第六章 电力系统自动低频减载装置 《电力系统自动装置(第2版)》教学课件
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第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动装置
四、自动低频减载的工作原理
装置的动作顺序
B
最大功率缺额 的确定
A 自动低频减载
C 频率级差的选
择
后备级的考虑
E
D 每级切除负荷
量限制
四、自动低频减载的工作原理
“轮” ：计算点 f1、f2⋯ ⋯ fn 点1：系统发生了大量的有功功率缺额 点2：频率下降到 f1，第一轮继电器起动，经 一定时间 Δt1 点3：断开一部分用户，这就是第一次对功率 缺额进行的计算。 点3-4：如果功率缺额比较大，第一次计算不 能求到系统有功功率缺额的数值，那么频 率还会继续下降，很显然由于切除了一部 分负荷，功率缺额已经减小，所有频率将 按3-4的曲线而不是3-3'曲线继续下降。
二、电力系统频率的静态特性
功率缺额值。 P h
1 f Ph KL
K L 通常以标幺值表示：
50 Ph Ph % f K L* PLN 2 K L*
PLN 额定工况下的有功负荷。
例 电力系统在某一运行方式时，运行机组的总额定 容量为450MW，此时系统中的负荷功率为430MW ，负荷调节效应为KL*=1.5，设这时发生事故，突 然切除额定容量为100MW的发电机组，如不采取 任何措施，求事故情况下的稳态频率。 解：当时系统的热备用为 20MW, 所以实际功率缺额 为80MW,将有关数据代入上式得：
1 f Ph KL
可得
Ph max PL max K L* f * PLN PL max
PL max
Ph max K L* PLN f* 1 K L* f *
六、各轮动作功率的选择
1）第一级动作频率 f1 一般的一级启动频率整定在 48.5~49Hz。 2）最后一轮的动作频率 fn 自动减负荷装置最后一轮的动作频率最好不低于 46 ～ 46.5Hz。 3）前后两级动作的时间间隔 前后两级动作的时间间隔是受频率测量元件的动作误差 和开关固有跳闸时间限制的。 4）频率级差
电力系统自动装置低频减载
1 f K L Ph
系统功率缺额 负荷的频率调节特性
f 50 Ph K L* PLN
系统功率缺额
2020/5/12
9/37
2、电力系统频率的动态特性
B系统
i
PAi
PBi
Uii
在系统稳态运行情况下
A系统 ui U mi sinit i
全电网统一的角频率
•当系统受到微小扰动时，系统频率仍然维持 f X ，PAi PBi 发生
解决办法：针对引发系统性事故的紧急操作任务必须依靠
自动控制系统装置来完成。
电磁暂态
Electromagnetic Switching Transient
暂态稳定
Transient stability（angle and voltage） 小扰动稳定
系统运行 Power system operation
第六章 电力系统自动低频减 载及其他安全控制装置
主要内容
电力系统典型事故 自动低频减载
频率的静态/动态特性 自动低频减载的工作原理
最大功率缺额/动作顺序/频率级差选择 每段切功率的限制/延时与防止误动作特殊轮
自动低频减载装置
其他安全自动控制装置 自动解列装置 水轮机低频自启动装置 自动切机与电气制动
变化， i 也发生变化。此时，母线电压的瞬时角频率为
i
d dt
X
t
i
X
d i
dt
X
i
fi f X fi
•由于在扰动过程中，各母线电压的相角不可能具有相同的变化
率，因此，系统中各母线电压频率变化并一致。 变化情况。
f
i
取决于
i
的
2020/5/12
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
7
§6-2 自动低频减载
p发生频率崩溃现象
当 f↓→ 47~48Hz时，火电厂的厂用机械 (如给水泵等 )的出力将显著 ↓，→锅炉出力↓，导致发电厂发电功率进一步↓，致使功率缺额 更为严重。于是系统 f 进一步↓，这样恶性循环将使发电厂运行受 到破坏，从而造成所谓 “ 频率崩溃 ” 现象。
p对汽轮机的影响
l
Ø Ø Ø Ø
本章重要内容
