下载文档原格式
电力系统自动低频减载电力系统频率及有功功率的自动调节1． 电力系统自动调频1.1 电力系统频率波动的原因频率是电能质量的重要指标之一，在稳态条件下，电力系统的频率是一个全系统一致的运行参数。
系统频率的波动直接原因是发电机输入功率＆输出功率之间的不平衡，众所周知，单一电源的系统频率是同步发电机转速的函数：n ――电机的转速，r/min ；f ――电力系统的频率，HZ ；p ――电机的极对数；对于一般的火力发电机组，发电机的极对数为1，额定转速为3000 r/min ，亦即额定频率为50HZ 。
此时，系统频率又可以用同步发电机的角速度的函数来表示：为了研究系统频率变换的规律，需要研究同步发电机的运动规律。
同步发电机组的运动方程为：m T ――输入机械转距；e T ――输出电磁转距（忽略空载转距，即负荷转距）； J ――发电机组的转动惯量；dt dw ――发电机组的角加速度； 由于功率和力矩之间存在转换关系（P=wT ）上式经过规格化处理和拉氏变换后，可得传递函数：m P ――原动机功率（发电机的输入功率）；e P ――发电机电磁功率；S H ――发电机组的惯性常数； w ――角速度变化量；由此可知，当原动机功率和发电机电磁功率之间产生不平衡的时候，必然引起发电机转速的变化，即引起系统频率的变化。
在众多发电机组并联运行的电力系统中，尽管原动机功率P不是恒定不变的，但它主要取决与m本台发电机的原动机和调速器的特性，因而是相对容易控制的因素；而发电机电磁功率P的变化e则不仅与本台发电机的电磁特性有关，更取决于电力系统的负荷特性，是难以控制的因素，而这正是引起电力系统频率波动的主要原因。
1.2调频的必要性电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不良的影响，所以必须保持频率在额定值50hz上下，且其偏移量不能超过一定范围。
电力系统频率波动时，对用户的影响：（1）频率变化将引起电动机转速的变化，从而影响产品的质量。
毕业设计开题报告电气工程及其自动化电力系统低频减载自动装置——主电路设计一、前言电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。
前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视，我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。
美国1996年纽约大停电事故时，因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃，其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。
人们之所以对它如此重视，不仅是因为这一装置投资很少，产生的经济效益十分巨大，而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看，使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。
电力系统的频率自动减载装置历经了一个发展过程。
从40年代至今，大体上经历了感应型、模拟型和数字型三个发展阶段。
这三个发展阶段，不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律，而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提出的愈来愈多的要求。
模拟型的低频减载装置，主要由分立半导体器件或线性电路构成，同感应型的机电式频率继电器相比，无疑在技术上是一个进步。
但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看，还不能满足现代电力系统对减载的要求。
因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势。
[1]近年来，在我国发展的数字型低频减载装置主要由数字集成电路构成。
由于这类装置对系统频率采取数字化测频方法，显然在测频精度方面同模拟式相比较有了很大提高。
但这类装置只能由一些硬件构成，因而功能比较单一，增加功能就要增加硬件的复杂程度，对于比较复杂的功能，单由硬件来实现，实际上是比较困难的。
当前微机技术发展是十分迅速的，特别是单片机技术的发展，为我们构成各类自动装置提供了很好的手段。
