頻率電壓緊急控制和失步解列的原理及實現(xiàn)

1、1 國電自動化研究院穩(wěn)定技術研究所南京南瑞集團公司穩(wěn)定技術分公司2022-3-22頻率電壓緊急控制和失步解列的原理及實現(xiàn)2頻率電壓緊急控制和失步解列 頻率電壓緊急控制和失步解列是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的第三道防線的重要組成部分，其作用是在系統(tǒng)承受類大擾動時，采用解列、低周低壓減載，高周高壓切機的措施防止事故擴大，避免系統(tǒng)崩潰。3頻率的意義及其允許范圍 頻率的意義電力系統(tǒng)頻率反映了系統(tǒng)有功功率的供需平衡情況，不僅反映了電能質量，也是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要因素。 正常時，頻率不允許偏離0.10.2Hz，緊急情況應在49.550.5Hz之間 頻率變化的方向、幅值、速度與功率不平衡的狀態(tài)和系統(tǒng)特性有

2、關4頻率異常危害 頻率異常對電力系統(tǒng)的危害 電力系統(tǒng)汽輪機葉片對頻率的要求 鍋爐和核反應堆對頻率的要求 發(fā)電機勵磁對頻率的要求頻率偏離較大將可能導致一些機組停機，可能連鎖反應造成頻率崩潰 頻率異常對用戶的危害 主要是同步電動機 電子設備，計算機等 其它容性和感性負荷5電力系統(tǒng)頻率特性 頻率特性指系統(tǒng)功率不平衡時，頻率的變化特性。 當發(fā)電功率小于負荷功率時，發(fā)電機的負荷力矩小于機械輸入力矩，轉速將變慢而使頻率降低。 當發(fā)電功率大于負荷功率時，發(fā)電機的負荷力矩大于機械輸入力矩，轉速將變快而使頻率升高。 轉速變化可始于不平衡點，通過電網(wǎng)功率聯(lián)系，擴大到全網(wǎng) 頻率變化時，負荷也隨著變動，即負荷頻率特性

3、 頻率變化時，發(fā)電功率相應變化，即發(fā)電頻率特性 當系統(tǒng)功率不平衡時，頻率變化的動態(tài)過程，稱為頻率的動態(tài)特性6電力系統(tǒng)頻率特殊特性 系統(tǒng)異步運行時頻率特性 線路上各點電壓的瞬時頻率是在平均頻率附近波動，波動值大小于該點位置有關，有些可能會達到很大的值。裝置需要對此采取措施防止未按平均頻率動作。 短路時頻率特性 在小容量的孤網(wǎng)系統(tǒng)的35KV以下電網(wǎng)，如果發(fā)生經(jīng)電阻很大的低壓線路短路，也可能引起頻率降低，由于短路切除時間慢，短路所引起的功率損耗增加明顯，使頻率明顯降低。 電源斷開后母線電壓頻率降低 在重合閘或備用電源自動投入過程中，變電站的電源可能短時斷開，此時變電站母線仍有由于電動機惰轉形成的反饋

4、電壓，該電壓的頻率通常下降很快，需要防止低頻裝置動作。7電力系統(tǒng)頻率崩潰 頻率崩潰指當功率缺額非常大時，雖然有負荷和發(fā)電機的調(diào)節(jié)效應，但也建立不了新的平衡狀態(tài)，而頻率一直下降，直至損失全部負荷。 頻率崩潰發(fā)展過程一般開始是緩慢的，但在一個臨界點將迅速下降。8電力系統(tǒng)保持頻率正常的控制措施 電力系統(tǒng)保持頻率正常的控制措施 自動發(fā)電控制（AGC）。任務是當負荷緩慢變化時，調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率，保持頻率恒定。 緊急狀態(tài)下的頻率調(diào)節(jié)。任務是在系統(tǒng)有功功率出現(xiàn)大的擾動，頻率出現(xiàn)大的偏差時，盡快恢復頻率至正常值，以保證電力系統(tǒng)的安全。（第三道防線內(nèi)容）9頻率緊急控制 防止頻率崩潰的重要措施是安裝數(shù)量和地點

5、合適的低頻減載裝置。 頻率緊急控制的措施：頻率下降時，基本措施是自動低頻減負荷（低頻減載）；頻率上升時，基本措施是過頻自動切機（高周切機）；聯(lián)絡線低頻解列。 頻率緊急控制的判據(jù)：按頻率值、頻率變化率及動作延時綜合進行判斷，但必須防止暫態(tài)過程中頻率測量的不正確及系統(tǒng)內(nèi)負荷反饋等問題引起的誤動作。 當系統(tǒng)功率缺額過大（例如缺額達20）時，應裝設聯(lián)絡線跳閘或大機組跳閘時聯(lián)切負荷（或聯(lián)切蓄能電廠的抽水機組），可有效制止頻率的大幅度降低。 10電力系統(tǒng)頻率緊急控制要求 限制頻率異常下降的控制應在頻率實際下降后,及時實現(xiàn)控制,如切負荷； 事故時頻率下降的幅值和持續(xù)時間都要小于一定限度，該限度由系統(tǒng)要求所定

6、； 當系統(tǒng)頻率下降不大，頻率雖低但不危及系統(tǒng)運行時，不宜切除負荷，一般最高切除頻率應該為49HZ，目的是充分動用備用容量； 切負荷對用戶的損失應盡可能降到最低，包括增加級數(shù)，減少每級的切除負荷量，也可根據(jù)頻率恢復情況實現(xiàn)被切除用戶的自動重合閘； 低頻裝置不應該在非有功功率缺額所引起的頻率變化過渡過程中誤動作，如重合閘和背自投過程中的電源消失，同步振蕩，失步振蕩等。11自動低頻減負荷1 當電力系統(tǒng)發(fā)生突然的有功功率缺額時，主要應依靠低頻自動減載裝置的動作，切除相應數(shù)量的負荷，使保留運行的負荷量與運行中的發(fā)電量相適應，保持系統(tǒng)繼續(xù)安全穩(wěn)定運行，保證向重要負荷不間斷供電。使電力系統(tǒng)在實際可能的各種運