电力系统安全自动控制装置的意义 ； 低频运行对电力系统运行的影响； 电力系统频率的静态和动态特性； 自动低频减载的工作原理；
2
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自 动控制装置
n
n
n
随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益增大。运 行经验表明 大系统事故将使国民经济蒙受巨大损失，给人 民生活造成 极大困难 。例如 1965年 11月 9日美国电力系统 事故大约 20万 km2 的区域停电 13 h 以上，停电负荷达 2500 万 kW。 所以，对于系统性事故采取有效对策，以提高电 力系统运行的可靠性具有特别重要的实际意义。 当电力系统发生某些故障时，如不及时采取措施，就有可 能引起连锁反应，使事故扩大，以致危及整个系统的安全 运行。 本章所介绍的电力系统中常见的几种自动装置就是针对危 及系统安全运行的故障所采用的自动化对策，它们的主要 任务是，当系统发生某些故障时，按照预定的控制准则迅 速作出反应，采取必要措施避免事故扩大。
运行经验表明，某些汽轮机长时期在 f < 49~49.5Hz以下运行时，叶 片容易产生裂纹，当 f ↓→ 45Hz附近时，个别级的叶片可能发生共 振而引起断裂事故。
p发生电压崩溃现象
当 f↓时，励磁机、发电机等的 n相应↓，由于发电机的电动势↓和 电动机 n↓，加剧了系统无功不足情况，使系统电压水平↓。运行 经验表明，当 f ↓→ 46~45Hz时，系统电压水平受到严重影响，当 某些中枢点电压低于某一临界值时，将出现所谓 “ 电压崩溃 ” 现象， 系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系统瓦解。
§6-2 自动低频减载
p发生频率崩溃现象
当 f↓→ 47~48Hz时，火电厂的厂用机械 (如给水泵等 )的出力将显著 ↓，→锅炉出力↓，导致发电厂发电功率进一步↓，致使功率缺额 更为严重。于是系统 f 进一步↓，这样恶性循环将使发电厂运行受 到破坏，从而造成所谓 “ 频率崩溃 ” 现象。
p对汽轮机的影响
l
Ø Ø Ø Ø
本章重要内容
电力系统安全自动控制装置的意义 ； 低频运行对电力系统运行的影响； 电力系统频率的静态和动态特性； 自动低频减载的工作原理；
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第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自 动控制装置
n
n
n
随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益增大。运 行经验表明 大系统事故将使国民经济蒙受巨大损失，给人 民生活造成 极大困难 。例如 1965年 11月 9日美国电力系统 事故大约 20万 km2 的区域停电 13 h 以上，停电负荷达 2500 万 kW。 所以，对于系统性事故采取有效对策，以提高电 力系统运行的可靠性具有特别重要的实际意义。 当电力系统发生某些故障时，如不及时采取措施，就有可 能引起连锁反应，使事故扩大，以致危及整个系统的安全 运行。 本章所介绍的电力系统中常见的几种自动装置就是针对危 及系统安全运行的故障所采用的自动化对策，它们的主要 任务是，当系统发生某些故障时，按照预定的控制准则迅 速作出反应，采取必要措施避免事故扩大。
运行经验表明，某些汽轮机长时期在 f < 49~49.5Hz以下运行时，叶 片容易产生裂纹，当 f ↓→ 45Hz附近时，个别级的叶片可能发生共 振而引起断裂事故。
p发生电压崩溃现象
当 f↓时，励磁机、发电机等的 n相应↓，由于发电机的电动势↓和 电动机 n↓，加剧了系统无功不足情况，使系统电压水平↓。运行 经验表明，当 f ↓→ 46~45Hz时，系统电压水平受到严重影响，当 某些中枢点电压低于某一临界值时，将出现所谓 “ 电压崩溃 ” 现象， 系统运行的稳定性遭到破坏，最后导致系统瓦解。
微机电力自动装置原理课件第6章自动低频减载
(6 13)
PL max 就是接入低频减载装置 的功率总数。例如
