简述低频减载装置的基本原理。
低频减载(自动装置原理课设)
1.3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〔’幻;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。
针对上述三种情况所采取的措施，即所谓保证安全稳定的三道防线。
其中第三道防线就是要保证电力系统在严重复杂的故障下，防止事故扩大，防止导致长时间的大范围停电，以免造成巨大经济损失和社会影响。
这也是设置第三道防线的意义。
调节系统功率不平衡主要有两种措施:增加功率输入或裁切负荷。
如果事故发生出现功率缺额时，系统旋转备用容量将积极、尽可能快的阻止系统崩溃，这一方案称为低频调速控制(证GC)〔’‘，。
FuGc必须在系统频率刚开始下降时动作，并且是一种独立于能量管理系统E(MS)地区性的控制。
但当系统发生严重事故，旋转备用容量不足以弥补系统功率缺额时，就应该有选择地切掉一部分负荷，从而阻止频率下降，这一方案称为低频减载控制(UFLS)。
由于现代电网经济运行的要求，系统的备用容量偏低，低频减载成为严守第三道防线，防止系统崩溃的主要手段。
电网事故暴露的问题包括:低频减载切除容量严重不足;低频减载方案同机组低频跳闸定值不协调;电网结构不合理等。
根据故障严重程度的不同，有必要加强电网防止稳定破坏和大面积停电的三道防线:第一道防线，电网快速保护及预防控制;第二道防线，稳定控制;第三道防线，就是在主系统发生稳定破坏时的电压及频率紧急控制，有计划、合理地实施解列的自动装置或手动方案，以及解列后为防止小系统崩溃而设置的低频减载装置，以维持整个电网的稳定运行。
1．2低频减载技术发展现状防止电力系统频率崩溃事故有效的措施就是采用低频自动减载和解列装置，在系统频率下降时及时切除足够数量较次要的负荷，或在合适的点上将系统解列，以保证系统的安全稳定运行，并保证重要负荷供电。
微机电力自动装置原理课件 第6章 自动低频减载
第6章 常用的输入输出接口芯片
问题1、什么叫频率崩溃现象？
电力系统功率缺少，频率下降，水泵汽泵转速下降，发 电机转速下降，发电机输出电压下降。功率进一步减 少---系统电压、频率进一步下降到47~48HZ。中枢点 上频率低于某临界值。系统频率就崩溃瓦解。 问题、什么叫电压崩溃现象？ 电力系统功率缺少，频率下降，水泵汽泵转速下降，发 电机转速下降，发电机输出电压下降。系统功率进一
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第6章 常用的输入输出接口芯片
（二） 自动低频减载装置的工作顺序
A、规则：对于各种可能发生的事故都要求自动低 频减载装置能作出恰当的反应。切除相应的负荷， 既不能过多也不能过少，只有分批切除，以适应不 同功率缺额的需要。所以根据启动频率的不同，低 频减载可以分若干级，也就是若干轮。 B、如何确定自动低频减载装置的工作级数？ （1）选择第一级启动频率f1.他在48。5~49HZ之间。
2
第6章 常用的输入输出接口芯片 （2）设双回输电线路传输的功率为PA比较交大，当其中一回路发 生三相短路时，继电器保护装置正确动作，将故障电路拆除。但是 由于输送的功率PA已经超出一回路运行的暂态稳定极限功率，如 不及时减少传输功率，则可能由于系统稳定遭到破坏而导致系统解 列，同样会造成受端B系统更严重的缺电，使系统遭到破坏。
4、电力系统频率动态特性fx(t)的求解 忽略负载负载机械拖动机械的转动惯量的影响。 只考虑发电机组转动惯量在频率调节的作用。将电力系统等值于发 电机组
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第6章 常用的输入输出接口芯片
（1）同步发电机的运动方程为
2WkN d J M ; J ; 2 dt N J转子转动惯量， 转子机械角速度， M轴上的不平衡转矩。 当机械角速度不大时。 转矩标么值与功率标么 值相等。机械 角速度标么值 电角度标么值。表达式 为： 2WkN d d * TG PT * PL* (6 7C ) PG N N dt dt PT *为以PG N 为基准的机组输入功率 标么值。 PL*为以PG N 为基准的负荷功率标么 值。
电力系统自动低频减载及其他安全控制装置
1、第一级启动频率 •在事故初期及早切除负荷功率，对于延缓频率下降过程有利。 •第一级启动频率选择高值，在48.5Hz-49Hz之间。
