电力系统安全稳定控制装置及应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电力系统安全稳定控制装置及应用,电力系统安全稳定控制装置及应用,南京南瑞继保电气有限公司,概述一、,RCS-992,区域稳定控制装置二、电力系统失步解列装置三、电力系统频率电压紧急控制装置,南京南瑞继保电气有限公司,概述：,RCS,系列安全稳定控制装置,区域稳定控制装置,RCS-992,主机,RCS-990,从机,MUX-22,等复接设备：光纤复接、光电转换,RCS-991A、B,稳定控制装置,RCS-993A、B,失步解列装置,RCS-993C,低频振荡检测装置,RCS-994A、B,频率电压紧急控制装置,RCS-993D、E,失步解列与频率电压紧急控制装置,TSC,稳定控制在线预决策系统,采用主从机结构，实现分散式布置；,高速的数字通信接口，易于扩展，能满足大型稳控系统的要求。,配置简单、操作方便，主要用于单厂站稳定控制措施的实现或作为稳控子站/执行站,。,当电力系统失步时，做出相应的处理：解列、切机、切负荷或启动其它使系统再同期的控制措施。,作为电力系统发生低频功率振荡(同步振荡,),时的检测或控制装置。,RCS-994A,主要用于低频低压减载或低频低压解列、低频自启动水轮发电机组。,RCS-994B,除了具有低频、低压控制功能以外，还具有过频切机，过频或过压解列。,将失步解列功能与频率电压紧急控制功能集中在同一装置中实现。,立足于现在最新的技术和现有的实际基础，以实用为主；,TSC,系统目前已通过项目鉴定，成为国内第一套投跳闸运行的省级在线稳定控制系统。目前南方电网在线安全稳定控制系统已通过验收。,RCS992,分布式区域稳定控制系统（装置）主要用于区域电网及大区互联电网的安全稳定控制，尤其适合区域的多个厂站的稳定控制系统，也可用于单个厂站的安全稳定控制。该装置包含有2项国家技术发明专利。,荣获2005年度,“,中国电力科学技术奖,”,二等奖。,一、,RCS992,区域稳定控制系统,本装置总结继承了国内外先进的稳定控制技术，结合中国电网的特点和习惯，在本公司高压微机保护成熟的硬件平台基础上，整合当今世界上最新的嵌入式计算机系统技术和通信技术，针对西电东送、南北互供、大区联网稳定控制的需要，研究开发了一系列新的产品，能够更好地满足大型电力系统不断发展的需要。,关键技术特点与优势,一、严格的质量保证,二、可靠的软硬件平台,三、成熟的判据和先进的原理,四、便捷的调试手段和完善的系统验证,五、系统分析与计算,一、严格的质量保证,我们认为，原理再先进、设计再可靠的装置，没有一个严格质量保证的生产过程是万万不行的，尤其对于稳定控制装置这种对可靠性和安全性要求极高的设备来说，严格的质量保证可以说和先进的原理，可靠的设计同等重要。,一、严格质量保证,我们公司对任何产品的生产流程都是：,元器件筛选,单板测试,整机测试,整屏测试,静态模拟试验：包括数字仿真试验,动态模拟试验：针对稳控装置和高压保护,系统联合调试：针对稳控系统,一、严格质量保证,以上所有流程全部在公司本部生产部门完成并且可控，而且所有流程都是按照现代高科技企业的管理模式进行管理，由多个部门（研发、工程调试、质量管理）先后负责质量把关。,二、可靠的软硬件平台与完善的系统功能,2.1 硬件平台,2.2 软件平台,2.3 通信,2.4 系统功能,2.1 硬件平台,一台主机提供,8,个光纤通信接口，其中最多,4,个用于与从机的连接。剩余,4,个接口用于站间通信。,提供,13,个弱电开入。除了常用的,“,通道投入,”,、,“,复归,”,等开入，剩下基本用于运行方式的开入。主机不提供出口接点。,每台从机能采集,6,个单元的三相电流和三相电压，共,36,路模拟量。提供,25,个弱电开入或,20,个强电开入。,每台从机能提供,13,组独立出口，每组,2,副接点。在某些功能中可通过组态整定控制接点的输出。,一台主机最多配置四台从机，每台从机通过逻辑,CPU,上的多模光纤口与主机通信。