电力系统低频减载自动装置——控制电路开题报告

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1、开题报告电力系统低频减载自动装置——控制电路一、选题的背景、意义电力系统已经步入大电网、高电压和大机组的时代,电网互联和电力市场的发展使电力系统的动态行为越来越复杂,对电力系统安全稳定运行的要求也越来越高。随着电网互联规模的扩大，高放大倍数快速励磁的广泛采用，以及受经济性、环保等因素影响下，电网的运行越来越接近稳定极限，在世界各地许多电网都观察到低频振荡，低频振荡问题逐渐受到关注。低频减载是最早被采用的频率稳定控制的方法,目前仍是电网安全稳定运行的最后一道防线,是保证电力系统在受到严重扰动下,防止频率崩溃导致大面积停电的主要措施之一。由于表现为等幅或增幅形式的低频振荡一旦发生，将

2、严重威胁电网的安全稳定运行，很有可能诱发连锁反应事故，造成系统稳定破坏，使大面积用户停电。实际电力系统是个高维、多变量、非线性的大规模复杂动力系统，元件众多并且相互关联，低频振荡作为电力系统的一种复杂动态行为，分析与控制的难度都较大。目前对电力系统低频振荡的研究要包括三个方面:分析它的发生机理，分析它与各种相关因素的关系以及研究各种有效的抑制控制方法手段。深入、透彻的分析是进行有效控制的基础和保证，当前人们从分析角度对低频振荡问题进行探讨，包括发生机理和分析方法，指出在低频振荡发生机理研究，存在的局限性和需要进一步研究的问题。防止电力系统频率崩溃是防止系统大面积停电的一项重要措施

3、。系统频率崩溃往往是由于系统频率降低到超出发电机组承受能力，形成连锁反应所致。根据大量研究成果，考虑到机组在频率异常时的运行能力，分析系统在低频减负荷等紧急控制作用下的频率特性及其与机组特性防调的问题，制定出具体适合电网运行的相应措施。电力系统在实际运行中出现过由于扰动引起系统电压下降导致低频减载拒动,或者由于有功功率缺额过大致使低频减载来不及动作,系统已经崩溃等情况。所谓低频减载是一种有效防止电力系统出现频率崩溃的安全控制措施。即当电力系统因发电和用电负荷的需求之间出现缺额而引起频率下降时，按照事先整定的动作频率值，依次将系统中预先安排好的一部分次要负荷切除，从而使系统有功功率

4、重新趋于平衡，频率得到回升。迄今为止，这是防止电力系统因频率下降导致频率崩溃事故的最主要的一种安全措施。二、相关研究的最新成果及动态7早期使用的自动低频减负荷装置是以感应型和晶体管型频率继电器为主构成的,它对当时电网安全运行起了重要作用。但上述两种频率继电器的精度低，可靠性差,动作慢,不适应电网发展的需要。高精度的数字式频率继电器仍只能反映频率绝对值动作,不能快速反映系统功率缺额的大小,并且带有一定的动作延时。如果延时较长或出现较大功率缺额时就影响抑制频率下降的效果。由于电力系统的运行方式、负荷的大小及其构成在不同时间内不断地变化,而且系统发生故障地点、时间及有功功率缺额数量又具

5、随机性,因此很难找到一种适用于系统所有运行方式变化的最佳自动低频减负荷方案为了在系统发生电源事故时能快速切除负荷、有效抑制频率下降、避免大机组解列导致事故进一步恶化,1989年开始研制的以反应系统频率下降速率为工作原理的新型自动低频快速减负荷装置,能直接根据频率下降速度来确定系统有功功率缺额的大小,以决定是快速减负荷还是延时减负荷,从而有效地抑制了频率下降,提高了系统频率的稳定性。微型计算机技术的发展,特别是单片机技术的发展,为进一步提高自动低频减负荷装置的性能开辟了广阔的前景它不但能提高自动低频减负荷装置的精度和可靠性,降低成本,而且更为重要的是能使其智能化,具有适应性很强的调

6、整能力,即对动作频率定值和动作延时定值的调整能力,在系统发生较大功率缺额时,根据系统频率下降速率能自动提高动作频率定值,缩短动作延时,快速切除所控制的负荷,有利于系统安全稳定运行。为满足电力系统的需要,进行了单片机智能低频减载装置的研究。利用单片机计算快速、运行稳定等特点对低频减载的过程进行控制，保证了低频减载装置在系统故障时可以将对应的负荷快速切除，从而保证了系统的安全运行。三、课题的研究内容及切负荷原理及算法1、低频减载装置的实现（单片机）1.1装置的基本构成原理采样单元频率检测装置电压电电流变换器电网母线7CPU（控制器）断路器（电网负荷的投切）图1设计结构图思路说明：如上

7、图所示在低频减载的装置设计中，我们首先应该根据之前所论述的低频减载过程中轮次的整定，负荷的计算，对相应的低频减载过程中负荷的投切，断路器的动作进行计算。然后对低频减载装置进行设计。如图1中所示为低频减载装置设计的基本原理。一下对其进行说明（1）电流电压变换器：电流电压变换器的主要作用是将电网母线上的高电压转化为可以为采样单元以及计算控制器所识别的较低的电压与电流，以便于对电网母线状况进行判断。（2）采样单元：采样单元由三部分组成：模拟量输入变换部分、模拟低通滤波部分A/D变换部分