GB/T40592-2021
电力系统自动高频切除发电机组技术规定
Technicalrulesforautomaticover-frequencygeneratortrippinginelectricpowersystem
- 中国标准分类号（CCS）F21
- 国际标准分类号（ICS）29.020
- 实施日期2022-05-01
- 文件格式PDF
- 文本页数12页
- 文件大小657.28KB
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电力系统自动高频切除发电机组技术规定
国家标准 GB/T40592一2021 电力系统自动高频切除发电机组技术规定 Teehmiealrulesftorautomaticover-frequeneygeneratortrippinginelectrie p0wer”SyStemm 2021-10-11发布 2022-05-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/T40592一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 总体要求 装置配置及整定的基本要求 装置的配置原则 整定计算 高频切机与机组高频保护汽轮机超速保护的协调配置 附录A资料性汽轮发电机组允许频率异常运行能力 高频切机单机单负荷模型平均频率偏差理论推导 附录B资料性 参考文献
GB/T40592一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件的发布机构不承担识别专利的责任
本文件由电力企业联合会提出 本文件由全国电网运行与控制标准化技术委员会(SAC/TC446)归口
本文件起草单位:国家电网有限公司国家电力调度控制中心、电力科学研究院有限公司、 南方电网电力调度控制中心、国家电网公司华中分部、国家电网有限公司西北分部、国家电网公司 西南分部、国网四川省电力公司、国网重庆市电力公司,国网吉林省电力有限公司、国网辽宁省电力有限 公司,国网江苏省电力有限公司,云南电网有限责任公司、贵州电网有限责任公司
本文件主要起草人;马世英、周剑唐晓骏、何飞、王超、张志强,金一丁、牛拴保,谢岩、张健、胡阳 王助、张志、罗照之、张钢、魏平,王欲、徐光虎徐友平、李建、徐遐龄,王彪张同尊、刘怕私、黄伟 马翠峰、王春华、刘凯、李海峰、张鑫、刘洋,邯德军、马晓伟、陈向宜、李铁群,谭真、李晓耽,王琦,刘丽平 李晶、吉平,减启迪、胞浩微
GB/T40592一2021 电力系统自动高频切除发电机组技术规定 范围 本文件规定了电力系统自动高频切除发电机组装置配置整定的基本要求、配置原则、整定计算,以 及与机组高频保护、汽轮机超速保护的协调配置原则
本文件适用于大电网高频控制,以及事故后从主网解列的孤立电网高频控制
送出型地方电网及 含自备电厂的企业电网可以参照执行
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB38755电力系统安全稳定导则 GB/T38969电力系统技术导则 DL/T1234电力系统安全稳定计算技术规范 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 汽轮机超速保护控制 over-speedproteetioncontrolofturbine;oPc 汽轮发电机组转速超过设定值或达到规定的限制条件时,自动快速关闭调节汽门,在转速低于额定 转速后自动开启调节汽门,维持机组在额定转速下运行的一种控制
[来源;DL/T1309一2013,3.6,有修改] 3.2 发电机组高频保护eneratuoerfrequensyprteton 当发电机组的频率值高于设定值时即按设定发出警告信号或相应保护动作的一种保护 总体要求 4.1电力系统自动高频切除发电机组(以下简称高频切机)措施属于电力系统稳定运行第三道防线范 ,在电网发生严重故障后,为防止系统频率大幅升高所采取的紧急控制措施
4.2当电力系统发生有功功率过剩导致系统暂态频率超出正常控制范围,且可能引发系统稳定问题 时,应考虑配置高频切机装置
43电力系统高频切机配置应包含不同类型发电机组组合、电网结构和运行方式等情况 4.4电力系统高频切机方案应由电网运行部门负责制定、组织实施,并定期进行校核
当系统条件有 重大变化时,应重新配置
GB/T40592一2021 5 装置配置及整定的基本要求 5.1配置高频切机装置的电力系统发生超出附录A中允许范围的频率异常升高情况时,应能及时按 计划切除相应的发电机组,同时应避免汽轮机超速保护和低频减负荷装置动作
5.2高频切机方案配置的机组选取应综合考虑发电机组类型、发电机组容量、事故后潮流转移及电网 电压支撑等因素,切机顺序宜按照GB/T38969的规定,宜优先考虑切除水电机组和新能源机组,并避 免机组切除后出现线路过载等衍生事故
5.3高频切机方案配置的机组选取不宜与第二道防线稳定控制的机组选取重叠
5.4当系统暂态最高频率不超过50.5Hz时,自动高频切机装置不应动作
装置的配置原则 6.1高频切机装置配置应按照GB38755规定的故障形式设防
