電力系統自動高頻切除發電機組技術規定國家標準化管理委員會I前言 2規范性引用文件 13術語和定義 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高頻切機與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協調配置 3附錄A(資料性)汽輪發電機組允許頻率異常運行能力 4附錄B(資料性)高頻切機單機單負荷模型平均頻率偏差理論推導 5參考文獻 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業聯合會提出。本文件由全國電網運行與控制標準化技術委員會(SAC/TC446)歸口。本文件起草單位：國家電網有限公司國家電力調度控制中心、中國電力科學研究院有限公司、中國南方電網電力調度控制中心、國家電網公司華中分部、國家電網有限公司西北分部、國家電網公司西南分部、國網四川省電力公司、國網重慶市電力公司、國網吉林省電力有限公司、國網遼寧省電力有限公司、國網江蘇省電力有限公司、云南電網有限責任公司、貴州電網有限責任公司。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電力系統自動高頻切除發電機組技術規定本文件規定了電力系統自動高頻切除發電機組裝置配置整定的基本要求、配置原則、整定計算，以及與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協調配置原則。本文件適用于大電網高頻控制，以及事故后從主網解列的孤立電網高頻控制。送出型地方電網及含自備電廠的企業電網可以參照執行。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構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電力系統安全穩定導則GB/T38969電力系統技術導則DL/T1234電力系統安全穩定計算技術規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。汽輪機超速保護控制over-speedprotectioncontrolofturbine;OPC汽輪發電機組轉速超過設定值或達到規定的限制條件時，自動快速關閉調節汽門，在轉速低于額定轉速后自動開啟調節汽門，維持機組在額定轉速下運行的一種控制。當發電機組的頻率值高于設定值時即按設定發出警告信號或相應保護動作的一種保護。4總體要求4.1電力系統自動高頻切除發電機組(以下簡稱高頻切機)措施屬于電力系統穩定運行第三道防線范疇，在電網發生嚴重故障后，為防止系統頻率大幅升高所采取的緊急控制措施。4.2當電力系統發生有功功率過剩導致系統暫態頻率超出正常控制范圍，且可能引發系統穩定問題時，應考慮配置高頻切機裝置。4.3電力系統高頻切機配置應包含不同類型發電機組組合、電網結構和運行方式等情況。4.4電力系統高頻切機方案應由電網運行部門負責制定、組織實施，并定期進行校核。當系統條件有重大變化時，應重新配置。25裝置配置及整定的基本要求5.1配置高頻切機裝置的電力系統發生超出附錄A中允許范圍的頻率異常升高情況時，應能及時按計劃切除相應的發電機組，同時應避免汽輪機超速保護和低頻減負荷裝置動作。5.2高頻切機方案配置的機組選取應綜合考慮發電機組類型、發電機組容量、事故后潮流轉移及電網電壓支撐等因素，切機順序宜按照GB/T38969的規定，宜優先考慮切除水電機組和新能源機組，并避免機組切除后出現線路過載等衍生事故。5.3高頻切機方案配置的機組選取不宜與第二道防線穩定控制的機組選取重疊。5.4當系統暫態最高頻率不超過50.5Hz時，自動高頻切機裝置不應動作。6裝置的配置原則6.1高頻切機裝置配置應按照GB38755規定的故障形式設防。6.2高頻切機裝置配置應能適應系統典型聯網運行方式及典型孤網運行方式，同時應考慮系統可能發生的頻率異常升高情況。6.3高頻切機裝置應先于OPC和發電機組高頻保護動作，OPC和發電機組高頻保護定值應根據高頻切機方案配置情況調整。6.4高頻切機裝置配置的基本輪數宜設置為2輪～7輪，可結合系統情況配置長延時的特殊動作輪，避免系統頻率長期懸浮于50.5Hz以上。6.5高頻切機第一輪頻率啟動閾值，應滿足5.4的要求。6.6高頻切機各輪次間的頻率閾值級差和延時設置應避免出現誤動或超調情況，頻率閾值級差宜在0.1Hz～0.3Hz范圍內選擇，延時宜在0.2s～0.5s范圍內選擇。6.7高頻切機每輪次最大切機量設置應滿足該輪動作后不引起低頻自動減負荷裝置動作。6.8高頻切機方案配置在總量滿足要求的前提下，可增大前幾輪切機量。6.9自動高頻切機裝置應采用性能優良的微機型高頻切機裝置，可獨立配置。7整定計算7.1應依據DL/T1234規定的電力系統各種運行方式和引起有功功率過剩的各種故障進行整定計算，并依據整定計算結果進行電力系統高頻切機配置整定。