利用单片机构成低频减载装置，不仅价格比较低廉，而且硬件电路标准化，各种功能可以通过软件设计来实现。
增加功能只需改变软件的内容而无需改变硬件电路本身。
基于以上一些特点，开发以单片机为核心的低频减载装置应是新一代减载装置的发展方向。
第四节电力系统低频减载一、概述1）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。
2）所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。
3）这种办法称为按频率自动减负荷。
中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。
二、系统频率的事故限额（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）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。
发生在局部的或某个厂的有功电源方面的事故可能演变成整个电力系统的灾难。
（3）电力系统频率变化对用户的不利影响主要表现在以下几个方面：①频率变化将引起异步电动机转速的变化，有这些电动机驱动的纺织、造纸等机械产品的质量将受到影响，甚至出现残、次品。
②系统频率降低将使电动机的转速和功率降低，导致传动机械的出力降低。
③国防部门和工业使用的测量、控制等电子设备将因为频率的波动而影响准确性和工作性能，频率过低时甚至无法工作。
“电力工业技术管理法规”中规定的频率偏差范围为±0.2~±0.5Hz。
（4）汽轮机对频率的限制。
频率下降会危及汽轮机叶片的安全。
因为一般汽轮机叶片的设计都要求其自然频率充分躲开它的额定转速及其倍率值。
系统频率下降时有可能因机械共振造成过大的振动应力而使叶片损伤。
容量在300MW 以上的大型汽轮发电机组对频率的变化尤为敏感。
例如我国进口的某350MW机组，频率为48.5Hz时，要求发瞬时信号，频率为47.5Hz时要求30s跳闸，频率为47Hz时，要求0s跳闸。
进口的某600MW机组，当频率降至47.5Hz时，要求9s跳闸。
（5）频率升高对大机组的影响。
电力系统因故障被解列成几个部分时，有的区域因有功严重缺额而造成频率下降，但有的区域却因有功过剩而造成频率升高，从而危及大机组的安全运行。
基于电力系统微机型低频减载装置原理与应用概述电力系统微机型低频减载装置是一种用于电力系统的保护设备，其作用是在系统低频过载时，通过控制负载的方式来减少系统的负荷，保护系统正常运行。
本文将对基于电力系统微机型低频减载装置的原理和应用进行概述。
一、原理概述电力系统微机型低频减载装置的原理主要包括以下几个方面：1. 低频过载检测：低频过载是指电力系统中频率偏离额定值的情况，通常是由于负载过大或系统故障引起。
通过监测系统频率的变化情况，可以判断系统是否存在低频过载。
2. 负荷控制：一旦系统检测到低频过载，微机型低频减载装置就会立即采取措施来控制负载，减少系统负荷。
这可以通过控制发电机输出功率、断开部分负载或调整负载功率因数来实现。
3. 系统保护：微机型低频减载装置还包括其他功能，如过流保护、过压保护等，以确保系统在低频过载时能够快速稳定地减载，保护系统设备不受损坏。
二、应用概述电力系统微机型低频减载装置在实际应用中具有以下特点和应用场景：1. 大型电力系统：在大型电力系统中，由于系统规模庞大、负载复杂，低频过载的风险较高。
微机型低频减载装置可以及时减少系统负载，保护系统设备，确保系统稳定运行。
2. 可再生能源接入系统：随着可再生能源接入电网的增加，系统的不稳定性也随之增加。
微机型低频减载装置可以通过控制可再生能源输出功率，减少系统负荷，提高系统稳定性。
3. 电力调度：在电力调度过程中，微机型低频减载装置可以根据实时负荷情况和系统频率变化情况，自动调整负载，帮助电力调度人员更好地管理系统负荷。
4. 突发负荷情况：在系统出现突发负荷情况时，微机型低频减载装置可以快速响应，控制负载，避免系统过载。
5. 系统维护：在系统维护时，微机型低频减载装置可以通过控制负载，确保维护期间系统稳定运行，减少对用户的影响。
电力系统微机型低频减载装置的应用范围非常广泛，不仅可以保护系统设备，确保系统安全稳定运行，还可以帮助电力调度人员进行系统管理和控制，提高系统运行效率。
毕业设计开题报告电气工程及其自动化电力系统低频减载自动装置——控制电路一、前言电力系统的频率是电能质量的重要指标之一，在稳定状态下电力系统的频率一般是一个全系统统一的运行参数，在正常运行的情况下电力系统能够通过热备用容量来调节正常的有功缺额带来的频率的变化。