某系统负荷总功率是 PL 5000 MW ，系统最大功
率缺额为 Ph max 1200 MW ;负荷调节效应系数 K L* 2，希望系统恢复频率 fh 48 HZ , 求接入低频
减载装置的功率 PL max ？
由△f随时间t的变化方程，画出其特性曲线， 如图6-2所示。
14
第6章 常用的输入输出接口芯片
6、 图6.-3 系统频率动态曲线分析
（1）电力系统当产生功率缺口时若不加调节， 系统频率fx将随时间t指数地减小。如a,b俩条 曲线。
（2）当系统自动低频减载，但是减载功率
小于功率缺口时，曲线如e所示，最后会趋于新的平 衡fb(~)。但是频率不能恢复到额定值fe。 （3）当系统自动低频减载，但是减载功率大于功率 缺口时，曲线如c所示,系统频率会恢复到额定频率fe.---这就是系统自动低频减载的原理所在。
15
第6章 常用的输入输出接口芯片
四、电力系统自动低频减载机理论的应用
1、电力系统最大缺额功率PLmax的确定 自动低频减载装置是针对事故的一种反事
故措施。并不要求系统频率恢复到额定 值，一般希望他的恢复频率低于额定值, 约为49.5~50HZ之间 .在此条件下计算出 的、接到低频减载装置上最大可能断开 功 率 △ PLmax ， 所 以 它 可 小 于 电 力 系 统 最大缺额功率△Phmax 。
户的电拉掉断电。称为电力系统自动低频减载。
例如：一般情况小 发电厂A,向系统B输送的功率为PA。出现 事故的情况有二：
(1)当发电厂A发生故障时，使系统B的发电功率少了PA，若 系统B运行机组的备用容量远小于PA，则造成电网严重的功率缺 额，引起电网频率大幅度降低。如果不及时采取果断措施，切除 部分负荷。将影响的安全运行或造成整个电网系统崩溃的危险。
第六章按频率自动减负荷装置总结课件
20
• 由于负荷调节效应的存在，当电力系统因有功功率 不平衡引起频率变化时，负荷自动改变消耗的有功 功率，对系统有一定的补偿作用，使系统可以稳定 运行在一个新的频率。但是，负荷的频率调节效应 毕竟是有限的，当电力系统出现较大的有功功率缺 额时， 如果仅仅依靠负荷的频率调节效应来补偿， 系统频率将会降低到不允许程度，从而破坏系统的 安全稳定运行。在这种情况下， 必须借助按频率自 动减负荷装置(简称AFL装置)来切除一部分不重要 的负荷，才能保证系统的安全稳定运行。
用标幺值表示，并取额定频率时的负荷功率PLN为功 率PL 的基准值，额定频率fN为频率f 的基准值,则有
显然，当系统的频率为额定值时， f*=1 ，PL*=1，
于是：
15
• 电力系统负荷的静态频率特性曲线如图6-1所示：
•当频率下降时，负荷从系统中 取用的功率将下降；
•系统频率升高时,负荷从系统 中取用的功率将增加。
19
•KL*是一个无量纲的数,
•KL*是调度部门要掌握的数据， 在实际系统中，需要 经过测试求得，也可根据负荷统计资料分析估算确定。
•对同一个系统,KL* 随季节及昼夜交替而变化，但差 别不大，因此对一个系统而言可近似认为KL*是不变 的，一般负荷调节效应系数在1~3之间 。
•KL与负荷的大小有关，调度部门只要掌握KL* 的值, 就很容易算出KL 的值，从而得到频率偏移量与功率 调节量之间的关系。
7
• 频率异常不同于系统正常运行中的频率波动。 • 频率异常是系统发生事故时，由于突然造成的有
功功率严重不平衡引起的频率大幅度剧烈变化。 • 导致有功功率平衡关系突变的直接原因有： • (1)两个系统间联络线因故障跳开。 • (2)系统内有大机组突然故障退出运行，而旋转
• 由于负荷调节效应的存在，当电力系统因有功功率 不平衡引起频率变化时，负荷自动改变消耗的有功 功率，对系统有一定的补偿作用，使系统可以稳定 运行在一个新的频率。但是，负荷的频率调节效应 毕竟是有限的，当电力系统出现较大的有功功率缺 额时， 如果仅仅依靠负荷的频率调节效应来补偿， 系统频率将会降低到不允许程度，从而破坏系统的 安全稳定运行。在这种情况下， 必须借助按频率自 动减负荷装置(简称AFL装置)来切除一部分不重要 的负荷，才能保证系统的安全稳定运行。
用标幺值表示，并取额定频率时的负荷功率PLN为功 率PL 的基准值，额定频率fN为频率f 的基准值,则有
显然，当系统的频率为额定值时， f*=1 ，PL*=1，
