电本第六章 自动按频率减负荷
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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
微机电力自动装置原理课件 第6章 自动低频减载
5
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
18
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
11
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。
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。
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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。
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
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§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
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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。
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
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
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
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
第六章按频率自动减负荷装置总结
2. 变化幅度较大，变化周期较长 （一般为10s～3min）的负荷分量， 属于这类的主要有电炉、电气机 车等； 3. 变化缓慢的持续变动负荷，引起 负荷变化的原因主要是工厂的作
有功负荷的变化: 1－第一种负荷分量； 2－第二种负荷分量 3－第三种负荷分量 4－实际的负荷变化曲线
息制度，人民的生活规律，气象 条件的变化等。
增加（减少）的值（MW)。
（★）
KL表示频率每升高（降低）1Hz时系统负荷 KL*表示系统频率变化1％时负荷功率变化的
百分数。
•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。
2 3
f n PLN f N
n
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
PL 0 1 f +2 f2 n fn
显然，当系统的频率为额定值时，f*=1，PL*=1， 于是：
0 1 +2
第一节 电力系统的频率特性
• 一、电力系统频率控制的必要性
• （一）频率偏低对电力用户的影响
• ①引起异步电动机转速及所驱动的机械转速变化， 影响生产率以及产品质量。 • ②影响国防中测量和控制用的电子设备的准确性 和性能。 • ③使异步电动机转速和输出功率降低，所带机械 转速和出力降低。
有功负荷的变化: 1－第一种负荷分量； 2－第二种负荷分量 3－第三种负荷分量 4－实际的负荷变化曲线
息制度，人民的生活规律，气象 条件的变化等。
增加（减少）的值（MW)。
（★）
KL表示频率每升高（降低）1Hz时系统负荷 KL*表示系统频率变化1％时负荷功率变化的
百分数。
•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。
2 3
f n PLN f N
n
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
PL 0 1 f +2 f2 n fn
显然，当系统的频率为额定值时，f*=1，PL*=1， 于是：
0 1 +2
第一节 电力系统的频率特性
• 一、电力系统频率控制的必要性
• （一）频率偏低对电力用户的影响
• ①引起异步电动机转速及所驱动的机械转速变化， 影响生产率以及产品质量。 • ②影响国防中测量和控制用的电子设备的准确性 和性能。 • ③使异步电动机转速和输出功率降低，所带机械 转速和出力降低。
第6章：自动按频率减负荷介绍
