自动低频(低压)减负荷控制新模式及其整定计算方法 技术领域：本发明属电力系统稳定控制领域。背景技术：目前，电力系统自动低频(低压)减负荷装置的配置模式一般由基本轮加后备轮(特殊轮或长延时轮)构成。假定某系统最大功率缺额为Δp(ΔU)，该功率缺额方式所对应的频率变化率为df/dt(du/dt)，满足该方式的低频减载方案的首轮动作频率为f1，末级动作频率为fn，有选择性的最小动作频率差为Δf，则动作轮级n为：n=f1-fnΔf+1]]>Δf=2Δf1+dfdt·Δt+Δfy]]>
Δt＝2Δt1+Δty
式中Δf1为频率测量元件的精度，Δt1为时间测量元件的精度(考虑到最严重的情况，即上一级有最大正误差，下一级有最大负误差，故取2Δf1、2Δt1)。dfdt·Δt]]>为时间Δt内的频率变化值，其中df/dt为频率变化率，它与系统功率缺额成比例，Δt为具有选择性的最小时差。Δfy、Δty分别为频率裕度和时间裕度(低压减载类似)。
为了使装置有效动作，nΔt必须小于首轮动作到末级动作的时间t，否则可能造成后几轮还没出口，频率已经下降到系统所不能允许的程度，由于Δt不变，为了满足选择性要求和确保大的功率缺额方式下系统的稳定，整个自动低频(低压)减负荷方案只有采取限制动作轮级和提高首轮动作频率二种手段。因此这样的配置模式及其相应的整定计算方法在工程实际中有几个问题难以较好协调：
一是装置的最高一轮(首轮)频率(电压)启动值的确定。因为确定装置首轮动作频率(电压)值必须考虑两个因素，即：既要有利于抑制最严重的系统频率(电压)下降方式下频率(电压)的下降深度，又要有利于充分利用系统旋转备用容量。从抑制系统频率(电压)下降深度看，首轮动作频率(电压)越高越好；从充分利用系统备用容量方面考虑，则首轮动作频率(电压)越低越好。在现行模式下，现有规程规定以及工程实际，都没有很好地解决这一问题。
二是各轮级间动作频率(电压)值和延时难以较好确定。为抑制系统功率缺额过大、系统频率(电压)变化速度过快方式下的系统频率(电压)下降深度，要求各轮级间的启动频率(电压)差别要小，延时要短。这样以满足最严重功率缺额方式的整定计算方法，在较小功率缺额方式下将造成负荷过切量过大和频率(电压)恢复超调。
三是在装置各轮的负荷分配上，由于没有较好地办法抑制系统频率(电压)下降深度，工程实际中对前几轮分配的负荷份额往往较大，难以较好满足不同运行方式的要求。
上述基于“基本轮+后备轮”的低频(低压)减负荷控制模式及其整定计算方法，应用于工程实际的后果往往是：为了满足最严重的系统频率(电压)下降方式要求，不得不提高首轮频率动作值、加大前几轮的负荷控制量，同时，由于最严重的频率下降方式所对应的频率变化速度快，装置的总轮次也受到了限制。这样的控制模式，一方面会使系统备用容量得不到充分利用，另一方面极易发生负荷过切、引起频率(电压)恢复的超调。
自动低频(低压)减负荷装置可能造成的过切可以分为两部分。第一部分为：装置前一轮动作后，虽然系统频率已开始回升，但由于此时系统频率仍然低于下一轮的动作频率而引起下一轮动作造成的过切，或者是虽然装置某一轮在某一故障情况下应该动作，但由于运行方式的变化，该轮所控制的负荷量大于整定计算方式下的负荷量(或大于系统故障时刻的功率缺额)所引起的过切；第二部分为旋转备用容量没有充分启动造成的过切(即在发生功率缺额时，由于机组调速器具有惯性，加上调速器动作、机组出力开始增加到机组达到最大出力需要一定时间，因此，有可能系统旋转备用容量还没有充分启动，装置已经动作切除了可以不切除的负荷)。
这样的模式中，减少动作轮级就必须增加每轮所控制的负荷量，第一部分的过切就相应增加，而提高首轮动作频率又会增加第二部分的过切量。发明内容：本发明目的就是为了更好地协调上述关系，提高低频(低压)减负荷的精度，减少负荷过切、防止系统频率(电压)超调。