但是在系统出现事故的情况下，有可能产生严重的有功缺额，出现系统频率的大幅度下降。
在这个时候系统所缺少的有功功率已经远远大于系统的热备用容量，只能在系统的频率下降到某一预定值的时候，采取切除相应用户来减少系统的缺额，维持系统的频率稳定，这一方法我们称之为电力系统的低频减载。
1、低频减载的发展概况现代电力系统不断通过建设新型大规模变电站、大容量机组不断并入网内，使得电力系统的规模不断扩大，但同时也削弱了系统在大动下维持频率稳定的能力，极易发生恶性频率事故，导致全系统的瓦解。
国内外近些年来发生了一系列频率异常事故以及因此而导致大规模停电时事故，使得频率控制特别是极端事故下的频率控制成为近年来电力系统研究的热点问题之一。
如2007年欧盟“11。
4”停电事故和我国河南电网发生的“7。
1”事故等，故障分析表面都和频率调整有较大的联系。
面对这种严峻的局面，各国电力系统都把研究频率稳定作为十分重要的研究课题。
电力系统的频率稳定一般规划为电力系统的长期动态分析，主要研究电力系统受到扰动后同步稳定过程已基本结束时电力系统的频率动态行为。
与电压的稳定和功角的稳定相比，频率稳定的研究显的很不够。
事实上功角失稳、电压崩溃和频率崩漏的发生许多情况下都是同时存在、相互关联并且相互激发的。
显然不能只重视前两者而忽略第三者。
近些年多次惨痛的大停电事故表明电力系统的频率稳定已经成为相当严重问题。
［1］2、电力系统低频减载的意义《电力系统安全稳定导则》将电力系统的扰动分为三类：第一类为常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电；第二类故障为出现概率较低的较严重的故障，要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行，但允许损失部分负荷；第三类故障为罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。
电力系统动态频率测量算法及低频减载方案研究电力系统动态频率测量算法及低频减载方案研究1. 引言电力系统中，动态频率测量算法和低频减载方案是保证电力系统稳定运行的重要技术。
动态频率测量算法能够及时反馈电力系统频率的变化情况，为系统运行提供准确的频率监测和控制依据。
低频减载方案则在频率过低时采取相应的措施，避免系统失稳和设备损坏。
本文将对电力系统动态频率测量算法及低频减载方案进行研究。
2. 动态频率测量算法动态频率测量算法主要通过监测电力系统的频率来实时反馈系统运行的状态。
常用的动态频率测量算法有基于小波变换和滤波器组的方法。
该方法通过将信号输入小波变换，提取频率信息，并通过多级滤波器组实现频带划分，得到不同频段的频率信息。
这种方法能够准确测量电力系统的频率，并且能够在不同频段进行分析，更好地监测系统运行状态。
3. 低频减载方案低频减载方案主要是针对电力系统频率过低时的应急措施，目的是避免系统失稳和设备损坏。
常用的低频减载方案有主动减载和被动减载两种方法。
主动减载方法是通过控制负荷的增减来调整电力系统的负载，以达到提高频率的目的。
被动减载方法则是通过断开一部分负载，减少系统负荷，以减小频率下降的幅度。
这两种方法根据系统的具体要求和技术条件选择使用，能够有效应对频率过低的问题。
4. 研究方法本文采用电力系统仿真软件进行研究。
首先，构建电力系统动态频率测量算法的仿真模型，包括对频率测量算法的信号输入、滤波器组的构建和频带划分等。
然后，研究不同负荷变化情况下的频率测量效果，验证算法的准确性和可靠性。
接下来，构建低频减载方案的仿真模型，并通过模拟频率过低的情况，验证减载方案对频率的影响和调节效果。
5. 结果与讨论通过仿真实验，我们得到了动态频率测量算法的测量结果，并分析了不同负荷变化情况下的测量准确性和稳定性。
结果表明，所提出的算法能够准确地测量电力系统的频率，并在不同频段上进行分析，为系统的运行提供了可靠的控制依据。
第四节电力系统低频减载一、概述1）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。
2）所缺功率已经大大超过系统热备用容量，只能在系统频率降到某值以下，采取切除相应用户的办法来减少系统的有功缺额，使系统频率保持在事故允许的限额之内。
3）这种办法称为按频率自动减负荷。
中文简拼为“ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）。
