UFLS裝置中擴充df/dt的研究與應(yīng)用

李牧

【摘 要】本文在低頻減載的頻率緊急控制裝置中擴充df/dt的應(yīng)用，并論述了df/dt在防止裝置過切以及誤動作方面的可行性，形成了“緊急輪+基本輪+恢復(fù)輪”的新模式。最后，以河北南網(wǎng)為算例，仿真結(jié)果表明，該模式對電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題具有很好的參考價值。

【關(guān)鍵詞】低頻減載；BPA；df/ dt

【中圖分類號】TM712【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0392-01

引言

低頻減載（Under-Frequency Load Shedding -UFLS）屬于第三道防線的范疇。要求必須有計劃、合理而快速地切除負(fù)荷或解列，在分區(qū)內(nèi)迅速調(diào)整發(fā)電出力，使發(fā)電，輸電，用電之間形成新的穩(wěn)定匹配，以最小的切負(fù)荷量在最短的時間內(nèi)使系統(tǒng)頻率重新恢復(fù)至正常范圍，以維持整個電網(wǎng)的穩(wěn)定。

本文主要介紹基于電力系統(tǒng)分析軟件BPA的電力系統(tǒng)低頻減載方案整定計算與校核。應(yīng)用兩種算法進行低頻減載方案的整定，并通過設(shè)置故障對方案進行校核，此外，在低頻減載的頻率緊急控制裝置中擴充df/dt的應(yīng)用，并論述了df/dt在防止裝置過切，以及誤動作方面的可行性，形成了“緊急輪+基本輪+恢復(fù)輪”的新模式。最后，算例仿真表明，該模式的對系統(tǒng)穩(wěn)定運行要求就有很好的適應(yīng)性。

1 整定原理

1.1 UFLS整定原理

UFLS的整定原則主要是計算出在頻率不斷降低的情況下，應(yīng)該設(shè)置怎樣的切負(fù)荷輪數(shù)及各輪動作頻率、動作量才能使系統(tǒng)以最小的切負(fù)荷代價將頻率盡快地恢復(fù)至正常頻率。

1.1.1 最大可用容量法

頻率fi處可采用的最大負(fù)荷切除容量可以很容易地確定。如頻率由額定值下降到fi并穩(wěn)定在該值，對應(yīng)的過負(fù)荷值可知應(yīng)為可切除的最大負(fù)荷，故可?。?/p>

目前df/dt在UFLS的中的功能大體分為兩類：加速功能；閉鎖功能。主要是用以防止由于系統(tǒng)短路、負(fù)荷反饋等非正常情況可能引起的裝置誤動作。

為防止過切，在系統(tǒng)頻率的下降過程中（df/dt<0）開放基本輪的出口，在系統(tǒng)頻率的回升過程中（f/dt>0時），閉鎖基本輪出口，以充分利用系統(tǒng)的備用容量，經(jīng)系統(tǒng)自動調(diào)整后，若頻率尚未恢復(fù)至理想值，再由恢復(fù)輪使系統(tǒng)頻率至額定值附近。

3 實例計算與分析

本文以河北南網(wǎng)為例，使用BPA軟件進行了仿真計算。最后通過設(shè)定的df/dt值，達到在嚴(yán)重功率缺額情況下，快速切除前兩輪或前三輪負(fù)荷，并與無緊急輪動作的情況進行了比較分析。

3.1 河北南網(wǎng)低頻減載方案分析

河北南網(wǎng)總共有8個帶負(fù)荷區(qū)域，每個區(qū)域都按照kD=2.0進行整定計算。

1） 恢復(fù)頻率法：

整定條件：fhf=50Hz；f1=49.25Hz；fn=47.25Hz；n=7；特殊輪數(shù)等于1。此外，根據(jù)工程實際，基本輪的時延設(shè)定0.2s，特殊輪的時延設(shè)定為20s。根據(jù)恢復(fù)頻率法的算法。

2）最大可用容量法：

整定條件：最大功率缺額45%；f1=49.25Hz；fn=47.25Hz；特殊輪數(shù)等于1；根據(jù)最大可用容量法的算法。

為了制造低頻效果，驗證方案的正確性，本文在最惡劣的條件下，即不考慮發(fā)電機的調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)置了切機故障進行校驗。滄東電廠等大機組數(shù)臺，共切機2150MW。

3.2 擴充df/dt后的頻率恢復(fù)效果

由于大網(wǎng)情況下的頻率下降較孤網(wǎng)時小，因此大網(wǎng)情況下的df/dt值較小。經(jīng)過大量的切機仿真分析，河北南網(wǎng)的df/dt值整定如下：

1）當(dāng)頻率緩慢變化時（df/dt<0.2Hz/s），裝置按頻率值啟動，依次動作出口。

2）當(dāng)頻率快速降低時，裝置根據(jù)頻率變化速度加速切負(fù)荷。即：0. 2Hz/s≦df/dt<0.4 Hz/s時，加速切第二輪；當(dāng)0.4 Hz/s≦df/dt<0.6 Hz/ s時，加速切第2、3輪；當(dāng)0.6 Hz/s ≦df/dt<1 Hz/s時，加速切全部基本輪。

3）當(dāng)1≦df/dt時，閉鎖裝置動作，防止由于短路故障、負(fù)荷反饋、頻率異常等非正常情況可能引起裝置的誤動作。在本文3.2中設(shè)定的故障情況下，頻率下降到第1輪時，監(jiān)測到df/dt的值為0.51，因此加速切除前3輪。兩種方法下的動作效果如圖1，圖2所示：

仿真結(jié)果表明，擴充df/dt后，恢復(fù)法中切除負(fù)荷2371.98MW，少切29. 16MW，但從頻率的恢復(fù)曲線上，沒有太大的改善，主要是在大量功率缺額的情況下，頻率恢復(fù)法前三輪所設(shè)置的切負(fù)荷量略偏少。而最大可用容量法中切除負(fù)荷2247.52，基本上沒有變化，但從頻率的恢復(fù)曲線上，由于前三輪所設(shè)置的切負(fù)荷量略大，起到了明顯的作用，頻率處在低值時間減少，且較快恢復(fù)至正常運行值。