本发明解决上述问题的方法是：
1.提出并引入紧急轮概念。根据频率变化率df/dt(电压变化率du/dt)与系统功率缺额大小成比例的特点，利用df/dt(du/dt)加速切负荷构成新的轮级，即把根据df/dt(du/dt)大小启动基本轮第一轮时加速启动基本轮第二轮的定义为紧急第一轮，启动基本轮第一轮时加速启动基本轮第二、第三轮的定义为紧急第二轮，依次类推。这样，以df/dt(du/dt)为判据就构成了相对独立的紧急轮。较小功率缺额方式下，由基本轮和后备轮动作切除负荷恢复系统频率(电压)，严重功率缺额方式则由紧急轮动作快速抑制系统频率(电压)的下降，然后通过未被加速的基本轮和后备轮恢复系统频率(电压)。
2.在整定计算中，基本轮及后备轮所对应的方式为系统常见功率缺额方式，其控制的负荷总量为系统可能遇到的最大功率缺额，基本轮首轮动作频率(电压)、末轮动作频率(电压)以及各轮级间的频率(电压)差别值、延时长短等，以满足常见功率缺额方式要求确定；紧急轮的df/dt(du/dt)启动值在常见功率缺额方式与最大功率缺额方式的df/dt(du/dt)值之间，不同的轮级对应常见功率缺额方式与最大功率缺额方式间的不同方式，紧急最后一轮的df/dt(du/dt)值与最严重功率缺额方式下的df/dt(du/dt)值对应。
这样，低频(低压)减负荷控制模式就变成了“紧急轮+基本轮+后备轮”的新模式。
新的低频(低压)减负荷控制模式中，由于紧急轮可以有效抑制大功率缺额下系统频率(电压)的下降深度、较好协调系统最严重功率缺额方式和其他功率缺额方式对低频(低压)减负荷装置的不同要求，从而避免了原模式中一套定值必须兼顾多种不同方式的难点，因而较好地解决了传统控制模式下低频(低压)减负荷方案中难以较好协调的问题。同时，由于基本轮的方式相对固定，且该方式与最大功率缺额方式相比，频率变化率较小，首轮动作到最后一轮动作间的时间较长，所以还可以增加装置的动作轮级以减少每轮所控制的负荷量、降低首轮动作频率以使系统备用容量得到充分利用等，因此，这样的模式可以减少频率紧急控制的过切量和减少由此造成的损失。
本发明提出的用df/dt(du/dt)加速切除负荷构成独立紧急轮的模式，同样适用于过频(过压)切机。具体实施方式：按照本发明的模式，由于基本轮按照常见功率缺额方式(如50％ΔP)整定，那么原模式中的难点就不存在了。另外，按照df/dt与功率缺额基本成比例的特点，从f1到fn的时间增加了一倍，因此，可以不再考虑时间限制轮级问题，从而就可以降低首轮动作频率。虽然降低首轮动作频率会减少动作轮级，但可以增加按时间划分的动作轮级，使基本轮的轮级大于或等于原模式中的轮级，所控制的负荷量也因此小于和等于原模式的负荷量，因而可以减少一部分过切；另外，功率缺额大于常见功率缺额方式的时由紧急轮启动快速切除负荷，虽然紧急轮最终动作的只有一抡，但所对应的各种方式却有n-1轮，所以各种功率缺额方式均有对应的紧急轮启动，快速抑制频率的下降速度。降低首轮动作频率和抑制频率的下降速度都可以使旋转备用容量得到更充分的启动，增加发电出力，从而进一步减少过切。
因此，本发明的低频(低压)减负荷控制模式，由于紧急轮可以有效抑制大功率缺额下系统频率(电压)的下降深度、较好协调系统最严重功率缺额方式和其他功率缺额方式对低频(低压)减负荷装置的不同要求，从而可以避免原模式中一套定值必须兼顾多种不同方式的难点，因而能够较好地解决传统控制模式下低频(低压)减负荷方案中难以较好协调的问题。同时，由于基本轮的方式相对固定，且该方式与最大功率缺额方式相比，频率变化率较小，首轮动作到最后一轮动作间的时间较长，所以还可以增加装置的动作轮级以减少每轮所控制的负荷量、降低首轮动作频率以使系统备用容量得到充分利用等，因此，这样的模式可以减少频率紧急控制的过切量和减少由此造成的损失。