,屏内,2M,光纤,屏内,2M,光纤,稳控站装置配置图,RCS-992,主机主要功能,与从机通信，获取本站状态量和故障判别结果；,控制策略表处理；,命令输出至从机跳闸；,站间通信，获取系统状态量和运行方式，命令输出至子站跳闸；,事件记录与故障录波；,后台、远方通信，可在线刷新策略表；,模拟量（,36,个）、开入量采样（,25,个）；,检测接入装置的线路、主变、发电机、母线的运行状态，判别故障类型；,与主机通信，上送本站状态量；,本地功能（频率电压紧急控制等）；,接收主机命令输出跳闸；,RCS-990,从机主要功能,区域稳定控制系统的结构,主从式单层结构,复合式多层结构,区域稳控系统结构图,主从式单层结构配置图,区域稳控系统结构图,复合式多层结构配置图,先进的硬件核心,高速数字信号处理器,DSP,主机采用双,DSP,结构：,DSP1,负责控制策略的处理，,DSP2,负责站内和站间的通信，通过双口,RAM,交换数据,从机采用双,CPU,系统：,1,、从低通滤波回路,AD,采样回路采样与逻辑计算,CPU,全部双重化；,2,、起动,CPU,作用于起动继电器，逻辑,CPU,负责故障判别并作用于跳闸矩阵；,3,、启动一致性，,CPU1,和,CPU2,的启动元件相同，保护才出口,4,、任一,CPU,板故障，闭锁装置并发报警信号,MUX-22,采用,DSP,高速信号处理器，保证了全系统间快速而可靠的通信,RCS-,990,从机硬件配置示意图,RCS-,992,主机硬件配置示意图,2.2 软件平台,通用的、标准化的软件模块，最大限度减少工程软件的开发量，大大降低二次开发出错的概率。,并行实时计算,故障全过程对所有策略进行实时计算。即在每一个采样间隔内（,0.833ms,）对所有策略完成计算，并留有裕度。因此，装置中各策略功能的计算互不影响，均能正确反应。,多种启动元件,不同的功能均有对应的启动元件，所有故障元件都必须在相应启动元件动作后开始逻辑判断和出口。,2.3 通信,区域稳定控制系统中通信的重要性越来越突出，因此，站间通信的可靠性十分重要。,保证在工频的,30,度（,1.667ms,）内全网交换一次数据与命令，对通道数据与命令有严格的校验，包括多帧数据确认、,CRC,校验、地址校验、特征码校验、反码校验以及和校验等，保证了通道信息的正确性，经过上述校验，理论上通信误码的概率是10,50,。,同步通信帧格式,word1,反码,链,路,层,帧头,0,x7e,应,用,层,特征码地址码,word1,word2,word2,反码,。,校验码,（求和校验）,CRC,码,CRC-16,帧尾,0,x7e,2.3 通信,RCS-992,稳控装置具有,配置灵活、功能强大的通信功能,支持多种介质、多种协议的通信方式,复用光纤（2,Mbps、64kbps）,专用光纤（2,Mbps、64kbps）,载波,音频,MODEM,方式,异步串口,强大的可扩充能力：通信扩展装置,MUX-22,主机可以配套通信扩展装置,MUX-22，,该装置通过2,M,光纤与主机通信，可将主机内1路通信通道内2,Mbps,的数据流扩展为22路各种不同通信协议和介质的数据通道。扩展后1台主机可最多同时与29个站点进行数据交换。,所有通信装置和通信插件全部自主研发，大大保证的设备的可靠性。,2.3 通信,我们还研发了专用的通道录波装置，实时记录通道上出现的任何异常数据报文和事故后的正常命令报文，在系统正常运行时及时提醒运行人员，在事故发生后帮助技术人员分析事故。通过便利的分析软件，使原本不可视的通道信息变得易于掌控。,2.4 系统功能,下面结合几个具体工程实例说明稳控系统在系统功能实现时的,“,防误,”,、,“,防拒,”,措施。,福建电网500,kV,结构简图,最近一次福建安稳系统动作情况分析,2006年8月11日13点31分01秒，福建外送断面断开，宁双、德龙双回线外送功率1059,MW，,宁德变安稳装置正确动作，发出759,MW,切机量；故障后，26,ms,后石电厂安稳装置接收到宁德变切机命令，经就地高周辅助判据判别后，581,ms,后石电厂安稳装置发出切2、3机命令。,南方电网结构简图,南方电网交直流稳控系统站间联系图,三、成熟的判据和先进的原理,n,突变量启动,n,P-0.2S,PS1,（,事故前有功功率应大于定值,PS1,）,n,Pt,PS2,（,事故时有功功率应小于定值,PS2,）,n,有两相电流,I,IS1,（,电流应小于投运电流）,n,电流变化量满足,n,t,tS1(,确认满足上述判据的延时),浮动门槛原理可靠地躲开系统振荡（国家发明专利）,利用电气量的跳闸判据,成熟的判据和先进的原理,故障跳闸判据,使用,LFP-900,、,RCS-900,系列高压线路保护的原理中成熟可靠的距离继电器元件进行故障范围的确定，同时利用线路保护中成熟的,I,0,与,I,2A,比相选相元件进行故障选相，再辅助以相应的保护装置的跳闸节点进行故障的确认。