7、行方式下，不發(fā)生頻率崩潰，也不使頻率長期懸浮在某一過低（49Hz以下）或過高（50.5 Hz以上）的數(shù)值。 低頻減載的整定的原則：與發(fā)電機組的低頻保護配合與聯(lián)絡線的低頻解列配合大于核電廠冷卻介質泵低頻保護定值（0.30.5Hz）限制系統(tǒng)頻率低于47Hz時間不應超過0.5秒出現(xiàn)過切時，頻率值不能超過51Hz，避免大機組誤跳閘12自動低頻減負荷2低頻減載裝置的配置方案：（1）設有快速動作的基本輪：對于大型電力系統(tǒng)動作的頻率級差為0.2Hz，每輪動作延時為0.2秒；一般配置911級。（2）設有長延時動作的特殊輪：其整定值應考慮使系統(tǒng)不能長期懸浮在49Hz以下，一般動作頻率值與基本輪的第一輪一致，按動

8、作延時可分為2 3級。（3）為了提高動作的可靠性，應設有頻率啟動級（相當于保護的靈敏段，定值一般為49.5Hz、0.2秒）和頻率變化率df/dt閉鎖（一般整定5Hz/s）。（4）為了在大功率缺額時能快速動作，應設有按頻率變化率df/dt加快動作的功能，例如在第一輪動作時可加速第二或第二、三輪動作。（5）為了防止過切，在每輪動作的延時過程中應檢查df/dt是否變?yōu)檎?，發(fā)現(xiàn)已變?yōu)檎禃r立即停止動作。（6）第一輪的頻率定值應考慮利用系統(tǒng)的旋轉備用，一般不大于49.2Hz。（7）對于可能從主網(wǎng)解列出來的地區(qū)電網(wǎng)，除了服從主網(wǎng)安排外，還應考慮孤立運行時確保地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的減載措施。13過頻自動切

9、機當送電聯(lián)絡線跳閘時，送端電網(wǎng)因功率過剩而使發(fā)電機加速，電網(wǎng)頻率升高，如果頻率過高則會危機電網(wǎng)的安全。過頻切機是防止頻率升高的基本措施。過頻切機應根據(jù)電網(wǎng)具體情況設置23輪，動作級差0.2Hz，延時0.2秒。例如50.6Hz、 50.8Hz、 51.0Hz。應考慮全網(wǎng)電源的分布情況，合理地配置過頻切機裝置和協(xié)調(diào)這些裝置的動作值。為了提高動作的可靠性，應設有頻率啟動級（定值一般為50.5Hz、0.2秒）和頻率變化率df/dt閉鎖（一般整定+5Hz/s）。當系統(tǒng)功率突然過剩太大（例如過剩達25）時，應裝設聯(lián)絡線跳閘聯(lián)切發(fā)電機組的措施，可有效制止頻率的大幅度上升。14電力系統(tǒng)頻率緊急控制裝置 低頻減

10、載裝置（UFLS） 快速或帶短延時動作，按頻率分為多級，防止頻率下降嚴重，基本輪； 帶較長延時動作，但動作頻率較高，主要是防止頻率的懸浮狀態(tài)，特殊輪； 低頻低壓解列和切負荷裝置 在與主網(wǎng)聯(lián)系的帶地區(qū)負荷的電廠和地區(qū)電網(wǎng)中，為保證廠用電和重要負荷的安全，在嚴重故障時解列聯(lián)絡線及連鎖切負荷； 如果在具有較大有功功率缺額的地區(qū)電網(wǎng)中發(fā)生嚴重故障或解列后，電壓可能嚴重下降不能恢復（比頻率下降的快），此時應該補充低壓解列或低壓減載裝置； 發(fā)電機低頻自起動和調(diào)相轉發(fā)電15頻率異常升高的特點及控制 水輪機超速導致的頻率過高 電力系統(tǒng)負荷突然減少，系統(tǒng)頻率會升高，原動機調(diào)速器將動作減少輸出功率； 汽輪機調(diào)速器

11、響應速度很快，防止頻率上升到危險程度； 水輪機調(diào)速器響應速度很慢，甩負荷時，頻率可能上升120%140%； 在水電占比重很大的系統(tǒng)中，當水輪機轉速升高后，會帶動與之并列運行的汽輪機產(chǎn)生危險超速，即使此時汽輪機關閉主汽門，發(fā)電機變?yōu)橥诫妱訖C運行，其旋轉速度一樣會提高，也很危險。 控制方式的多樣性 一般需要采用限制頻率升高的控制裝置 如果可以預測水電廠的輸出線路短開后具有危險的剩余功率，則可以安裝線路跳閘聯(lián)切裝置，而將高頻率切機裝置做為后備，能可靠避免事故的擴大16電壓及其控制措施 電壓的意義 電力系統(tǒng)電壓反映了系統(tǒng)無功功率的情況，不僅反映了電能質量，也是影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的重要因素；

12、系統(tǒng)電壓是通過發(fā)電機、無功補償設備和變壓器分接頭切換等控制的 電壓的異常 電壓過高工頻過電壓和諧振過電壓； 電壓過低系統(tǒng)故障，負荷重，無功功率不足。電壓不穩(wěn)定或電壓崩潰是由于系統(tǒng)和負荷的非線形特點造成的17電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性 電壓系統(tǒng)在額定運行條件下和遭受擾動之后系統(tǒng)中所有母線都穩(wěn)定是電力持續(xù)地保持可接受的電壓的能力。 當發(fā)生擾動、增加負荷或改變系統(tǒng)運行方式造成漸進的、不可控制的電壓降低時（至少有一個母線的電壓幅值隨注入母線的無功功率的增加而減少），則系統(tǒng)進入電壓不穩(wěn)定狀態(tài)。電壓不穩(wěn)定的主要因素是系統(tǒng)不能滿足無功功率的需求。 電壓問題曾經(jīng)主要伴隨弱系統(tǒng)和長線路，現(xiàn)在在高度發(fā)達的電網(wǎng)中由于重負載

