自动低频减载和安全自动装置培训教材(32张)PPT
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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
第九章电力系统自动低频减载
1 . 2 ( 0 . 02 0 . 01 ) P ( 1 0 ) 0 . 0121 L 1 1 1 . 2 0 . 01 P 0 . 0121 2000 24 . 3 MW L 1
i 2
1 . 2 ( 0 . 03 0 . 01 ) P ( 1 0 . 0121 ) 0 . 024 L 2 1 1 . 2 0 . 01
四、自动低频减载工作原理 1。最大功率缺额的确定 （接至自动低频减载装置的总功率） 发生事故后，低频减载不要求频率能恢复到额定 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
P P h max L max Δ Phmax 最大功率缺额 K f L P P LN L max P K P f Δ PLmax 减载总功率 h max L LN P L max 1 K f L
P Tx GN Txf P KL* LN
以负荷总容量为基准的频率下降 过程时间常数； Tx发电机容量为基准的时间常数
系统频率的变化过程可用指数曲线来描述。
三、电力系统频率动态特性 1.频率下降幅度与功率缺额成正比; 2.事故初期, 功率缺额越小,频率下降速度越慢; 3.频率下降至f1切除部分负荷，若切除后系统仍存在 缺额，则频率继续下降， 但下降速度减缓； 4.若切除后系统不存在 缺额,即切除功率刚好等 于系统在f1时的缺额， 频率将维持f1； 5.若切除后系统出现功 率余额，则频率将上升。
答：Δ Ph=100-（450-430）=80MW 50 80 f 6 . 2 Hz 1 . 5 430
自动低频减载和安全自动装置培训
功能
自动低频减载系统的功能主要包括检 测电网频率、判断是否需要减载、自 动切除不重要负载等，以保持电力系 统的稳定运行。
工作原理
01
02
03
检测频率
系统通过传感器实时监测 电网的频率变化。
判断与决策
当检测到电网频率低于预 设值时，系统会进行判断 ，决定是否需要切除部分 负载。
执行切除
根据判断结果，系统会自 动切除部分负载，以减轻 电网负担，恢复系统稳定 。
故障排除
在调试过程中，及时发现并排除故障，确保 装置稳定运行。
注意事项
安全第一
在安装和调试过程中，始终将安 全放在第一位，遵循安全操作规
程。
遵守规范
遵循相关行业规范和标准，确保装 置的安装和调试质量。
定期维护
定期对装置进行检查和维护，及时 发现并解决潜在问题。
05
自动低频减载和安全自动装置的案例分析
继电保护装置
用于监测和保护电力系统中的故障和 异常状态。
备用电源自动投入装置
在主电源故障时，自动切换到备用电 源。
自动重合闸
用于在断路器跳闸后自动重新合闸， 提高供电可靠性。
安全自动装置的功能
预防性保护
通过监测系统的运行状态 ，预防潜在的故障和事故 。
快速响应
在系统发生故障时，能够 快速动作，减小故障的影 响范围。
案例三：某地铁的安全自动装置应用
总结词：创新技术
详细描述：某地铁采用安全自动装置，通过集成传感器、控制器和执行器等技术，实现了列车自动控 制、紧急制动等功能，提高了地铁运行的安全性和可靠性。
06
培训总结与展望
培训收获与体会
掌握专业知识
通过培训，学员们深入了解了自动低频减载和安全自动装 置的基本原理、功能和应用场景，掌握了相关的专业知识 和技能。
自动低频减载系统的功能主要包括检 测电网频率、判断是否需要减载、自 动切除不重要负载等，以保持电力系 统的稳定运行。
工作原理
01
02
03
检测频率
系统通过传感器实时监测 电网的频率变化。
判断与决策
当检测到电网频率低于预 设值时，系统会进行判断 ，决定是否需要切除部分 负载。
执行切除
根据判断结果，系统会自 动切除部分负载，以减轻 电网负担，恢复系统稳定 。
故障排除
在调试过程中，及时发现并排除故障，确保 装置稳定运行。
注意事项
安全第一
在安装和调试过程中，始终将安 全放在第一位，遵循安全操作规
程。
遵守规范
遵循相关行业规范和标准，确保装 置的安装和调试质量。
定期维护
定期对装置进行检查和维护，及时 发现并解决潜在问题。
05
自动低频减载和安全自动装置的案例分析
继电保护装置
用于监测和保护电力系统中的故障和 异常状态。
备用电源自动投入装置
在主电源故障时，自动切换到备用电 源。
自动重合闸
用于在断路器跳闸后自动重新合闸， 提高供电可靠性。
安全自动装置的功能
预防性保护
通过监测系统的运行状态 ，预防潜在的故障和事故 。
快速响应
