專(zhuān)利名稱：欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種當(dāng)電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，通過(guò)將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)來(lái)穩(wěn)定管理電力系統(tǒng)的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)(underfrequency load shedding protection system)。
背景技術(shù)：
一般說(shuō)來(lái)，將多個(gè)發(fā)電機(jī)連接到電力系統(tǒng)，并且將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力通過(guò)電力傳輸線提供給負(fù)載?；陔娏鬏斁€的每個(gè)電壓等級(jí)(voltage class)對(duì)電力系統(tǒng)電壓進(jìn)行管理使之落入預(yù)定范圍內(nèi)，并且還對(duì)電力系統(tǒng)頻率進(jìn)行管理使之落入預(yù)定范圍內(nèi)。連接到電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)頻率同步運(yùn)轉(zhuǎn)，使得端子電壓成為預(yù)定電壓。
在該電力系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載增大或者減小時(shí)，電力系統(tǒng)電壓和電力系統(tǒng)頻率發(fā)生變化，因此，通過(guò)增大或者減小發(fā)電機(jī)的輸出功率來(lái)調(diào)整電力系統(tǒng)電壓和電力系統(tǒng)頻率使之落入預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)不可能僅通過(guò)調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率將電力系統(tǒng)頻率保持在預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，例如，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率大幅下降時(shí)，切除預(yù)先確定的部分負(fù)載，相反，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率大幅上升時(shí)，使發(fā)電機(jī)從電力系統(tǒng)中解列(parallel off)，以將整個(gè)電力系統(tǒng)頻率保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
這里，以如下方式進(jìn)行電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)的減載提前設(shè)置多個(gè)水平的限制值，且當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降到第一水平的限制值以下時(shí)，切除預(yù)先確定的部分負(fù)載，如果電力系統(tǒng)頻率進(jìn)一步下降，則每當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降到各水平的限制值以下時(shí)，順序地另外切除更多的部分負(fù)載。
然而，可能出現(xiàn)如下情況即使順序切除了負(fù)載，電力系統(tǒng)頻率也不會(huì)恢復(fù)到預(yù)定的允許范圍內(nèi)。當(dāng)要切除的負(fù)載量與對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)供電不足時(shí)的發(fā)電量不一致時(shí)，會(huì)發(fā)生上述情況。當(dāng)將電力系統(tǒng)從鏈路(linkage)中切離且變成單獨(dú)的電力系統(tǒng)時(shí)，在該單獨(dú)電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)中可能發(fā)生這種現(xiàn)象。例如，假定在預(yù)定電力系統(tǒng)頻率為50Hz的電力系統(tǒng)中，第一水平的限制值為48.8Hz，第二水平的限制值為48.5Hz，第三水平的限制值為48.0Hz，每當(dāng)達(dá)到各水平時(shí)，切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的10％。在這種情況下，每當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降到各水平的各限制值48.8Hz、48.5Hz、48.0Hz以下時(shí)，順序切除10％的負(fù)載。
例如，當(dāng)整個(gè)電力系統(tǒng)供電不足時(shí)的發(fā)電量是整個(gè)負(fù)載的27％且電力系統(tǒng)頻率降到第二水平的限制值以下但是保持在第三水平的限制值以上時(shí)，在20％的負(fù)載被切除的狀態(tài)下不再進(jìn)行減載，因此仍然過(guò)多地連接有7％的負(fù)載。為此，可能出現(xiàn)如下情況電力系統(tǒng)頻率沒(méi)有恢復(fù)到作為預(yù)定電力系統(tǒng)頻率的50Hz。
本發(fā)明的目的是提供一種欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，該欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)能夠通過(guò)根據(jù)電力系統(tǒng)頻率的恢復(fù)程度切除負(fù)載，將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)是一種當(dāng)電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)通過(guò)將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)來(lái)穩(wěn)定管理電力系統(tǒng)的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括欠頻水平檢測(cè)單元，當(dāng)由于該電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致該電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，該欠頻水平檢測(cè)單元判斷該電力系統(tǒng)頻率的欠頻水平；以及減載單元，其基于當(dāng)所述電力系統(tǒng)頻率停留在由所述欠頻水平檢測(cè)單元判斷的任一欠頻水平時(shí)的停留時(shí)間，順序切除預(yù)先確定的負(fù)載，并且當(dāng)所述電力系統(tǒng)頻率停留的所述欠頻水平大時(shí)，此時(shí)快速地切除更多的負(fù)載。
優(yōu)選設(shè)置頻率變化率檢測(cè)單元，當(dāng)所述電力系統(tǒng)頻率變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定值時(shí)，該頻率變化率檢測(cè)單元判斷等于或者小于該預(yù)定值的預(yù)定范圍內(nèi)的所述電力系統(tǒng)頻率的變化率，并配置成當(dāng)由所述頻率變化率檢測(cè)單元判斷的所述預(yù)定范圍內(nèi)的該電力系統(tǒng)頻率的變化率越大時(shí)，所述減載單元切除的負(fù)載就越多。
此外，準(zhǔn)備多個(gè)預(yù)定范圍作為等于或者小于所述頻率變化率檢測(cè)單元的預(yù)定值的預(yù)定范圍，并配置成所述頻率變化率檢測(cè)單元判斷各預(yù)定范圍內(nèi)的所述電力系統(tǒng)頻率的變化率，并且當(dāng)由所述頻率變化率檢測(cè)單元判斷的各預(yù)定范圍內(nèi)的該電力系統(tǒng)頻率的變化率越大時(shí)，所述減載單元切除的負(fù)載就越多。


圖1是當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)的系統(tǒng)配置圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變電站A的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)的塊配置圖。
圖3是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變電站A的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)依照當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率停留的欠頻水平和停留時(shí)間切除的負(fù)載量的圖。
圖4是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)將減載命令分配給作為減載候選的負(fù)載的圖。
圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例中的減載單元的變電站A的減載單元的電路配置圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的變電站A的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)的塊配置圖。
圖7是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)依照當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率的變化率切除的負(fù)載量的圖。
圖8是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)將減載命令分配給作為減載候選的負(fù)載的圖。
圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例中的減載單元的變電站A的減載單元的電路配置圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的變電站A的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)的塊配置圖。
圖11是用于說(shuō)明在本發(fā)明第三實(shí)施例中，依照當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率的變化率切除的負(fù)載量的圖。
圖12是用于說(shuō)明在本發(fā)明第三實(shí)施例中將減載命令分配給作為減載候選的負(fù)載的圖。
圖13是本發(fā)明第三實(shí)施例中的減載單元的變電站A的減載單元的電路配置圖。
具體實(shí)施例方式
下面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)時(shí)的系統(tǒng)配置圖。將本發(fā)明的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a～11d應(yīng)用于通過(guò)多個(gè)輸電網(wǎng)使多個(gè)母線(bus-bar)相互鏈接的電力系統(tǒng)。圖1示出某電力系統(tǒng)12，且通過(guò)輸電網(wǎng)13a～13c將電力系統(tǒng)12連接到其它電力系統(tǒng)，并且作為整體形成了網(wǎng)狀的電力系統(tǒng)。
多個(gè)發(fā)電機(jī)和多個(gè)變電站連接到電力系統(tǒng)12上，且通過(guò)該多個(gè)變電站中的一臺(tái)或者多臺(tái)變壓器將該多個(gè)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力提供給負(fù)載。在圖1中，沒(méi)有示意性示出發(fā)電機(jī)，而示出了以下情況連接四個(gè)變電站14a～14d，且每個(gè)變電站14a～14d分別配備一臺(tái)變壓器15a～15d。
變電站14a的變壓器15a通過(guò)斷路器(circuit breaker)17a1～17ai從連接到母線18a的饋電線(feeder)16a1～16ai向每個(gè)負(fù)載A1～Ai提供電力。類(lèi)似地，變電站14b的變壓器15b通過(guò)斷路器17b1～17bj從連接到母線18b的饋電線16b1～16bj向每個(gè)負(fù)載B1～Bj提供電力，變電站14c的變壓器15c通過(guò)斷路器17c1～17ck從連接到母線18c的饋電線16c1～16ck向每個(gè)負(fù)載C1～Ck提供電力，變電站14d的變壓器15d通過(guò)斷路器17d1～17dm從連接到母線18d的饋電線16d1～16dm向每個(gè)負(fù)載D1～Dm提供電力。
而且，每個(gè)母線18a～18d分別配備有一臺(tái)電壓互感器(voltage transformer)38a～38d，且通過(guò)電壓互感器38a～38d檢測(cè)母線18a～18d的電壓V1a～V1d。將通過(guò)電壓互感器38a～38d檢測(cè)到的電壓V1a～V1d分別輸入到欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a～11d中。
當(dāng)由于電力系統(tǒng)12的發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a～11d通過(guò)切除負(fù)載將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)來(lái)穩(wěn)定地管理電力系統(tǒng)。由于每個(gè)變電站14a～14d的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a～11d都具有相同的配置，因此下面說(shuō)明變電站14a的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a。欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a包括輸入處理單元19a，用于接收由電壓互感器38a檢測(cè)到的電壓V1a并獲得電力系統(tǒng)頻率；欠頻水平檢測(cè)單元20a，用于基于輸入處理單元19a獲得的電力系統(tǒng)頻率來(lái)判斷電力系統(tǒng)頻率的欠頻水平；減載單元21a，用于選擇變電站14a的每個(gè)斷路器17a1～17ai并且輸出減載命令a。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a的塊配置圖。輸入處理單元19a接收由電壓互感器38a檢測(cè)到的電壓V1a并獲得電壓V1a的頻率f，同時(shí)，獲得電壓值Va并將其輸出到欠頻水平檢測(cè)單元20a。
欠頻水平檢測(cè)單元20a包括第一水平檢測(cè)單元22a，用于判斷電力系統(tǒng)頻率f是否在第一水平范圍內(nèi)，并且當(dāng)其在第一水平范圍內(nèi)時(shí)輸出邏輯值“1”；第二水平檢測(cè)單元23a，用于判斷電力系統(tǒng)頻率f是否在第二水平范圍內(nèi)，并且當(dāng)其在第二水平范圍內(nèi)時(shí)輸出邏輯值“1”；欠壓繼電器(undervoltage relay)24a，用于當(dāng)電壓V1a的電壓值Va等于或者小于預(yù)定值時(shí)輸出邏輯值“1”；第一與(AND)電路25a，用于當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)單元22a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器24a的輸出為邏輯值“0”時(shí)輸出邏輯值“1”；以及第二與電路26a，用于當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)單元23a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器24a的輸出為邏輯值“0”時(shí)輸出邏輯值“1”。
當(dāng)從輸入處理單元19a輸入電力系統(tǒng)頻率f時(shí)，欠頻水平檢測(cè)單元20a的第一水平檢測(cè)單元22a判斷電力系統(tǒng)頻率f是否在第一水平范圍內(nèi)。類(lèi)似地，當(dāng)從輸入處理單元19a輸入電力系統(tǒng)頻率f時(shí)，欠頻水平檢測(cè)單元20a的第二水平檢測(cè)單元23a判斷電力系統(tǒng)頻率f是否在第二水平范圍內(nèi)。
例如，在預(yù)定電力系統(tǒng)頻率為50Hz的電力系統(tǒng)中，如果假定設(shè)置低于48.5Hz的頻率為第一水平范圍，設(shè)置低于48.0Hz的頻率為第二水平范圍，且接收到的電力系統(tǒng)頻率f為48.4Hz，那么接收到的電力系統(tǒng)頻率f(f＝48.4Hz)在第一水平范圍內(nèi)，因此，結(jié)果第一水平檢測(cè)單元22a輸出邏輯值“1”，第二水平檢測(cè)單元23a輸出邏輯值“0”。此外，當(dāng)假定接收到的電力系統(tǒng)頻率f為47.8Hz時(shí)，接收到的電力系統(tǒng)頻率f(f＝47.8Hz)在第一水平范圍和第二水平范圍內(nèi)，因此，結(jié)果第一水平檢測(cè)單元22a和第二水平檢測(cè)單元23a輸出邏輯值“1”。
當(dāng)電壓V1a的電壓值Va等于或者小于預(yù)定值時(shí)，欠壓繼電器24a輸出邏輯值“1”。配備欠壓繼電器24a的原因是其將由于失步(out of step)而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象與由于電力系統(tǒng)12的發(fā)電不足而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象區(qū)分開(kāi)來(lái)，并且在由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下不進(jìn)行減載。
當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)單元22a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器24a的輸出為邏輯值“0”時(shí)，第一與電路25a輸出邏輯值“1”。換句話說(shuō)，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f在第一水平范圍內(nèi)且不是在由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下時(shí)，第一與電路25a輸出邏輯值“1”。類(lèi)似地，當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)單元23a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器24a的輸出為邏輯值“0”時(shí)，第二與電路26a輸出邏輯值“1”。換句話說(shuō)，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f在第二水平范圍內(nèi)且不是在由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下時(shí)，第二與電路26a輸出邏輯值“1”。
將第一與電路25a的輸出信號(hào)作為第一水平檢測(cè)信號(hào)L1a、將第二與電路26a的輸出信號(hào)作為第二水平檢測(cè)信號(hào)L2a輸出到減載單元21a。減載單元21a選擇變電站14a中的各個(gè)斷路器17a1～17ai并且輸出減載命令a。減載單元21a包括變電站A的減載單元27a，該減載單元27a將減載命令a1～a4輸出到變電站14a的負(fù)載A1～A4。
變電站A的減載單元27a接收第一水平檢測(cè)信號(hào)L1a和第二水平檢測(cè)信號(hào)L2a，并且當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)信號(hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間或者當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)信號(hào)L2a的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間時(shí)，從負(fù)載A1～A4中選擇預(yù)先確定的負(fù)載并且將減載命令a1～a4輸出到斷路器17a1～17a4。