13、，使電壓問題也成為一個關心的焦點。 功角不穩(wěn)定和電壓不穩(wěn)定經(jīng)常同時發(fā)生。 一種形式的不穩(wěn)定可導致另一種形式的不穩(wěn)定，其區(qū)別可能并不明顯。然而區(qū)別功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定對弄清楚問題的根本原因，對改進電網(wǎng)設計、合理安排運行方式、以及針對性的控制將有著重要的意義，因此應從因果關系進行分析，盡量分清功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定。18電壓穩(wěn)定問題發(fā)生電壓穩(wěn)定問題的電力系統(tǒng)中固有的弱點： 1 輸電網(wǎng)絡強度不夠； 2 功率傳輸過重； 3 發(fā)電機無功/電壓超過控制極限； 4 負荷特性； 5 無功補償裝置特性； 6 電壓控制裝置動作。19電壓穩(wěn)定問題 電壓不穩(wěn)定的主要表現(xiàn)： 輸電線負荷過重； 電壓源離負荷中心過遠； 電源電壓

14、過低； 無功補償不足。20負荷特性的影響 負荷特性和配電系統(tǒng)電壓控制裝置是影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的關鍵因素； 有功和無功負荷隨電壓而變化的負荷與輸電特性相互作用，改變通過系統(tǒng)的潮流。系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定值是由輸電系統(tǒng)和負荷的綜合特性決定的； 準確分析電壓穩(wěn)定性必須包括配電變壓器分接頭切換的動作，配電系統(tǒng)中電容器的影響，負荷特性的表示應考慮恒溫器及其他負荷調(diào)節(jié)裝置的影響，在工業(yè)區(qū)內(nèi)電動機和電容器可能需要明顯地表示出來。21電力系統(tǒng)電壓崩潰 電壓不穩(wěn)定本質上是一種局部現(xiàn)象，但其后果卻給系統(tǒng)帶來廣泛的影響。 電壓崩潰則是伴隨電壓不穩(wěn)定導致系統(tǒng)相當大部分的地區(qū)停電。美加“814”大停電過程中，最后階段就是發(fā)生電

15、壓崩潰導致全停。 電壓穩(wěn)定的控制措施 主要有發(fā)電機的勵磁控制、低電壓切負荷、靜止補償器等，低電壓切負荷是電壓緊急控制最主要最基本的有效措施。22防止電壓崩潰的措施：系統(tǒng)設計措施 動態(tài)無功電源 合適的無功補償（投切電容器）保證足夠的穩(wěn)定裕度（到不穩(wěn)定的MW和 Mvar距離）。 控制網(wǎng)絡電壓和發(fā)電機無功輸出， 保護與控制協(xié)調(diào)，控制變壓器分接頭調(diào)節(jié)器（配電電壓控制）， 低電壓切負荷，23防止電壓崩潰的措施：系統(tǒng)運行措施 1 穩(wěn)定裕度， 2 旋轉備用， 3 調(diào)度員的作用。24防止連鎖事故及頻率或電壓崩潰的措施 協(xié)調(diào)配置電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS，以增加阻尼，防止發(fā)生小擾動動態(tài)失穩(wěn)； 增加電壓支撐，建立電壓支

16、撐能力與輸電極限的關系； 合理安排和分配發(fā)電旋轉備用； 協(xié)調(diào)安排低頻自動減負荷方案； 開發(fā)運用電力系統(tǒng)緊急控制穩(wěn)定措施； 研究運用低電壓切負荷措施； 保護和發(fā)電機控制特性與電力系統(tǒng)動態(tài)特性的協(xié)調(diào)； 建立協(xié)調(diào)組織，以協(xié)調(diào)各成員電網(wǎng)的信息交換、規(guī)劃及運行。25電力系統(tǒng)電壓緊急控制裝置 為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動后，無功功率欠缺或不平衡，某些節(jié)點的電壓降到不允許的數(shù)值，甚至可能出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定，應設置自動限制電壓降低的緊急控制措施。 為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)擾動后，某些節(jié)點無功功率過剩而引起工頻電壓升高的數(shù)值及持續(xù)時間超過允許值，應設置自動防止電壓升高的緊急控制措施。26 頻率電壓緊急控制裝置的主要功能是反應于

17、系統(tǒng)頻率或電壓的下降值和下降速率，按照預先設定的動作值和切負荷措施自動減負荷。 為實現(xiàn)精確減負荷，防止過切和懸停，應盡量增加出口級數(shù)，增加出口數(shù)量，增加特殊輪輪次，并且低頻減負荷出口和低壓減負荷出口應能夠獨立設置。頻率電壓緊急控制裝置（1）27 國電自動化研究院穩(wěn)定技術研究所在總結和吸取多年豐富的穩(wěn)定控制技術方面的研究、開發(fā)和工程應用經(jīng)驗的基礎上，充分吸取了UFV-2A頻率電壓緊急控制裝置的優(yōu)點和工程經(jīng)驗，結合當前最先進的計算機技術、通信技術而新開發(fā)研制成功的“UFV-200A頻率電壓緊急控制裝置”，完全可滿足我國現(xiàn)代電網(wǎng)建設發(fā)展對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制第三道防線的要求。頻率電壓緊急控制裝置（2