在系统发生故障时，能够 快速动作，减小故障的影 响范围。
案例三：某地铁的安全自动装置应用
总结词：创新技术
详细描述：某地铁采用安全自动装置，通过集成传感器、控制器和执行器等技术，实现了列车自动控 制、紧急制动等功能，提高了地铁运行的安全性和可靠性。
06
培训总结与展望
培训收获与体会
掌握专业知识
通过培训，学员们深入了解了自动低频减载和安全自动装 置的基本原理、功能和应用场景，掌握了相关的专业知识 和技能。
第二节 低频减载及低压减载
第二节低频减载及低压减载一、自动低频减载的基本原理这部分我们将要介绍自动低频减载的基本原理：低频减载又称自动按频率减负载，或称低周减载（简称为AFL），是保证电力系统安全稳定的重要措施之一。
当电力系统出现严重的有功功率缺额时，通过切除一定的非重要负载来减轻有功缺额的程度，使系统的频率保持在事故允许限额之内，保证重要负载的可靠供电。
图11-7 自动低频减载（负载）的工作原理基本级的作用是根据系统频率下降的程序，依次切除不重要的负载，以便限制系统频率继续下降。
例如，当系统频率降至f1时，第一级频率测量元件启动，经延时△t1后执行元件CA1动作，切除第一级负载△P1；当系统频率降至f2时，第二级频率测量元件启动，经延时△t2后元件CA2动作，切除第二级负载△P2。
如果系统频率继续下降，则基本级的n级负载有可能全部被切除。
当基本级全部或部分动作后，若系统频率长时间停留在较低水平上，则特殊级的频率测量元件fsp启动，以延时△tsp1后切除第一级负载△Psp1；若系统频率仍不能恢复到接近于fn，则将继续切除较重要的负载，直至特殊级的全部负载切除完。
基本级第一级的整定频率一般为47.5-48.5Hz，最后一级的整定频率一般为46-46.5 Hz，相领两级的整定频率差取0.4-0.5 Hz。
当某一地区电网内的全部自动按频率减负载装置均已动作时，系统频率应恢复到48-49.5 Hz以上。
特殊级的动作频率可取47.5～48.5Hz，动作时限可取15～25s，时限级差取5s左右。
1. AFL的基本要求：能在各种运行方式和功率缺额的情况下，有效地防止系统频率下降至危险点以下。
切除的负载应尽可能少，无超调和悬停现象。
应能保证解列后的各孤立子系统也不发生频率崩溃。
变电站的馈电线路故障或变压器跳闸造成失压，负载反馈电压的频率衰减时，低频减负载装置应可靠闭锁。
电力系统发生低频振荡时，不应误动。
电力系统受谐波干扰时，不应误动。
2. 对自动低频减载闭锁方式的分析：（1）时限闭锁方式。
电力系统自动低频减载及其他安全控制装置
电力系统自动低频减载及其他 安全控制装置
演讲人
目录
01. 自动低频减载 02. 其他安全控制装置 03. 电力系统安全控制技术 04. 电力系统安全控制装置的应
用案例
自动低频减载
工作原理
自动低频减载装置通过检测电网频 率，判断电网是否处于低频状态。
当电网频率低于设定值时，自动低频 减载装置启动，开始切除部分负荷。
01
某地区通过部署 安全控制装置， 实现了对电力系 统的实时监控和 预警
03
02
某变电站通过安 装安全控制装置， 提高了电力系统 的稳定性和可靠 性
04
某发电厂通过使 用安全控制装置， 提高了发电效率 和能源利用率
案例启示
案例一：某地区电 网发生故障，自动 低频减载装置成功 避免大面积停电
案例三：某地区遭 遇恶劣天气，自动 低频减载装置成功 保障了电力系统的 稳定运行
降低电力系统损 失：自动低频减 载技术可以减少 系统损失，提高 电力系统效率。
支持可再生能源 并网：自动低频 减载技术可以支 持可再生能源并 网，提高可再生 能源的利用率。
电力系统安全控制装 置的应用案例
实际案例分析
01 案例一：某地区电网发
生故障，自动低频减载
装置成功切除部分负荷，
保障电网稳定运行。
网络化：利用网络技术实现远程监控和 控制，提高系统的可维护性和灵活性
绿色化：采用节能环保技术，降低能 源消耗，减少对环境的影响
关键技术
低频减载技术：自动 切除部分负荷，保持
系统稳定
故障诊断技术：实时 监测系统状态，及时
发现故障
快速保护技术：快速 切断故障，防止系统
崩溃
负荷预测技术：预测 未来负荷需求，优化
演讲人
目录
01. 自动低频减载 02. 其他安全控制装置 03. 电力系统安全控制技术 04. 电力系统安全控制装置的应
用案例
自动低频减载
工作原理
自动低频减载装置通过检测电网频 率，判断电网是否处于低频状态。
当电网频率低于设定值时，自动低频 减载装置启动，开始切除部分负荷。
01
某地区通过部署 安全控制装置， 实现了对电力系 统的实时监控和 预警
03
02
某变电站通过安 装安全控制装置， 提高了电力系统 的稳定性和可靠 性
04
某发电厂通过使 用安全控制装置， 提高了发电效率 和能源利用率
案例启示
