發電機組涉網功能及網源協調要求國網浙江省電力公司電力科學研究院陳新琪2014年9月2004年9月發電機組涉網功能及網源協調要求國網浙江省電力公司電力科學研究1概述發電機組涉網功能網源協調要求存在的主要問題整改情況目錄2004年9月概述目錄2004年9月23華東East華北North

東北Northeast福建山東

華中Central南方電網South

大機組

快速勵磁遠距離輸電復奉特高壓直流葛上、龍政直流電網發展存在的問題1概述2004年9月3華東華北東北福建山東華中南方電網大機組復奉特高壓直流電31984年廣東-九龍聯絡線、0.45Hz低頻振蕩。電網發展存在的問題2004年9月1984年廣東-九龍聯絡線、0.45Hz低頻振蕩。電網發展存42010.7某水電站700MW機組功率振蕩0.82Hz電網發展存在的問題2004年9月2010.7某水電站700MW機組功率振蕩0.82Hz電52012年3月某電廠兩臺1000MW機組在增加有功出力時出現1.09Hz低頻振蕩現象

電網發展存在的問題1.09Hz2004年9月2012年3月某電廠兩臺1000MW機組在增加有功出力時出現6某電廠300MW機組低頻功率振蕩現象電網發展存在的問題1.0Hz2004年9月某電廠300MW機組低頻功率振蕩現象電網發展存在的問題1.072003.8.14美國東北部加拿大聯合電網大停電事故發電機組勵磁系統過負荷引起跳機531臺切除的發電機,原因復雜,其中17臺是過勵保護,14臺是失磁保護,18臺是過電流,其中有多少臺是誤動,或整定不合理,這些機組的切除減少了對系統電壓及頻率支持。損失負荷6180萬千瓦。美加大停電2004年9月2003.8.14美國東北部加拿大聯合電網大停電事故美加大8大停電的警示如何提高電力系統穩定性2004年9月大停電的警示2004年9月9產生穩定問題的原因外部原因大擾動：短路、線路跳閘、機組跳閘、直流閉鎖等小擾動：調整有功功率、無功功率、負荷增減等2004年9月產生穩定問題的原因外部原因2004年9月102發電機組涉網功能發電機調速系統發電機勵磁系統發變組繼電保護安全自動裝置調度自動化（AGC、AVC、EMS、WAMS）發電機組涉網設備2004年9月2發電機組涉網功能發電機調速系統發電機組涉網設備2004年11

2發電機組涉網功能“網源協調”是指發電機組與電網的協調管理，通過對發電機組、升壓站等與電網密切相關的設備管理，保證發電機組和電網的安全穩定運行。2004年9月2發電機組涉網功能“網源協調”是指發電機組與電網的協調管12調速系統模型和參數、快速減負荷（RB）、一次調頻勵磁系統模型和參數、強勵、電力系統穩定器（PSS）、低勵限制、過勵和過激磁限制涉網保護（包括發電機組失磁保護、失步保護、過激磁保護、勵磁變過流保護、高頻、低頻保護、定子過電壓保護、定子低電壓保護、汽輪機超速保護控制（OPC）、零功率切機保護、轉子接地保護及重要輔機保護等）

2發電機組涉網功能2004年9月調速系統模型和參數、快速減負荷（RB）、一次調頻2發電機133網源協調要求勵磁系統參數設置是否滿足電網運行要求完成參數實測工作并上報省調。勵磁系統強勵倍數、強勵時間、電壓響應比或響應時間、AVR參數、調差率、PSS、AVC、PSVR和SEDC等參數整定符合標準或電網運行要求。勵磁限制及涉網保護是否滿足電網運行要求勵磁系統過勵限制與轉子過負荷保護配合、發電機組定子過負荷限制器和定子過負荷保護情況，是否存在“越級動作”切機的可能性。

2004年9月3網源協調要求勵磁系統參數設置是否滿足電網運行要求2004143網源協調要求勵磁調節器過勵限制、過勵切換、過勵保護與發變組轉子保護的配合合理。低勵限制與低勵保護、失磁保護、失步保護的配合合理，低勵限制符合進相能力要求。V/Hz限制和過激磁保護的配合合理，V/Hz限制符合過激磁能力要求。2004年9月3網源協調要求勵磁調節器過勵限制、過勵切換、過勵保護與發15調節器的轉子過電流保護勵磁變速斷按照二次側短路或者直流側短路整定。當無發電機轉子過負荷保護時可以延伸勵磁變過流保護到發電機轉子，替代發電機轉子過負荷保護。過勵限制和過勵保護先于勵磁變保護動作。在GB/T7409.1-2008中稱為的過勵保護包含調節器的頂值電流保護和過勵反時限保護兩種。勵磁調節器內的過勵保護主要完成通道切換，保持閉環控制運行。2004年9月調節器的轉子過電流保護勵磁變速斷按照二次側短路或者直流側短路16調節器的定子過電流限制定子過電流限制應先于定子過流保護動作，以避免停機。定子過流持續時間略大于轉子過流持續時間。區分進相和滯相下過流，進相過流增加勵磁，滯相過流減少勵磁。