18、）28UFV-200A頻率電壓緊急控制裝置功能（1） 裝置的主要功能是測量裝置安裝處母線電壓、頻率及它們的變化率 在電力系統(tǒng)由于有功缺額引起頻率下降時，裝置自動根據(jù)頻率降低值切除部分電力用戶負荷，在地區(qū)電網(wǎng)由于有功功率過剩出現(xiàn)頻率上升時裝置自動根據(jù)頻率升高值自動切除電廠的部分機組，使系統(tǒng)的電源與負荷重新平衡 本裝置低頻、低壓分別設有5 個獨立的基本輪、3 個獨立的特殊輪 裝置具有16組跳閘出口，出廠配置下其中8組中每組具有2付出口（4對接點），另8組中每組具有1付出口（2對接點），可以提供24 回出口回路，能滿足一個廠站的切負荷要求。若加配本公司生產(chǎn)的專用重動繼電器模塊，還可以擴展出口以切除更

19、多線路 29UFV-200A頻率電壓緊急控制裝置功能（2） 當電力系統(tǒng)功率缺額較大時，本裝置具有根據(jù)dfdt 加速切負荷的功能，在切第一輪時可加速切第二輪或二、三兩輪，盡早制止頻率的下降 在電力系統(tǒng)由于無功不足引起電壓下降時，裝置自動根據(jù)電壓降低值切除部分電力用戶負荷，確保系統(tǒng)內(nèi)無功的平衡，使電網(wǎng)的電壓恢復正常。本裝置能做到根據(jù)電壓切負荷的出口與根據(jù)頻率切負荷出口可以不同 當電力系統(tǒng)電壓下降太快時，可根據(jù)dudt 加速切負荷，盡早制止系統(tǒng)電壓的下降，避免發(fā)生電壓崩潰事故，并使電壓恢復到允許的運行范圍內(nèi)，保證電壓穩(wěn)定 本裝置具有獨特的短路故障判斷自適應功能，低電壓減載的整定時間不需要與保護動作時

20、間相配合，保證系統(tǒng)低電壓時快速動作，短路故障時可靠不動作 30UFV-200A頻率電壓緊急控制裝置功能（3） 本裝置設有根據(jù)dfdt、dudt 閉鎖功能，以防止由于短路故障、負荷反饋、頻率或電壓的異常情況可能引起的誤動作。具有PT 斷線閉鎖功能 本裝置還可用于低頻解列、低壓解列 裝置具有事件記錄、數(shù)據(jù)記錄、自檢、打印、異常報警等功能 裝置具有與外部監(jiān)控系統(tǒng)進行通信的功能，可以與故障信息系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)相連接，裝置能提供多種多個獨立的通信接口如RS232/RS485等，通信規(guī)約可采用IEC6870-5-103規(guī)約 裝置有對時功能，具備軟件和硬件GPS脈沖對時（一般為分脈沖）能力 31UFV-

21、200A裝置的特點（1）高性能的通用硬件平臺裝置硬件采用UFV-200系列裝置通用硬件平臺。該平臺模件多采用智能結構，具有處理速度快，測量精度高，存儲容量大、通信能力強，可靠性高，軟件修改靈活等特點。主控制CPU采用工業(yè)級嵌入式32位ARM內(nèi)核微處理機；模數(shù)轉換芯片采用具有16位精度，6路差分同時采樣功能的AD芯片；存儲設備采用FLASH技術的大容量芯片；通信接口具有串行接口（RS232/RS422/RS485）、音頻接口、 E1 接口（2M）、64k數(shù)字同向口（G.703）接口、專用光纖通信接口等多種通信接口；具有自動監(jiān)測電源電壓的硬件回路，當電壓異常時閉鎖裝置出口并發(fā)出告警信號；具有在系統(tǒng)

22、編程功能（In System Program），可通過PC機的串口修改裝置程序，為現(xiàn)場使用提供了方便，同時為防止現(xiàn)場意外改寫程序，設有保護跳線，只有人為的更改跳線，裝置程序才可以被修改。32UFV-200A裝置的特點（2）具有完備的低頻和低壓故障判斷和異常判斷處理能力裝置具有8輪低頻和8輪低壓的故障判斷和處理能力，其中低頻和低壓各有3輪特殊輪和2輪加速切，保證在系統(tǒng)事故時能可靠快速動作。裝置也具有多種異常判斷功能，防止在裝置本身異常或系統(tǒng)接入量異常時出現(xiàn)誤動作。33UFV-200A裝置的特點（3） 出口具有軟件和硬件組態(tài)功能裝置軟件具有16組出口組態(tài)功能，用戶可以通過設定不同的定值，對同一個故

23、障進行出口再定義，如裝置軟件對低頻和低壓的故障分別檢測，出口通過設定不同的定值可輸出切相同或不同的負荷。裝置硬件具有24組出口組態(tài)功能，用戶或調(diào)試人員根據(jù)工程需要，可以通過跳線對24對出口接點進行重定義。34UFV-200A裝置的特點（4）具有完善的記錄報文 裝置具有完善的事件記錄及運行記錄，可保存最新6次動作報告及其詳細的故障錄波數(shù)據(jù)；同時保存最近10次的運行信息，包括裝置投停、裝置異常、啟動時間及內(nèi)容、功能壓板投退等。 具有多套定值功能裝置具有6套定值，方便用戶使用，符合現(xiàn)場管理規(guī)范，可以根據(jù)運行方式及季節(jié)的不同選擇不同的定值。35UFV-200A裝置的特點（5） 兼顧了輸入輸出配置多樣性

24、和調(diào)試方便性的通用裝置結構裝置采用UFV-200系列通用結構。裝置采用前插式結構，方便了現(xiàn)場調(diào)試，且在通用的4U背板上，可同時測量判斷24個模擬量、接收和發(fā)送8個方向的快速通信數(shù)據(jù)、接入32個開入、輸出輪次16輪、出口24對接點（每對接點包括一付自保持接點和一付不保持接點）。36UFV-200A裝置的特點（6）其他特點裝置具有軟件自動校正零點誤差和幅值誤差的功能；軟件采用C語言和匯編混合編程方式；具有符合DL/T667-1999（IEC60870-5-103）標準通信規(guī)約的2個對外通信接口；具有完善的人機對話功能，可就地查看信息和修改定值。37UFV-200A裝置的硬件構成（1）38 輸入兩段