,装置判别使用二段式相间距离继电器和接地距离继电器，继电器由正序电压极化，因而有较大的测量故障过渡电阻的能力；接地距离继电器设有零序电抗特性，可防止接地故障时继电器超越。,正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至15%,Un,以下时，进入三相低压程序，由正序电压记忆量极化，、段距离继电器在动作前设置正的门坎，保证母线三相故障时继电器不可能失去方向性；继电器动作后则改为反门坎，保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。,成熟的判据和先进的原理,故障跳闸判据,故障跳闸判据经过,LFP,系列、,RCS,系列高压线路保护十多年的可靠运行所检验，原理正确可靠。应用到稳控系统后，运行也十分可靠。,四、便捷的调试手段和完善的系统验证,便捷、可靠的调试手段：,1）与装置配套提供调试软件，使调试、整定和运行维护更加方便快捷。,如图,2）使用便携式调试仪,HELP90B,模拟跳闸、短路故障、过载、系统振荡、低频、低压、过频等。,3）根据实际工程需要，设计一套完整的试验定值，以通过数字模拟的方式给稳控装置输入各种模拟量、状态量、以及跳闸、故障等扰动信息。,完善的系统验证,1）有关安全稳定控制的一系列产品已形成较大的规模，我们的工程调试部门预备了百余套稳控装置，可以根据用户实际需求配置大规模区域稳控系统，在实验室中模拟整个稳控系统。设备出产后，由于策略表的修改而需要对稳控系统的软件进行修改，在现场一般不具备完善的调试条件。,2）利用现场数据回放技术，基于现场录波数据或,BPA/PSASP,电力系统分析程序的仿真结果，真实地再现系统事故的发生过程，进一步验证稳控系统的动作行为。,3）研制了基于,GPS,同步对时的试验仪，为系统联调，整组测试创造了很好的条件。,完善的系统验证,4）形成了一整套稳控系统调试大纲（包括出厂调试大纲、现场调试大纲、稳控系统现场调试人员手册）。这大大降低了由于调试人员的人为疏忽造成事故的概率。这一整套稳控系统调试大纲已经在即将出台的国家标准安全自动装置技术条件、安全自动装置检验规范中得到了大量的引用。,五、系统分析与计算,可以协助用户进行稳定分析、策略计算。,（1）西北电网750,kV,输变电工程安全稳定控制系统的研究（2）南方电网稳定控制策略研究、定值制定工作、失步解列配合研究（3）云南电网06年安稳策略校验，贵州电网06年度安全稳定与控制策略研究（4）海南电网安全稳定分析及措施研究、高周切机方案研究、电网防台方案研究（5）湖北电网在线稳定分析及控制决策系统可行性研究（6）西藏藏中电网稳定分析和策略制定工作（7）大连石化暂态安全稳定控制装置配置方案的研究（8）参与多次电网事故的分析工作：先后协助分析南方电网功率振荡事件、华北电网稳控装置动作、西藏电网频率不稳事故、等等。,调试分析软件,调试分析软件,稳控装置管理系统配置图,100 Mb/s Ethernet,GPS,规约转换和接口设备,AD-10F,100 Mb/s,光纤以太网,2M/S SDH,网,100 Mb/s Ethernet,交换机,RCS-9882,100 Mb/s,光纤以太网,规约转换和接口设备,AD-10H,100 Mb/s,光纤以太网,主控室,站端,通信机房,调度端,通信机房,管理中心,稳控系统管理主机,工程师站,操作员站,RCS-992,于2003年11月通过鉴定，鉴定结论为国际先进。,鉴定委员会一致认为，,RCS-992,型分布式电力系统安全稳定控制装置设计合理，原理先进，性能优越，调试维护方便，可适用电力系统的安全稳定控制。装置在通信体系、无故障跳闸判别方面有创新。,装置的主要技术性能指标处于国际同类装置的先进水平，装置的硬件平台处于国际同类装置的领先水平。,鉴定与运行,鉴定与运行,RCS-992,区域稳定控制装置。截止200,7,年7月，已有,800,余套装置在全国各大电网、电厂成功投入运行，运行情况良好。,RCS-991A/B,稳定控制装置。截止2006年7月，已有200余套装置在全国各大电网、电厂成功投入运行，运行情况良好。,RCS-992、RCS-991A,稳定控制装置自投运以来，多次正确动作，作为电力系统第二道防线，为电网安全稳定运行起到了重要的作用。,五、工程应用与业绩,以下列举近年来的一些重要工程：,1,、南方电网公司稳控工程。