电力系统低频减载自动装置——主电路设计文献综述

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1、文献综述电力系统低频减载自动装置——主电路设计一、前言电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视，我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。美国1996年纽约大停电事故时，因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃，其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。人们之所以对它如此重视，不仅是因为这一装置投资很少，产生的经济效益十分巨大，而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看，使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。电力系统的频率自动减载装置历经了一个发展过程。从40年代至今，大体上经历了感应型

2、、模拟型和数字型三个发展阶段。这三个发展阶段，不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律，而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提出的愈来愈多的要求。模拟型的低频减载装置，主要由分立半导体器件或线性电路构成，同感应型的机电式频率继电器相比，无疑在技术上是一个进步。但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看，还不能满足现代电力系统对减载的要求。因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势。[1]近年来，在我国发展的数字型低频减载装置主要由数字集成电路构成。由于这类装置对系统频率采取数字化测频

3、方法，显然在测频精度方面同模拟式相比较有了很大提高。但这类装置只能由一些硬件构成，因而功能比较单一，增加功能就要增加硬件的复杂程度，对于比较复杂的功能，单由硬件来实现，实际上是比较困难的。当前微机技术发展是十分迅速的，特别是单片机技术的发展，为我们构成各类自动装置提供了很好的手段。利用单片机构成低频减载装置，不仅价格比较低廉，而且硬件电路标准化，各种功能可以通过软件设计来实现。增加功能只需改变软件的内容而无需改变硬件电路本身。基于以上一些特点，开发以单片机为核心的低频减载装置应是新一代减载装置的发展方向。[2]本文为毕业设计做准备，此次将设计一个电力系统低频减载装置。

4、我们可以采用硬件测频或者软件测频两种方法对系统频率进行测量。[3]9低频减载装置通过硬件部分和软件模块相结合的方式得以实现。软件部分可以对硬件电路进行检查和调试，并实现频率测量、跳闸闭锁判断、重合闸处理、基本级跳闸处理、特殊级跳闸处理等功能。[4]二、主题低频减载方案的特点及其分类传统的低频减载控制设计通常采用对单机带集中负荷的简化系统模型进行静态分析的方法，忽略扰动后系统内机组间振荡、节点电压变化、旋转备用容量限制和负荷模型变化以及相关设备的动态响应特性等因素的影响。在设计过程中，往往以频率值和相应延时作为负荷切除的判断标准;并按照最大可预见的扰动量来确定各级频率切

5、除点对应的负荷切除量。然而，在实际系统运行中，系统的拓扑及参数是实时变化的，且因系统中各种动态元件的多样化，这种依据等值静态模型进行离线设计的方案难以反映实际系统的动态响应和控制需求。另外，依据最大可预见的扰动量进行设计所得到的方案在实际的运行控制中往往造成负荷过切，增加了用户停电损失。因此，这种传统设计方式在使方案设计获得了相当简易性、方便性的同时，也在很大程度上降低了方案的经济性、甚至有效性。在这种条件下，有效、合理、经济、优化以及具有自适应性能的低频减载方案的研究和应用得到了越来越深入的发展。半个世纪以来，低频减载方案研究主要可分为静止的低频减载方案和动态的低频

6、减载方案。其中静止的低频减载方案即传统的基于频率值和既定延时的设计方案，而动态的低频减载方案即动态地根据频率下降速率大小确定相应级减载量的自适应低频减载方案。综合应用以上两种设计方式进行低频减载方案设计，就得到了半适应低频减载方案设计方法。静止法是基于简化的系统模型、操作员经验以及系统仿真整定而得，在不同扰动情况下均采用相同的减载方案进行紧急控制，其结果往往造成切负荷过量或不足，其缺点显而易见。动态法则自适应地根据系统频率下降速率大小确定切负荷量，大大提高了方案的精确性、灵活性和优化性。然而，动态法在紧急事故状态下的收敛性仍有待提高。并由于前期的动态整定法仍然停留于半

7、离线水平，限制了其方案有效性的提高。[5]9方案一基于DSP的新型低频减载装置1工作原理1.1频率下降事故的辨别方法本装置采用/基本轮+紧急轮+特殊轮0的低频减载模式。基本轮动作轮级、各轮动作频率特别是首轮动作频率,按常见的功率缺额方式确定。紧急轮定义为按照df/dt大小加速切负荷构成的轮次。在基本轮第一轮启动时加速切基本轮第二轮的定义为紧急第一轮,基本轮第一轮启动时加速切基本轮第二、第三轮的定义为紧急第二轮,依次类推。特殊轮的动作频率应不低于基本轮第一轮的起动频率,并采取一定的延时，待系统频率比较稳定时动作，使频率恢复到允许的限值以上。1.2防止装