110kv电力系统频率异常的自动化控制

岳怀东

摘 要：电力系统频率异常不同于电力系统正常运行中的频率波动，关于频率波动的控制调节已讲得比较清楚了。

关键词：频率异常；自动化控制；电力系统

1 电力系统的常规频率异常控制装置

1.1 低频减负荷装置

由于突然发生事故而导致系统有功功率严重不足必然会引起频率急剧下降，当频率下降到某一定值时，低频减负荷装置起动，自动切除预先安排的部分负荷并同时迅速启动备用机组，采取这些措施就可有效地抑制频率继续下降，并使其得以恢复。

低频减负荷措施被看作是维持系统稳定运行的最后一道防线。它如果失灵，必将导致系统的崩溃和瓦解。为了防止失去厂用电，在发电厂中应装设低频自动解列装置，使发电厂中的某几台机组在系统频率下降到某一定值时自动与系统解列，专门带厂用电负荷和部分重要负荷。

1.2 低频降低电压装置

当系统频率降低到某一定值时，低频降低电压装置动作，自动调节变压器有载调压分接头位置，使用户电压在一个短时间内降低5%～8%。由于电压的降低，负荷所吸收的有功功率随之减小，这样就会有助于系统频率的稳定。这一方法在国外的一些电力系统中已被采用。

1.3 低频自起动发电机装置

系统频率下降到某一定值时，利用低频继电器迅速起动备用发电机组，这些备用发电机组，一般是能够快速起动的水轮发电机组和燃汽轮发电机组。目前我国一些水电厂装设的低频自起动装置，可以在40s内将一台水轮发电机组从零开始升速到额定转速并接入系统接带负荷。

1.4 低频调相改发电装置

水轮发电机常可根据系统需要作调相运行，此时发电机组不发有功。一般在水轮机室充以压缩空气以减少空转时的损耗。当系统频率下降时，可通过低频继电器起动这一装置，使处于调相运行的发电机组迅速转为发电运行，这种装置很简单。实际上是水轮发电机组控制回路中的一部分。目前国内安装的水轮发电机组都具有这一功能。

1.5 低频抽水改发电装置

在抽水蓄能水电厂，当系统频率下降时，利用低频继电器使发电机组由抽水运行方式迅速改为发电运行方式。抽水蓄能机组都是可逆的，既可抽水蓄能，又可放水发电。

1.6 高频切机装置

当系统频率高过某一整定值时，利用高频继电器起动，将工作发电机从母线上切除，以减轻系统功率过剩。

1.7 高频减出力装置

当系统频率升高时，可用短时关小汽轮机主汽门或水轮机导水叶开度的方法，减少发电机组的出力，当系统故障消除后，又很容易恢复到正常出力。这种方法比高频切机灵活性好，但是实现起来比较困难，快关主汽门有一定难度。

2 电力系统频率异常的计算机控制

2.1 频率异常的计算机控制原理

⑴信息采集及系统运行方式计算。计算机以10s一次的采样速度，实时采集各发电厂出力、抽水蓄能负荷、全网负荷，线路潮流等数据和网络结构信息，并根据这些数据和信息计算出实时潮流分布。⑵事故对策计算。在实时潮流的基础上，设想各种事故，计算出各种事故下的功率缺额，根据实时负荷情况，选定减负荷的对象和减负荷数值，并在装置上予以整定，这种计算和整定，每3min更新一次。⑶事故识别。当系统发生了故障，则由断路器变位遥信传送跳闸动作情况。⑷事故决策。系统根据事故跳闸信号，查阅事故对策表或立即计算，找出相应的减负荷对象立即发出指令。

由于这种控制是采取在线计算或查表的方式。基本上能做到系统发生故障后，立即发出控制指令，而不必拖延到系统频率下降以后。这种控制对各类事故可视具体情况分别对待，而且起动迅速，能够有效地防止频率异常的出现。

按照上述原理构成的新型频率异常计算机控制装置目前已在国外一些电力系统中开始应用，该计算机控制系统被称为系统稳定控制装置。该装置分别装于局部系统。还有一种集中型系统稳定控制装置，集中装设于大系统调度中心。

2.2 频率异常计算机控制装置的构成

集中型电力系统频率异常控制装置由三个主要部分构成。各部分装置的具体功能如下：（1）中央调度中心的计算机系统负责全系统信息采集和汇总；子系统容量计算；各子系统频率特性系数计算。（2）枢纽变电站的主控制装置。接收控制信息（系统容量和频率特性系数）；必须控制量的计算（切除或投入的功率）；网络的开断检测；控制指令的发出。（3）各厂站支控制装置。接收主控制装置传来的控制信号；本站控制量的检测；控制指令的发出。采用计算机稳定控制装置，可以将事故时系统频率的变动范围限制在50±0.5Hz，在故障发生0.2s后就能切除负荷或投入电源，可以较大程度地提高系统事故后的频率水平。正常时，每隔几分钟由中心调度计算机实时计算一次各子系统的发电容量，并将这一数据遥送至各枢纽变电站，枢纽变电站的微处理机在接到这一数据后，按假想的各种事故条件，算出对应的必须控制量并汇总成表，及时将这些数据传送到厂站的执行装置，计算结果每隔几分钟更新一次。

当电力系统发生事故时，首先由所在系统的主控制装置进行事故检测。在确认是本系统事故后，立即向所属分支控制装置发出控制命令，分支控制装置接到控制指令并核对无误后，立即進行控制操作，因为所有计算都已事先算好，所以只要继电保护动作，断路器跳闸发出信号就能立即进行控制，从而保证了控制装置动作的快速性。