2004年9月調節器的定子過電流限制定子過電流限制應先于定子過流保護動作，17勵磁調節器的V／Hz限制V／Hz限制特性應與發電機及主變壓器鐵芯的過勵磁特性匹配。V／Hz限制及保護，應有一定時延，使發電機動態過程的勵磁調節不受V／Hz限制單元動作的影響。要求：先于發電機和主變的過激磁保護動作進行限制；過激磁保護啟動值不應低于額定值的1.07倍。宜具有定時限限制和反時限限制功能；發電機空載和負載下均投入運行；一般動作后減少電壓給定值來限制伏赫比；限制后不影響PSS作用。

2004年9月勵磁調節器的V／Hz限制V／Hz限制特性應與發電機及主變壓器18網源協調要求涉網保護：過壓保護、高頻、低頻保護、低頻保護應與電網低頻減載自動裝置匹配，低頻保護定值應低于電網低頻減載自動裝置最小定值。廠用重要輔機變頻器整定值能躲過瞬時高/低電壓、頻率異常的影響，不應先于主機保護動作。2004年9月網源協調要求涉網保護：過壓保護、高頻、低頻保護、2004年9194

存在的主要問題發電機過勵能力不滿足國標要求過勵限制與發電機轉子過負荷保護、過勵能力不協調定子繞組過負荷保護與定子過負荷限制不協調調差系數整定不合理廠用重要輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年9月4存在的主要問題發電機過勵能力不滿足國標要求2004年920問題1

部分型號發電機過勵能力不滿足國標要求發電機過勵能力標準

-國標《隱極同步發電機技術要求GB/T7064-2008》要求：發電機的轉子繞組承受2.09倍額定勵磁電流不少于10s。

-國標《水輪發電機基本技術條件GB/T7894-2009》要求：水輪發電機的轉子繞組應能承受2倍額定勵磁電流，持續時間為--空冷的水輪發電機不少于50s；水冷或加強空冷的水輪發電機不少于20s。浙江電網提供了發電機過勵曲線的60臺機組中，有36臺無法判斷，有些火電機組低于國標《隱極同步發電機技術要求GB/T7064-2008》要求。2004年9月問題1部分型號發電機發電機過勵能力標準2004年9月21問題1部分型號發電機

過勵能力不滿足國標要求部分發電機過勵能力未達標準一些1000MW級發電機的強勵能力僅為1.5倍10s。2004年9月問題1部分型號發電機

過勵能力不滿足國標要求部分發電機22

過勵限制定值<轉子過負荷保護定值<發電機過勵能力,并且之間留合理級差

-定值過低，束縛能力，過早跳機，對機組和電網都不利；

-定值高出發電機能力，不利于機組安全。

問題2

過勵限制與轉子繞組過負荷保護不協調配合原則：

2004年9月過勵限制定值<轉子過負荷保護定值<發電機過勵能力,并23轉子過負荷保護配置要求2004年9月轉子過負荷保護配置要求2004年9月24轉子繞組過流保護按?大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則?要求整定.轉子過負荷保護2004年9月轉子繞組過流保護按?大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則?要25

定子過流限制定值<定子過流保護定值<發電機定子過流能力,并且之間留合理級差問題3

定子過流限制與定子繞組過負荷保護不協調配合原則：

2004年9月定子過流限制定值<定子過流保護定值<發電機定子過流能26調差系數：

負調差系數，其效果是相當于補償了部分主變電抗，將勵磁恒壓控制點移到機端外側。單元接線的機組推薦設置負調差，以補償部分升壓變壓器電抗，從而提高發電機對電網的無功支撐能力。問題4

調差系數設置不盡合理2004年9月調差系數：問題4調差系數設置不盡合理2004年9月27發電廠中的輔機變頻器主要分

-高壓輔機（6kV或10kV）變頻設備 鍋爐的引風機、送風機、一次風機、二次風機、給水泵、凝結水泵等。

-低壓輔機（380V）變頻設備 鍋爐的給煤機、鍋爐的給粉機、空氣預熱器、增壓風機、凝結水泵、空冷島冷卻風機等。

問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年9月發電廠中的輔機變頻器主要分問題5廠用輔機變頻器2004年928廠用輔機變頻器保護應該能夠躲過瞬時高/低電壓波動