于是：
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• 电力系统负荷的静态频率特性曲线如图6-1所示：
•当频率下降时，负荷从系统中 取用的功率将下降；
•系统频率升高时,负荷从系统 中取用的功率将增加。
19
•KL*是一个无量纲的数,
•KL*是调度部门要掌握的数据， 在实际系统中，需要 经过测试求得，也可根据负荷统计资料分析估算确定。
•对同一个系统,KL* 随季节及昼夜交替而变化，但差 别不大，因此对一个系统而言可近似认为KL*是不变 的，一般负荷调节效应系数在1~3之间 。
•KL与负荷的大小有关，调度部门只要掌握KL* 的值, 就很容易算出KL 的值，从而得到频率偏移量与功率 调节量之间的关系。
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• 频率异常不同于系统正常运行中的频率波动。 • 频率异常是系统发生事故时，由于突然造成的有
功功率严重不平衡引起的频率大幅度剧烈变化。 • 导致有功功率平衡关系突变的直接原因有： • (1)两个系统间联络线因故障跳开。 • (2)系统内有大机组突然故障退出运行，而旋转
第六章 电力系统自动低频减载装置 《电力系统自动装置(第2版)》教学课件
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 四、装置异常闭锁措施
5、频率差闭锁： 当电网的各相频差>0.2Hz时不进行频率
判断，闭锁频率判断回路。 6、频率值异常闭锁：
当f≤45Hz或f≥55Hz则认为测量频率值异 常，并将频率显示值置为零，闭锁频率判 回路，显示频率超限。
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 五、防止低频低压过切负荷的措施
4、电力系统发生低频振荡时，低频减载装置不 应误动作。
5、电力系统受谐波干扰时，低频减载装置不应 误动作。
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 二、最大功率缺额的确定
当系统出现有功功率缺额时，为了使停电的用户 尽可能少，一般希望系统频率恢复到可运行的水平 即可，并不要求恢复到额定频率，即系统恢复频率 小于额定功率。这样，低频减载装置可能断开的最 大功率△ PL.max 可小于最大功率缺额△Ph.max 。设正常 运行时系统负荷为 PL ，根据式（6-7）可得
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
统允许2)的最最末低一频级率起受动“频频率率f n崩的溃选”择或：“电电力压系崩 溃’’的限制。对于高温高压的火电厂，在频 率低于46～46.5Hz时，厂用电已不能正常工作； 在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。 因此，最末一级的起动频率宜整定为46～ 46.5Hz．
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 五、自动低频减载装置的动作时限
自动低频减载装置的动作时限，原则上应越短越好，但 还应考虑到系统的某些不正常运行状态可能造成装置误动作。 例如：当系统发生振荡时，由于频率偏离额定值装置误动； 在系统发生短路故障的暂态过程中，由于非周期分量、谐波 分量引起畸变，使频率测量产生误差，引起装置误动作；有 时系统出现短时的功率缺额也会误动作；电压突变时，在低 频继电器的频率敏感回路中产生过渡过程，致使低频继电器 误动作，从而造成装置误动作。为了防止以上各种可能的误 动情况的发生，自动低频减载装置必须带有一定的动作延时， 此动作延时不能太长，否则系统频率会降低到临界，一般延 时0.5s左右。
电力系统自动化第六章
三、自动切机与电气制动
PA
B系统 系统
L1 L2
A电厂 电厂