25、母線的線電壓Uab、Ubc和Uca，從Uab和Ubc捕獲得到fab和fbc； 裝置具有16組輸出，24付出口； 裝置支持打印，支持與監(jiān)控系統(tǒng)通信； 可根據(jù)需要，接入其它功能壓板和GPS對時信號。UFV-200A裝置的硬件構成（2）39UFV-200A裝置工作原理（1） 兩段母線電壓和頻率的切換方法 兩組母線電壓均正常時，裝置首先選用母電壓、頻率進行判斷，如果滿足動作條件,則再經(jīng)母電壓、頻率判斷確認。 當一組母線電壓消失或PT斷線時裝置自動選用另一組母線電壓進行判斷，裝置仍能正常運行，但延時發(fā)出該母線電壓消失或PT斷線的告警信號。 當兩組母線電壓均不正常時，裝置閉鎖出口。40 測量和啟動 電壓（

26、U）、頻率（f）的測量方法 裝置對輸入的兩段母線三相交流電壓Uab、Ubc、Uca進行采樣，采樣周期為0.833ms，即一個工頻周期采樣24點。 根據(jù)具體現(xiàn)場的條件，也可以測量兩段母線的相電壓Ua、Ub、Uc。 啟動元件 裝置具有獨立的啟動元件，啟動元件動作后開放出口繼電器回路的正電源。 低頻啟動 啟動條件:f fqls t tfqls 低壓啟動 啟動條件:U uqls t tvqls UFV-200A裝置工作原理（2）41UFV-200A裝置低頻減載判斷原理（1）f fls1tfls1ffls2低頻輪低頻輪ffls3ffls4ffle1f45 Hz或f55 Hztfqlsf fqlsU K2

27、UN或 頻率差0.2Hz-df/dtdfls3與 -df/dtdfls1tfld1tfld2dfls2-df/dtdfls1dfls3-df/dtdfls2或 與 與 與 與 與 與 低頻輪低頻輪低頻特殊輪低頻特殊輪tfls2tfls3tfls4tfle1ffle2tfle2或 或 ffls5與 低頻輪tfls5與 低頻特殊輪ffle3Tfle342 UFV-200A裝置低頻減載判斷原理（2）低頻自動減載的判別式 ffqls、 ttfqls 低頻啟動 ffls1、 ttfls1 低頻第一輪動作 若 dfls1 -dfdtdfls2 、ttfld1 低頻切第一輪,加速切第二輪 若 dfls2 -

28、dfdtdfls3 、ttfld2 低頻切第一輪,加速切第二、三輪 ffls2、 ttfls2 低頻第二輪動作 ffls3、 ttfls3 低頻第三輪動作 ffls4、 ttfls4 低頻第四輪動作 ffls5、 ttfls5 低頻第五輪動作以上五輪按箭頭順序動作。三輪長延時特殊輪其動作邏輯為： ffqls、 ttfqls 低頻啟動 ffle1、 ttfle1 低頻特殊第一輪動作 ffle2、 ttfle2 低頻特殊第二輪動作 ffle3、 ttfle3 低頻特殊第三輪動作三輪特殊輪都獨立判斷。包括加速輪的所有判斷輪次都可以通過定值中的控制字進行投退。43異常情況下防止裝置低頻誤動的閉鎖措施

29、防止負荷反饋、高次諧波、電壓回路接觸不良等異常情況下引起裝置誤動作的閉鎖措施 （1）低電壓閉鎖：當U K2UN時，不進行低頻判斷，閉鎖出口 。 （2）dfdt閉鎖：當-dfdtdfls3 時，不進行低頻判斷，閉鎖出口，dfdt閉鎖后直到頻率恢復至啟動頻率值以上時才自動解除閉鎖 。 （3）頻率差閉鎖：當同一段母線的兩個頻率差|fabfbc|0.2Hz時，該段母線頻率不參與低頻判斷； （4）頻率值異常閉鎖：當f45Hz或f55Hz時，認為測量頻率值越限異常。 當裝置檢測到一段母線的頻率異?；蝾l率差異?；螂妷合r將低頻元件輸入電壓自動切換到另一段母線電壓，若裝置判斷出兩段母線均頻率異?；蝾l率差異常

30、或電壓消失，則不進行低頻判斷，并立即閉鎖出口。44UFV-200A裝置低壓減載判斷原理（1）U uls1tuls1uuls2低壓輪低壓輪uuls3uuls4uule1不平衡電壓K3UN tuqlsU uqls或 -du/dtduls3與 -du/dtduls1tuld1tuld2duls2-du/dtduls1duls3-du/dtduls2或 與 與 與與 與 與 低壓輪低壓輪低壓特殊輪低壓特殊輪tuls2tuls3tuls4tule1uule2tule2或 或 uuls5與 低壓輪tuls5與低壓特殊輪uule3tule3UK2UN45 UFV-200A裝置低壓減載判斷原理（2）Uuqls

31、、 ttuqls 低壓啟動 Uuls1、 ttuls1 低壓第一輪動作 若 duls1 -dudtduls2 、ttuld1 低壓切第一輪,加速切第二輪 若 duls2 -dudtduls3 、ttuld2 低壓切第一輪,加速切第二、三輪 Uuls2、 ttuls2 低壓第二輪動作 Uuls3、 ttuls3 低壓第三輪動作 Uuls4、 ttuls4 低壓第四輪動作 Uuls5、 ttuls5 低壓第五輪動作以上五輪按箭頭順序動作。三輪長延時特殊輪其動作邏輯為：Uuqls、 ttuqls 低壓啟動 Uule1、 ttule1 低壓特殊第一輪動作 Uule2、 ttule2 低壓特殊第二輪動作