案例一：某地区电 网发生故障，自动 低频减载装置成功 避免大面积停电
案例三：某地区遭 遇恶劣天气，自动 低频减载装置成功 保障了电力系统的 稳定运行
降低电力系统损 失：自动低频减 载技术可以减少 系统损失，提高 电力系统效率。
支持可再生能源 并网：自动低频 减载技术可以支 持可再生能源并 网，提高可再生 能源的利用率。
电力系统安全控制装 置的应用案例
实际案例分析
01 案例一：某地区电网发
生故障，自动低频减载
装置成功切除部分负荷，
保障电网稳定运行。
网络化：利用网络技术实现远程监控和 控制，提高系统的可维护性和灵活性
绿色化：采用节能环保技术，降低能 源消耗，减少对环境的影响
关键技术
低频减载技术：自动 切除部分负荷，保持
系统稳定
故障诊断技术：实时 监测系统状态，及时
发现故障
快速保护技术：快速 切断故障，防止系统
崩溃
负荷预测技术：预测 未来负荷需求，优化
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
自动按频率减负荷和其他安全自动装置
中国电力出版社
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·n， 额定频率fn与恢复频率fr之差为Δf。
中国电力出版社
最大功率缺额的确定
PV •max Ps•max PL•n
K L*f*
Ps•max
PV •max K L* PL•n f* 1 K L*f*
当系统发生事故，电压急剧下降期
1 间有可能引起频率继电器误动作
为了使自动按频率减负荷装置的
2 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
中国电力出版社
1 暂态过程引起的误动作
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。
系统的频率会下降到： f 50 5 45(Hz)
中国电力出版社
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。
中国电力出版社
f
fN
c
d
f1
b
fb fa
e
a
0
t1
t
图6-1电力系统频率的动态特性
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。
自动低频减载和安全自动装置培训教材(PPT 32页)
2
级差不强调选择性
f
fi fe
fi
fi1
f 2fe ft fs
0
t
t
图6-3频率选择性级差的确定
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
f
fN
fri
1
fi
2
3
fi fn fi
0
t
图6-4典型的系统频率变化过程
K L*f*
Psm ax
PV m ax K L* PLn f* 1 K L*f*
求接入自动按频率减负荷装置的功率总数Δ Ps·max
例6-1 某系统的负荷总功率为PL·n＝5000 MW，
设想系统最大的功率缺额PV·max为1000 MW （负荷总功率的20％），设负荷调节效应
f
fN
c
d
f1
b
fb fa
e
a
0
t1
t
图6-1电力系统频率的动态特性
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·n， 额定频率fn与恢复频率fr之差为Δ f。
最大功率缺额的确定
PV max Psmax PLn
不切除负荷的情况下系统频率的稳定值
系统频率下降值为：
设KL*= 2,那么：
f
fn
PL K L* PLn
50 20% 2
5(Hz )
f
fn
PL K L* PLn
系统的频率会下降到： f 50 5 45(Hz)
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
3
§6-1 概述
l自动安全装置的主要任务：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。 l在电力系统中，大型水电站或坑口电厂一般都远离负荷中 心，经输电线路向受端电网远距离供电 (如图 6-1所示 )。
1
B系统
2
图 6-1 输电系统示意图
A电厂
l(1) 当电厂 A发生故障时，系统 B中的发电功率突然↓PA，如 果这时运行机组的备用容量 <<PA，则将造成电网严重的功率缺 额，引起电网 f↓↓↓，此时如不及时采取果断措施切除部分负 荷，则将威胁电力系统的安全运行，严重时甚至使整个系统崩 溃，造成重大损失。
l现以最简单的一 台发电机向负荷供 电为例，当出现有 功缺额时来推导。 l公式推导表明， 当系统中出现功率 缺额或功率过剩 时，系统频率的动 态特性可用指数曲 线来描述。