其中一回输电线路发生三相短路时， 其中一回输电线路发生三相短路时，即使继电 保护正确动作，电厂A功率过剩 功率过剩， 保护正确动作，电厂 功率过剩，仍有失去稳定的 可能。为保持系统稳定， 可能。为保持系统稳定，需要迅速减少输送功率 由于调速系统执行部件固有的机械惯性， 由于调速系统执行部件固有的机械惯性，使它 来不及迅速作出反应， 来不及迅速作出反应，故障期间的过剩功率将导致 发电机组转子加速， 发电机组转子加速，以致失去稳定
Tx f Ph* d f* + f* = dt K L*
f x 按指数曲线变化
四、自动低频减载的工作原理
当系统发生严重功率缺额时， 当系统发生严重功率缺额时，自动低频减载 装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷， 装置的任务是迅速断开相应数量的用户负荷， 使系统频率在不低于某一允许值的情况下， 使系统频率在不低于某一允许值的情况下，达 到有功平衡
f cz
与 解列点断 门 路器跳闸
(a) 频率启动 图6-13
(b) 解列逻辑 自动解列装置逻辑图
二、水轮机组低频自启动装置 水轮发电机启动较快， 水轮发电机启动较快，汽轮发电机启动较慢
正常运行中，系统的热备用容量不可能很大， 正常运行中，系统的热备用容量不可能很大，当 系统发生低频率事故时， 系统发生低频率事故时，希望冷备用机组能迅速启 动投入电力系统运行，以提高系统运行的可靠性。 动投入电力系统运行，以提高系统运行的可靠性。 水轮机在启动过程中， 水轮机在启动过程中，转速随时间变化的曲线称 为启动特性，它取决于水轮机的型式、 为启动特性，它取决于水轮机的型式、调速器的特 性、调速机件的位置和导水叶开度限制器的开度等
电力系统自动低频减载
频率，约49.5～50Hz之间，称为恢复频率fh。接至自
动低频减载装置的总功率将小于50Hz时的最大功率缺
额，两者之差为频率由50Hz下降至fh所少吸收的功率
ΔPhmax − ΔPLmax PLN − ΔPLmax
=
K L∗Δf∗
ΔPL max
=
ΔPhmax − K L∗PLN Δf∗ 1− KL∗Δf∗
第六章电力系统自动低频减载及安全自动控制装置
（5）自动低频减载后备段 若第i级切负荷后，频率下降不足以使第i+1级启
动，则频率将稳定在低于恢复频率fh的较低频率，这 样是不允许的。
设置后备段，其在常规 减负荷第1级启动时开始 计时，延时一定时间（等 系统频率稳定）后启动第 1级后备段切负荷，每级 延时Δt，直到频率高于 恢复频率。第1级后备段 延时10～12秒，每级差5 秒
第六章电力系统自动低频减载及安全自动控制装置
第二节 自动低频减载 二、电力系统频率静态特性 由于负荷的频率调节效应，在频率下降时，将 自动减少功率的吸收。 设ΔPh为功率缺额（已扣除发电机备用容量）
Δf = 1 ΔPh KL
Δf = 50 ΔPh K L∗PLN
Δf = ΔPh% 2K L∗
第六章电力系统自动低频减载及安全自动控制装置
i=2 i=3
ΔPL 2∗
=
(1 −
0.01626) 1.6(0.03 − 0.01) 1−1.6× 0.01
=
0.032
ΔPL2 = 0.032 × 2000 = 64MW
ΔPL 2∗
=
(1 −
0.01626
−
0.032) 1.6(0.04 − 0.01) 1−1.6× 0.01
电力系统低频低压减载装置PPT课件
5
四、按频率自动减负荷装置 1、按频率自动减负荷装置的作用
当系统发生事故，有功功率缺额较大而备用容 量又不足时，为了保证重要用户的连续供电，要 在短时间内防止频率过度降低，进而恢复到允许 值，比较有效的措施就是根据情况自动地断开一 部分负荷。这种因系统发生有功功率缺额而引起 频率下降时，能根据频率下降的程度自动断开一 部分不重要负荷的自动装置，称为按频率自动减 负荷装置，中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS （Under Frequency Load Shedding）。
8
• ZPJH最末一级动作频率的确定 不应低于45Hz，否则，可能会导致整个 系统瓦解。
• ZPJH动作要有选择性 相邻两级ZPJH动作频率之间应有一定的 级差，一般可取0.5Hz；根据第一级动作 频率f1和最末一级动作频率fn以及频率级 差Δf，可计算ZPJH的级数。
n f 1 fn 1(取整数) f
3
三、低频运行的危害