高频切机装置配置应能适应系统典型联网运行方式及典型孤网运行方式,同时应考虑系统可能发 6.2 生的频率异常升高情况
高频切机装置应先于oPC和发电机组高频保护动作,OPC和发电机组高频保护定值应根据高频 6.3 切机方案配置情况调整
6.4高频切机装置配置的基本轮数宜设置为2轮一7轮,可结合系统情况配置长延时的特殊动作轮,避 免系统频率长期悬浮于50.5Hz以上
6.5高频切机第一轮频率启动闵值,应满足5.4的要求
6.6高频切机各轮次间的频率阔值级差和延时设置应避免出现误动或超调情况,频率阂值级差宜在 0.1Hz一0.3Hz范围内选择,延时宜在0.2s一0.5、范围内选择
高频切机每轮次最大切机量设置应满足该轮动作后不引起低频自动减负荷装置动作 6.7 6.8高频切机方案配置在总量满足要求的前提下,可增大前几轮切机量
6.9自动高频切机装置应采用性能优良的微机型高频切机装置,可独立配置
整定计算 7.1应依据DL/T1234规定的电力系统各种运行方式和引起有功功率过剩的各种故障进行整定计 算,并依据整定计算结果进行电力系统高频切机配置整定
7.2整定计算方法如下 电力系统高频切机装置的整定方法采用的单机单负荷模型见附录B,快速确定最小切机容量 a 各轮次间级差和延时等基本参数,再采用大电网全模型进行校核和调整各项参数
单机单负荷模型计算仅考虑系统平均频率变化,系统各机组间的频率偏差可在大电网全模型 b 校核计算中考虑
单机单负荷模型计算可不考虑系统电压变化对频率特性的影响,系统负荷的电压特性可在大 电网全模型校核计算中考虑
d 电力系统高频切机装置整定时,有功负荷的频率调节系数宜采用实测参数,系统频率调节系数 -般为1一3,若无实测参数,可选1.22.5,系统规模较小可选2以上
电力系统高频切机装置整定时,机组的调速器模型应采用实测参数
若无实测参数,可采用典 型参数 7.3电力系统高频切机装置整定时,对于系统故障引起的单回直流连续换相失败或多回直流同时发生
GB/T40592一2021 换相失败的情况,应按照GB38755的规定
高频切机与机组高频保护、汽轮机超速保护的协调配置 8.1高频切机与机组高频保护的协调配置 用于保护发电机组设备安全的机组高频保护动作应滞后于高频切机装置,水、火电机组高频保护频 率定值应高于高频切机方案最后一轮的动作定值,若无法调整机组高频保护定值,则在整定高频切机方 案时应计及水电、火电和新能源机组高频保护动作影响
8.2高频切机与汽轮机超速保护的协调配置 高频切机整定方案配置宜使得系统频率波动过程中最高频率不超过51.5Hz,可配合调整汽轮机 超速保护的定值,防止汽轮机超速保护反复动作引发系统频率振荡
GB/T40592一2021 附 录 A 资料性) 汽轮发电机组允许频率异常运行能力 汽轮发电机频率异常允许运行时间见DL/T970的相关规定,具体见表A.1
表A.1汽轮发电机频率异常允许运行时间 频率范围 累计允许运行时间 每次允许运行时间 Hz min 51.0以上51.5 >30 >30 50.5以上51.0 >180 >180 48.550.5 连续运行 48.5以下一48.0 300 300 48.0以下一47.5 60 60 47.5以下~47.0 >1o >20 47.0以下46,5 >2 >5
GB/T40592一2021 附录 B 资料性) 高频切机单机单负荷模型平均频率偏差理论推导 B.1系统不考虑旋转备用情况 电力系统的转子运行方程见公式(B.1. P_PP P dw =T一T
=- B.1 de w 式中 系统的转动惯量; 同步角速度; T 机械转矩; T 电磁转矩; P 发电机机械功率; P 发电机电磁功率; 负荷电功率
略去有功网损时,发电机电磁功率近似等于负荷有功功率,即P,~P
不考虑发电机组备用容量的情况,发电机组的P将保持为恒定值,令为P
负荷电功率是母线 电压的函数也是系统频率的函数,但很难估计系统电压变化对全系统负荷有功功率变化的综合影响,所 以简化计算中.认为母线电压不变.则负荷有功功率可用P=PfK表示,K，为负荷的频率调节系 数
由公式(B.,1)可得到系统运行特性方程见公式(B.2)
dw -wKL-" (B.2 K d 2T)" w 式中: 负荷有功功率初始值; K 负荷的频率调节系数
令事故瞬间转速为o,,Pu为负荷有功功率初始值,事故后w=u,十A,Tn=T朋十AT,T
=T
十 AT.,取系统的惯性常数M-Jo,,则有公式(B.3)和公式(B.4. dT Aw Tm=Tm +AT
=
Aw= (B.3 no w do w w w a 式中: 转速初始值 wo T 事故瞬间机械转矩初始值; T 机械转矩变化值 发电机机械功率初始值 P P dT
P P Ao T
=T十AT
= 十(K，一1 B.4) (
Aw= do w "=叫o 式中: Ta 电磁转矩初始值 AT 电磁转矩变化值 转速变化值
Ao
GB/T40592一202 根据公式(B.1)可得公式(B.5)
4o d P w Ao P P mo no M "十KL一1 B.5 ( dt 公式(B.5)的时域解析解为公式(B.6)
Pe-Pg 兴 -[1 e B.6 P干K-P 式中 系统频率初始值; fo A 系统频率变化值
定义系统发电出力过剩量标么值K见公式(B.7). P-P K= B.7 P 根据公式(B.6)和公式(B.7)可得最终频率f.