盡管沒(méi)有示意性示出，但是變電站14b的減載單元21b中的變電站B的減載單元27b、變電站14c的減載單元21c中的變電站C的減載單元27c以及變電站14d的減載單元21d中的變電站D的減載單元27d類(lèi)似地接收第一水平檢測(cè)信號(hào)L1b～L1d和第二水平檢測(cè)信號(hào)L2b～L2d，并且當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)信號(hào)L1b～L1d的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間或者當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)信號(hào)L2b～L2d的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間時(shí)，從負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4、負(fù)載D1～D4中選擇預(yù)先確定的負(fù)載，并將減載命令b1～b4、減載命令c1～c4、減載命令d1～d4輸出到斷路器17b1～17b4、斷路器17c1～17c4、斷路器17d1～17d4。
此處，當(dāng)由于電力系統(tǒng)12的發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)切除以恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率的最大負(fù)載量基于如下假定當(dāng)根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和系統(tǒng)分離點(diǎn)而變化的電力系統(tǒng)12的最大發(fā)電不足率為大約32％時(shí)，如果切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％，則電力系統(tǒng)頻率必然恢復(fù)。此外，還假定對(duì)每次減載電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的4％被切除。
而且，為了便于說(shuō)明，還假定作為變電站14a～14d的減載候選的負(fù)載是負(fù)載A1～A4、負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4，并且分別連接到饋電線16a1～16a4、饋電線16b1～16b4、饋電線16c1～16c4以及饋電線16d1～16d4，且每個(gè)負(fù)載為負(fù)載的2％。因此，總和為電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％。
圖3是用于說(shuō)明在上述條件下，當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，根據(jù)電力系統(tǒng)頻率停留的欠頻水平和停留時(shí)間切除的負(fù)載量的圖。圖3示出了以下情況設(shè)置低于48.5Hz的頻率作為第一水平檢測(cè)單元22a～22d的第一水平范圍，設(shè)置低于48.0Hz的頻率作為第二水平檢測(cè)單元23a～23d的第二水平范圍。
當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)時(shí)，第一水平信號(hào)L1a～L1d的邏輯值變?yōu)椤?”，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)時(shí)，第二水平信號(hào)L2a～L2d的邏輯值也變?yōu)椤?”。然后，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f停留在第一水平范圍或者第二水平范圍內(nèi)預(yù)定時(shí)間或者更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，順序切除基于停留時(shí)間預(yù)先確定的負(fù)載。
例如，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)，并且停留時(shí)間等于或者大于0.5秒時(shí)，切除4％的負(fù)載。然后，即使在切除了4％的負(fù)載之后電力系統(tǒng)頻率f仍停留在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)，則1.0秒后另外切除4％的負(fù)載。如下類(lèi)似地，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f仍停留在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)時(shí)，每一秒另外切除4％的負(fù)載。最后，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f停留在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)7秒時(shí)，結(jié)果切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％。
如上所述，在以上說(shuō)明的例子中，假定電力系統(tǒng)的發(fā)電不足率為32％且通過(guò)切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％必然可以恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率的下降，因此，假定切除的負(fù)載為電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％。如果發(fā)電不足率應(yīng)超過(guò)32％，則即使切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％，也不能恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率，因此，為了保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，假定電力系統(tǒng)12的發(fā)電不足率的最大值是重要的。
當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)時(shí)，首先，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f停留短的預(yù)定時(shí)間0.2秒或更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，一次切除8％的負(fù)載。然后，如果即使在切除8％的負(fù)載之后電力系統(tǒng)頻率f仍停留在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)，則0.5秒后另外切除8％的負(fù)載。此外，如果電力系統(tǒng)頻率f仍停留在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)，則每一秒另外切除4％的負(fù)載。最后，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f停留在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)4秒時(shí)，結(jié)果切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％。因此，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率停留的欠頻水平大(在第二水平范圍內(nèi))時(shí)，在電力系統(tǒng)頻率f停留的初始時(shí)間快速(在0.2秒內(nèi))切除大量負(fù)載(8％的負(fù)載)。
順便說(shuō)一下，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)，然后變?yōu)榈谝凰椒秶鷥?nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)時(shí)，在第一水平范圍(低于48.5Hz)內(nèi)順序進(jìn)行減載。然后，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f變?yōu)楦哂诘谝凰椒秶?低于48.5Hz)時(shí)，減載結(jié)束。
圖4是將減載命令分配給作為減載候選的負(fù)載的說(shuō)明圖。換句話說(shuō)，圖4是考慮了時(shí)間的第一水平信號(hào)L1a～L1d和第二水平信號(hào)L2a～L2d到作為變電站14a～14d的減載候選的負(fù)載A1～A4、負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4的說(shuō)明圖。例如，圖4中的L1a(0.5)意味著當(dāng)?shù)谝凰叫盘?hào)L1a持續(xù)時(shí)間等于或者大于0.5秒時(shí)輸出減載命令，L2 a(0.2)意味著當(dāng)?shù)诙叫盘?hào)L2a持續(xù)時(shí)間等于或者大于0.2秒時(shí)輸出減載命令。因此，當(dāng)?shù)谝凰叫盘?hào)L1a持續(xù)時(shí)間等于或者大于0.5秒或者第二水平信號(hào)L2a持續(xù)時(shí)間等于或者大于0.2秒時(shí)，切除變電站14a的負(fù)載A1。
如下類(lèi)似地，將考慮了時(shí)間的第一水平信號(hào)L1a～L1d和第二水平信號(hào)L2a～L2d分配給作為變電站14a～14d的減載候選的負(fù)載A1～A4、負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4。如上所述，2％的負(fù)載連接到每個(gè)饋電線16a1～16a4、饋電線16b1～16b4、饋電線16c1～16c4以及饋電線16d1～16d4，因此，為了恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率f而切除的最大負(fù)載量為32％。