正常运行时，负荷有功功率总是在小范围内 变化的，这时只要调节发电机的出力，使发电机 发出的总功率与负荷所需的总功率重新平衡，频 率即可恢复到额定值。事故情况下，系统可能产 生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下 降。 （1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降， 有时可能形成恶性循环，直至频率雪崩。
2
二、负荷调节效应 电网中负荷吸取的有功功率不是一成
不变的，当频率下降时，负荷吸取的有功 功率将减少；反之亦然。负荷有功功率随 频率变化的现象称为负荷调节效应。由于 负荷调节效应的存在，电力系统中，当功 率平衡破坏引起频率变化时，负荷吸取有 功功率的变化将起到补偿作用，于是系统 就有可能在另一个频率下稳定运行。
4
（2）系统频率降低使励磁机等的转速也相应降 低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着 频率的降低而减少，可能造成系统稳定的破坏。 （3）电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化。 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。 （4）汽轮机对频率的限制。汽轮机长期在低于 49.5Hz的频率下运行时，叶片容易产生裂纹。
四、按频率自动减负荷装置 1、按频率自动减负荷装置的作用
当系统发生事故，有功功率缺额较大而备用容 量又不足时，为了保证重要用户的连续供电，要 在短时间内防止频率过度降低，进而恢复到允许 值，比较有效的措施就是根据情况自动地断开一 部分负荷。这种因系统发生有功功率缺额而引起 频率下降时，能根据频率下降的程度自动断开一 部分不重要负荷的自动装置，称为按频率自动减 负荷装置，中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS （Under Frequency Load Shedding）。
8
• ZPJH最末一级动作频率的确定 不应低于45Hz，否则，可能会导致整个 系统瓦解。
• ZPJH动作要有选择性 相邻两级ZPJH动作频率之间应有一定的 级差，一般可取0.5Hz；根据第一级动作 频率f1和最末一级动作频率fn以及频率级 差Δf，可计算ZPJH的级数。
n f 1 fn 1(取整数) f
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三、低频运行的危害
正常运行时，负荷有功功率总是在小范围内 变化的，这时只要调节发电机的出力，使发电机 发出的总功率与负荷所需的总功率重新平衡，频 率即可恢复到额定值。事故情况下，系统可能产 生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下 降。 （1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降， 有时可能形成恶性循环，直至频率雪崩。
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二、负荷调节效应 电网中负荷吸取的有功功率不是一成
不变的，当频率下降时，负荷吸取的有功 功率将减少；反之亦然。负荷有功功率随 频率变化的现象称为负荷调节效应。由于 负荷调节效应的存在，电力系统中，当功 率平衡破坏引起频率变化时，负荷吸取有 功功率的变化将起到补偿作用，于是系统 就有可能在另一个频率下稳定运行。
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（2）系统频率降低使励磁机等的转速也相应降 低，当励磁电流一定时，发送的无功功率会随着 频率的降低而减少，可能造成系统稳定的破坏。 （3）电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化。 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。 （4）汽轮机对频率的限制。汽轮机长期在低于 49.5Hz的频率下运行时，叶片容易产生裂纹。