电力系统的频率不能长期维持在 （49.5~49）Hz以下，事故情况下不能较长 时 间 停 留 在 47Hz 以 下 ， 绝 对 不 允 许 低 于 45Hz。因此，当电力系统出现较大的功率缺 额时，应采用紧急措施，以保证系统的稳定 运行。
二. 限制频率下降的措施
负荷的调节效应，在频率下降时使系统负荷消 耗的有功功率自动相应的减小，这在一定程度上可 以减缓频率的下降，但往往是不够的。
自动按频率减负荷装置应能保证当系统发生功 率缺额时，不管该功率缺额多大，都能在断开相应 数量的用户负荷后，使系统频率恢复到不低于某一 允许值的情况下运行。因此，必须考虑出现最大的 可能的功率缺额时，接至自动按频率减负荷装置的 用户功率量也能使系统频率恢复在可运行的水平 。
确定系统事故情况下的最大可能功率缺额， 以及接入自动按频率减负荷装置相应的功率 值，是保证系统安全运行的重要措施。
曲线 c 表示当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切除部 分负荷，且切除负荷功率恰好等于有功缺额。此时 频率将沿曲线 c 恢复到额定值附近运行。
曲线 d 表示当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切 除部分负荷，且切除负荷功率恰好使频率处于 不升高也不降低的状态。
当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切除部分负荷，且 切除负荷功率小于曲线 d 对应的切除负荷。如果这时 系统功率缺额所对应的稳态频率与 b 曲线一致，则频 率将沿曲线 e 变化。
确定系统中可能发生的功率缺额涉及到对系统事 故的设想。一般应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某一电厂来考虑。如果系统有可 能解列成几个子系统（即几个部分）运行时，还必须 考虑各子系统可能发生的最大功率缺额。
启用自动按频率减负荷装置后，一般希望系统的
二. 限制频率下降的措施
负荷的调节效应，在频率下降时使系统负荷消 耗的有功功率自动相应的减小，这在一定程度上可 以减缓频率的下降，但往往是不够的。
自动按频率减负荷装置应能保证当系统发生功 率缺额时，不管该功率缺额多大，都能在断开相应 数量的用户负荷后，使系统频率恢复到不低于某一 允许值的情况下运行。因此，必须考虑出现最大的 可能的功率缺额时，接至自动按频率减负荷装置的 用户功率量也能使系统频率恢复在可运行的水平 。
确定系统事故情况下的最大可能功率缺额， 以及接入自动按频率减负荷装置相应的功率 值，是保证系统安全运行的重要措施。
曲线 c 表示当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切除部 分负荷，且切除负荷功率恰好等于有功缺额。此时 频率将沿曲线 c 恢复到额定值附近运行。
曲线 d 表示当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切 除部分负荷，且切除负荷功率恰好使频率处于 不升高也不降低的状态。
当频率沿曲线 a 降低到 f1时，切除部分负荷，且 切除负荷功率小于曲线 d 对应的切除负荷。如果这时 系统功率缺额所对应的稳态频率与 b 曲线一致，则频 率将沿曲线 e 变化。
确定系统中可能发生的功率缺额涉及到对系统事 故的设想。一般应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某一电厂来考虑。如果系统有可 能解列成几个子系统（即几个部分）运行时，还必须 考虑各子系统可能发生的最大功率缺额。
启用自动按频率减负荷装置后，一般希望系统的
第六章 按频率自动减负荷装置
3.系统中热备用容量起作用前，AFL装置易误动。 采取的措施： 1）AFL装置前几级带5s的延时； 2）采用按频率自动重合闸。
4.供电源中断，负荷反馈引起AFL装置误动。 采取的措施： 1)缩短供电中断时间，即加速自动重合闸或备自投装置的 动作时间从而使频率下降得少些； 2)使AFL装置带延时，躲过负荷反馈的影响； 3)加电流闭锁加电压闭锁； 4)采用滑差闭锁。
供电源中断，负荷反馈引起AFL装置误动。
采取的措施：加电流闭锁加电压闭锁
参考资料：
/p-72520557053.html
故障录波器
:83/jpkc/2009/dlxt/more. asp?typeID=72
第五章 变电站电压、无功综合 自动控制装置
引起汽轮机叶片断裂
