電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機(jī)組技術(shù)規(guī)定國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4總體要求 5裝置配置及整定的基本要求 26裝置的配置原則 27整定計算 28高頻切機(jī)與機(jī)組高頻保護(hù)、汽輪機(jī)超速保護(hù)的協(xié)調(diào)配置 3附錄A(資料性)汽輪發(fā)電機(jī)組允許頻率異常運(yùn)行能力 4附錄B(資料性)高頻切機(jī)單機(jī)單負(fù)荷模型平均頻率偏差理論推導(dǎo) 5參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC446)歸口。本文件起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、中國電力科學(xué)研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、國家電網(wǎng)公司華中分部、國家電網(wǎng)有限公司西北分部、國家電網(wǎng)公司西南分部、國網(wǎng)四川省電力公司、國網(wǎng)重慶市電力公司、國網(wǎng)吉林省電力有限公司、國網(wǎng)遼寧省電力有限公司、國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司、貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司。王珅、張志、羅煦之、張鋼、魏平、王歆、徐光虎、徐友平、李建、徐遐齡、王彪、張同尊、劉柏私、黃偉、1電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機(jī)組技術(shù)規(guī)定本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機(jī)組裝置配置整定的基本要求、配置原則、整定計算，以及與機(jī)組高頻保護(hù)、汽輪機(jī)超速保護(hù)的協(xié)調(diào)配置原則。本文件適用于大電網(wǎng)高頻控制，以及事故后從主網(wǎng)解列的孤立電網(wǎng)高頻控制。送出型地方電網(wǎng)及含自備電廠的企業(yè)電網(wǎng)可以參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB38755電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則GB/T38969電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則DL/T1234電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計算技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。汽輪機(jī)超速保護(hù)控制over-speedprotectioncontrolofturbine;OPC汽輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值或達(dá)到規(guī)定的限制條件時，自動快速關(guān)閉調(diào)節(jié)汽門，在轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速后自動開啟調(diào)節(jié)汽門，維持機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的一種控制。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的頻率值高于設(shè)定值時即按設(shè)定發(fā)出警告信號或相應(yīng)保護(hù)動作的一種保護(hù)。4總體要求4.1電力系統(tǒng)自動高頻切除發(fā)電機(jī)組(以下簡稱高頻切機(jī))措施屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行第三道防線范疇，在電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障后，為防止系統(tǒng)頻率大幅升高所采取的緊急控制措施。4.2當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生有功功率過剩導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)頻率超出正?？刂品秶?，且可能引發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定問題時，應(yīng)考慮配置高頻切機(jī)裝置。4.3電力系統(tǒng)高頻切機(jī)配置應(yīng)包含不同類型發(fā)電機(jī)組組合、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式等情況。4.4電力系統(tǒng)高頻切機(jī)方案應(yīng)由電網(wǎng)運(yùn)行部門負(fù)責(zé)制定、組織實施，并定期進(jìn)行校核。當(dāng)系統(tǒng)條件有重大變化時，應(yīng)重新配置。