电力系统的低频减载

b)
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。 c) 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）。
第四节
电力系统低频减载
二、系统频率的事故限额
EqU U2 cos Q = xd xd U =E -jIx q d
第四节
电力系统低频减载
三、系统频率的动态特性
系统中出现功率缺额时，系统频率随时间变化的过程主要取决于有功功 率缺额的大小与系统中所有转动部分的机械惯性。 系统频率变化不是瞬间完成的，而是按指数规律变化，其表示式为

式中
f hf * ——恢复频率偏差的相对值，并
f hf *
f
e
f
e
hf
f
；
Px ——减负荷前系统用户的总功率。
第四节
例 3-3
电力系统低频减载
MW ，系统最大的功率缺额 某系统的用户总功率为 Pfhe 2800
P
qe
900MW ，负荷调节效应系数 K L 2 ，自动减负荷动作后，希望恢
Oscillate towards its equilibriums
第四节
电力系统低频减载
第二阶段：系统频率降低
A few seconds ~ several seconds
Frequency drop
所用发电机几乎同时降低速度：
d ng d 1 d 2 ... = dt dt dt
f
hf max
－
f
hf min
）为最小
第四节
电力系统低频减载
5) 一般情况下，各轮的 f hf maxi 是不同的，而 ZPJH 的最终计算误差 则应按其中最大的计算。根据极值原理，显而易见，要使 ZPJH 装 置的误差为最小的条件是：

f hf max1

f hf max2

„„
P/%
电力系统低频减载
Pi %
f
fe
P
Pbi %
a
b
+ T
PT2
PL 2 PL1
1
PL 0
Pbhf % f hf .max i =f hf 0
f opi
s1
s0
fi
f hf 0
f dzi
f PT
fe
f
f hf 0
图 3-26 第 i 轮动作后系统频率稳定值与功率平衡的关系
P
Pqe PJH Px PJH
最大功 率缺额 与减负 荷装置 上负荷 总功率 示意图
K L
P
+ T
fe f hf fe
P0
K Lf hf
PL
1
f
PT2
fN
f hf
Pqe
PJH
P
第四节
或
PJH
电力系统低频减载
Pqe Kl Px f hf 1 Kl f hf
f f ( f N f )e
式中

1 Tf
f ——由功率缺额引起的另一个稳定运行频率
T f ——系统频率变化的时间常数，它与系统等值机组惯性
常数以及负荷调节效应系数
KL 有关，一般在（4～10）间。大
系统 T f 较大，小系统 T f 较小。
第四节
f
fe
1 2 3
电力系统低频减载
f hf 可以低于额定频率。
4）考虑到负荷调节效应，接于减负荷装置上的负荷总功率 P JH 可以比最 大功率缺额 P qe 小些。
第四节
根据负荷调节效应系数公式
电力系统低频减载
( Pfhf Pfhe ) / Pfhe ( f fe ) / fe
K L
可以得到
Pfhf * Pfhf % f f %
第四节
时间 t 2 后
电力系统低频减载
点 4：当频率下降到 f 2 时，ZPJH 的第二轮频率继电器启动，经一定
点 5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。 点 5-6：系统有功功率缺额得到补偿。频率开始沿 5～6 曲线回升， 最后稳定在 f ( 2) 。 逐次逼近：进行一次次的计算，直到找到系统功率缺额的数值（同 时也断开了相应的用户） 。即系统频率重新稳定下来或出现回升时， 这个过程才会结束。
f
PT
s u
PL
线性化的发电机组静态频率响应特性 只是在频率偏离值较小的情况下适用。 当频率下降较大的时候，由于 使得发电机的机械 输入功率 。
P
发电机组/负荷静态频率响应特性：局 部稳定点s和局部不稳定点u
f
PT+
PT2
PL
P0
1
f
s
f PT
u
P
t
频率崩溃实例
第四节
频率崩溃
电力系统低频减载
第四节
五、最大功率缺额的确定
电力系统低频减载
1）减负荷装置正确动作的必要条件：保证在系统发生最大可能的功率缺 额时，也能断开相应的用户，避免系统的瓦解，使频率趋于稳定。 2）对系统中可能发生的最大功率缺额应作具体分析：有的按系统中断开 最大容量的机组来考虑；有的要按断开发电厂高压母线来考虑等；解列 后各部分可能出现的最大功率缺额； 3）系统功率最大缺额确定以后，就可以考虑接于减负荷装置上的负荷的 总数。要求恢复频率
电力系统低频减载
为系统的需求功率：
第三阶段：调速器动作
系统静态频率响应特性如下，
P demand =P -P =- KT +KL f / f N P T L L
第四阶段：调频器动作，即二次调整
当系统频率降低或者联络线上的功率偏离计划值时，进行二次调整。
第四节
频率崩溃
电力系统低频减载
第四节
P bi Px - P k
k =1 i -1
电力系统低频减载
i -1 f opi P %= 100- P % bi k fe k =1
=-
f opi fe
i -1 f hf 0 P 0 %= 100- P % 错误 bhf k fe k =1 i -1 f opi f hf 0 P %=P %-P 0 %= 100- P % 错误 i bi bhf k fe fe k =1 i f hf 0 P 0 %= 100- P % bhf k fe k =1 i -1 f hf 0 f opi f hf 0 P %=P i %-P 0 %= 100- P % +P % i b bhf k i fe fe k =1 fe i -1 f hf 0 f opi f hf 0 P % 1- = 100- P % i k fe fe fe k =1 i -1 i -1 f hf 0 -f opi f opi -f hf 0 P %= 100- P % = 100- P % i k k f e -f hf 0 f e - f e -f hf 0 k =1 k =1
由发电机转子运动方程
M d =P =Pm -Pe -PD dt
得：
Png P P2 1 ... = M1 M 2 M ng
第四节
电力系统低频减载
Primary control
第三阶段：调速器动作
several seconds
线性化的发电机组静态频率响应特性：
K i f / f N + P / P =0 Gi GNi P = P =- f / f N G Gi
复频率值 f hf 48Hz ，求接入减负荷装置的负荷总功率 PJH 。 解 减负荷动作后，残留的频率偏差相对值
f hf *
由式（3-47）得
50 48 0.04 50
PJH
900 2 0.04 2800 734 MW 1 2 0.04
第四节
电力系统低频减载
f hf maxn f hf 0
6) 各轮恢复频率的最大值
f hf 0 可考虑如下：当系统频率缓慢下降，
并正好稳定在第 i 轮继电器的动作频率 f dzi 时，第 i 轮继电器动作， 并断开了相应的用户功率 Pi ， 于是频率回升到这一轮的最大恢复 频率 f hf maxi 。
第四节
四、自动低频减载（按频率自Βιβλιοθήκη 减负荷装置“ZPJH” ）的工作原理
f1
f ( 2)
f0
6 4 5 5
'
f2
f (1) f ( 0)
t1 t2
3
'
t
o
图 3-24 系统频率的变化过程
第四节
电力系统低频减载
“轮” ：计算点 f 1 、 f 2 „„ f n 点 1：系统发生了大量的有功功率缺额 点 2：频率下降到 f 1 ，第一轮频率继电器起动，经一定时间 t1 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。
i =1 Ng
K i PGNi
i =1
Ng
P
i =1
Ng
Gi
=P L