在运行中，汽轮机叶片由于受不均匀气流冲击 而发生振动。在正常频率运行情况下，汽轮机叶片不发生共振。当低频运行时， 未级叶片可能发生共振或接近于共振，从而使叶片振动应力大大增加，如时间长， 叶片可能损坏甚至断裂。 频率降低，转速下降，发电机两端的风扇鼓进的风 量减小，冷却条件变坏，如果仍维持出力不变，则发电机的温度升高，可能超过 绝缘材料的温度允许值，为了使温度不超过容许值，势必要降低发电机出力。 因为频率下降时，会引起内电势下降而导致 电压降低，同时，由于频率降低，使发电机转速降低，同轴励磁电流减小．使发 电机的机端电压进一步下降。
使发电机出力降低频率降低转速下降发电机两端的风扇鼓进的风量减小冷却条件变坏如果仍维持出力不变则发电机的温度升高可能超过绝缘材料的温度允许值为了使温度不超过容许值势必要降低发电机出力
第六章 按频率自动减负荷装置
电力系统事故情况下，系统可能产生 严重的有功功率缺额，因而导致系统频率 大幅度下降。
第六章__电力系统自动低频减载及其他安全控制装置分解
•尽管频率动态除负荷，即按频率自动减载。 •自动低频减载装置是在电力系统发生事故后系统频率下降时，按 照频率的不同数值按顺序依次切除负荷，也就是将最大开断功率 分配在不同启动频率值的区段内分批切除负荷。 •为了确定自动低频减载装置的级数，应该确定第一级启动频率 和最末一级启动频率 f n 的数值。
2018/10/22 page15
（1）最大功率缺额的确定
1 f Ph KL
f f N f h
Ph. max PL. max K L* f * PLN PL. max
Ph. max K L* PLN f * 1 K L* f *
PL. max
fi fN
K L*
系统缺额由负荷调节 效应来补偿
Pi 1*
2018/10/22
i 1 1 PLk * K L* f i* k 1
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（4）每段切功率的限制
（2）当第i级切除负荷 PLi * 后，系统 f f h 功率缺额由负荷调节效应来补偿。
2、电力系统频率的动态特性
•当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ， 若 PL Ph 则有曲线C •当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ， 若 PL Ph ，且使 f X f1 则有曲线d
•当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL ， 若 PL Ph ，且使f X f b 则有曲线e
•在同一事故情况下，切除负荷越多，系统恢复频率就越高，因 此，每级切除负荷的功率受到恢复频率的限制。
•切除功率的限值计算——按照“第i-1级动作切除负荷后，系统 的稳定频率正好在第i级的启动频率上”来考虑。 （1）系统缺额功率 Pi 1
Pi 1 PLN PLk
自动按频率减负荷和其他安全自动装置
目的和意义
自动按频率减负荷和其他安全自动装置的目的是 在电力系统出现异常情况时，能够快速、准确地 切除部分负荷，防止系统崩溃，保障电网的安全 稳定运行。
这些装置的应用对于提高电力系统的安全性和稳 定性、减少停电事故、保障人民生产生活用电需 求具有重要意义。
02
自动按频率减负荷
定义和原理
定义
自动按频率减负荷是指根据电力系统的频率变化，自动 调整负荷，以保持系统稳定运行的一种技术。
04
案例分析
案例一：某电厂的自动按频率减负荷系统
背景介绍
某电厂为了确保电力系统的稳定运行， 采用了自动按频率减负荷系统。
系统构成
该系统主要由频率测量装置、逻辑控 制器和减载执行机构组成。
工作原理
当系统检测到频率下降时，逻辑控制 器根据预设的减载策略，自动切除部
分负荷，协议
采用标准的通信协议，实现各设备之间的信息交 互和协同工作。
应用场景和优势
应用场景
适用于各种类型的电力系统，如发电厂、输电线 路、变电站等，能够有效地提高系统的安全性和 稳定性。
优势
能够实时监测系统的状态，及时发现和处理异常 情况；能够减少人工干预，提高工作效率；能够 防止事故扩大，减少损失。
效果评估
通过这些安全自动装 置的应用，该化工厂 显著提高了生产安全 水平，降低了事故发 生的概率和影响。
05
结论
总结
01 自动按频率减负荷装置是一种有效的电力系统的 安全保护装置，能够在系统频率降低时自动减少 负荷，以防止系统崩溃。
02 除了自动按频率减负荷装置，还有其他安全自动 装置，如自动重合闸、备用电源自动投入等，这 些装置在电力系统中也发挥着重要的作用。
自动按频率减负荷和 其他安全自动装置
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
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2、数据采集单元的结构
• • • • 数据采集单元一般由信号输入电路、 主处理器电路、 GPS电路、 电源电路等组成。