32、 Uule3、 ttule3 低壓特殊第三輪動作三輪特殊輪都獨立判斷。包括加速輪的所有判斷輪次都可以通過定值中的控制字進行投退。46異常情況下防止裝置低壓誤動的閉鎖措施 防止負荷反饋、PT斷線、電壓回路接觸不良等電壓異常情況引起裝置誤動作的閉鎖措施 （1）低電壓閉鎖，當U K2UN時，不進行低壓判斷，閉鎖出口； （2）電壓突變閉鎖，當-dudtduls3 時，不進行低壓判斷，閉鎖出口，dudt閉鎖后直到電壓再恢復至啟動電壓值以上 時才自動解除閉鎖； （3）PT斷線閉鎖, 當同一段母線的各線電壓差的最大值或計 算出的零序電壓大于K3，判為PT回路斷線，該段母線不進行低壓判斷，延時5秒發(fā)PT斷線告

33、警信號。 當裝置檢測到一段母線PT斷線時將低壓元件輸入電壓自動切換到另一段母線電壓，若裝置判斷出兩段母線PT回路均斷線，則不進行低壓判斷，并立即閉鎖出口。47短路故障與低電壓切負荷的自動配合（1） 短路故障閉鎖及系統(tǒng)短路故障切除后立即允許低電壓切負荷 當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，母線電壓迅速降低，此時本裝置立即閉鎖，不再進行低電壓判斷。而當保護動作切除故障元件后，裝置安裝處的電壓迅速回升，但如果恢復不到正常的數(shù)值，但大于K1（故障切除后電壓恢復定值），則裝置立即解除閉鎖，允許裝置快速切除相應數(shù)量的負荷，使電壓恢復。本裝置需要用戶設定“等待短路故障切除的時間（tvs6）”，一般應大于后備保護的動作時間

34、，若后備保護最長時間為4秒，則tvs6可以設為4.55秒。超過tvs6以后電壓還沒有回升到K1以上，裝置將閉鎖出口，并發(fā)出異常告警信號。48短路故障與低電壓切負荷的自動配合（2）UUNUqsttKtTtvs6UUNK1UNttKtvs6Uqs（1）短路切除后電壓恢復正常（不動作） (2) 電壓沒有回升（告警）UUNUs1ttKtTtvs6K1UN(3) 短路切除后電壓仍低（在tT 后允許動作） 49使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（1）兩段低壓解列的判別式兩段低壓解列的判別式 電壓緩慢下降時： UULqs、 ttvqs 低電壓啟動 UULS1、 ttvs1 低電壓第一輪動作 UULS2

35、、 ttvs2 低電壓第二輪動作 電壓下降較快時： UULqs 、ttvqs 低電壓啟動 UULS1 dUdt（dUdt）S1、ttvs1 低壓第一輪動作（dUdt）S1 dUdt（dUdt）S2 、ttvd1 切第一輪，加速切第二輪50使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（2）低頻解列的判別式 頻率緩慢下降時： ffqs、ttfqs 低頻啟動 ffS1、 ttfS1 低頻第一輪動作 ffS2、 ttfS2 低頻第二輪動作 頻率下降較快時： ffqs 、ttfqs 低頻啟動 ffS1 dfdt（dfdt）S1 、tfs1 低頻第一輪動作 （dfdt）S1 dfdt（dfdt）S2 、ttf

36、d1 切第一輪,加速切第二輪51使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（3）高壓解列判別式 電壓緩慢上升時： UUhqs、 ttvqs 高電壓啟動 UUhs1、 ttvs1 高電壓第一輪動作 UUhs2、 ttvs2 高電壓第二輪動作 電壓上升較快時： UUhqs 、ttvqs 高電壓啟動 UUhs1 dUdt（dUdt）S1、ttvs1 高電壓第一輪動作 （dUdt）S1 dUdt（dUdt）S2 、ttvd1 切第一輪，加速切第二輪52使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（4） 高頻解列判別式 頻率緩慢上升時： ffhqs、 t tfqs 過頻啟動 ffhS1、 ttfS1 過頻切機

37、第一輪動作 ffhS2、 ttfS2 過頻切機第二輪動作 ffhS3、 ttfS3 過頻切機第三輪動作 頻率上升較快時的判別式 ffhqs 、ttfqs 過頻啟動 ffhS1 dfdt（dfdt）S1 、tfs1 過頻切機第一輪動作 （dfdt）S1 dfdt（dfdt）S2 、ttfd1 切第一輪，同時加速切第二輪53使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（5） 低壓短時限啟動 低壓解列功能壓板投入，且裝置沒有閉鎖 如果1母和2母均有壓，1母線任意一線電壓ULS且2母線任意一線電壓ULS。 如果1母有壓和2母失壓，1母線任意一線電壓ULS。 如果2母有壓和1母失壓，2母線任意一線電壓ULS

38、。 滿足以上3條件的任意一條，且收到一回線跳閘信號、另外一回停運，或同時收到兩回線跳閘信號，低壓短時限啟動。 低壓短時限動作 低壓短時限已經(jīng)啟動。 仍然滿足任意一線電壓ULS的條件。 延時TS1確認。 同時滿足以上3個條件，低壓短時限解列動作，根據(jù)組態(tài)定值出口。54使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（6）低壓長時限啟動 首要條件：低壓解列功能壓板投入，且裝置沒有閉鎖 如果1母和2母均有壓，則1母線至少兩線電壓ULS且2母線至少兩線電壓ULS。 如果1母有壓和2母失壓，則1母線至少兩線電壓ULS。 如果2母有壓和2母失壓，則2母線至少兩線電壓ULS。 滿足以上3條件的任意一條，且沒有收到跳