,2,、广东电网安全稳定控制系统,3,、云南电网稳控工程,4,、贵州电网稳控工程,5,、福建电网在线稳定控制系统,五、工程应用与业绩,以下列举近年来的一些重要工程：,6,、山东威海稳控系统,7,、华北电网京津南部稳控工程,8,、河南禹州外送稳控工程（,7,个站）,9,、湖北宜昌白家冲变、咸宁、蒲圻电厂、蒲圻变稳控工程；,10,、河北电网区域稳控工程,11,、华东电网,500,kV,肥西变、西梁山稳控工程,五、工程应用与业绩,以下列举近年来的一些重要工程：,12,、山东电网稳控工程,13,、浙江过载联切工程,14,、浙江舟山安稳系统,15,、内蒙古德岭变、呼伦贝尔变,16,、西藏电网青藏铁路稳控工程,五、工程应用与业绩,以下列举近年来的一些重要工程：,17,、广东电网深圳地区稳定控制系统,18,、广东电网中山地区稳控工程,19,、华北山东电网联网稳控,20、华北山西500,kV,雁同变、500,kV,神头一电厂稳控工程,21,、国调黄渡白鹤稳控工程,22,、广西祥周变、百色电厂、百色变、北海电厂、北海变、古顶水变、融安变稳控工程,五、工程应用与业绩,以下列举近年来的一些重要工程：,23,、海南稳控工程,24,、东北电网鲁北输变电工程稳控系统,25,、新疆电网稳定控制系统,26,、东北大兴安岭地区稳控系统,27,、上海崇明稳控系统,典型工程应用,以下介绍几个典型的安稳控制系统：,南方电网主网结构图,南方电网安稳简介,南方电网是目前我国唯一已投入运行的交直流混联系统，现有,“,六交四直,”,的西电东送通道。南方电网主网常年接近稳定极限运行，暂态稳定问题突出，需要在主网和送、受端安装安全稳定控制系统。南方电网安稳系统是目前国内同时也是世界规模最大、最复杂的交直流混联安全稳定控制系统，由贵广交直流安稳系统、天广交直流安稳系统、三广直流安全稳定控制系统、贵州电网安全稳定控制系统、云南电网安全稳定控制系统、广东电网安全稳定控制系统经通道相连构成，约,150,个站组成。其中所有主站、,80,左右的子站和,60,左右的执行站采用了我公司的,RCS-992,安全稳定控制装置。,南方电网安稳简介,据不完全统计，2004年以来，江城直流发生过两次双极闭锁，安稳装置均正确判出，由于故障发生时送电功率较小，安稳装置正确判断而不出口动作，电网保持稳定。高肇直流多次发生单极闭锁（尚未发生过双极闭锁），安稳系统都正确判出。安稳系统向直流极控发送的功率限制、功率提升、功率回降等功能也已得到试验验证。高肇直流2004年12月4日发生单极故障再启动不成功闭锁单极故障，安稳装置也正确判出。高肇直流（直流功率3000,MW）2006,年5月23日发生双极相继闭锁故障，安稳装置也正确判出。,南方电网安稳简介,在2006,年南方电网安全稳定控制系统改造过程中，其中南方电网安全稳定控制系统,A,系统,5,月,1,日投入试运行，,5,月,8,日,19,时,00,分，高肇直流双极闭锁，直流功率,3000,MW,，,我公司生产的安全稳定控制,A,、,B,系统均正确动作，处于投运状态的,B,系统（改造前,2005,年的策略）切除贵州黔北电厂、纳雍一厂各一台发电机，保持了系统的安全稳定运行。处于投信号状态的,A,系统也正确动作，在试运行,模拟实验,定值条件下，切贵州机组,1578,MW,，,切广东负荷,1478,MW,，,从贵州到广东执行站，,42,个变电站的装置全部正确动作。,南方电网交直流稳控系统站间联系图,云南电网安稳简介,云南电网安稳简介,贵州电网安稳简介,华北京津南部电网500,kV,系统接线图,华北京津南部电网安稳简介,2005年华北电网发展迅速，最大负荷达到8557万千瓦，西电东送电力最大达到1080万千瓦，发展成为以500,kV,电网配置资源为主的特大型电网。2006年，华北电网中500,kV,电网（包括并网电厂）配置资源将占到京津唐电网电力平衡的65%，500,kV,线路的潮流输送功率很大。500,kV,网架故障情况下，潮流转移量非常大，严重威胁电网的安全稳定。通过对2006年的方式分析，京津南部受电断面（大房双房保线保霸线）已成为华北电网中最突出的薄弱环节，当发生严重故障时，必须采取果断措施，才能保证华北主网的安全稳定运行。华北京津南部电网稳定控制系统已于2006年3月投入试运行,6月份投入运行。,华北京津南部电网安稳简介,西藏青藏铁路供电安稳系统简介,目前西藏电网是典型的“大机小网模式”，由羊湖水电站西郊变电站城东变电站墨竹工卡变电站泽当变电站贡嘎变电站羊湖水电站组成环形网络。