（二）分析管理单元
分析管理单元可以是工业级PC机也可以是一台嵌 入式系统装置，主要实现以下功能： • (1)设置系统运行方式，整定系统起动参数和通 信参数，命令下传。 • (2)数据的接收与管理。 • (3)进行故障分析，显示和打印故障分析报告。 • (4)数据远传。 • 它和数据采集单元之间通过总线或以太网通信。
一、数字式频率继电器
f
1 1 1 1 f c 2 105 Hz T N TC N N
第五节 电力系统的稳定控制
• (一) 自动切除发电机
二、电气制动
三、自动解列装置
• (一)厂用电系统“解列”的应用
（二）系统自动解列
• (1)尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率 平衡，以防止频率、电压急剧变化。因此解列 点应选在有功功率、无功功率分点上，或交换 功率最小处。在运行中，根据潮流变化情况进 行调整。 • (2)适当地考虑操作方便、易于恢复且具有较好 的远动、通信条件。
第四节 自动按频率减负荷装置
• 微机自动按频率减负荷装置的设置一般分为两 种模式： • 集中式和分散式：所谓集中式就是在变电站低 压母线上的电压互感器二次侧装设微机低频减 负荷装置，根据需要可以每段母线配置一个， 也可以整个变电站共同使用一个。 • 分散式：就是低频减负荷的功能被集成在分散 的保护测控单元中，由保护测控装置根据整定 值的要求通过软件的设置直接出口跳闸。这里 只介绍数字式频率继电器和集中式的微机自动 按频率减负荷装置。
具体的启动量及其启动方式
• 1、A、B、C相电压和零序电压突变量启动 • 2、过压和欠压启动 • 3、主变压器中性点电流越限启动
3I 0 10%I N
• 4、频率越限与变化率启动
5、系统振荡启动
• 系统振荡可能有几种情况： • ①由静态稳定破坏引起的系统振荡。 • 在初始阶段，母线电压必然低于额定值较多，利用 90%U N 电压启动判据，可以启动记录稳定破坏的全过程数据。 失去稳定后的系统表现，与失去暂态稳定的系统表现 一样，即母线电压 • ②由暂态稳定破坏引起的振荡 ③因为失去动态稳定引起的系统振荡。失去动态稳定的 系统表现为母线电压，线路电流和线路功率作增幅振 荡而失去同步，其结果是系统稳定破坏。更多的一种 情况是由增幅振荡而演变为达到一定幅度和周期的稳 定振荡，这种现象称之为“摇摆”。 •
第六章 自动按频率减负荷和其它安全自动装置
• • • • • 第一节 自动按频率减负荷概述 一、低频运行的危害 二、限制频率下降的措施 (1)动用系统中的旋转备用容量。 (2)应迅速启动备用机组。 (3)按频率自动减去负荷。
三、系统频率的动态特性
电力系统由于有功功率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，称为电力系统的动态频率特性。
第七章 故障录波装置
• • • 第一节 概 述 一、故障录波器的作用 通过对录波数据进行分析，通常可完成如下工 作： 1、找出事故原因，制定反事故措施 2、为查找故障点提供依据 3．积累运行经验，提高运行水平
• • •
第二节 故障录波器的启动判据和录波数据 的记录和存贮
• 一、故障录波器的启动判据 • 微机式故障录波器都是以程序检测各启动条件 是否满足，即各启动判据是否满足，来判别是 否开始进行记录的，因此启动判据的设置关系 到故障时刻录波装置能否可靠启动以及能否对 故障状态进行全面可靠的记录。实际装置中， 除高频信号外，其它的如模拟量和开关量均可 作为故障时的启动量 。
PL 20% f f n 50 5( Hz) K L* PLn 2
• 系统的频率会下降到
f 50 5 45( Hz)
二、最大功率缺额的确定
• 一般应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 • 设正常运行时系统负荷为PL·，额定频率fn与恢 n 复频率fr之差为Δf，
• 6、断路器的保护跳闸信号启动，空触点输入 • 记录继电保护的跳闸命令，配合短路过程情况， 用来检查继电保护装置和断路器的动作行为，是 故障记录最重要的内容之一。 • 由继电保护装置跳闸命令启动故障动态记录时， 应当选用与发出断路器跳闸命令同步的触点信号 （最好是跳闸出口继电器的触点）以准确记录启 动时刻。 • 为了避免干扰，以空触点经双绞线输出到故障录 波器是必要的
3．频率级数N和各级动作频率f1 f N N 1f• 第i级动作频率为
fi f1 i 1f
4．频率级差的确定
• 选择频率级差 △f ，有两种 不同的原则。 1）按选择性确定级差 这种方法强调各级动作的 次序，要在前一级动作以 后还不能制止频率下降的 情况下，后一级才动作， 否则就是误动作。 2）级差不强调选择性