2、最末一级启动频率 •在电力系统中允许最低频率受到“频率崩溃”和“电压崩溃” 的限制，一般取46Hz-46.5Hz之f e间。
3、频率级差
n f1 fn 1
f1
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电力系统自动装置
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电力系统典型事故
•电力系统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，他们的任务就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，采取必要的措施以避免事故扩大。
PA
输电线路1
B系统
A电厂
输电线路2
事故1：A电厂发生故障而切机，B系统突然减少了功率 PA 。 如果运行机组备用容量远小于 PA ，则会造成电网功率的严重
TX
PGN PLN KL*
d f* dt
f*
Ph* K L*
Txf
d f* dt
f*
Ph* K L*
•当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率 f X t
的动态特性可用指数曲线来描述。
fe
•在事故初期，频率下
降的速度与功率缺额
成正比
fb
fa
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c
b
a
t
c
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2、电力系统频率的动态特性
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2、电力系统频率的动态特性
研究电力系统频率的动态过程
（1）以单机单负荷为例：
系统出现有功缺额时，转子运动方程 J d M
dt
转子动能
电力系统自动装置第六章低频减载
i1
i
PL*i 1 PLk*KL*fi*1 PLk*KL*fh*
k1
k1
1ki11PLk*KL1*K fi*L*fhf*h*
〔5〕自动减载装置的延时与防止误动作
系统发生事故
电压急剧下降 增加一个时限
频率继电器可 能会误动作
自动低频减载装置采用一个的延时
地区变电站短时供电中断
•确定系统事故情况下最大的可能功率缺额，以及接入自动低频减 载装置的功率值，是系统平安运行的重要保证。
•一般应该根据最不利的运行方式下发生事故时，实际可能发生的 最大功率缺额来考虑。例如：按系统中断开最大机组，或者某一 电厂来考虑。
•一般希望系统切除负荷后的恢复频率要小于系统额定频率 fh fN
•自动低频减载装置的最大可能断开的功率PL.max要小于最大功率
f
1 KL
Ph
系统功率缺额 负荷的频率调节特性
f 50 Ph KL*PLN
系统功率缺额
ห้องสมุดไป่ตู้ 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 u i U m siiin ti
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
变化， i 也发生变化。此时，母线电压的瞬时角频率为
i d dtXtiXdditXi
fi fXfi
•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。 f i
变化情况。
取决于
i
的
2、电力系统频率的动态特性
•电力系统由于有功功率的平衡遭到破坏，引起系统频率发生变 化，频率从正常状态过渡到另一个稳定值所经历的时间过程—
低频减载保护原理(含图)
低周减载保护（低频）
当电力系统在实际可能的各种运行情况下，因故发生突然的有功功率缺额后，导致系统频率下降，所以必须要及时切除相应不重要的部分负荷，使保留运行的系统部分能够迅速恢复到额定功率附近继续运行。
低周减载保护中的频率是通过电压和时间的采样计算来获取的,利用CPU的计数器测量电压波形的两个过零点之间的平均时间,就可以计算出系统电压的频率值。
当系统频率小于低周减载保护定值至整定时间，该保护将自动判断是否切除负荷来恢复有功功率的平衡，使系统频率恢复到一定值，以保证系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。
其动作方程为：
f≤F
t≥t_F
式中，f为系统频率采样值，F为低周减载保护定值；