39、閘信號、線路1電流Ity1、線路2電流Ity2，低壓長時限啟動。低壓長時限動作 低壓長時限已經(jīng)啟動。 仍然滿足至少兩線電壓ULS的條件。 延時TS2確認。 同時滿足以上3個條件，低壓長時限解列動作，根據(jù)組態(tài)定值出口。55使用UFV-200裝置解決小電源解列問題（7）低頻解列啟動 首要條件：低頻解列功能壓板投入，且裝置沒有閉鎖； 如果1母和2母頻率均正常，則1母頻率F1FLS且2母頻率F2FLS； 如果1頻率正常2母頻率異常，則1母頻率FFLS； 如果2頻率正常1母頻率異常，則2母頻率FFLS； 滿足以上3條件的任意一條，且收到一回線跳閘信號、另外一回停運，或同時收到兩回線跳閘信號，或 沒有收到

40、跳閘信號、線路1電流Ity1、線路2電流Ity2，低頻解列啟動。低頻解列動作 低頻解列已經(jīng)啟動。 仍然滿足F(ULS+3%UN),F(FLS+0.05HZ) ） 裝置解列動作后0.2S動作返回 動作后0.2S(出口保持0.2S)57電力系統(tǒng)異步運行特征 系統(tǒng)穩(wěn)定破壞（暫態(tài)失穩(wěn)或動態(tài)失穩(wěn)）的開始階段是兩個同調(diào)機群之間功角失去同步，振蕩中心在兩個同調(diào)機群之間阻抗的中心點，對于復雜系統(tǒng)一般都是一個失步斷面，同一個電網(wǎng)由于系統(tǒng)事故發(fā)生的地點不同，失步斷面的位置可能發(fā)生變化。振蕩中心附近的電壓周期性變化，最低值接近零。 多機系統(tǒng)異步運行特征 電壓可能不只在一點（振蕩中心）降到零，而可能在多點降到零 振蕩

41、中心不是一個點，而是在一定范圍內(nèi)變化58電力系統(tǒng)異步運行的危害 異步運行時可能通過危險大電流，最大值出現(xiàn)在兩側電動勢相差180度時； 可能損害機組軸承； 輸電線路中間接點電壓降低使所接負荷運行被破壞； 電壓的擺動可能引起復雜多機系統(tǒng)的低頻諧振； 可能發(fā)展成多頻率振蕩；59幾種引起失步的情況幾種引起失步的情況： 1、功率較大的潮流轉移 2、非同期合閘 3、發(fā)電機失磁 4、短路故障切除時間過長 5、靜態(tài)失穩(wěn)60消除電力系統(tǒng)異步運行狀態(tài)的控制措施（1） 當穩(wěn)定被破壞后出現(xiàn)異步狀態(tài)時的控制，是穩(wěn)定控制的后備 消除異步狀態(tài)方法：再同步與失步解列 使失步的系統(tǒng)各部分再恢復同步運行再同步； 使失步的系統(tǒng)各部

42、分解列運行失步解列； 選擇正確的解列點 電網(wǎng)的解列點應該選在失步振蕩中心所在的斷面，只有把失步斷面解開，振蕩才能平息，解列后送端電網(wǎng)通過切機、減出力，受端電網(wǎng)通過切負荷措施保持頻率或電壓穩(wěn)定。61消除電力系統(tǒng)異步運行狀態(tài)的控制措施（2） 選擇最佳的解列時刻 失步發(fā)生后應盡快解列，但判斷系統(tǒng)真正失步是系統(tǒng)等值機的功角差過180度，由于電力系統(tǒng)的非線性等因素的影響，很難提前預測是否一定失步，而且計算表明提前解列對解列后的系統(tǒng)并沒有帶來好的效果。180度解開時斷路器的開斷電流最大，對系統(tǒng)沖擊較大；而一個振蕩周期時解列，電流最小，對系統(tǒng)沖擊較小。62電力系統(tǒng)失步解列裝置 正確檢測出系統(tǒng)的異步狀態(tài)，并根

43、據(jù)需要在到達臨界角度以前（第一周期）檢測出失步或經(jīng)過給定的振蕩周期次數(shù)給出信號； 失步解列裝置的要求： 具有檢測異步狀態(tài)的選擇性，包括區(qū)分同步振蕩，斷面內(nèi)外的異步狀態(tài)； 對異步狀態(tài)的靈敏度； 動作快速； 實現(xiàn)簡單，功能可靠； 在復雜結構電網(wǎng)中應用的適應程度。63UFV-200F失步解列裝置主要功能（1） 測量裝置安裝處兩條線路的三相電壓、三相電流、系統(tǒng)頻率、有功功率、無功功率、相位角等，進行失步振蕩的判斷（擴展型具有低頻、低壓、過頻、過壓的判斷） ； 由于每套基本型裝置可以判斷兩條線路（包括旁路）的失步情況，擴展型可以同時最多判斷八條線路（包括旁路）的失步情況，因此不僅可以減少失步解列裝置的套

44、數(shù)，而且還可以綜合協(xié)調(diào)，選擇最合適的解列點。對擴展型裝置的低頻、低壓、過頻、過壓還分別設有4 個獨立的基本輪、2 個獨立的特殊輪（有關低頻、低壓、過頻、過壓的配置部分具體可以見UFV-200A頻率電壓緊急控制裝置說明書）。裝置具有16組跳閘出口，出廠配置下其中8組中每組具有2付出口（4對接點），另8組中每組具有1付出口（2對接點），可以提供24 回出口回路，能滿足一個廠站的解列或（和）切負荷要求。若加配本公司生產(chǎn)的專用重動繼電器模塊，還可以擴展出口以切除更多線路； 64UFV-200F失步解列裝置主要功能（2） 在系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩事故時，根據(jù)整定的動作區(qū)范圍、振蕩周期次數(shù)，有選擇地將電網(wǎng)解列運