接著，圖5是第一實(shí)施例中減載單元的變電站A的減載單元27a的電路配置圖。變電站A的減載單元27a包括各自具有預(yù)定時(shí)間的計(jì)時(shí)器T1～T8，以及用于計(jì)算計(jì)時(shí)器T1～T8的兩個(gè)輸出的邏輯或(OR)的或電路OR1～OR4。計(jì)時(shí)器T1～T8以及或電路OR1～OR4實(shí)現(xiàn)將減載命令a1～a4分配給作為圖4所示的減載候選的負(fù)載。
例如，假定電力系統(tǒng)頻率f落在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)，且第一水平信號(hào)L1a變?yōu)檫壿嬛怠?”。在這種情況下，如果假定計(jì)時(shí)器T1、T3、T5和T7開(kāi)始其自身的計(jì)時(shí)并且當(dāng)?shù)谝凰叫盘?hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)0.5秒時(shí)，計(jì)時(shí)器T1將邏輯值“1”輸出到或電路OR1。由此，從或電路OR1將減載命令a1輸出到斷路器17a1，且切除負(fù)載A1。
如果假定在切除了負(fù)載A1之后，電力系統(tǒng)頻率f仍停留在第一水平范圍內(nèi)(低于48.5Hz)且高于第二水平范圍(低于48.0Hz)，且第一水平信號(hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)2.0秒，則計(jì)時(shí)器T3將邏輯值“1”輸出到或電路OR2。由此，從或電路OR2將減載命令a2輸出到斷路器17a2，且切除負(fù)載A2。如下類(lèi)似地，當(dāng)假定第一水平信號(hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)4.0秒時(shí)，計(jì)時(shí)器T5將邏輯值“1”輸出到或電路OR3，從或電路OR3將減載命令a3輸出到斷路器17a3，且切除負(fù)載A3。此外，當(dāng)假定第一水平信號(hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)6.0秒時(shí)，計(jì)時(shí)器T7將邏輯值“1”輸出到或電路OR4，從或電路OR4將減載命令a4輸出到斷路器17a4，且切除負(fù)載A4。
另外類(lèi)似地，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第二水平范圍內(nèi)(低于48.0Hz)且第二水平信號(hào)L2a變?yōu)檫壿嬛怠?”時(shí)，只要電力系統(tǒng)頻率f保持第二水平范圍(低于48.0Hz)，則計(jì)時(shí)器T2、T4、T6和T8將邏輯值“1”順序輸出到或電路OR1～OR4，從或電路OR1～OR4將減載命令a1～a4輸出到斷路器17a1～17a4，且切除負(fù)載A1～A4。
類(lèi)似地，變電站B的減載單元27b、變電站C的減載單元27c以及變電站D的減載單元27d也包括各自具有預(yù)定時(shí)間的八個(gè)計(jì)時(shí)器和用于計(jì)算八個(gè)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)輸出的邏輯或的四個(gè)或電路，而且八個(gè)計(jì)時(shí)器和四個(gè)或電路實(shí)現(xiàn)將減載命令b1～b4、減載命令c1～c4以及減載命令d1～d4分配給作為圖4所示的減載候選的負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4。
在以上說(shuō)明中，假定如果切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％，則電力系統(tǒng)頻率f恢復(fù)，那么當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)最多切除整個(gè)負(fù)載的32％，然而，不少于電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％或者不多于電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％也可以接受。只需要根據(jù)假定的發(fā)電不足率的最大值進(jìn)行設(shè)置，該發(fā)電不足率根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件和系統(tǒng)分離點(diǎn)而變化。此外，對(duì)每次切除將要切除的負(fù)載量設(shè)為負(fù)載的4％，然而，可以接受負(fù)載的3％或者負(fù)載的2％等更少量的負(fù)載。而且，設(shè)置頻率水平范圍以將其分為兩個(gè)水平，即第一水平范圍和第二水平范圍，然而，可以設(shè)置更多的多水平范圍。在這種情況下，可以以更細(xì)的方式恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率。
根據(jù)第一實(shí)施例，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率停留在由欠頻水平檢測(cè)單元20a～20d判斷的任一欠頻水平時(shí)，減載單元21a～21d基于停留時(shí)間來(lái)順序切除預(yù)先確定的負(fù)載，因此，根據(jù)電力系統(tǒng)頻率的恢復(fù)程度切除負(fù)載，因而可以將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)。此外，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率停留的欠頻水平大時(shí)，在電力系統(tǒng)頻率停留的初始時(shí)間帶快速切除大量負(fù)載，因此，可以快速恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率。
接著，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a的塊配置圖。在第二實(shí)施例中，相對(duì)于圖2所示的第一實(shí)施例另外配備了頻率變化率檢測(cè)單元31a。相同的附圖標(biāo)記用于表示與圖2相同的組件，并省略其說(shuō)明。
當(dāng)在由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率f變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定值的值時(shí)，頻率變化率檢測(cè)單元31a判斷等于或者小于預(yù)定值的預(yù)定范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)頻率的變化率，并且該頻率變化率檢測(cè)單元31a包括判斷等于或者小于預(yù)定值的預(yù)定范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)頻率變化率的頻率變化率檢測(cè)單元32a、當(dāng)電壓等于或者小于預(yù)定值時(shí)輸出邏輯值“1”的欠壓繼電器33a、當(dāng)頻率變化率檢測(cè)單元32a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器33a的輸出為邏輯值“0”時(shí)輸出邏輯值“1”的第三與電路34a。
頻率變化率檢測(cè)單元32a測(cè)量從接收到的電力系統(tǒng)頻率f變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定范圍內(nèi)的上限值時(shí)到該電力系統(tǒng)頻率f下降到預(yù)定范圍內(nèi)的下限值時(shí)的時(shí)間段，且當(dāng)該時(shí)間段變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)先確定的多個(gè)限制值中的任何一個(gè)時(shí)，頻率變化率檢測(cè)單元輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。換句話說(shuō)，頻率變化率檢測(cè)單元32a根據(jù)與該多個(gè)限制值相對(duì)應(yīng)的變化率輸出多種輸出信號(hào)。
例如，在預(yù)定電力系統(tǒng)頻率為50Hz的電力系統(tǒng)中，如果假定設(shè)置48.8Hz作為預(yù)定范圍內(nèi)的上限值，設(shè)置48.0Hz作為預(yù)定范圍內(nèi)的下限值，設(shè)置第一限制值0.4秒、第二限制值0.5秒、第三限制值1.0秒以及第四限制值2.0秒作為多個(gè)限制值，且從接收到的電力系統(tǒng)頻率f變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定范圍內(nèi)的上限值(48.8Hz)時(shí)到該電力系統(tǒng)頻率f下降到預(yù)定范圍內(nèi)的下限值(48.0Hz)時(shí)的時(shí)間段為0.6秒，則該時(shí)間等于或者小于第三限制值1.0秒但超過(guò)第二限制值0.5秒，因此，將與第三限制值1.0秒相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”輸出。
當(dāng)電壓V1a的電壓值Va等于或者小于預(yù)定值時(shí)，欠壓繼電器33a輸出邏輯值“1”。配備欠壓繼電器33a以將由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象與由于電力系統(tǒng)12的發(fā)電不足而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象區(qū)分開(kāi)來(lái)，并且在由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下防止進(jìn)行減載。
