的相關(guān)知識，通過算例可以看到，在電力系統(tǒng)內(nèi)裝設(shè)自動低頻減負(fù)荷 裝置能有效地防止電力系統(tǒng)頻率在事故狀態(tài)下的大幅度下降，是保證系 統(tǒng)安全運行的一項有效措施。近十年來，由于大容量機(jī)組的廣泛采用及 負(fù)荷的增長使電力系統(tǒng)頻率崩潰的危險性加大，低頻減負(fù)荷方案設(shè)計的 重要性尤為突出。在這過程中，我自己翻閱了大量的書本，在網(wǎng)上查閱了大量的文獻(xiàn), 不僅豐富了我的知識，更是進(jìn)一步地培養(yǎng)了我的實踐能力及創(chuàng)新能力， 鍛煉了我分析問題和獨立解決問題的能力。當(dāng)然，這

14、個過程并不是一帆 風(fēng)順的，在一些比較難懂的地方我也會手足無措，這時，我主動的咨詢 老師，并向同學(xué)詢問，尋求他們的幫助，成功解決困難。并且我在結(jié)合 課本知識的同時還加入了與我的專業(yè)相關(guān)的知識，最終完成了此次課題 的設(shè)計。我知道，這次的課程設(shè)計知識老師對我在電力系統(tǒng)方面設(shè)計地初步 訓(xùn)練，這對我來說是一個很好的開端，未來還會遇到很多類似的問題， 我會積極吸取這次課程設(shè)計的經(jīng)驗，并取得成功。所以說，我感覺這次 的課程設(shè)計不僅是對我現(xiàn)在所學(xué)的基礎(chǔ)課知識的綜合運用，也為我后續(xù) 的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1王葵，孫瑩.電力系統(tǒng)自動化.北京：中國電力出版社,2012.5.2福建省電力有限公司主編.變電站綜合自動化系統(tǒng)實用技 術(shù).2013.9.3陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析.北京：中國電力出版社,2007.4王士政.電力系統(tǒng)控制與調(diào)度自動化（第二版）.北京:中國電力出版 社,2012.9. 吳迪,李端超,董瑞.安徽電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的實施與效果.電 力設(shè)備,2005,6(5):63267.一、格式內(nèi)容（20）1.格式規(guī)范、內(nèi)容完整，未有抄襲現(xiàn)象，得 20分。2 .格式大部分規(guī)范，部分需修改。得 10分。二、條理清晰（20分）1 .態(tài)度端正，表現(xiàn)良好，條理清楚，得 20分。2. 條理基本清楚，表現(xiàn)一般，得 15分。3. 條理模糊，母一處扣5分，扣完為止。4. 態(tài)度不端止，條理不清楚，表現(xiàn)較差不得