羊湖水电站为主要供电电源，沃卡电站经泽当变供给部分电源，部分变电站还接有地区小电源。电网稳定控制策略分为羊湖电站发电机组跳闸、合环运行或解环运行时110,kV,线路跳闸等三大部分。随着青藏铁路的修建，相应的供电工程的配套建设，已建成的110,kV,变电站有：东嘎变电站、柳梧变电站、城南变电站等。网架结构将会得到进一步加强，但羊湖电站的主电源地位仍很突出，羊湖至拉萨负荷中心的送电通道依然是保证电网安全的生命线。,西藏电网稳定控制系统（二期）于2004年初投入运行，至今已正确动作20余次，动作正确率为100，保证了西藏电网的安全稳定运行。其中：2006年1月12日柳西单线故障，保护误动跳开双回线，根据当时的运行方式和潮流，安稳系统依据策略切除羊湖电站3台机，切除负荷47,MW,后，系统保持稳定运行。,西藏青藏铁路供电安稳系统配置图,西藏青藏铁路供电安稳系统简介,随着青藏铁路的修建，相应的供电工程的配套建设，新建110,kV,变电站有：东嘎变电站、柳梧变电站、城南变电站等。为了确保西藏青藏铁路工程的顺利进行，西藏藏中电网的安全稳定运行。在西藏电力调度通信中心的领导下，对西藏藏中电网的稳定控制进行改造升级；该安全稳定控制系统是西藏藏中电网稳定运行的重要防线，由15个站组成。,该系统经过出厂试验、现场调试和整个系统联调后，,B,系统于06年4月18日投入运行，,A,系统于06年4月24日投入运行。系统投运后，4月27日，5月4日，当那线故障跳闸，安全稳定控制系统正确动作，有效防止了那曲地区的大面积停电。,06年5月27日，羊湖#3机组跳闸，羊湖电厂稳控装置策略1动作，切除了35,kV,羊茶线，同时向柳梧变发令；柳梧变收到羊湖装置发来的切负荷命令，策略1.1动作，切本站负荷（柳海142线路，负荷为1447,kW），,超出部分向西郊变远传；西郊变收到柳梧变装置发来的切负荷命令，策略1.1动作，选取了本地10,kV,负荷及火电厂负荷进行切除，共切除负荷为14333,kW。,根据柳梧变的低频低压记录仪的记录情况，系统在稳控装置动作后仍存在功率缺额，电网频率下降至48.74,Hz，,由于装置采取的是欠切原则，剩下的部分由低周来完成，低周动作25条线路，切除负荷9450,kW。,经综合分析，本次事故中，稳控装置及电网低周装置均正确动作。,通辽地区电网一次接线图,鲁北输变电工程稳控系统,福建在线控制决策系统总体配置,福建电网500,kV,结构简图,电力系统失去同步（或称稳定破坏）时，如不及时处理，将引起灾难性后果。失步解列作为保证电力系统安全运行的重要措施，是保证整个电网不致完全崩溃的最后一道防线之一。判定电网失步时将系统解列为两个部分或在送端大电厂采取切除足够数量的机组是防止事故扩大、电网崩溃的最有效措施。,RCS-993A、B,型失步解列装置作为电力系统失步时的紧急控制装置，当电力系统失步时，做出相应的控制,：,解列、切机、切负荷或启动其它使系统再同期的控制措施。可对两回线路进行独立的失步判别。,二、,RCS993,电力系统失步解列装置,RCS-993A,型装置基于阻抗循序判别方式原理进行失步判别和保护区域限制；,RCS-993B,型装置则利用判别振荡中心电压理进行判别，以装置安装处测量电压最小值确定动作区域。,RCS-993C,低频振荡检测装置作为电力系统发生低频功率振荡时的跳闸或启动装置，当电力系统发生低频功率振荡时，做出相应的处理：报警、解列、切机、切负荷等控制措施。,二、,RCS993,电力系统失步解列装置,RCS-993,失步解列装置的 基本原理及关键技术,起动继电器,失步继电器,区域继电器,故障闭锁,RCS-993A,电力系统失步时，一般可以将所有机组分为两个机群，用两机等值系统分析其特性。如图所示两机等值系统接线图和电势向量图,起动方程式：,其中：,起动继电器（,RCS-993A）,失步继电器（,RCS-993A）,失步继电器的比相方程式：,其中：,失步继电器（,RCS-993A）,x,共分6级，一般的从68度开始，每级间隔18度。到最后一级为158度，在阻抗平面上表现为6级阻抗圆，如图所示,区域继电器（,RCS-993A）,该区域继电器的动作判据为：,(,一般取,),区域继电器（,RCS-993A）,区域继电器（,RCS-993A）,采用这种区域元件的好处首先是这种继电器只有在振荡时及,BC,相间故障和三相故障时才动作。