Q ∆Ω( small )
dω∗ TG ⋅ =P T∗ − P L∗ dt dω Tx ⋅ ∗ = P T∗ − P L∗ dt
等值机组的运动方程
第六章 电力系统自动低频减载及其他安 全自动控制装置
l
§6-1 概述 §6-2 自动低频减载 §6-3 其他安全自动装置
1
l
l
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自
l
Ø Ø Ø Ø Ø
本章主要内容：
动控制装置
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； 其它安全自动控制装置（自动解列装置、水轮机组低频自启动装 置、自动切机与电气制动 ）
2) 设系统功率缺额为 ∆ Ph，当 f ↓ → f1 时 切 除 负 荷 功 率 ∆ PL， 如 果 ∆ PL=∆Ph， 则 发 电机发出的功率刚好与切除 后的系统负荷相平衡。系致 f 按指数曲线恢复到 fN 运行 （曲线 c) 。
§6-1 概述
l自动安全装置的主要任务：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。 l在电力系统中，大型水电站或坑口电厂一般都远离负荷中 心，经输电线路向受端电网远距离供电 (如图 6-1所示 )。
1
B系统
2
图 6-1 输电系统示意图
A电厂
l(1) 当电厂 A发生故障时，系统 B中的发电功率突然↓PA，如 果这时运行机组的备用容量 <<PA，则将造成电网严重的功率缺 额，引起电网 f↓↓↓，此时如不及时采取果断措施切除部分负 荷，则将威胁电力系统的安全运行，严重时甚至使整个系统崩 溃，造成重大损失。
l现以最简单的一 台发电机向负荷供 电为例，当出现有 功缺额时来推导。 l公式推导表明， 当系统中出现功率 缺额或功率过剩 时，系统频率的动 态特性可用指数曲 线来描述。
Q ∆Ω( small )
dω∗ TG ⋅ =P T∗ − P L∗ dt dω Tx ⋅ ∗ = P T∗ − P L∗ dt
等值机组的运动方程
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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§6-1 概述 §6-2 自动低频减载 §6-3 其他安全自动装置
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第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自
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Ø Ø Ø Ø Ø
本章主要内容：
动控制装置
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； 其它安全自动控制装置（自动解列装置、水轮机组低频自启动装 置、自动切机与电气制动 ）
2) 设系统功率缺额为 ∆ Ph，当 f ↓ → f1 时 切 除 负 荷 功 率 ∆ PL， 如 果 ∆ PL=∆Ph， 则 发 电机发出的功率刚好与切除 后的系统负荷相平衡。系致 f 按指数曲线恢复到 fN 运行 （曲线 c) 。
电力系统自动低频减载及其他安全控制装置
产业进步。
汇报人：
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
原理：基于频 率变化自动识 别系统，检测 电网频率变化， 实现自动低频
减载
作用：在电力系 统中，当电网频 率下降时，自动 切除部分负荷， 保证电力系统的
安全稳定运行
目的：提高电 力系统的安全 性和稳定性， 减少因频率下 降引发的连锁
故障
工作流程：传感器实时监测系统频率，一旦发现异常，立即将信号传输给控制器，控制器根据预设算法 判断是否需要触发减载动作，如果需要，则向执行机构发出指令，执行机构根据指令进行减载操作。
特点：具有快速响应、高精度、高可靠性的特点，能够有效保障电力系统的安全稳定运行。
检测电力系统的频率变化 判断频率变化是否超过预设阈值 如果超过阈值，触发低频减载控制装置 控制装置根据预设策略切除部分负载，以恢复系统频率稳定
添加标题
未来展望：未来电力系统自动低频减载装置将更加注重智能化和自适应性，能够更好地应对 各种复杂的电力系统和负荷变化，提高电力系统的稳定性和可靠性。
添加标题
技术创新：随着科技的不断进步，电力系统自动低频减载装置的技术将不断创新和完善，为 电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
添加标题