电力系统自动装置第6章
低频减负荷原理
四、切除负荷的原则
☆1、对于医院、铁路等重要用户，不能接入装置 ☆2、对于可以短时停电的用户，可以接入 ☆3、有次序、按计划的切除负荷 ☆4、切除负荷量适当
2021/1/24
h
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低频减负荷原理
五、系统的频率静态特性
★负荷的频率调节效应系数：衡量调节效应的大小。
PL*
标么值 有名值
PGN P LN
*
d (f*) dt
PT *
PL*PT *源自(1 KL* * f*)
Tx
*
PGN P LN
*
d
( f* ) dt
K
L*
*
f*
Ph*
T xf
d
( f* dt
)
f*
Ph* K L*
T xf 系统频率下降过程的时
间常数
T xf
T x * PGN K L * PLN
一般为
4 ~ 10 s
*J dt
*
2)
J
d ( ) dt
两边除以 PGN
PT * PG *
J P GN
d ( ) dt
考虑角速度变化不大
PT * PG *
J N 2 PGN N
d
( dt
)
Tx
d
( * ) dt
其中
Tx
J N 2 P GN
h
page9
2021/1/24
低频减负荷原理
六、系统的频率动态特性
Tx
*
Ph* 功率缺额 (标么值 )
K L * 负荷调节效应系数
h
page10
低频减负荷原理
2021/1/24
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§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 四、每级切除负荷的限值
Pi1 i 1
PL Phk
K L
fi fN
k 1
Pi1
1
i 1
Phk
K
Lfi
k 1
PLi
1
i1
Phk
k 1
K L (fi f ri ) 1 K Lf ri
Ph.max PL.max PL PL.max
K Lf
PL. m a x
Ph. m a x 1
K L PL f K Lf
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
根据起动频率的不同，低频减载装置可分为若 干级，按所接负荷的重要性又分为n个基本级和n个 特殊级。
1、基本级。基本级的作用是根据频率下降的程 度，依次切除不重要的负荷，制止系统频率的继续 下降。为了确定基本级的级数，首先应该确定第一 级起动频率 f1 和最末一级起动频率 fn 的数值。
Tfqs----为低频启动延时定值。
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 三、微机频率电压紧急控制装置动作原理
§6-1 概述 二、系统的动态频率特性
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 一、对自动低频减载装置的基本要求
1、能在各种运行方式出现功率缺额的情况下， 有计划地切除负荷，防止系统频率下降至危险点以 下。
2、切除的负荷应尽可能少，应防止超调和悬停 现象。
3、变电所的馈电线路故障使变压器跳闸造成失 压时，低频减载装置应可靠闭锁，不应误动作。
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
1）第一级起动频率 f1 的确定：由图6-3所示系 统频率动态特性曲线的规律可知，在事故初期若能 及早切除负荷功率，对于延缓频率的下降是有利的， 因此第一级的起动频率宜选择得高一些。但是，又 必须计及电力系统启动旋转备用容量所需的时间延 迟，避免暂时性的频率下降而断开负荷功率。所以， 一般第一级的起动频率 f1 整定为(47.5～48.5)Hz。
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 一、微机频率电压紧急控制装置的硬 件
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 三、微机频率电压紧急控制装置动作原理