因此，不失步状况下动作的机会极少，与失步继电器、起动继电器一起，可对出口回路可靠地构成三重化，保证了在装置运行过程中不会由于个别器件的损坏而误跳闸。,另一个好处是作为区域整定元件，将有最好的配合特性。,采用区域继电器与失步继电器配合，可以改善失步继电器的性能，一般失步继电器定值总是大于区域元件，其边界特性可以不考虑。,RCS-993A,主要性能,RCS-993A,型装置基于阻抗循序判别方式原理进行失步判别和保护区域限制，其主要性能如下：,1）,失步继电器的快跳段可以测量200毫秒以上的失步周期，在测量到失步后的第一个周期出口跳闸，快跳段继电器必须6个区域逐级动作时才输出跳闸，这是一个十分严格精确的条件，较同类继电器有更高的安全性，在任何故障转换过程中不会误动。,2）失步继电器的慢跳段可以测量100毫秒以上的失步周期，慢跳段可以整定在失步后2到15个周期后出口跳闸。,RCS-993A,主要性能,3),装置设有专门的区域测量元件，用以整定解列装置的动作区。其作用是：,与相邻的解列装置或其它稳定控制措施相配合，使解列范围明确；,与本装置失步继电器配合，有了区域继电器后，失步继电器可按系统结构整定，一般与等值系统相适应，整定范围大于区域继电器。这样失步继电器的动作性能得以改善，其边界动作特性无实际意义。另外，如果振荡中心在振荡若干周期后才进入装置动作区，失步继电器可能先动作计周期，当振荡中心进入保护区域时，装置立即跳闸使慢跳段及时动作。,RCS-993B（,ucos,原理）,RCS-993B（,ucos,原理）,两系统功角为,由上图可知，振荡中心电压,U,为：,取,E,N,为参考向量，使其相位角为0度，幅值为1；,M,侧系统等值电势,E,M,的初始相角为,(,即系统正常运行的功角,为,)，,则可得：,RCS-993B（,ucos,原理）,当系统同步运行时，振荡中心电压不变，即：,当系统失步运行时，振荡中心电压呈周期性变化，振荡周期为180，即：,RCS-993B（,ucos,原理）,若,大于0，即加速失步，,的变化趋势为0,o,360,o,(0,o,)360,o,，,振荡中心电压,U,的变化曲线如图(,a),所示；,若,小于0，即减速失步，,的变化趋势为360,o,0,o,(360,o,)0,o,振荡中心电压,U,的变化曲线如图(,b),所示,RCS-993B（,ucos,原理）,由前面的分析可以看出，振荡中心电压与功角,之间存在确定的函数，因此可以利用振荡中心电压 的变化反应功角的变化。作为状态量的功角是连续变化的，因此在失步振荡时振荡中心的电压也是连续变化的，且过零；在短路故障及故障切除时振荡中心电压是不连续变化且有突变的；在同步振荡时，振荡中心电压是连续变化的，但不过零。因此可以通过振荡中心的电压变化来区分失步振荡、短路故障和同步振荡。,起动继电器（,RCS-993B）,起动条件：,（其中：为起动门槛值）,满足上述条件装置起动，开放出口正电源,。,失步继电器（,RCS-993B）,在振荡中心电压 的变化平面上，可将的变化范围分为7个区，如图所示：,根据前面的分析可得出振荡中心电压在失步振荡时的变化规律：,1）加速失步时，,U,变化规律为,01234560,2）减速失步时，,U,的变化规律为,06543210。,失步继电器（,RCS-993B）,加速失步,减速失步,失步继电器（,RCS-993B）,失步继电器（,RCS-993B）,失步继电器快跳段需要逐级穿过7个区域，慢跳段需要穿过其中4个区域。,失步继电器快跳段可以测量180毫秒以上的失步周期，慢跳段可以测量120毫秒以上的周期，并且可以整定在失步后,N,个周期后出口跳闸，,N,的取值范围为(115)。,失步继电器（,RCS-993B）,当系统失步运行时，振荡中心电压呈周期性变化，振荡周期为180，即：若,大于0，即加速失步，,的变化趋势为0,o,360,o,，,振荡中心电压,U,的变化曲线如图(,a),所示,若,小于0，即减速失步，,的变化趋势为360,o,0,o,振荡中心电压,U,的变化曲线如图(,b),所示。,区域继电器（,RCS-993B）,区域继电器（,RCS-993B）,该区域继电器的动作判据为：,即在一个振荡周期中，装置所在母线电压的最小值小于整定值时，区域继电器动作,RCS-993B,主要性能和优点,1）本判据反应的是系统振荡中心电压的变化规律，物理概念清晰、明确。,2）本判据自动适应系统结构和运行方式的变化，即与系统运行方式、电网结构无关，只反应测量线路所在断面的失步状态。