二、系统频率的事故限额（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）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。
发生在局部的或某个厂的有功电源方面的事故可能演变成整个电力系统的灾难。
（3）电力系统频率变化对用户的不利影响主要表现在以下几个方面：①频率变化将引起异步电动机转速的变化，有这些电动机驱动的纺织、造纸等机械产品的质量将受到影响，甚至出现残、次品。
②系统频率降低将使电动机的转速和功率降低，导致传动机械的出力降低。
③国防部门和工业使用的测量、控制等电子设备将因为频率的波动而影响准确性和工作性能，频率过低时甚至无法工作。
“电力工业技术管理法规”中规定的频率偏差范围为±0.2~±0.5Hz。
（4）汽轮机对频率的限制。
频率下降会危及汽轮机叶片的安全。
因为一般汽轮机叶片的设计都要求其自然频率充分躲开它的额定转速及其倍率值。
系统频率下降时有可能因机械共振造成过大的振动应力而使叶片损伤。
容量在300MW 以上的大型汽轮发电机组对频率的变化尤为敏感。
例如我国进口的某350MW机组，频率为48.5Hz时，要求发瞬时信号，频率为47.5Hz时要求30s跳闸，频率为47Hz时，要求0s跳闸。
进口的某600MW机组，当频率降至47.5Hz时，要求9s跳闸。
（5）频率升高对大机组的影响。
电力系统因故障被解列成几个部分时，有的区域因有功严重缺额而造成频率下降，但有的区域却因有功过剩而造成频率升高，从而危及大机组的安全运行。
电力系统低频减载方法综述
发表时间：2018-07-20T10:58:01.293Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：陈玉蛟胡毅飞焦慧明高倩汤乐李红卫刘鸿[导读] 摘要：低频减载作为电力系统中的最后一道防线，起到在紧急情况下恢复电力系统频率稳定的作用。
国网河南省电力公司郑州供电公司河南郑州 450000
摘要：低频减载作为电力系统中的最后一道防线，起到在紧急情况下恢复电力系统频率稳定的作用。
因此低频减载的基本要求是减载过程中频率的最低值不能越过电网所能承受的最低允许频率，减载后频率需要恢复到保障系统安全稳定运行的范围。
本文简要概括了各类低频减载方法的特点、研究现状以及智能优化方法和广域测量技术在低频减载中的应用。
关键词：频率稳定；低频减载；广域；综述
1、低频减载概述
在电力系统发生故障后，为了避免事故范围的进一步扩大造成大面积停电，采用适当的低频、低压减载和高频切机等措施来维持电力系统中频率和母线电压的稳定十分必要。
其中低频减载作为电力系统的最后一道防线被广泛采用。
低频减载的主要目的是维持系统的频率稳定。
电力系统的频率特性是指系统运行时有功功率和频率的关系，主要受发电机和负荷的频率特性的影响。
发电机的频率特性指的是系统受扰动后频率发生变化，此时机组的有功出力随系统频率的增大/减小而反向调节直至系统达到新的稳定运行状态的特性。
在这个过程中发电机的有功出力调整可以通过调速器自动完成。
与发电机频率特性不同，当系统频率增加时，需要提高负荷的功率；反之需要降低负荷的功率。
低频减载就是通过改变系统中负荷功率的大小来维持电力系统频率稳定。
在实际电网中应尽可能地保障重要负荷的供电可靠性，因此低频减载需要考虑负荷节点的重要度。
根据重要性程度，一般将负荷分为I 类、II类和III类负荷。
在减载过程中，优先切除重要度较低的III类负荷；在切除全部III类负荷仍不能恢复频率稳定时，切除II类负荷，尽量保证I类负荷的供电；如果III类和II类负荷切除后仍不能满足频率稳定的需求，才允许切除I类负荷。
2、低频减载方法
作为频率稳定紧急控制的主要手段，低频减载受到国内外学者的广泛研究和关注。
从减载量计算方面可以把低频减载方法可以分为经验法、半自适应方法、自适应方法。
经验法是固定减载量的方法，也被称为传统法。
这种方法采用多轮减载的方案，当系统频率跌到某一个值时，触发继电器启动切除固定比例的负荷。
经验减载的方法是按照逐次逼近的思想切除负荷直至频率恢复稳定，每轮的切除比例根据系统严重故障下的频率绝对值离线整定。
这种方法未考虑系统在不同故障下的动态特性，容易造成负荷过切的问题。
半适应方法的触发条件和传统方法一样，也是由频率触发并且采用多轮切负荷的方案。
不同的是半适应方法利用监测装置测量出的频率变化率计算出系统的有功功率缺额，从而确定减载量。
该方法是在装置上增加了根据频率变化率的值来动作的加速轮，只能在首轮测量频率变化率，后续继电器动作的整定与传统方法一样。
