电力系统自动装置课程设计

电力系统自动装置课程设计[低频低压自动减载装置的设计]学号：姓名：2014年11月30日-I-目录引言..........................................................................................................................1第1章课题设计概述.................................................................................................21.1课题研究的背景及意义....................................................................................21.2国内外研究现状.................................................................................................3第2章低频低压减载装置的总体方案.....................................................................92.1电压（U）、频率（f）的测量方法.............................................................92.2启动元件.........................................................................................................92.3低频减载动作原理.........................................................................................92.3.1低频减载动作逻辑..................................................................................92.3.2低频减载判别式....................................................................................102.3.3异常情况下防止装置低频误动的闭锁措施........................................112.3.4防止低频过切负荷措施........................................................................112.4低压减载动作原理.......................................................................................122.4.1低压减载动作逻辑................................................................................122.4.2低压自动减载的判别式........................................................................132.4.3短路故障与低电压切负荷的自动配合................................................142.4.4异常情况下防止装置低压误动的闭锁措施........................................14第3章低频低压自动减载装置硬件设计...............................................................163.1硬件系统总体概述………............................................................................163.2采样计算模块................................................................................................173.3逻辑处理模块................................................................................................183.4监控模块........................................................................................................213.5EMC模块......................................................................................................22第4章低频低压自动装置装置软件设计...............................................................234.1软件系统整体设计………...........................................................................234.2监控平台软件...............................................................................................234.3控制软件.......................................................................................................244.4软件测频算法.................................................................................................4.5自适应向量算法.............................................................................................参考文献……………………………………………………………………………….5-2-第1章课题设计概述1.1课题研究的背景及意义现在电力系统已步入大电网、高电压和大机组的时代。电力系统的特征是大机组容量，超高压线路，大范围远距离输电的网络互连，供电可靠性和经济性非常显著。但是随着电力系统日趋庞大和复杂，电力系统的发展面临着机遇和挑战，对大型电力系统的安全稳定运行的要求也越来越高，系统对网络依赖性也越来越大，电网规模的不断扩大，大区电网不断互联，使得电网结构的复杂程度不断增加。电力系统分布范围广，运行元件多，使得电网发生故障后波及面大。如果某个区域输电线路解列或是机组断开较多时，整个系统的供需出现了不平衡，系统处于不稳定的运行状态中，小则对用电、发电设备产生危害，大则使电网系统逐步崩溃。大电力系统相继发生的大面积停电事故已暴露出电力系统安全防御问题的严重隐患，大电网的大面积停电不仅造成巨大经济损失，同时造成严重的社会混论。例如，1990年9月20日我国广东发生停电事故，导致广东北网崩溃，广州、佛山、清远、肇庆、韶关五个城市部分或全部停电，3小时后系统才基本恢复正常。在2003年8月14日，北美东部又发生了一连串的相继开断，最终导致了系统失稳，酿成了有史以来最大规模的停电灾难。100多个发电厂，包括22个核电厂，几十条高压输电线雪崩似的停运。系统失去了61.8Gw负荷，扰乱了500万人的生活，停电长达29小时，经济损失高达300亿美元。2003年8月28日，伦敦电网也由于相继事故而持续停电34min，60%的地铁停运，50万人所困。这都说明保证电力系统安全稳定运行、防止大面积停电事故是现代电力系统所面临的一项迫切而重大的任务。除了要研究保护装置的误动和拒动外，低频减载、低压减载等紧急控制装置的研究也越来越重要，低频低压自动减载装置作为最后的补救措施，将有效地阻止系统频率的继续下降，从而避免系统出现“频率崩溃”、“电压崩溃”的结果。国家经济贸易委员会2001年发布的《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001）将电力系统的扰动分为三类：第一类为常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电；第二类故障为出现概率较低的较严重的故障，要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行，但允许损失部分负荷；第三类故障为罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。-3-针对上述三种情况所采取的措施，即所谓保证安全稳定的三道防线。其中第三道防线就是要保证电力系统在严重复杂的故障下，防止事故扩大，防止导致长时间的大范围停电，以免造成巨大经济损失和社会影响。这也是设置第三道防线的意义。系统的扰动往往造成发电、用电功率的不平衡。调节系统功率不平衡主要有两种措施：增加功率输入或裁切负荷”1。如果事故发生出现功率缺额时，系统旋转备用容量将积极、尽可能快的阻止系统崩溃，这一方案称为低频调速控制。低频调速控制必须在系统频率刚开始下降时动作，并且是一种独立于能量管理系统(EMs)地区性的控制。但当系统发生严重事故，旋转备用容量不足以弥补系统功率缺额时，就应该有选择地切掉一部分负荷，从而阻止频率下降，这一方案称为低频减载控制。由于现代电网经济运行的要求，系统的备用容量偏低，低频减载成为严守第三道防线，维持整个电网的稳定运行，防止系统崩溃的主要手段。1.2国内外研究现状现在电力系统的特征是大机组容量，超高压线路，大范围远距离输电的网络互连，供电可靠性和经济性非常显著。但是系统对网络依赖性也越来越大，系统的频率和电压崩溃的危险始终存在。为了保证供电质量，确保电力系统安全稳定运行，防止电力系统频率和电压崩溃事故的措施之一就是采用低频低压减载装置。电力系统“三道防线”概念的提出，更增强了低频低压减载设备的地位。我国近年来随着电力技术和微机技术的发展，微机型低频低压减载设备在电力系统中得到越来越广泛的应用。其中，集中式微机低频低压减载装置的发展势头更为迅猛，市场十分看好。而目前，国内外较多选用的是常规的反映频率绝对值原理的低频减载装置。防止电力系统频率崩溃事故有效的措施就是采用低频自动减载和解列装置，在系统频率下降时及时切除足够数量较次要的负荷，或在合适的点上将系统解列，以保证系统的安全稳定运行，并保证重要负荷供电。考虑低频减载方案时，应从以下几点出发：（1）在各种运行方式和功率缺额下有效地防止系统频率下降至系统安全运行的最低频率值，即频率危险点；（2）使系统尽快恢复至49.5～50Hz之间或低频减载装置首轮动作值和50Hz之间，无超调和悬停现象；（3）在保证恢复系统稳定性和不越过系统安全运行频率点的前提下切除的负荷尽可能少；（4）联络线传输功率不过载，结点电压不越限；（5）应能保证解列后的各孤立子系统也不发生频率崩溃。针对以上要求，低频减载方案的整定成为研究重点，其中切负荷量和切负荷点以及动作时间-4-的选择是衡量减载方案的关键。基于近50年以来减负荷的研究可将低频减载方案大致分为以下几类：传统法、半适应法、自适应法以及计算辅助算法。低频低压减载的控制方式大体有两种：（1）把减载的控制分散在每回馈电