問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓電壓跌落幅度≥20%Un≥60%Un≥90%Un低電壓持續時間≤0.5s>0.5s,≤5s>5s電壓升高幅度130%Un高電壓持續時間≤0.5s2004年9月廠用輔機變頻器保護應該能夠躲過瞬時高/低電壓波動問題5廠用29變頻器的高、低電壓穿越能力不應超越主設備和供電對象的能力，也不應束縛主設備和供電對象的能力。

-變頻器高壓穿越性能應與主機過電壓性能相配合。-變頻器低壓穿越性能應與主機低壓性能相配合，宜與電廠一類輔機的低電壓保護定值相配合。問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年9月變頻器的高、低電壓穿越能力不應超越主設備和供電對象的能力，也305整改情況1）調差系數整定優化按照浙江并網機組網源協調重要參數核查結果及整改要求，對調差設置為零的統調機組提出新的調差設定參數，并對調差系數變化較大的發電機組計劃重新進行PSS參數整定試驗，并修正勵磁系統及PSS模型參數。2004年9月5整改情況1）調差系數整定優化2004年9月31調差系數整定優化并列點的電壓調差率宜按照5%整定，同母線下電壓調差率相同。主變高壓側并列的發變組應采用補償變壓器電抗壓降措施，電壓調差率整定應滿足：按照發電機無功電流由零增加到額定無功電流時，發電機電壓變化不大于5%額定電壓。考慮主變及廠變分接頭。對勵磁系統滯后特性影響小于10。試驗方法電壓靜差率與電壓調差率2004年9月調差系數整定優化并列點的電壓調差率宜按照5%整定，同母線下32整改情況2）過勵限制與轉子繞組過負荷保護不協調對于存在設計缺陷的廠家產品進行系統整改，解決過勵限制與轉子繞組過負荷保護不協調問題。討論：需通過勵磁設備改造才能滿足勵磁標準要求的23臺機組需與發電公司協商確定機組改造計劃盡快使勵磁系統過勵限制定值與轉子過負荷保護匹配的同時滿足強勵2倍10s的要求。Unitrol5000勵磁系統除個別機組由于勵磁軟件原因外，其余機組均已完成，仍存在不足之處，啟動值影響反時限特性。UnitrolF勵磁系統？3）增設轉子繞組過負荷保護裝置按標準要求2004年9月整改情況2）過勵限制與轉子繞組過負荷保護不協調2004年9月33整改情況4）定子過負荷限制與定子過負荷保護不協調結合機組檢修計劃，對于存在設計缺陷的廠家產品進行系統整改，進行軟件消缺升級工作。討論：Unitrol5000勵磁系統除個別機組由于勵磁軟件原因外，其余機組均已完成，仍存在不足之處，啟動值影響反時限特性。5）發電機轉子過負荷能力不能滿足國標要求6）電廠重要輔機定值問題結合機組情況，要求各發電廠調整廠用重要輔機變頻器整定值使其能躲過瞬時高/低電壓的影響。2004年9月整改情況4）定子過負荷限制與定子過負荷保護不協調2004年9346

總結網源協調是保證電力系統安全穩定運行的重要基石！2004年9月6總結網源協調是保證電力系統安全穩定運行的200435

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2004年9月

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2004年9月36發電機組涉網功能及網源協調要求國網浙江省電力公司電力科學研究院陳新琪2014年9月2004年9月發電機組涉網功能及網源協調要求國網浙江省電力公司電力科學研究37概述發電機組涉網功能網源協調要求存在的主要問題整改情況目錄2004年9月概述目錄2004年9月3839華東East華北North

東北Northeast福建山東

華中Central南方電網South

大機組

快速勵磁遠距離輸電復奉特高壓直流葛上、龍政直流電網發展存在的問題1概述2004年9月3華東華北東北福建山東華中南方電網大機組復奉特高壓直流電391984年廣東-九龍聯絡線、0.45Hz低頻振蕩。電網發展存在的問題2004年9月1984年廣東-九龍聯絡線、0.45Hz低頻振蕩。電網發展存402010.7某水電站700MW機組功率振蕩0.82Hz電網發展存在的問題2004年9月2010.7某水電站700MW機組功率振蕩0.82Hz電412012年3月某電廠兩臺1000MW機組在增加有功出力時出現1.09Hz低頻振蕩現象