當(dāng)頻率變化率檢測(cè)單元32a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器33a的輸出為邏輯值“0”時(shí)，第三與電路34a輸出邏輯值“1”。換句話說(shuō)，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f的變化率變?yōu)榈扔诨蛘咝∮诙鄠€(gè)限制值中的任何一個(gè)，且不是在由于失步而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下時(shí)，第三與電路34a輸出與限制值相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。
將第一與電路25a的輸出信號(hào)作為第一水平檢測(cè)信號(hào)L1a、將第二與電路26a的輸出信號(hào)作為第二水平檢測(cè)信號(hào)L2a、將第三與電路34a的輸出信號(hào)作為頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)輸出到減載單元21a。
減載單元21a的變電站A的減載單元27a接收第一水平檢測(cè)信號(hào)L1a、第二水平檢測(cè)信號(hào)L2a以及頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)，且當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)信號(hào)L1a的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間，或者當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)信號(hào)L2a的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間，或者當(dāng)輸入頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)的邏輯值“1”時(shí)，減載單元27a從負(fù)載A1～A4中選擇預(yù)先確定的負(fù)載并且將減載命令a1～a4輸出到斷路器17a1～17a4。
類(lèi)似地，變電站B的減載單元27b、變電站C的減載單元27c、以及變電站D的減載單元27d接收第一水平檢測(cè)信號(hào)L1b～L1d、第二水平檢測(cè)信號(hào)L2b～L2d以及頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Mb(T)～Md(T)，且當(dāng)?shù)谝凰綑z測(cè)信號(hào)L1b～L1d、第二水平檢測(cè)信號(hào)L2b～L2d以及頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Mb(T)～Md(T)中的任何一個(gè)變?yōu)檫壿嬛怠?”且第一水平檢測(cè)信號(hào)L1b～L1d的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間，或者當(dāng)?shù)诙綑z測(cè)信號(hào)L2b～L2d的邏輯值“1”持續(xù)預(yù)定時(shí)間，或者當(dāng)輸入頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Mb(T)～Md(T)的邏輯值“1”時(shí)，從負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4中選擇預(yù)先確定的負(fù)載，并且將減載命令b1～b4、減載命令c1～c4以及減載命令d1～d4輸出到斷路器17b1～17b4、斷路器17c1～17c4以及斷路器17d1～17d4。
圖7是當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)根據(jù)電力系統(tǒng)頻率變化率切除的負(fù)載量的說(shuō)明圖。圖7示出以下情況設(shè)置48.8Hz作為用于檢測(cè)電力系統(tǒng)頻率變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定值的預(yù)定范圍內(nèi)的上限值，設(shè)置48.0Hz作為該預(yù)定范圍內(nèi)的下限值。圖7還示出以下情況設(shè)置四個(gè)限制值作為電力系統(tǒng)頻率在預(yù)定范圍內(nèi)的上限值和預(yù)定范圍內(nèi)的下限值之間下降的時(shí)間的限制值，設(shè)置0.4秒作為第一限制值，設(shè)置0.5秒作為第二限制值，設(shè)置1.0秒作為第三限制值，設(shè)置2.0秒作為第四限制值。
當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定范圍內(nèi)的上限值(48.8Hz)時(shí)，頻率變化率檢測(cè)單元32a開(kāi)始計(jì)時(shí)并且監(jiān)視電力系統(tǒng)頻率f是否變?yōu)轭A(yù)定范圍內(nèi)的下限值(48.0Hz)。然后，測(cè)量電力系統(tǒng)頻率f從預(yù)定范圍內(nèi)的上限值(48.8Hz)變?yōu)轭A(yù)定范圍內(nèi)的下限值(48.0Hz)所需的時(shí)間，并且判斷測(cè)量的所需時(shí)間是否等于或者小于第一限制值0.4秒、第二限制值0.5秒、第三限制值1.0秒以及第四限制值2.0秒中的任何一個(gè)。然后，如果該時(shí)間等于或者小于限制值中的任何一個(gè)，則輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。
例如，在欠壓繼電器33a～33d沒(méi)有檢測(cè)到任何欠壓的狀態(tài)下，當(dāng)所需時(shí)間等于或者小于第一限制值0.4秒時(shí)，從頻率變化率檢測(cè)單元31a～33d輸出頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(0.4)～Md(0.4)，且通過(guò)減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的32％。這是為了快速恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率f，因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)頻率的變化率大。當(dāng)該時(shí)間等于或者小于第二限制值0.5秒時(shí)，從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d輸出頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(0.5)～Md(0.5)，且通過(guò)減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的24％。
如下類(lèi)似地，當(dāng)該時(shí)間等于或者小于第三限制值1.0秒時(shí)，從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d輸出頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(1.0)～Md(1.0)，且通過(guò)減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的16％，當(dāng)該時(shí)間等于或者小于第四限制值2.0秒時(shí)，從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d輸出頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(2.0)～Md(2.0)，且通過(guò)減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的8％。順便提一下，當(dāng)測(cè)量的時(shí)間超過(guò)第四限制值2.0秒時(shí)(當(dāng)變化率小時(shí))，不輸出頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)～Md(T)，因此不通過(guò)頻率變化率檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行減載。如上所述，由頻率變化率檢測(cè)單元31a判斷的預(yù)定范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)頻率的變化率越大，則通過(guò)減載單元21a切除的負(fù)載就越多，且當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f的變化率小時(shí)，不進(jìn)行減載。
圖8是在第二實(shí)施例中將減載命令分配給作為減載候選的負(fù)載的說(shuō)明圖。與圖4所示的第一實(shí)施例相比，另外分配給頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)～Md(T)。
當(dāng)?shù)谝凰叫盘?hào)L1a持續(xù)0.5秒或者更長(zhǎng)時(shí)間，或者當(dāng)?shù)诙叫盘?hào)L2a持續(xù)0.2秒或者更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，切除變電站14a的負(fù)載A1。此外，通過(guò)頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(0.4)、Ma(0.5)、Ma(1.0)和Ma(2.0)將其切除。
如下類(lèi)似地，對(duì)作為變電站14a～14d的減載候選的負(fù)載A1～A4、負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4，分配給考慮了時(shí)間的第一水平信號(hào)L1a～L1d以及第二水平信號(hào)L2a～L2d以及頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)～Md(T)。如上所述，對(duì)于每個(gè)饋電線16a1～16a4、饋電線16b1～16b4、饋電線16c1～16c4以及饋電線16d1～16d4，分別連接2％的負(fù)載，因此，要切除以恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率的最大負(fù)載量為32％。