见公式(B.8)
B.8 上-' 从公式(B.8)可以初步推论,系统最终稳态频率随着K的增加而增加,并随着KL的减少而增加 说明负荷频率调节系数越小,抑制系统频率升高的能力越弱
B.2系统考虑旋转备用情况 电力系统通常情况会留有一定容量的旋转备用,可以定义调差系数R的倒数为稳定后的发电机机 械功率增量标么值AP,/P对转速增量标么值Aw/w之比
且存在负数关系,即转速增量为负数时 机械功率增量为正值
考虑P,滞后于A变化，一般可用一阶惯性环节传递函数3()见公式(B.9). Pm A Aw SB( (1一e B.9) Q 衣 P -调速器动作时间常数; R 调差系数; B() -阶惯性环节传递函数; P 发电机机械功率变化值
可得出有备用容量时系统频率变化方程见公式(B.1o). Ao ["-"+ih.-"-]“- M #普#* B,10 w 由于公式(B.10)中存在自然对数的指数函数,直接求取时域解析解较难,可以采用频域法来求解析 解
为简单估算,将运行机组的综合调速特性用一阶惯性环节函数表示时,A/AP
的传递函数框图如 图B.1所示
GB/T40592一2021 .) Ao(G 1/ 1//G+3 标引序号说明: M 系统惯性常数 运算子符号; D. 阻尼系数 T 综合调速器时间常数; 调差系数; 转速差值 Ao(s P.s -电磁功率差值
图B.1考虑调速器作用的Ao/AP传递函数 由图B.1可得公式(B.11 1十Ts Ao( (B.l1 P=MT+(D丁干M+(D+R 根据公式(B.7),有AP.()=K/.,得公式(B.12). K1十Ts) Aw(s LMT(D了+M+D+ 门 s十( 派一 B.12 D十京 DT十 D.T十M +皇+一对 4+[一 R s十 MT 2MT D丁十M 令:a MT D下十 -"- MT M派 由公式(B.12)可求得标么Au()见公式(B.13). a十c Aw(t= cosb1 sinbt)e- - B.13 DT十 从而,f()的有名值见公式(B.14)
50K a十c 口-、4w十m" "] B.14 )e Af(t)= D+ 至此,得到频率变化A/()的时域解析表达式
对公式(B,.14)求极值,可知公/(t)的取最大值 /f.的t、需要满足公式(B.15)
tanl(一 tan -k兀 (B.15
GB/T40592一202 式中,h=0,l,2,正整数
稳态情况下,得到频率偏差绝对值见公式(B.16)
50K B.16 f
" D下十 式中 系统最终频率差值
A
GB/T40592一2021 考文献 参 [1]DL/T970大型汽轮发电机非正常和特殊运行及维护导则 [[2]DL/T1309一2013大型发电机组涉网保护技术规范
电力系统自动高频切除发电机组技术规定GB/T40592-2021解读
随着我国工业化和城市化的不断推进，电力需求量也在逐年增加。然而，在电力生产过程中，常常会出现各种问题，如发电机组故障、停机等。这些问题都会影响供电的稳定性和安全性。因此，电力系统自动高频切除发电机组技术应运而生。
广义上来讲，电力系统自动高频切除发电机组技术是指通过对电力负荷的控制和调节，使其在合理范围内波动，从而达到保证电力供应的目的。而在具体实施中，这种技术需要依靠一系列的设备和系统来完成。
针对这一问题，GB/T40592-2021提出了一系列的技术规定。其中，最重要的是对电力系统自动高频切除发电机组技术的要求和指导。具体包括：
- 明确了电力系统自动高频切除发电机组技术的定义和范畴；
- 对电力系统自动高频切除发电机组技术的基本原理和技术要求进行了详细阐述；
- 对电力系统自动高频切除发电机组技术实施中的注意事项和应用环境进行了说明。
通过这些规定，可以更好地保障电力系统在运行过程中的安全和稳定性。同时，也为相关行业提供了参考和指导，为推进行业的发展提供了技术支撑。
总的来说，GB/T40592-2021是我国电力系统中一项非常重要的技术规定。它的实施不仅能够保障电力系统的正常运行，还能为整个行业提供技术支撑和发展空间。