t为系统频率采样值小于低周减载保护定值的时间；
t_F为低周减载保护的整定延时。
此保护设有低电压闭锁和滑差闭锁。
低电压闭锁可以防止母线附近短路故障的近距离短路或电压输入信号为零时出现保护的误动作；滑差闭锁可以防止在系统发生振荡时出现保护误动作。
低压闭锁和滑差闭锁的方程为：
u max≥FU
△f≤FD
式中，u max为系统最大线电压值，FU为低压闭锁定值；
△f为频率的滑差值，FD为滑差闭锁定值。
保护信号出口
保护动作出口F
f
f
图5-7 低周减载保护原理逻辑图。
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
§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。
电力系统自动装置 第3版 第六章 电力系统自动低频减载装置
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
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。
§6-1 概述 一、低频运行的危性
(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。
§6-1 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
低频减载及其它安全自动装置
综合应用案例分析
案例二
某大型水电站
背景
应用
结果
该水电站采用多种安全自动装 置，包括低频减载装置、安全 门、紧急停机程序等，以确保 大坝和机组的安全运行。
低频减载装置在检测到电网频 率异常时自动切除部分负荷； 安全门在检测到大坝水位过高 时自动开启泄洪；紧急停机程 序在检测到机组异常时自动停 机。
该水电站成功避免了多次因自 然灾害或设备故障而引发的事 故，保障了大坝和机组的安全 运行，确保了电力供应的稳定 性。
02
CATALOGUE
安全自动装置
定义与重要性
定义
安全自动装置是指在电力系统出现异常情况时，能够自动地、迅速地切除故障部分或降低系统出力， 以保障整个电力系统的安全稳定运行的设备。
重要性
随着电力系统的规模不断扩大，安全自动装置在保障电力系统的安全稳定运行中发挥着越来越重要的 作用。它能够有效地防止系统崩溃、大面积停电等严重事故的发生，减少损失，提高电力系统的可靠 性。
低频减载及其它安 全自动装置
目录
• 低频减载装置 • 安全自动装置 • 低频减载与安全自动装置的关系 • 实际应用案例分析 • 维护与保养建议
01
CATALOGUE
低频减载装置
定义与工作原理
定义
低频减载装置是一种用于电力系统安全自动装置，用于防止电力系统出现低频 振荡或功率振荡，从而保护电力系统的稳定运行。
挑战
随着可再生能源的大量接入和分布式电源的普及，电力系统的结构和特性将发生深刻变化，对低频减载和安全自 动装置提出了更高的要求和挑战。如何适应这些变化，提高装置的性能和可靠性，是未来需要重点关注和研究的 问题。
04
CATALOGUE
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简述低频减载装置的基本原理。
低频减载装置是电力系统中用于降低低频振荡的一种装置。
低频振荡是电力系统中常见的一种故障，经常出现在系统变化较快的情况下，如电站开停机、负载变化等。
这种振荡会对电网安全性和稳定性造成影响，进而影响供电质量和可靠性。
低频减载装置的基本原理是根据电力系统的特性，通过改变发电机的主磁通来控制系统的功率输出和电压，从而降低低频振荡和保持系统稳定。
具体来说，低频减载装置通过调节发电机的励磁电压和电流来改变主磁通，从而影响机组的输出功率。
当系统中出现低频振荡时，低频减载装置会检测到振荡信号，然后发送信号给励磁控制器，控制器将根据信号的幅度和相位来调整发电机的励磁电压和电流，从而改变机组输出的功率，以达到减少低频振荡的目的。
当低频振荡消失时，低频减载装置会自动恢复到正常控制状态。
低频减载装置的作用在于，当系统出现低频振荡时，会导致发电机输出功率和电压的振荡，导致系统不稳定和供电质量下降。
通过使用低频减载装置，可以通过调整发电机的主磁通来控制机组的输出功率和电压，降低振荡的频率和幅度，从而保持电力系统的稳定性。
需要注意的是，低频减载装置只能用于低频振荡的控制，对于高频振荡等其他类型的系统振荡，还需要其他控制方式来实现电力系统的稳定性控制。