应用范围：随着电力系统规模的不断扩大和复杂化，自动低频减载装置的应用范围将不断扩 大，不仅局限于电力系统，还将应用于其他领域，如能源、交通等。
发电厂：用于确保发电机组在低频或异常情况下能够安全停机，防止设备损坏和事故 扩大。
输配电系统：用于检测和防止电力系统中的电压异常、频率波动等问题，保障电力系 统的稳定运行。
工业自动化生产线：用于确保生产线上的电机、传动系统等设备在电力异常时能够安 全停机，避免设备损坏和生产事故。
汇报人：
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
原理：基于频 率变化自动识 别系统，检测 电网频率变化， 实现自动低频
减载
作用：在电力系 统中，当电网频 率下降时，自动 切除部分负荷， 保证电力系统的
安全稳定运行
目的：提高电 力系统的安全 性和稳定性， 减少因频率下 降引发的连锁
故障
工作流程：传感器实时监测系统频率，一旦发现异常，立即将信号传输给控制器，控制器根据预设算法 判断是否需要触发减载动作，如果需要，则向执行机构发出指令，执行机构根据指令进行减载操作。
特点：具有快速响应、高精度、高可靠性的特点，能够有效保障电力系统的安全稳定运行。
检测电力系统的频率变化 判断频率变化是否超过预设阈值 如果超过阈值，触发低频减载控制装置 控制装置根据预设策略切除部分负载，以恢复系统频率稳定
添加标题
未来展望：未来电力系统自动低频减载装置将更加注重智能化和自适应性，能够更好地应对 各种复杂的电力系统和负荷变化，提高电力系统的稳定性和可靠性。
添加标题
技术创新：随着科技的不断进步，电力系统自动低频减载装置的技术将不断创新和完善，为 电力系统的安全稳定运行提供更加可靠的保障。
添加标题
应用范围：随着电力系统规模的不断扩大和复杂化，自动低频减载装置的应用范围将不断扩 大，不仅局限于电力系统，还将应用于其他领域，如能源、交通等。
发电厂：用于确保发电机组在低频或异常情况下能够安全停机，防止设备损坏和事故 扩大。
输配电系统：用于检测和防止电力系统中的电压异常、频率波动等问题，保障电力系 统的稳定运行。
工业自动化生产线：用于确保生产线上的电机、传动系统等设备在电力异常时能够安 全停机，避免设备损坏和生产事故。
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。
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
其中：fns、Tfns分别是第“n”级的频率定值、第“n”级的延时定 值，n=1～8。
The End ！
§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．
式中 df／dt3——频率变化率闭锁定值； Tfas2为加速切第二、三级延时定值。
§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
（5）低频二、三、四、五级动作条件分别如下：
f≤f2
t≥Tfs2
f≤f3
t≥Tfs3
f≤f4
t≥Tfs4
f≤f5
t≥Tfs5
式中 f2 、f3、 f4、 f5——分别为低频第二、第三、
（3）低频一级、加速第二级动作条件： f≤f1 df／dt2＞︱df／dt︱≥df／dt1 t≥Tfas1
式中 df／dt2——加速切第二、三级定值； Tfas1——加速切第二级延时值。
§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
（4）低频第一级、加速第二、三级动作条件： f≤f1 df／dt3＞︱df／dt︱≥df／dt2 t≥Tfas2
当系统发生短路故障时，母线电压突然降低，此时本装置立即闭 锁出口，不再进行低电压判断。而当保护动作切除故障后，装置安 装处的电压迅速回升，但如果恢复不到正常数值，但大于klUn(故障 切除后应回升到的电压定值，该定值应大于相邻线路三相短路时的 残压值，建议值一般为额定电压的0.7-0.8倍)，装置立即解除闭锁 ，允许装置快速切除相应的负荷，使电压恢复。本装置不需要与保 护二、三段的动作时间相配合，但需要用户设定 tus( 等待短路故 障切除时间)，一般应大于后备保护的动作时间，若后备保护最长时 间为4秒，则tus应设为4.5～5秒。超过tus以后电压还没有回升到 k1Un以上，装置将闭锁出口，并发出异常告警信号。
The End ！
§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．
式中 df／dt3——频率变化率闭锁定值； Tfas2为加速切第二、三级延时定值。
§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