§6-3 微机频率电压紧急控制装置 三、微机频率电压紧急控制装置动作原理
微机低频减载装置的动作条件 （1）低频启动条件：
f≤fq t≥Tfqs 式中 fq----低频启动定值；
§6-1 概述 一、低频运行的危害性
(3)系统频率若长时间运行在49．5～49Hz以下 时，某些汽轮机的叶片容易产生裂纹；当频率 降低到45Hz附近时，汽轮机个别级别的叶片可 能发生共振而引起断裂事故。
运行实践表明：电力系统的运行频率偏差不 超过±o.2Hz；系统频率不能长时间运行在（49 ．5～49）Hz以下；事故情况下．不能较长时间 停留在47Hz以下；系统频率的瞬时值绝对不能 低于45Hz。
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
统允许2)的最最末低一频级率起受动“频频率率f n崩的溃选”择或：“电电力压系崩 溃’’的限制。对于高温高压的火电厂，在频 率低于46～46.5Hz时，厂用电已不能正常工作； 在频率低于45Hz时，就有“电压崩溃”的危险。 因此，最末一级的起动频率宜整定为46～ 46.5Hz．
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
3)级数n的确定：当 f1 和 f n 确定以后，就可以 在此频率范围内按频率级差 f 确定n个起动频率值， 即n级，将负荷功率 PL.max 分配在这些不同的起动 频率值上。其中级数n应选择为
n f1 fn 1 f
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 三、自动低频减载装置动作顺序
4、电力系统发生低频振荡时，低频减载装置不 应误动作。
5、电力系统受谐波干扰时，低频减载装置不应 误动作。
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 二、最大功率缺额的确定
当系统出现有功功率缺额时，为了使停电的用户 尽可能少，一般希望系统频率恢复到可运行的水平 即可，并不要求恢复到额定频率，即系统恢复频率 小于额定功率。这样，低频减载装置可能断开的最 大功率△ PL.max 可小于最大功率缺额△Ph.max 。设正常 运行时系统负荷为 PL ，根据式（6-7）可得
第六章 电力系统自动低频 减载装置
大学电力工程系自动装置课程组
§6-1 概述 一、低频运行的危害性
(1)由于频率降低，火电厂厂用机械的出力将显著 降低，导致发电厂发出的有功功率进一步减少，功 率缺额更加严重．系统频率进一步降低的恶性循环， 严重时造成系统频率崩溃。
(2)频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降 低，导致发电机的电动势下降，使系统电压水平下 降，系统运行稳定性遭到破坏，严重时出现电压崩 溃现象。
§6-2 自动低频减载装置的工作原理 五、自动低频减载装置的动作时限
自动低频减载装置的动作时限，原则上应越短越好，但 还应考虑到系统的某些不正常运行状态可能造成装置误动作。 例如：当系统发生振荡时，由于频率偏离额定值装置误动； 在系统发生短路故障的暂态过程中，由于非周期分量、谐波 分量引起畸变，使频率测量产生误差，引起装置误动作；有 时系统出现短时的功率缺额也会误动作；电压突变时，在低 频继电器的频率敏感回路中产生过渡过程，致使低频继电器 误动作，从而造成装置误动作。为了防止以上各种可能的误 动情况的发生，自动低频减载装置必须带有一定的动作延时， 此动作延时不能太长，否则系统频率会降低到临界，一般延 时0.5s左右。
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§6-2 自动低频减载装置的工作原理三、 自动低频减载装置动作顺序
2、特殊级。从基本级的工作原理源自以看出，在 装置的动作过程中，可能出现这样的情况：第 i 级 动作之后，系统频率可能稳定在 fi ，它低于恢复频 率的极限值，但又不足以使第 i +1级动作，如图6-4 中的曲线2所示。于是系统频率将长时间停留在较低 水平上，显然这是不允许的。为了消除这种现象， 在低频减载装置中增加了特殊级，其动作频率一般 取为（47．5～48．5）Hz。