接著，圖9是第二實(shí)施例中減載單元21a的變電站A的減載單元27a的電路配置圖。變電站A的減載單元27a包括各自具有預(yù)定時(shí)間的計(jì)時(shí)器T1～T8和用于計(jì)算計(jì)時(shí)器T1～T8的兩個(gè)輸出與頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(0.4)、Ma(0.5)、Ma(1.0)及Ma(2.0)的組合的邏輯或的或電路OR1～OR4。計(jì)時(shí)器T1～T8以及或電路OR1～OR4實(shí)現(xiàn)將減載命令a1～a4分配給作為圖8所示的減載候選的負(fù)載。
例如，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T1和T2的輸出信號(hào)、Ma(0.4)、Ma(0.5)、Ma(1.0)以及Ma(2.0)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR1的減載命令a1輸出到斷路器17a1且切除負(fù)載A1。類(lèi)似地，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T3和T4的輸出信號(hào)、Ma(0.4)、Ma(0.5)以及Ma(1.0)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR2的減載命令a2輸出到斷路器17a2且切除負(fù)載A2。當(dāng)由計(jì)時(shí)器T5和T6的輸出信號(hào)、Ma(0.4)以及Ma(0.5)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR3的減載命令a3輸出到斷路器17a3且切除負(fù)載A3。此外，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T7和T8的輸出信號(hào)以及Ma(0.4)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR4的減載命令a4輸出到斷路器17a4且切除負(fù)載A4。
類(lèi)似地，變電站B的減載單元27b、變電站C的減載單元27c以及變電站D的減載單元27d也包括各自具有預(yù)定時(shí)間的八個(gè)計(jì)時(shí)器和用于計(jì)算八個(gè)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)輸出與頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Mb(0.4)～Mb(2.0)、Mc(0.4)～Mc(2.0)以及Md(0.4)～Md(2.0)的組合的邏輯或的四個(gè)或電路，且八個(gè)計(jì)時(shí)器和四個(gè)或電路實(shí)現(xiàn)將減載命令b1～b4、減載命令c1～c4、以及減載命令d1～d4分配給作為圖8所示的減載候選的負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4。
在上面的說(shuō)明中，頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d配備有欠壓繼電器33a～33d，然而，頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d也可以共享欠頻水平檢測(cè)單元20a～20d的欠壓繼電器24a～24d。換句話說(shuō)，也可以省略頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d的欠壓繼電器33a～33d且將欠頻水平檢測(cè)單元20a～20d的欠壓繼電器24a～24d的輸出信號(hào)輸入到頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d的第三與電路34a～34d。
根據(jù)第二實(shí)施例，除了第一實(shí)施例中的效果之外，還可以更快地恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率，因?yàn)槿绻?dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率變化率大，則電力系統(tǒng)頻率變化率越大，被快速切除的負(fù)載就越多。換句話說(shuō)，可以防止電力系統(tǒng)頻率停留在下降范圍大的狀態(tài)。
接著，說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖10是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)11a的塊配置圖。在第三實(shí)施例中，頻率變化率檢測(cè)單元31a配備有兩個(gè)頻率變化率檢測(cè)單元(第一頻率變化率檢測(cè)單元35a和第二頻率變化率檢測(cè)單元36a)，并且據(jù)此在圖10所示的第三實(shí)施例中配備兩個(gè)與電路(第三與電路34a和第四與電路37a)。由此，如果當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)電力系統(tǒng)頻率變化率大，則分兩步進(jìn)行減載以抑制減載后電力系統(tǒng)電壓的上升。相同的附圖標(biāo)記用于表示與圖2相同的組件，并省略其重復(fù)說(shuō)明。
第三實(shí)施例中的頻率變化率檢測(cè)單元31a包括作為等于或者小于電力系統(tǒng)頻率預(yù)定值的預(yù)定范圍的兩個(gè)預(yù)定范圍(第一預(yù)定范圍和第二預(yù)定范圍)。第一頻率變化率檢測(cè)單元35a包括第一預(yù)定范圍，第二頻率變化率檢測(cè)單元36a包括第二預(yù)定范圍。于是，第一頻率變化率檢測(cè)單元35a判斷第一預(yù)定范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)頻率的變化率，第二頻率變化率檢測(cè)單元36a判斷第二預(yù)定范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)頻率的變化率。
第一頻率變化率檢測(cè)單元35a測(cè)量接收到的電力系統(tǒng)頻率f下降通過(guò)第一預(yù)定范圍所需的時(shí)間，如果該時(shí)間等于或者小于預(yù)先確定的兩個(gè)或更多個(gè)限制值中的任何一個(gè)，則第一頻率變化率檢測(cè)單元35a輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。類(lèi)似地，第二頻率變化率檢測(cè)單元36a測(cè)量接收到的電力系統(tǒng)頻率f下降通過(guò)第二預(yù)定范圍所需的時(shí)間，如果該時(shí)間等于或者小于預(yù)先確定的兩個(gè)或者更多個(gè)限制值中的任何一個(gè)，則第二頻率變化率檢測(cè)單元36a輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1。換句話說(shuō)，第一頻率變化率檢測(cè)單元35a和第二頻率變化率檢測(cè)單元36a根據(jù)與兩個(gè)或者更多個(gè)限制值對(duì)應(yīng)的變化率輸出多種輸出信號(hào)。
當(dāng)電力系統(tǒng)電壓等于或者小于預(yù)定值時(shí)，欠壓繼電器33a輸出邏輯值“1”。當(dāng)?shù)谝活l率變化率檢測(cè)單元35a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器33a的輸出為邏輯值“0”時(shí)，第三與電路34a輸出邏輯值“1”；當(dāng)?shù)诙l率變化率檢測(cè)單元36a的輸出為邏輯值“1”且欠壓繼電器33a的輸出為邏輯值“0”時(shí)，第四與電路37a輸出邏輯值“1”。
例如，如圖11所示，假定在預(yù)定電力系統(tǒng)頻率為50Hz的電力系統(tǒng)中，設(shè)置48.8Hz～48.5Hz作為第一預(yù)定范圍，設(shè)置48.8Hz～48.0Hz作為第二預(yù)定范圍。此外，還假定設(shè)置第一限制值0.5秒、第二限制值0.6秒、第三限制值0.9秒、第四限制值1.2秒、第五限制值1.6秒以及第六限制值2.0秒作為第一預(yù)定范圍內(nèi)的多個(gè)限制值，設(shè)置第一限制值0.3秒、第二限制值0.4秒、第三限制值0.5秒、第四限制值0.6秒、第五限制值0.9秒以及第六限制值1.3秒作為第二預(yù)定范圍內(nèi)的多個(gè)限制值。
此處，假定電力系統(tǒng)頻率f下降通過(guò)第一預(yù)定范圍(48.8Hz～48.5Hz)所需的時(shí)間為0.8秒，且下降通過(guò)第二預(yù)定范圍(48.8Hz～48.0Hz)所需的時(shí)間為1.1秒，那么下降通過(guò)第一預(yù)定范圍(48.8Hz～48.5Hz)所需的時(shí)間等于或者小于第一預(yù)定范圍內(nèi)的第三限制值0.9秒且超過(guò)第二限制值0.6秒，因此，第一頻率變化率檢測(cè)單元35a～35d輸出與第三限制值0.9秒對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。然后，在由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下，欠壓繼電器33a～33d的輸出為邏輯值“ 0”，因此，第一與電路34a～34d輸出M1a(0.9)～M1d(0.9)作為與第三限制值0.9秒對(duì)應(yīng)的第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(T)～M1d(T)。