25裝置配置及整定的基本要求5.1配置高頻切機(jī)裝置的電力系統(tǒng)發(fā)生超出附錄A中允許范圍的頻率異常升高情況時，應(yīng)能及時按計劃切除相應(yīng)的發(fā)電機(jī)組，同時應(yīng)避免汽輪機(jī)超速保護(hù)和低頻減負(fù)荷裝置動作。5.2高頻切機(jī)方案配置的機(jī)組選取應(yīng)綜合考慮發(fā)電機(jī)組類型、發(fā)電機(jī)組容量、事故后潮流轉(zhuǎn)移及電網(wǎng)電壓支撐等因素，切機(jī)順序宜按照GB/T38969的規(guī)定，宜優(yōu)先考慮切除水電機(jī)組和新能源機(jī)組，并避免機(jī)組切除后出現(xiàn)線路過載等衍生事故。5.3高頻切機(jī)方案配置的機(jī)組選取不宜與第二道防線穩(wěn)定控制的機(jī)組選取重疊。5.4當(dāng)系統(tǒng)暫態(tài)最高頻率不超過50.5Hz時，自動高頻切機(jī)裝置不應(yīng)動作。6裝置的配置原則6.1高頻切機(jī)裝置配置應(yīng)按照GB38755規(guī)定的故障形式設(shè)防。6.2高頻切機(jī)裝置配置應(yīng)能適應(yīng)系統(tǒng)典型聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式及典型孤網(wǎng)運(yùn)行方式，同時應(yīng)考慮系統(tǒng)可能發(fā)生的頻率異常升高情況。6.3高頻切機(jī)裝置應(yīng)先于OPC和發(fā)電機(jī)組高頻保護(hù)動作，OPC和發(fā)電機(jī)組高頻保護(hù)定值應(yīng)根據(jù)高頻切機(jī)方案配置情況調(diào)整。6.4高頻切機(jī)裝置配置的基本輪數(shù)宜設(shè)置為2輪～7輪，可結(jié)合系統(tǒng)情況配置長延時的特殊動作輪，避免系統(tǒng)頻率長期懸浮于50.5Hz以上。6.5高頻切機(jī)第一輪頻率啟動閾值，應(yīng)滿足5.4的要求。6.6高頻切機(jī)各輪次間的頻率閾值級差和延時設(shè)置應(yīng)避免出現(xiàn)誤動或超調(diào)情況，頻率閾值級差宜在0.1Hz～0.3Hz范圍內(nèi)選擇，延時宜在0.2s～0.5s范圍內(nèi)選擇。6.7高頻切機(jī)每輪次最大切機(jī)量設(shè)置應(yīng)滿足該輪動作后不引起低頻自動減負(fù)荷裝置動作。6.8高頻切機(jī)方案配置在總量滿足要求的前提下，可增大前幾輪切機(jī)量。6.9自動高頻切機(jī)裝置應(yīng)采用性能優(yōu)良的微機(jī)型高頻切機(jī)裝置，可獨立配置。7整定計算7.1應(yīng)依據(jù)DL/T1234規(guī)定的電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式和引起有功功率過剩的各種故障進(jìn)行整定計算，并依據(jù)整定計算結(jié)果進(jìn)行電力系統(tǒng)高頻切機(jī)配置整定。7.2整定計算方法如下：a)電力系統(tǒng)高頻切機(jī)裝置的整定方法采用的單機(jī)單負(fù)荷模型見附錄B,快速確定最小切機(jī)容量、各輪次間級差和延時等基本參數(shù)，再采用大電網(wǎng)全模型進(jìn)行校核和調(diào)整各項參數(shù)。b)單機(jī)單負(fù)荷模型計算僅考慮系統(tǒng)平均頻率變化，系統(tǒng)各機(jī)組間的頻率偏差可在大電網(wǎng)全模型校核計算中考慮。c)單機(jī)單負(fù)荷模型計算可不考慮系統(tǒng)電壓變化對頻率特性的影響，系統(tǒng)負(fù)荷的電壓特性可在大電網(wǎng)全模型校核計算中考慮。d)電力系統(tǒng)高頻切機(jī)裝置整定時，有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)宜采用實測參數(shù)，系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)系數(shù)一般為1～3,若無實測參數(shù)，可選1.2～2.5,系統(tǒng)規(guī)模較小可選2以上。e)電力系統(tǒng)高頻切機(jī)裝置整定時，機(jī)組的調(diào)速器模型應(yīng)采用實測參數(shù)。若無實測參數(shù)，可采用典型參數(shù)。7.3電力系統(tǒng)高頻切機(jī)裝置整定時，對于系統(tǒng)故障引起的單回直流連續(xù)換相失敗或多回直流同時發(fā)生3換相失敗的情況，應(yīng)按照GB38755的規(guī)定。8高頻切機(jī)與機(jī)組高頻保護(hù)、汽輪機(jī)超速保護(hù)的協(xié)調(diào)配置8.1高頻切機(jī)與機(jī)組高頻保護(hù)的協(xié)調(diào)配置用于保護(hù)發(fā)電機(jī)組設(shè)備安全的機(jī)組高頻保護(hù)動作應(yīng)滯后于高頻切機(jī)裝置，水、火電機(jī)組高頻保護(hù)頻率定值應(yīng)高于高頻切機(jī)方案最后一輪的動作定值，若無法調(diào)整機(jī)組高頻保護(hù)定值，則在整定高頻切機(jī)方案時應(yīng)計及水電、火電和新能源機(jī)組高頻保護(hù)動作影響。8.2高頻切機(jī)與汽輪機(jī)超速保護(hù)的協(xié)調(diào)配置高頻切機(jī)整定方案配置宜使得系統(tǒng)頻率波動過程中最高頻率不超過51.5Hz,可配合調(diào)整汽輪機(jī)超速保護(hù)的定值，防止汽輪機(jī)超速保護(hù)反復(fù)動作引發(fā)系統(tǒng)頻率振蕩。