（5）低频二、三、四、五级动作条件分别如下：
f≤f2
t≥Tfs2
f≤f3
t≥Tfs3
f≤f4
t≥Tfs4
f≤f5
t≥Tfs5
式中 f2 、f3、 f4、 f5——分别为低频第二、第三、
（3）低频一级、加速第二级动作条件： f≤f1 df／dt2＞︱df／dt︱≥df／dt1 t≥Tfas1
式中 df／dt2——加速切第二、三级定值； Tfas1——加速切第二级延时值。
§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
（4）低频第一级、加速第二、三级动作条件： f≤f1 df／dt3＞︱df／dt︱≥df／dt2 t≥Tfas2
当系统发生短路故障时，母线电压突然降低，此时本装置立即闭 锁出口，不再进行低电压判断。而当保护动作切除故障后，装置安 装处的电压迅速回升，但如果恢复不到正常数值，但大于klUn(故障 切除后应回升到的电压定值，该定值应大于相邻线路三相短路时的 残压值，建议值一般为额定电压的0.7-0.8倍)，装置立即解除闭锁 ，允许装置快速切除相应的负荷，使电压恢复。本装置不需要与保 护二、三段的动作时间相配合，但需要用户设定 tus( 等待短路故 障切除时间)，一般应大于后备保护的动作时间，若后备保护最长时 间为4秒，则tus应设为4.5～5秒。超过tus以后电压还没有回升到 k1Un以上，装置将闭锁出口，并发出异常告警信号。
第5章电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
第二节 自动低频减载
一、低频运行造成的后果
对汽机的影响
汽轮机长时期低于 频率 49 ～ 49.5Hz 以 下运行时，叶片容 易产生裂纹，当频 率低到 45Hz 附近时， 个别级的叶片可能 发生共振而引起断 裂事故。
频率崩溃
当 频 率 下 降 到 47 ～ 48Hz 时，火电厂的厂 用机械的出力将显著 降低，使锅炉出力减 少，导致发电厂输出 功率进一步减少，致 使功率缺额更为严重。 从而造成所谓“频率 崩溃”现象 。
第五章 电力系统自动低频减载及 其他安全自动控制装置
低频减载及安全装置任务
电力系统中大容量电源突然断开（包括：断开机 组、相邻系统受电联络线断开）或有大容量负荷 突然投入，导致电源与负荷间有功功率的严重不 平衡，会引起电力系统频率大幅度急剧下降，危 及电力系统的安全运行。 低频减载及安全装置任务： 针对危及系统安全运行的故障采用自动化策略， 按照预定的控制准则迅速做出反应，避免事故扩 大。
Ph max PL max K L* f * PLN PL max PL max Ph max K L*f* PLN 1 K L * f *
例：某系统的负荷总功率为PL=5000MW，系统最大功率缺 额为Phmax=1200MW，设负荷调节效应系数KL*=2，自动低 频减载装置动作后，希望系统恢复频率为fh=48Hz，求接入 低频减载装置的功率总数Plmax 解：希望恢复的频率偏差的标么值为
PL PLe K L f PL 1 K Lf Tx Tx PGe df P T 1 K Lf PLe dt PGe df K Lf P T 1 P h PLe dt PGe Tx PLe K L*
第一节 概 述 电力系统安全控制装置的意义
低频减载及其它安全自动装置
低频减载及其它安全自动装置
• ②当频率下降到47~48Hz时， • 火电厂厂用机械→锅炉和汽轮机→发电机出力下降，
46~47Hz以下时，频率下降更快，恶性循环将引起 频率崩溃。
低频减载及其它安全自动装置
• ③当频率下降到46~47Hz时， • 异步电动机和变压器的励磁电流↑、无功损耗↑,引起
系统电压↓. • 还会引起励磁机出力↓→发电机电势↓→全系统电压
Txf
df* dt
f*
Ph* KL*
•当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率fx(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
c
b
成正比
fb
fa
a
低频减载及其它安全自动装置
c
2021/3/6 North China Electric Power University
等值机的惯性 时间常数
TX
d*
dt
PT*
PL*
d* d* df*
dt dt dt
转换为以负荷 在额定频率时TX 的总功率为基
PGNdf* PLN dt
PT*PL*
PLPLNKLf
准功率
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
低频减载及其它安全自动装置