另一方面，電力系統(tǒng)頻率f下降通過(guò)第二預(yù)定范圍(48.8Hz～48.0Hz)所需的時(shí)間等于或者小于第二預(yù)定范圍內(nèi)的第六限制值1.3秒且超過(guò)第五限制值0.9秒，因此，第二頻率變化率檢測(cè)單元36a～36d輸出與第六限制值1.3秒對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。然后，在由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率f的下降現(xiàn)象的情況下，欠壓繼電器33a～33d的輸出為邏輯值“0”，因此，第二與電路37a～37d輸出M2a(1.3)～M2d(1.3)作為與第六限制值1.3秒對(duì)應(yīng)的第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(T)～M2d(T)。
此處，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第一預(yù)定范圍內(nèi)(48.8Hz～48.5Hz)時(shí)，第一頻率變化率檢測(cè)單元35a～35d開(kāi)始計(jì)時(shí)并且監(jiān)視電力系統(tǒng)頻率f是否變?yōu)榈谝活A(yù)定范圍(48.8Hz～48.5Hz)內(nèi)的下限值。然后，測(cè)量電力系統(tǒng)頻率f降到第一預(yù)定范圍內(nèi)的下限值(48.5Hz)所需的時(shí)間，并且判斷所測(cè)量的時(shí)間是否等于或者小于第一預(yù)定范圍內(nèi)的第一限制值0.5秒、第二限制值0.6秒、第三限制值0.9秒、第四限制值1.2秒、第五限制值1.6秒以及第六限制值2.0秒中的任何一個(gè)。當(dāng)該時(shí)間等于或者小于限制值中的任何一個(gè)時(shí)，輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。
類(lèi)似地，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f落在第二預(yù)定范圍內(nèi)(48.8Hz～48.0Hz)時(shí)，第二頻率變化率檢測(cè)單元36a～36d開(kāi)始計(jì)時(shí)并且監(jiān)視電力系統(tǒng)頻率f是否變?yōu)榈诙A(yù)定范圍(48.8Hz～48.0Hz)內(nèi)的下限值。然后，測(cè)量電力系統(tǒng)頻率f降到第二預(yù)定范圍內(nèi)的下限值(48.0Hz)所需的時(shí)間，并且判斷所測(cè)量的時(shí)間是否等于或者小于第二預(yù)定范圍內(nèi)的第一限制值0.3秒、第二限制值0.4秒、第三限制值0.5秒、第四限制值0.6秒、第五限制值0.9秒以及第六限制值1.3秒中的任何一個(gè)。當(dāng)該時(shí)間等于或者小于限制值中的任何一個(gè)時(shí)，輸出與該限制值對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)作為邏輯值“1”。
例如，在欠壓繼電器33a～33d沒(méi)有檢測(cè)到任何欠壓的狀態(tài)下，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率f花費(fèi)0.5秒下降通過(guò)第一預(yù)定范圍(48.8Hz～48.5Hz)且花費(fèi)0.7秒下降通過(guò)第二預(yù)定范圍(48.8Hz～48.0Hz)時(shí)，從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d的第一頻率變化率檢測(cè)單元35a～35d輸出第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(0.6)～M1d(0.6)，且從第二頻率變化率檢測(cè)單元36a～36d輸出第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(0.9)～M2d(0.9)。當(dāng)從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d的第一頻率變化率檢測(cè)單元35a～35d輸出第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(0.6)～M1d(0.6)時(shí)，減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的16％，且當(dāng)從頻率變化率檢測(cè)單元31a～31d的第二頻率變化率檢測(cè)單元36a～36d輸出第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(0.9)～M2d(0.9)時(shí)，減載單元21a～21d切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的6％。
如上所述，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率的變化率大且電力系統(tǒng)頻率f被快速恢復(fù)，并且結(jié)果切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的22％時(shí)，首先在第一步驟中切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的16％，然后在第二步驟中切除電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的6％。因此，可以抑制減載后發(fā)生的電力系統(tǒng)電壓的上升范圍。
換句話說(shuō)，當(dāng)切除電力系統(tǒng)負(fù)載時(shí)，電力系統(tǒng)電壓根據(jù)減載量暫時(shí)上升。因此，如果一次切除大量負(fù)載，則電力系統(tǒng)電壓的上升也大，從將電力系統(tǒng)電壓保持在預(yù)定值的觀點(diǎn)出發(fā)這是不可接受的。此外，電力系統(tǒng)電壓在電力系統(tǒng)頻率f已下降的狀態(tài)下上升，因此，例如可能會(huì)出現(xiàn)連接到電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的過(guò)激勵(lì)保護(hù)繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
一般說(shuō)來(lái)，在發(fā)電機(jī)中配置當(dāng)發(fā)電機(jī)端子電壓與電力系統(tǒng)頻率的比值(V/F)超過(guò)預(yù)定值時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的V/F繼電器作為過(guò)激勵(lì)保護(hù)繼電器，且當(dāng)電力系統(tǒng)電壓在電力系統(tǒng)頻率f已下降的狀態(tài)下上升時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)V/F繼電器運(yùn)轉(zhuǎn)且發(fā)電機(jī)從電力系統(tǒng)中解列的情況。當(dāng)由于整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，如果盡管為了恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率進(jìn)行了減載發(fā)電機(jī)仍從電力系統(tǒng)中解列，則相反導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電不足，且變得難以保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
因此，有必要盡可能地抑制由減載造成的電力系統(tǒng)電壓的上升，且當(dāng)電力系統(tǒng)頻率的變化率大且電力系統(tǒng)頻率f被快速恢復(fù)時(shí)，分兩個(gè)步驟切除電力系統(tǒng)的負(fù)載。例如， 當(dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降且結(jié)果切除整個(gè)電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的22％時(shí)，如上所述，在第一步驟中切除16％的負(fù)載，在第二步驟中切除6％的負(fù)載。首先，當(dāng)在第一步驟中切除16％的負(fù)載時(shí)，電力系統(tǒng)電壓暫時(shí)上升，然而，與一次切除整個(gè)電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的22％的情況相比，電力系統(tǒng)電壓的上升得到抑制。
此外，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的端子電壓的自動(dòng)電壓調(diào)整器AVR(automatic Voltage regulator)調(diào)整已暫時(shí)上升的電力系統(tǒng)電壓使得發(fā)電機(jī)的端子電壓變?yōu)轭A(yù)定值，因此，在第二步驟中的減載時(shí)，電力系統(tǒng)頻率呈現(xiàn)恢復(fù)的趨勢(shì)。在這種情況下，在第二步驟中切除整個(gè)電力系統(tǒng)整個(gè)負(fù)載的6％，抑制了減載后的電力系統(tǒng)電壓的上升。
圖12是將減載命令分配給作為第三實(shí)施例中的減載候選的負(fù)載的說(shuō)明圖。與圖8所示的第二實(shí)施例相比，代替頻率變化率檢測(cè)信號(hào)Ma(T)～Md(T)，另外分配給第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(T)～M1d(T)以及第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(T)～M2d(T)。
當(dāng)?shù)谝凰叫盘?hào)L1a持續(xù)0.5秒或更長(zhǎng)時(shí)間，或者當(dāng)?shù)诙叫盘?hào)L2a持續(xù)0.2秒或更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)切除變電站14a的負(fù)載A1。此外，通過(guò)第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(0.5)、M1a(0.6)、M1a(0.9)、M1a(1.2)、M1a(1.6)以及M1a(2.0)切除負(fù)載A1。