4(資料性)汽輪發(fā)電機(jī)組允許頻率異常運(yùn)行能力汽輪發(fā)電機(jī)頻率異常允許運(yùn)行時間見DL/T970的相關(guān)規(guī)定，具體見表A.1。表A.1汽輪發(fā)電機(jī)頻率異常允許運(yùn)行時間頻率范圍累計允許運(yùn)行時間每次允許運(yùn)行時間S51.0以上～51.550.5以上～51.0連續(xù)運(yùn)行48.5以下～48.048.0以下～47.547.5以下～47.047.0以下～46.55GB/T40592—2021(資料性)高頻切機(jī)單機(jī)單負(fù)荷模型平均頻率偏差理論推導(dǎo)B.1系統(tǒng)不考慮旋轉(zhuǎn)備用情況電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行方程見公式(B.1)。式中：………(B.1)J——系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量；o——同步角速度；Tm——機(jī)械轉(zhuǎn)矩；T?！姶呸D(zhuǎn)矩；Pm——發(fā)電機(jī)機(jī)械功率；P。——發(fā)電機(jī)電磁功率；P?.——負(fù)荷電功率。略去有功網(wǎng)損時，發(fā)電機(jī)電磁功率近似等于負(fù)荷有功功率，即P?！諴L。不考慮發(fā)電機(jī)組備用容量的情況，發(fā)電機(jī)組的Pn將保持為恒定值，令為Pmo。負(fù)荷電功率是母線電壓的函數(shù)也是系統(tǒng)頻率的函數(shù)，但很難估計系統(tǒng)電壓變化對全系統(tǒng)負(fù)荷有功功率變化的綜合影響，所以簡化計算中，認(rèn)為母線電壓不變，則負(fù)荷有功功率可用P?=PLafKi表示，K?為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)。由公式(B.1)可得到系統(tǒng)運(yùn)行特性方程見公式(B.2)。式中：PLo——負(fù)荷有功功率初始值；K?——負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)系數(shù)。令事故瞬間轉(zhuǎn)速為w?,P為負(fù)荷有功功率初始值，事故后w=wo+△w,Tm=Tmo+△Tm,T。=T+△T。,取系統(tǒng)的慣性常數(shù)M=Jw?,則有公式(B.3)和公式(B.4)。式中：w?——轉(zhuǎn)速初始值；Tmo——事故瞬間機(jī)械轉(zhuǎn)矩初始值；△Tm——機(jī)械轉(zhuǎn)矩變化值；Pmo——發(fā)電機(jī)機(jī)械功率初始值?！な街校篢——電磁轉(zhuǎn)矩初始值；△T?！姶呸D(zhuǎn)矩變化值；△w——轉(zhuǎn)速變化值。6GB/T40592—2021根據(jù)公式(B.1)可得公式(B.5)。公式(B.5)的時域解析解為公式(B.6)。式中：f。——系統(tǒng)頻率初始值；△f——系統(tǒng)頻率變化值。定義系統(tǒng)發(fā)電出力過剩量標(biāo)幺值K見公式(B.7)?！?B.6)……………(B.7)根據(jù)公式(B.6)和公式(B.7)可得最終頻率f。見公式(B.8)。從公式(B.8)可以初步推論，系統(tǒng)最終穩(wěn)態(tài)頻率隨著K的增加而增加，并隨著K?的減少而增加。說明負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)系數(shù)越小，抑制系統(tǒng)頻率升高的能力越弱。B.2系統(tǒng)考慮旋轉(zhuǎn)備用情況電力系統(tǒng)通常情況會留有一定容量的旋轉(zhuǎn)備用，可以定義調(diào)差系數(shù)R的倒數(shù)為穩(wěn)定后的發(fā)電機(jī)機(jī)械功率增量標(biāo)幺值△Pm/P對轉(zhuǎn)速增量標(biāo)幺值△w/w。之比。且存在負(fù)數(shù)關(guān)系，即轉(zhuǎn)速增量為負(fù)數(shù)時，機(jī)械功率增量為正值?？紤]△Pm滯后于△w變化，一般可用一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)β(t)見公式(B.9)。T——調(diào)速器動作時間常數(shù)；β(t)—-一階慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)；△Pm——發(fā)電機(jī)機(jī)械功率變化值?？傻贸鲇袀溆萌萘繒r系統(tǒng)頻率變化方程見公式(B.10)。由于公式(B.10)中存在自然對數(shù)的指數(shù)函數(shù)，直接求取時域解析解較難，可以采用頻域法來求解析解。為簡單估算，將運(yùn)行機(jī)組的綜合調(diào)速特性用一階慣性環(huán)節(jié)函數(shù)表示時，△w/△P。的傳遞函數(shù)框圖如7Ao(s)Ao(s)/)r(1/R)/(117)M——系統(tǒng)慣性常數(shù)；s——運(yùn)算子符號；D?——阻尼系數(shù)；T——綜合調(diào)速器時間常數(shù)；R——調(diào)差系數(shù)；圖B.1考慮調(diào)速器作用的Ao/△P。傳遞函數(shù)由圖B.1可得公式(B.11)。根據(jù)公式(B.7),有△P。(s)=K/s,得公式(B.1