電網發展存在的問題1.09Hz2004年9月2012年3月某電廠兩臺1000MW機組在增加有功出力時出現42某電廠300MW機組低頻功率振蕩現象電網發展存在的問題1.0Hz2004年9月某電廠300MW機組低頻功率振蕩現象電網發展存在的問題1.0432003.8.14美國東北部加拿大聯合電網大停電事故發電機組勵磁系統過負荷引起跳機531臺切除的發電機,原因復雜,其中17臺是過勵保護,14臺是失磁保護,18臺是過電流,其中有多少臺是誤動,或整定不合理,這些機組的切除減少了對系統電壓及頻率支持。損失負荷6180萬千瓦。美加大停電2004年9月2003.8.14美國東北部加拿大聯合電網大停電事故美加大44大停電的警示如何提高電力系統穩定性2004年9月大停電的警示2004年9月45產生穩定問題的原因外部原因大擾動：短路、線路跳閘、機組跳閘、直流閉鎖等小擾動：調整有功功率、無功功率、負荷增減等2004年9月產生穩定問題的原因外部原因2004年9月462發電機組涉網功能發電機調速系統發電機勵磁系統發變組繼電保護安全自動裝置調度自動化（AGC、AVC、EMS、WAMS）發電機組涉網設備2004年9月2發電機組涉網功能發電機調速系統發電機組涉網設備2004年47

2發電機組涉網功能“網源協調”是指發電機組與電網的協調管理，通過對發電機組、升壓站等與電網密切相關的設備管理，保證發電機組和電網的安全穩定運行。2004年9月2發電機組涉網功能“網源協調”是指發電機組與電網的協調管48調速系統模型和參數、快速減負荷（RB）、一次調頻勵磁系統模型和參數、強勵、電力系統穩定器（PSS）、低勵限制、過勵和過激磁限制涉網保護（包括發電機組失磁保護、失步保護、過激磁保護、勵磁變過流保護、高頻、低頻保護、定子過電壓保護、定子低電壓保護、汽輪機超速保護控制（OPC）、零功率切機保護、轉子接地保護及重要輔機保護等）

2發電機組涉網功能2004年9月調速系統模型和參數、快速減負荷（RB）、一次調頻2發電機493網源協調要求勵磁系統參數設置是否滿足電網運行要求完成參數實測工作并上報省調。勵磁系統強勵倍數、強勵時間、電壓響應比或響應時間、AVR參數、調差率、PSS、AVC、PSVR和SEDC等參數整定符合標準或電網運行要求。勵磁限制及涉網保護是否滿足電網運行要求勵磁系統過勵限制與轉子過負荷保護配合、發電機組定子過負荷限制器和定子過負荷保護情況，是否存在“越級動作”切機的可能性。

2004年9月3網源協調要求勵磁系統參數設置是否滿足電網運行要求2004503網源協調要求勵磁調節器過勵限制、過勵切換、過勵保護與發變組轉子保護的配合合理。低勵限制與低勵保護、失磁保護、失步保護的配合合理，低勵限制符合進相能力要求。V/Hz限制和過激磁保護的配合合理，V/Hz限制符合過激磁能力要求。2004年9月3網源協調要求勵磁調節器過勵限制、過勵切換、過勵保護與發51調節器的轉子過電流保護勵磁變速斷按照二次側短路或者直流側短路整定。當無發電機轉子過負荷保護時可以延伸勵磁變過流保護到發電機轉子，替代發電機轉子過負荷保護。過勵限制和過勵保護先于勵磁變保護動作。在GB/T7409.1-2008中稱為的過勵保護包含調節器的頂值電流保護和過勵反時限保護兩種。勵磁調節器內的過勵保護主要完成通道切換，保持閉環控制運行。2004年9月調節器的轉子過電流保護勵磁變速斷按照二次側短路或者直流側短路52調節器的定子過電流限制定子過電流限制應先于定子過流保護動作，以避免停機。定子過流持續時間略大于轉子過流持續時間。區分進相和滯相下過流，進相過流增加勵磁，滯相過流減少勵磁。

2004年9月調節器的定子過電流限制定子過電流限制應先于定子過流保護動作，53勵磁調節器的V／Hz限制V／Hz限制特性應與發電機及主變壓器鐵芯的過勵磁特性匹配。V／Hz限制及保護，應有一定時延，使發電機動態過程的勵磁調節不受V／Hz限制單元動作的影響。要求：先于發電機和主變的過激磁保護動作進行限制；過激磁保護啟動值不應低于額定值的1.07倍。宜具有定時限限制和反時限限制功能；發電機空載和負載下均投入運行；一般動作后減少電壓給定值來限制伏赫比；限制后不影響PSS作用。