半自适应方法较传统方法在首轮减载量上有所改善，但是在系统遭受严重故障时该方法后续轮次的动作与传统方法相同，容易出现切负荷量不足的问题。
自适应方法是在已知系统惯性常数的基础上，利用简化的系统频率响应模型得到频率变化率的初值与系统有功缺额之间的关系。
自适应法在理论上可以精确切除多余负荷，但由于受模型的准确度等问题的影响，实际上自适应方法的减载量并不精确。
文献[1]提出了考虑频率差变化率的自适应减载方法，并通过仿真验证了所改进的适应方法与传统方法在准确计算系统的有用缺额和恢复频率稳定方面的优越性。
不过，当发电机部分退出系统惯性常数发生变化时会导致自适应方法的减载量存在偏差。
智能算法的兴起为低频减载方案的设计提供了新的途径。
文献[2]提出了基于人工神经网络的自适应低频减载方法，起到了快速切除负荷、优化减载量从而提高系统稳定性的效果。
文献[3]以减载综合代价最小为优化目标，利用粒子群算法对优化问题进行求解，并通过仿真验证了所提方法相对传统方法的在降低减载量和恢复频率稳定方面的优越性。
近年来广域量测系统（Wide Area Measurement System，WAMS）技术的发展和应用使得广域自适应低频减载方法得到了国内外学者的关注和研究。
文献[4]提出计及频率和电压特性的减载量计算方法，并在常系数修正的基础上利用频率变化率修正每轮切负荷量，在恢复系统频率稳定的同时降低了负荷损失。
文献[5]设计了一种根据负荷节点的电压降落大小修正减载继电器动作频率的低频减载方法，起到了快速恢复系统频率稳定的作用。
在计及系统频率稳定性的基础上，文献[6]提出了综合考虑系统频率和电压稳定性的减载方案，提高了广域减载方法恢复系统稳定的效果。
3、结语
从低频减载的研究现状可知，低频减载方法可以分为经验法、半自适应方法、自适应方法。
随着智能算法和广域量测技术的发展，动态自适应修正的低频减载方法能够有效降低负荷的被切除量。
但目前这种动态修正减载方法并未考虑每轮减载后系统的动态过程，仍需在未来进一步解决。
参考文献
[1]常喜强, 何恒靖, 解大,等. 计及频率差变化率的低频减载方案的研究[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 38(4):68-73.
[2]70Hooshmand R, Moazzami M. Optimal design of adaptive under frequency load shedding using artificial neural networks in isolated power system[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2012, 42(1): 220-228.
[3]73和敬涵, 柏丹丹, 王小君,等. 低频减载综合代价最优化算法[J]. 电网技术, 2013, 37(12):3461-3466.
[4]76Rudez U, Mihalic R. Monitoring the first frequency derivative to improve adaptive underfrequency load-shedding schemes[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2011, 26(2): 839-846.
[5]78Hoseinzadeh B, Da Silva F M F, Bak C L. Adaptive tuning of frequency thresholds using voltage drop data in decentralized load shedding[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2015, 30(4): 2055-2062.
[6]80Seethalekshmi K, Singh S N, Srivastava S C. A synchrophasor assisted frequency and voltage stability based load shedding scheme for self-healing of power system[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2011, 2(2): 221-230.。