45、行，防止事故進一步擴大。在送端電廠也可采用振蕩切機或壓出力，使電力系統(tǒng)迅速實現(xiàn)再同期，以盡量保持電網(wǎng)的完整性 ； 裝置具有事件記錄、數(shù)據(jù)記錄、自檢、打印、異常報警等功能 裝置具有與外部監(jiān)控系統(tǒng)進行通信的功能，可以與故障信息系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)相連接，裝置能提供多種多個獨立的通信接口如RS232/RS485等，通信規(guī)約可采用IEC6870-5-103規(guī)約 裝置有對時功能，具備軟件和硬件GPS脈沖對時（一般為分脈沖）能力 ； 65UFV-200F失步解列裝置的特點（1）高性能的通用硬件平臺： 裝置硬件采用UFV-200系列裝置通用硬件平臺。該平臺模件多采用智能結構，具有處理速度快，測量精度高，存儲

46、容量大、通信能力強，可靠性高，軟件修改靈活等特點。主控制CPU采用工業(yè)級嵌入式32位ARM內(nèi)核微處理機；模數(shù)轉換芯片采用具有16位精度，6路差分同時采樣功能的AD芯片；存儲設備采用FLASH技術的大容量芯片；通信接口具有串行接（RS232/RS422/RS485）、音頻接口、 E1 接口（2M）、64k數(shù)字同向口（G.703）接口、專用光纖通信接口等多種通信接口；具有自動監(jiān)測電源電壓的硬件回路，當電壓異常時閉鎖裝置出口并發(fā)出告警信號；具有在系統(tǒng)編程功能（In System Program），可通過PC機的串口修改裝置程序，為現(xiàn)場使用提供了方便，同時為防止現(xiàn)場意外改寫程序，設有保護跳線，只有人為

47、的更改跳線，裝置程序才可以被修改。66UFV-200F失步解列裝置的特點（2） 使用tg=Q/P的相位角計算方法，準確進行失步斷面的判斷，且不受波形畸變干擾的影響。 采用振蕩包絡電壓的最低值作為解列動作區(qū)范圍的判據(jù)，該判據(jù)的整定計算簡單，選擇性好。 裝置采用振蕩周期計數(shù)和整定振蕩包絡電壓的方法，這樣同一電網(wǎng)中的多套裝置可以相互配合，構成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)解列點的協(xié)調(diào)配合。67UFV-200F失步解列裝置主要結構68基于相位角原理的失步解列判據(jù)（1） 對下圖所示的兩機系統(tǒng)進行仿真計算和分析，可以得知失步振蕩過程中電壓與電流之間的相位角的變化規(guī)律。 E1f1UAAMUMiUBBE2f2.69基于相位角原

48、理的失步解列判據(jù)（2） 若振蕩中心落在裝置安裝處的正方向（即MB之間），且M點處于送端位置，在失步過程中相位角從0增加到180，即在、象限范圍內(nèi)周期變化，矢量變化圖如下：70UAUBUMIUAUBUMIUAUBUMI=60度=150度=180度基于相位角原理的失步解列判據(jù)（3）71UAUBUMIUAUBUMI=210度=300度基于相位角原理的失步解列判據(jù)（4）72 而當M點處于受端位置時，就是一個相反的過程。相位角從180減少到0，即在、象限范圍內(nèi)周期變化。 若振蕩中心落在裝置安裝處的反方向（即AM之間），而當M點處于送端位置時，相位角從180增加到360，即在、象限范圍內(nèi)周期變化，矢量變化

49、圖如下基于相位角原理的失步解列判據(jù)（5）73UAUBUMIUAUBUMIUAUBUMI= 60度= 150度= 180度基于相位角原理的失步解列判據(jù)（6）74UAUBUMIUAUBUMI= 210度= 300度基于相位角原理的失步解列判據(jù)（7）75 若M點處于受端位置，就是一個相反的過程。在失步振蕩過程中相位角從360減少到180，即在、象限范圍內(nèi)周期變化。 若振蕩中心恰好落在裝置安裝處附近，則相位角在0與180兩個狀態(tài)之間來回翻轉?；谙辔唤窃淼氖Р浇饬信袚?jù)（8）76 那么我們把4個象限內(nèi)的相位角劃分為6個區(qū)：12之間為區(qū)，290之間為區(qū)，903之間為區(qū)，34之間為區(qū)，4270之間為區(qū)，2

50、701之間為區(qū)。系統(tǒng)正常情況下一般運行在區(qū)與區(qū)。根據(jù)上述失步振蕩過程中相位角的變化規(guī)律，我們把作為正方向判斷區(qū)，把作為反方向判斷區(qū)，把作為振蕩中心附近的判斷區(qū)。如下圖所示： 基于相位角原理的失步解列判據(jù)（9）77901800270123490180027012349018002701234正方向判別區(qū)反方向判別區(qū)振蕩中心判別區(qū)基于相位角原理的失步解列判據(jù)（10）78判斷振蕩中心在正方向：判斷振蕩中心在正方向： 正常運行在區(qū)時，從區(qū)開始按順序經(jīng)過區(qū)、區(qū)、區(qū)，則認為經(jīng)歷了一個振蕩周期； 正常運行在區(qū)時，從區(qū)開始按順序經(jīng)過區(qū)、區(qū)、區(qū)，也認為經(jīng)歷了一個振蕩周期。 判斷振蕩中心在反方向：判斷振蕩中心在反方向： 正常運行在區(qū)時，從區(qū)開始按順序經(jīng)過區(qū)、區(qū)、區(qū)，則認為經(jīng)歷了一個振蕩周期； 正常運行在區(qū)時，從區(qū)開始按順序經(jīng)過區(qū)、區(qū)、區(qū)，也認為經(jīng)歷了一個振蕩周期?；谙辔唤窃淼氖Р浇饬信袚?jù)（11）79判斷振蕩中心就在安裝處附近：判斷振蕩中心就在安裝處附近： (1) 電壓包絡線的最小值必須出現(xiàn)很低數(shù)值（檢測到電壓有效值低于20UN）； (2) 正常運行在區(qū)時，從區(qū)