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
第六章 按频率自动减负荷及其它
安全自动装置
低频减载及其它安全自动装置
• §6-1概述 • §6-2按频率自动减负荷 • §6-3自动解列装置 • §6-4水轮机组低频自起动装置
低频减载及其它安全自动装置
第一节 概述
• ②当频率下降到47~48Hz时， • 火电厂厂用机械→锅炉和汽轮机→发电机出力下降，
46~47Hz以下时，频率下降更快，恶性循环将引起 频率崩溃。
低频减载及其它安全自动装置
• ③当频率下降到46~47Hz时， • 异步电动机和变压器的励磁电流↑、无功损耗↑,引起
系统电压↓. • 还会引起励磁机出力↓→发电机电势↓→全系统电压
Txf
df* dt
f*
Ph* KL*
•当系统出现功率缺额或者功率过剩时，系统频率fx(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
c
b
成正比
fb
fa
a
低频减载及其它安全自动装置
c
2021/3/6 North China Electric Power University
等值机的惯性 时间常数
TX
d*
dt
PT*
PL*
d* d* df*
dt dt dt
转换为以负荷 在额定频率时TX 的总功率为基
PGNdf* PLN dt
PT*PL*
PLPLNKLf
准功率
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
低频减载及其它安全自动装置
TXPLP NG K NL*dd tf*f* K P Lh**
第六章 按频率自动减负荷及其它
安全自动装置
低频减载及其它安全自动装置
• §6-1概述 • §6-2按频率自动减负荷 • §6-3自动解列装置 • §6-4水轮机组低频自起动装置
低频减载及其它安全自动装置
第一节 概述
电力系统自动低频减载及其他安全控制装置
电力系统自动低频减载及 其他安全控制装置
演讲人Leabharlann 录01. 自动低频减载 02. 其他安全控制装置 03. 安全控制装置的发展趋势
自动低频减载
工作原理
01 自动低频减载装置通过检测电网频率变化， 判断电网是否处于低频状态。
02 当电网频率低于设定值时，自动低频减载 装置启动，开始切除部分负荷。
03 切除负荷的顺序和数量根据预设的负荷优 先级和切除量进行。
作用：维持电力系统电压稳 定
原理：通过调节无功功率， 实现电压稳定
应用：广泛应用于电力系统、 优点：提高电力系统稳定性，
工业设备等领域
减少设备损坏风险
电力系统稳定器
01
作用：保持电力 系统的稳定运行，
防止系统崩溃
02
原理：通过调节 发电机的输出功 率，实现系统的 频率和电压稳定
03
应用：广泛应用 于电力系统，如 发电厂、变电站
04
模块化：将安 全控制装置设 计成模块化结 构，便于维护 和升级
绿色化
01
节能环保：降低能耗，减少 排放，提高能源利用效率
03
智能电网：实现电网的自动 化、智能化，提高电力系统 的稳定性和可靠性
02
清洁能源：利用太阳能、风 能等可再生能源，减少对化 石能源的依赖
04
储能技术：发展储能技术， 提高电力系统的调峰能力， 降低对电网的冲击
04 随着电网频率的恢复，自动低频减载装置 逐步恢复切除的负荷，确保电网稳定运行。
应用范围
01
电力系统：用于保障电力 系统的稳定运行
02
工业生产：用于保障工业 生产的连续性和稳定性
03
交通系统：用于保障交通 系统的正常运行和安全
演讲人Leabharlann 录01. 自动低频减载 02. 其他安全控制装置 03. 安全控制装置的发展趋势
自动低频减载
工作原理
01 自动低频减载装置通过检测电网频率变化， 判断电网是否处于低频状态。
02 当电网频率低于设定值时，自动低频减载 装置启动，开始切除部分负荷。
03 切除负荷的顺序和数量根据预设的负荷优 先级和切除量进行。
作用：维持电力系统电压稳 定
原理：通过调节无功功率， 实现电压稳定
应用：广泛应用于电力系统、 优点：提高电力系统稳定性，
工业设备等领域
减少设备损坏风险
电力系统稳定器
01
作用：保持电力 系统的稳定运行，
防止系统崩溃
02
原理：通过调节 发电机的输出功 率，实现系统的 频率和电压稳定
03
应用：广泛应用 于电力系统，如 发电厂、变电站
04
模块化：将安 全控制装置设 计成模块化结 构，便于维护 和升级
绿色化
01
节能环保：降低能耗，减少 排放，提高能源利用效率
03
智能电网：实现电网的自动 化、智能化，提高电力系统 的稳定性和可靠性
02
清洁能源：利用太阳能、风 能等可再生能源，减少对化 石能源的依赖
04
储能技术：发展储能技术， 提高电力系统的调峰能力， 降低对电网的冲击