• 接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2 MW
三、自动按频率减负荷的分级实现
第三节 有关自动按频率减负荷装置的几个问题
• 一、动作级数与动作频率的确定 • 1．第一级启动频率f1的选择 一般第一级的启动频率整定在48.5～49Hz。在 以水电厂为主的电力系统中，由于水轮机调速 系统动作较慢，所以第一级启动频率宜取低值， 例如48Hz。 • 2．末级启动频率fN的选择 • 电力系统允许的最低频率受“频率崩溃”或 “电压崩溃”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，末级的启动频率以不低于46～ 46.5Hz为宜。
第二节 自动按频率减负荷工作原理
• 一、不切除负荷的情况下系统频率的稳定值 • 假设电力系统内发生有功功率缺额PV为系统额 定总负荷PL·的20％时，系统频率要降低，如 n 果仅由负荷调节效应来补偿有功缺额，由（54）式可得，系统频率下降值为 PL f f n K L* PLn • 设KL*= 2，那么
PV max Psmax K L* f * PLn
Psmax
P max K L* PLn f * V 1 K L*f *
例6-1 某系统的负荷总功率为PL·＝5000 MW，设想系统 n 最大的功率缺额PV· 为1000 MW（负荷总功率的20％）， max 设负荷调节效应系数为及KL*＝2，自动按频率减负荷装置 动作后，希望系统恢复频率为fr＝48Hz，求接入自动按频
2、负荷反馈引起的误动作
• 采取如下措施 ： • 1)加电流闭锁 2)加电压闭锁 • 3)加滑差闭锁：频率下降速度df／dt＜3（Hz／ s）可认为是系统功率缺额引起的频率下降。 而df／dt＞3（Hz／s）可认为是负荷反馈引起 的频率下降。因此，采用df／dt＞3（Hz／s） 作为滑差闭锁的条件。
四、自动按频率减负荷装置误动作的原因 及应采取的措施
• 1、暂态过程引起的误动作 • 1) 当系统发生事故，电压急剧下降期间有可能引起 频率继电器误动作； • 2) 为了使自动按频率减负荷装置的动作反应全系统 的平均频率，而不是所接母线的频率瞬时值； • 3) 为了防止在系统发生振荡时装置的误动作。 • 为此，要求装置有一定的动作时限。当然，时限过长 不利于各级间的选择性，也可能在严重故障时会使系 统的频率降低到危险的临界值以下。所以往往采用一 个不大的时限(通常用0.1～0.2s)以躲过暂态过程可能出 现的误动作。
（三）分散式结构的故障录波器的工作流程
三、分散式结构的故障录波器
• 一）数据采集单元 • （1、数据采集单元的功能 • 数据采集单元主要实现以下功能： • (1)连续不断地对电网的基本参数——交流电压和交流电 流进行快速采样，对继电保护和安全自动装置的开关量 进行扫描，与此同时对本装置硬件进行自检。 • (2)正常运行时接收并执行分析管理层下传的参数设置、 启动录波、时间同步和复位等命令。 • (3)采样、扫描的同时进行必要的计算和分析，当电网发 生故障或扰动时触发故障录波器。将故障前、故障时和 故障后的数据存贮于专门的数据区中。 • (4))将记录的故障数据通过以太网送至分析管理层。
率减负荷装置的功率总数ΔPs· 。 max • 解 希望恢复频率偏差的标么值为
50 48 f* 0.04 50
Psmax P max K L* PLn f * 1000 2 5000 0.04 V 652.2( MW ) 1 K L* f * 1 2 0.04
• 7、手动和遥控启动 • 可以由变电所就地和上级调度来远方命令启动。
二、录波数据的记录方式和存贮格式
• 我国对微机式故障录波器的数据记录方式做了 如下规定。 • (1)分时段记录方式。
• (2)不定长录波。 • 目前，微机故障录波器可以实现3s～10min不定 长录波，它由启动次数和故障性质决定。 • 1)非振荡故障启动。 • 2)特殊启动方式
f 2f e ft f s
二、每级最优切除负荷值的确定
• 某一级自动按频率减负荷装置动作后，系统的 频率能恢复到希望值的附近 。
fi f n fi
三、自动按频率减负荷的后备级
• 如果出现的情况是：第i级动作后，系统频率可 能稳定在某一值，例如图6－4中的fi ，它既低 于我们希望的频率恢复极限值fr，但又不足以 使下一自动按频率减负荷装置启动，因此要装 设后备段，经延时，再切除部分负荷功率
第三节 故障录波器结构模式
• 专用的故障录波器一般包括数据采集单元和分 析管理单元两部分。 • 根据数据采集单元和分析管理单元在装置中不 同安排，故障录波器主要分为两种结构模式： 分散式和集中式。
一．分散式结构
• 所谓分散式结构是指数据采集单元和分析管理 单元为独立的装置
二．集中式结构
• 所谓集中式结构是指数据采集和分析管理在一 个装置内实现