,3）本判据不需要用户提供判断失步的定值，给用户的使用提供了极大的方便。,故障闭锁,当系统出现下列情况时闭锁失步解列功能：,1）,TV,断线,2）,TA,断线,3）零序电压超过门槛值,4）零序电流超过门槛值,加速失步录波打印图,减速失步录波打印图,失步解列动作波形,加速失步录波图,失步解列动作波形,减速失步录波图,新疆某站,RCS-993B,失步解列动作报告,故障原因：小区域电网一台130,MW,机组跳闸，潮流转移引起的振荡。,区域继电器电压定值：0.85,Un,振荡次数定值：3,振荡中心距离装置安装处较远，前2个振荡周期区域继电器没有动作，但失步继电器已经先动作计周期，当振荡中心进入保护区域时，装置立即跳闸使慢跳段及时动作。,装置动作正确！,RCS-993,于2003年11月通过鉴定，鉴定结论为国际先进。,鉴定委员会一致认为，,RCS-993,型电力系统失步解列装置设计合理，原理先进，性能优越，调试维护方便，可适用于电力系统的失步解列。装置的基于,ucos,的失步判别原理属国内外首创（基于,ucos,的电力系统失步检测判别方法 专利申请号02138334.0）。,装置的主要技术性能指标在同类装置中处于国际先进水平，在装置的构成原理等方面处于国际领先水平。,鉴定与运行,RCS-993,系列失步解列装置目前已经成为国内失步解列装置的主流产品。截止2006年7月，已有200余套装置在全国各大电网、电厂成功投入运行，运行情况良好。,鉴定与运行,三、,RCS-994,频率电压紧急控制装置概述,RCS-994,系列频率电压紧急控制装置主要分2种型号：,RCS-994A、RCS-994B。,RCS-994A,主要用于低频低压减载或低频低压解列、低频自启动水轮发电机组。低频与低压减载各设4轮基本轮、2轮特殊轮；,RCS-994B,除了具有低频、低压控制功能以外，还具有过频切机，过频或过压解列。低频和低压控制各设3轮基本轮、1轮特殊轮，过频控制设3轮基本轮，过压解列设1轮。,主要技术指标,1.电气量测量精度,电压测量误差 0.5%（0.21.2,UN）,频率测量误差 0.01,Hz（4555Hz）,2.,输出接点数量,基本配置可以切除,线路22回,，能满足一个厂站的切机、切负荷要求。若加配本公司生产的专用重动继电器模块，还可扩展出口以切除更多线路。,装置跳闸出口可通过组态整定的方式灵活地设定到相应的轮次。,装置的基本原理及关键技术,低频控制工作原理,低压控制工作原理,过频控制工作原理,过压控制工作原理,低频控制工作原理,低频控制的判别式,f49.5Hz，t0.05s,低频起动,fF1，,tTf1,低频第一轮动作,若,Df1 dfdtDf3，tTfa2,切第一轮，加速切第二轮,若,Df2 dfdtDf3，tTfa23,切第一轮，加速切第二、三轮,fF2，,tTf2,低频第二轮动作,fF3，,tTf3,低频第三轮动作,fF4，,tTf4,低频第四轮动作,以上四轮基本轮按箭头顺序动作。,低频控制的判别式,两轮特殊轮的判别式为：,f49.5Hz，t0.05s,低频起动,fFs1，,tTfs1,低频特殊第一轮动作,fFs2，,tTfs2,低频特殊第二轮动作,防止低频过切负荷的措施,在低频减载动作过程中，可能会出现前一轮动作后系统的有功功率已经不再缺额，频率开始回升，但频率回升的拐点可能在下轮动作范围之内，如后图所示，第一轮切负荷（,t1,时刻）后频率开始上升，但在第二轮频率定值以下的时间超过了第二轮的延时定值,Tf2，,则第二轮动作（,t3,时刻），不必要的多切了负荷，导致频率上升超过了正常值（图中虚线所示）。,低频第二轮过切示意图,防止低频过切负荷的措施,低频过切的现象在地区小电网容易发生。为此，在每一基本轮动作的判据中增加“,dfdt0”,的闭锁判据，可以有效防止过切现象发生，即每一基本轮同时满足以下三个条件时才能动作出口：,（1）,f Fn；,（2）dfdt 0；,（3）t Tfn,式中,n,表示第,n,轮，,N14。,防止由频率波动引起的低频误切负荷的措施,在地区电网孤立运行时，为了防止由频率波动引起的误切负荷，本装置在每一基本轮动作条件中增加频率变化率不灵敏区定值,其它闭锁措施,防止负荷反馈、高次谐波、电压回路接触不良等异常情况下引起装置误动作的闭锁措施,（1）低电压闭锁,当正序电压0.15,Un,时，不进行低频判断，闭锁出口。,（2）,dfdt,闭锁,当,dfdtDf3,时,不进行低频判断,闭锁出口。,dfdt,闭锁后直到频率再恢复至启动频率值以上时才自动解除闭锁。