7.2整定計算方法如下：a)電力系統高頻切機裝置的整定方法采用的單機單負荷模型見附錄B,快速確定最小切機容量、各輪次間級差和延時等基本參數，再采用大電網全模型進行校核和調整各項參數。b)單機單負荷模型計算僅考慮系統平均頻率變化，系統各機組間的頻率偏差可在大電網全模型校核計算中考慮。c)單機單負荷模型計算可不考慮系統電壓變化對頻率特性的影響，系統負荷的電壓特性可在大電網全模型校核計算中考慮。d)電力系統高頻切機裝置整定時，有功負荷的頻率調節系數宜采用實測參數，系統頻率調節系數一般為1～3,若無實測參數，可選1.2～2.5,系統規模較小可選2以上。e)電力系統高頻切機裝置整定時，機組的調速器模型應采用實測參數。若無實測參數，可采用典型參數。7.3電力系統高頻切機裝置整定時，對于系統故障引起的單回直流連續換相失敗或多回直流同時發生3換相失敗的情況，應按照GB38755的規定。8高頻切機與機組高頻保護、汽輪機超速保護的協調配置8.1高頻切機與機組高頻保護的協調配置用于保護發電機組設備安全的機組高頻保護動作應滯后于高頻切機裝置，水、火電機組高頻保護頻率定值應高于高頻切機方案最后一輪的動作定值，若無法調整機組高頻保護定值，則在整定高頻切機方案時應計及水電、火電和新能源機組高頻保護動作影響。8.2高頻切機與汽輪機超速保護的協調配置高頻切機整定方案配置宜使得系統頻率波動過程中最高頻率不超過51.5Hz,可配合調整汽輪機超速保護的定值，防止汽輪機超速保護反復動作引發系統頻率振蕩。4(資料性)汽輪發電機組允許頻率異常運行能力汽輪發電機頻率異常允許運行時間見DL/T970的相關規定，具體見表A.1。表A.1汽輪發電機頻率異常允許運行時間頻率范圍累計允許運行時間每次允許運行時間S51.0以上～51.550.5以上～51.0連續運行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)高頻切機單機單負荷模型平均頻率偏差理論推導B.1系統不考慮旋轉備用情況電力系統的轉子運行方程見公式(B.1)。式中：………(B.1)J——系統的轉動慣量；o——同步角速度；Tm——機械轉矩；T。——電磁轉矩；Pm——發電機機械功率；P。——發電機電磁功率；P?.——負荷電功率。略去有功網損時，發電機電磁功率近似等于負荷有功功率，即P。≈PL。不考慮發電機組備用容量的情況，發電機組的Pn將保持為恒定值，令為Pmo。負荷電功率是母線電壓的函數也是系統頻率的函數，但很難估計系統電壓變化對全系統負荷有功功率變化的綜合影響，所以簡化計算中，認為母線電壓不變，則負荷有功功率可用P?=PLafKi表示，K?為負荷的頻率調節系數。由公式(B.1)可得到系統運行特性方程見公式(B.2)。式中：PLo——負荷有功功率初始值；K?——負荷的頻率調節系數。令事故瞬間轉速為w?,P為負荷有功功率初始值，事故后w=wo+△w,Tm=Tmo+△Tm,T。=T+△T。,取系統的慣性常數M=Jw?,則有公式(B.3)和公式(B.4)。式中：w?——轉速初始值；Tmo——事故瞬間機械轉矩初始值；△Tm——機械轉矩變化值；Pmo——發電機機械功率初始值。·式中：T——電磁轉矩初始值；△T。——電磁轉矩變化值；△w——轉速變化值。6GB/T40592—2021根據公式(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。——系統頻率初始值；△f——系統頻率變化值。定義系統發電出力過剩量標幺值K見公式(B.7)。………………(B.6)……………(B.7)根據公式(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，系統最終穩態頻率隨著K的增加而增加，并隨著K?的減少而增加。說明負荷頻率調節系數越小，抑制系統頻率升高的能力越弱。B.2系統考慮旋轉備用情況電力系統通常情況會留有一定容量的旋轉備用，可以定義調差系數R的倒數為穩定后的發電機機械功率增量標幺值△Pm/P對轉速增量標幺值△w/w。之比。且存在負數關系，即轉速增量為負數時，機械功率增量為正值。考慮△Pm滯后于△w變化，一般可用一階慣性環節傳遞函數β(t)見公式(B.9)。T——調速器動作時間常數；β(t)—-一階慣性環節傳遞函數；△Pm——發電機機械功率變化值。可得出有備用容量時系統頻率變化方程見公式(B.10)。由于公式(B.10)中存在自然對數的指數函數，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，將運行機組的綜合調速特性用一階慣性環節函數表示時，△w/△P。的傳遞函數框圖如7Ao(s)Ao(s)/)r(1/R)/(117)M——系統慣性常數；s——運算子符號；D?——阻尼系數；T——綜合調速器時間常數；R——調差系數；圖B.1考慮調速器作用的Ao/△P。傳遞函數由圖B.1可得公式(B.11)。根據公式(B.7),有△P。(s)=K/s,得公式(B.1