如下類(lèi)似地，對(duì)于作為變電站14a～14d的減載候選的負(fù)載A1～A4、負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4以及負(fù)載D1～D4，分配給考慮了時(shí)間的第一水平信號(hào)L1a～L1d和第二水平信號(hào)L2a～L2d，以及第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(T)～M1d(T)和第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(T)～M2d(T)。如上所述，分別將2％的負(fù)載連接到每個(gè)饋電線16a1～16a4、饋電線16b1～16b4、饋電線16c1～16c4以及饋電線16d1～16d4，因此，要切除以恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率的最大負(fù)載量為32％。
接著，圖13是第三實(shí)施例中減載單元的變電站A的減載單元27a的電路配置圖。變電站A的減載單元27a包括各自具有預(yù)定時(shí)間的計(jì)時(shí)器T1～T8和用于計(jì)算計(jì)時(shí)器T1～T8的兩個(gè)輸出與第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1a(0.5)、M1a(0.6)、M1a(0.9)、M1a(1.2)、M1a(1.6)、M1a(2.0)及第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2a(0.3)、M2a(0.4)、M2a(0.5)、M2a(0.6)、M2a(0.9)、M2a(1.3)的組合的邏輯或的或電路OR1～OR4。計(jì)時(shí)器T1～T8以及或電路OR1～OR4實(shí)現(xiàn)將減載命令a1～a4分配給作為圖12所示的減載候選的負(fù)載。
例如，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T1和T2的輸出信號(hào)、M1a(0.5)、M1a(0.6)、M1a(0.9)、M1a(1.2)、M1a(1.6)及M1a(2.0)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR1的減載命令a1輸出到斷路器17a1并且切除負(fù)載A1。類(lèi)似地，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T3和T4的輸出信號(hào)、M1a(0.5)、M1a(0.6)、M1a(0.9)、M1a(1.2)及M1a(1.6)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR2的減載命令a2輸出到斷路器17a2并且切除負(fù)載A2。當(dāng)由計(jì)時(shí)器T5和T6的輸出信號(hào)、以及M1a(0.5)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR3的減載命令a3輸出到斷路器17a3并且切除負(fù)載A3。此外，當(dāng)由計(jì)時(shí)器T7和T8的輸出信號(hào)、M2a(0.3)、M2a(0.4)、M2a(0.5)、M2a(0.6)、M2a(0.9)及M2a(1.3)中的任何一個(gè)輸入邏輯值“1”時(shí)，將或電路OR4的減載命令a4輸出到斷路器17a4并且切除負(fù)載A4。
類(lèi)似地，變電站B的減載單元27b、變電站C的減載單元27c、變電站D的減載單元27d包括各自具有預(yù)定時(shí)間的八個(gè)計(jì)時(shí)器和用于計(jì)算八個(gè)計(jì)時(shí)器的兩個(gè)輸出、第一頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M1b(T)～M1d(T)以及第二頻率變化率檢測(cè)信號(hào)M2b(T)～M2d(T)的組合的邏輯或的四個(gè)或電路，且每個(gè)變電站的八個(gè)計(jì)時(shí)器和四個(gè)或電路實(shí)現(xiàn)分別將減載命令b1～b4、減載命令c1～c4以及減載命令d1～d4分配給作為圖12所示的減載候選的負(fù)載B1～B4、負(fù)載C1～C4、以及負(fù)載D1～D4。
在上面的說(shuō)明中，說(shuō)明了配備兩個(gè)頻率變化率檢測(cè)單元的情況，然而，可以配備三個(gè)或者更多個(gè)頻率變化率檢測(cè)單元。在這種情況下，分三步或者多步進(jìn)行減載，因此可以以更細(xì)的方式抑制減載后電力系統(tǒng)電壓的上升。
根據(jù)第三實(shí)施例，除了第二實(shí)施例中的效果之外，可以抑制減載后電力系統(tǒng)電壓的上升，因?yàn)楫?dāng)由于發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，如果電力系統(tǒng)頻率的變化率大，則以三步或者多步進(jìn)行減載。因此，可以防止過(guò)激勵(lì)保護(hù)繼電器的運(yùn)轉(zhuǎn)以及發(fā)電機(jī)從電力系統(tǒng)中解列。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，可以將本發(fā)明的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用于恢復(fù)由于電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致的欠頻的情況。換句話說(shuō)，根據(jù)電力系統(tǒng)頻率的恢復(fù)程度進(jìn)行減載，因此可以將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)。另外，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率的變化率大時(shí)，電力系統(tǒng)頻率的變化率越大，則被快速切除的負(fù)載就越多，因此可以快速恢復(fù)電力系統(tǒng)頻率。此時(shí)，進(jìn)行減載使得可以抑制減載后電力系統(tǒng)電壓的上升，因此可以防止過(guò)激勵(lì)保護(hù)繼電器的運(yùn)轉(zhuǎn)以及發(fā)電機(jī)從電力系統(tǒng)中解列。
權(quán)利要求
1.一種欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，該欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)將所述電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)并且穩(wěn)定地管理所述電力系統(tǒng)，該欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)包括欠頻水平檢測(cè)單元，當(dāng)由于該電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致該電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，該欠頻水平檢測(cè)單元判斷該電力系統(tǒng)頻率的欠頻水平；以及減載單元，其基于當(dāng)所述電力系統(tǒng)頻率停留在由所述欠頻水平檢測(cè)單元判斷的任一欠頻水平時(shí)的停留時(shí)間，順序切除預(yù)先確定的負(fù)載，并且當(dāng)所述電力系統(tǒng)頻率停留的所述欠頻水平大時(shí)，此時(shí)快速地切除更多的負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，配備頻率變化率檢測(cè)單元，當(dāng)由于該電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致該電力系統(tǒng)頻率下降且所述電力系統(tǒng)頻率變?yōu)榈扔诨蛘咝∮陬A(yù)定值時(shí)，該頻率變化率檢測(cè)單元判斷等于或者小于該預(yù)定值的預(yù)定范圍內(nèi)的所述電力系統(tǒng)頻率的變化率；并且由所述頻率變化率檢測(cè)單元判斷的所述預(yù)定范圍內(nèi)的該電力系統(tǒng)頻率的變化率越大，則由所述減載單元切除的負(fù)載就越多。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率變化率檢測(cè)單元包括兩個(gè)或者更多個(gè)預(yù)定范圍作為等于或者小于所述預(yù)定值的預(yù)定范圍；判斷各預(yù)定范圍內(nèi)的所述電力系統(tǒng)頻率的變化率；并且由所述頻率變化率檢測(cè)單元判斷的各預(yù)定范圍內(nèi)的該電力系統(tǒng)頻率的變化率越大，則由所述減載單元切除的負(fù)載就越多。
全文摘要
一種欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，該欠頻減載保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)將電力系統(tǒng)頻率恢復(fù)到預(yù)定范圍內(nèi)來(lái)穩(wěn)定管理電力系統(tǒng)。當(dāng)由于電力系統(tǒng)發(fā)電不足而導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率下降時(shí)，欠頻水平檢測(cè)單元判斷電力系統(tǒng)頻率的欠頻水平，并且減載單元基于當(dāng)電力系統(tǒng)頻率停留在由欠頻水平檢測(cè)單元判斷的任一欠頻水平時(shí)的停留時(shí)間來(lái)順序切除預(yù)先確定的負(fù)載，并且當(dāng)電力系統(tǒng)頻率停留的欠頻水平大時(shí)，此時(shí)快速地切除更多的負(fù)載。
文檔編號(hào)H02J3/24GK1938920SQ20048004271
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者月田自郎, 安田忠彰, 今井伸一 申請(qǐng)人:東京電力株式會(huì)社