,（3）频率值异常闭锁,当,f42Hz,或,f58Hz,时，认为测量频率值异常。当装置检测到一段母线的频率异常或电压消失时将低频元件输入电压自动切换到另一段母线电压,。,低压减载工作原理,低压控制的判别式,UU1+0.03Un，t0.1s,低压起动,UU1，,tTu1,低压第一轮动作,若,Du1 dudtDu3，tTua2,切第一轮，加速切第二轮,若,Du2 dudtDu3，tTua23,切第一轮，加速切第二、三轮,UU2，,tTu2,低压第二轮动作,UU3，,tTu3,低压第三轮动作,UU4，,tTu4,低压第四轮动作,以上四轮基本轮按箭头顺序动作,低压控制的判别式,两轮特殊轮的判别式为：,UU1+0.03Un，t0.05s,低压起动,UUs1，,tTus1,低压特殊第一轮动作,UUs2，,tTus2,低压特殊第二轮动作,短路故障闭锁,当系统发生短路故障时，母线电压突然降低，此时本装置能立即闭锁，不再进行低电压判断。而当保护动作切除故障元件后，装置安装处的电压迅速回升，如果恢复不到正常的数值，但大于,K1（,故障切除后电压恢复定值），则装置立即解除闭锁，允许装置快速切除相应数量的负荷，使电压恢复。,短路故障闭锁,图1,图2,图3,其他闭锁措施,防止负荷反馈、,TV,断线、电压回路接触不良等电压异常情况引起装置误动作的闭锁措施,（1）电压过低闭锁,当正序电压0.15,Un,时，不进行低压判断，闭锁出口。,（2）电压突变闭锁,当,dudtDu3,时，不进行低压判断，闭锁出口。电压突变闭锁后，当电压恢复至起动电压值以上时自动解除闭锁。,（3）,TV,断线闭锁,当装置检测到一段母线,TV,断线时将低压元件输入电压自动切换到另一段母线电压，若装置判断出两段母线,TV,回路均断线，则不进行低压判断，并立即闭锁出口。,过频控制工作原理,过压控制工作原理,低频减载动作波形,低频减载动作波形,低压减载动作波形,低频减载动作波形,低压减载动作波形,详尽的打印报告,一次完整的动作报告包括以下内容,动作事件报告。,装置起动时的开入量。,装置起动过程中自检和开入量的变位。,与,COMTRADE,兼容的故障录波波形。,保护动作时的定值。,辅助功能,低频减载动作报告1,低频减载动作报告2,低压减载动作报告,总结,RCS994,系列频率电压紧急控制装置具有如下突出的特点：,装置同时测量同一系统的两段母线电压，,当装置检测到一段母线的频率异常或电压异常时,频率元件或电压元件的输入,电压,具有自动切换功能。,装置采用实时的精确测频算法，保证频率测量精度达到0.01,Hz。,总结,装置具有根据,df/dt,或,du/dt,加速切负荷的功能。,装置具有独特的短路故障判断自适应功能，低电压减载的整定时间不需要与保护动作时间相配合，保证系统低电压时快速动作，短路故障时可靠不动作。,总结,装置设有,df/dt、dU/dt,闭锁功能，以防止由于短路故障、负荷反馈、高次谐波、频率或电压的异常情况可能引起的误动作。,装置具有基于,df/dt,原理的防止低频过切负荷或过频过切机的措施以及防止由频率波动引起的误切负荷或误切机的措施。,装置跳闸出口可通过组态整定的方式灵活地设定到相应的轮次。,RCS-994,于2003年11月通过鉴定，鉴定结论为,国际先进,。,鉴定委员会一致认为，,RCS-994,系列频率电压紧急控制装置设计合理，原理先进，性能优越，调试维护方便，可适用各个电压等级的电网。装置在自适应躲开短路故障、防止低频过切负荷或过频过切机的措施以及防止由频率波动引起的误切负荷或误切机的措施方面有创新。,装置的主要技术性能指标在同类产品中处于国内领先、国际先进水平。,鉴定与运行,RCS-994,系列频率电压紧急控制装置目前已经成为国内频率电压紧急控制装置的主流产品。截止200,7,年7月，已有,1000,余套装置在全国近30个省市电网的千余座110500千伏的变电站、火电厂、水电站成功投入运行，运行情况良好。其中在我国山西、河北、天津、辽宁、福建、广东、广西、云南、新疆等电网大量采用了,RCS-994,系列频率电压紧急控制装置。,鉴定与运行,2006年初在华北电力科学研究院进行华北电网入网试验，组织了国内5家频率电压紧急控制装置进行对比测试，,RCS-994,系列装置名列前茅，目前已经大量在华北电网应用。,2005年底在华东电力科学研究院进行上海电网入网试验，组织了国内4家电压紧急控制装置进行对比测试，,RCS-994