2004年9月勵磁調節器的V／Hz限制V／Hz限制特性應與發電機及主變壓器54網源協調要求涉網保護：過壓保護、高頻、低頻保護、低頻保護應與電網低頻減載自動裝置匹配，低頻保護定值應低于電網低頻減載自動裝置最小定值。廠用重要輔機變頻器整定值能躲過瞬時高/低電壓、頻率異常的影響，不應先于主機保護動作。2004年9月網源協調要求涉網保護：過壓保護、高頻、低頻保護、2004年9554

存在的主要問題發電機過勵能力不滿足國標要求過勵限制與發電機轉子過負荷保護、過勵能力不協調定子繞組過負荷保護與定子過負荷限制不協調調差系數整定不合理廠用重要輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年9月4存在的主要問題發電機過勵能力不滿足國標要求2004年956問題1

部分型號發電機過勵能力不滿足國標要求發電機過勵能力標準

-國標《隱極同步發電機技術要求GB/T7064-2008》要求：發電機的轉子繞組承受2.09倍額定勵磁電流不少于10s。

-國標《水輪發電機基本技術條件GB/T7894-2009》要求：水輪發電機的轉子繞組應能承受2倍額定勵磁電流，持續時間為--空冷的水輪發電機不少于50s；水冷或加強空冷的水輪發電機不少于20s。浙江電網提供了發電機過勵曲線的60臺機組中，有36臺無法判斷，有些火電機組低于國標《隱極同步發電機技術要求GB/T7064-2008》要求。2004年9月問題1部分型號發電機發電機過勵能力標準2004年9月57問題1部分型號發電機

過勵能力不滿足國標要求部分發電機過勵能力未達標準一些1000MW級發電機的強勵能力僅為1.5倍10s。2004年9月問題1部分型號發電機

過勵能力不滿足國標要求部分發電機58

過勵限制定值<轉子過負荷保護定值<發電機過勵能力,并且之間留合理級差

-定值過低，束縛能力，過早跳機，對機組和電網都不利；

-定值高出發電機能力，不利于機組安全。

問題2

過勵限制與轉子繞組過負荷保護不協調配合原則：

2004年9月過勵限制定值<轉子過負荷保護定值<發電機過勵能力,并59轉子過負荷保護配置要求2004年9月轉子過負荷保護配置要求2004年9月60轉子繞組過流保護按?大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則?要求整定.轉子過負荷保護2004年9月轉子繞組過流保護按?大型發電機變壓器繼電保護整定計算導則?要61

定子過流限制定值<定子過流保護定值<發電機定子過流能力,并且之間留合理級差問題3

定子過流限制與定子繞組過負荷保護不協調配合原則：

2004年9月定子過流限制定值<定子過流保護定值<發電機定子過流能62調差系數：

負調差系數，其效果是相當于補償了部分主變電抗，將勵磁恒壓控制點移到機端外側。單元接線的機組推薦設置負調差，以補償部分升壓變壓器電抗，從而提高發電機對電網的無功支撐能力。問題4

調差系數設置不盡合理2004年9月調差系數：問題4調差系數設置不盡合理2004年9月63發電廠中的輔機變頻器主要分

-高壓輔機（6kV或10kV）變頻設備 鍋爐的引風機、送風機、一次風機、二次風機、給水泵、凝結水泵等。

-低壓輔機（380V）變頻設備 鍋爐的給煤機、鍋爐的給粉機、空氣預熱器、增壓風機、凝結水泵、空冷島冷卻風機等。

問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年9月發電廠中的輔機變頻器主要分問題5廠用輔機變頻器2004年964廠用輔機變頻器保護應該能夠躲過瞬時高/低電壓波動

問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓電壓跌落幅度≥20%Un≥60%Un≥90%Un低電壓持續時間≤0.5s>0.5s,≤5s>5s電壓升高幅度130%Un高電壓持續時間≤0.5s2004年9月廠用輔機變頻器保護應該能夠躲過瞬時高/低電壓波動問題5廠用65變頻器的高、低電壓穿越能力不應超越主設備和供電對象的能力，也不應束縛主設備和供電對象的能力。

-變頻器高壓穿越性能應與主機過電壓性能相配合。-變頻器低壓穿越性能應與主機低壓性能相配合，宜與電廠一類輔機的低電壓保護定值相配合。問題5

廠用輔機變頻器不能躲過瞬時高/低電壓2004年