04 随着电网频率的恢复，自动低频减载装置 逐步恢复切除的负荷，确保电网稳定运行。
应用范围
01
电力系统：用于保障电力 系统的稳定运行
02
工业生产：用于保障工业 生产的连续性和稳定性
03
交通系统：用于保障交通 系统的正常运行和安全
第六章电力系统自动低频减载及其他安全控制装置ppt课件
（1）最大功率缺额的确定
f
1 KL
Ph
f fNfh
Ph.m axPL.m PLNPL.m a
ax KL*f*
x
PL.m axPh.m 1a K xK L*L *P f*LN f*
•根据系统负荷、系统恢复频率以及最大功率缺额 Ph.max，可以 计算出接到自动低频减载装置的功率总数。
page15
（2）自动低频减载装置的动作顺序 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
•系统运行方式有很多种，事故的严重程度也很大差别，而对于自 动低频减载装置都必须做出恰当的反应，切除相应数量的负荷。 •解决的办法——只有分批断开负荷功率，采用逐步修正的办法， 才能取得较为满意的结果。 •尽管频率动态方程表明频率下降速率载有有功缺额的信息，但是， 在实际应用中，按频率降低值来切除负荷，即按频率自动减载。
page2
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
电力系统典型事故
存在问题：如果由调度人员在很短的时间内正确判断事故并
且完成相应的上述操作，显然是不可能的。原因是远动信息传 输和操作命令的传达都需要一定的时间，如此长的时间势必会 失去及时处理事故的良机。
•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.ma要x 小于最大功率
缺额 Ph.m ax
PL.m axPh.m ax
page14
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
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接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2 MW
中国电力出版社
三、自动按频率减负荷的分级实现
f
fn1
1
fn
2
fn1
3
0
t
图 6 -2 装 置 动 作 的 频 率 变 化
中国电力出版社
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。
3
负荷消耗 与频率的 高次方成 正比
中国电力出版社
负荷调节效应
频率上升或下降,系统总有功负荷消耗 的有功功率增加或减少,称为负荷的调节
效应KL KL随负荷类型,季节变化一般在1-3 范围内.
中国电力出版社
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
第4章 自动低频减载和安全自动装置
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
中国电力出版社
(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
负荷静态频率特性
系统总有功负荷与f的关系
1
负荷消耗 与频率无 关
2
负荷消耗 与频率的 平方成正 比
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。
A
Q F1
I
B
QF2 QF3
TA
自动按频率
切
减负荷
负
荷
命C令QF4负 Nhomakorabea荷
图 6 -5 电 流 闭 锁 接 线 示 意 图
中国电力出版社
求接入自动按频率减负荷装置的功率总数ΔPs·max
例6-1 某系统的负荷总功率为PL·n＝5000 MW，
设想系统最大的功率缺额PV·max为1000 MW （负荷总功率的20％），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，
求接入自动按频率减负荷装置的功率总数
中国电力出版社
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
当系统发生事故，电压急剧下降期
1 间有可能引起频率继电器误动作
为了使自动按频率减负荷装置的
2 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
中国电力出版社
1 暂态过程引起的误动作
3
为了防止在系统发生振荡 时装置的误动作
率缺额PV为系统额定总负PL.n的
20％时，系统频率要降低，如 果仅由负荷调节效应来补偿有 功缺额，由教材（5-4）式可得
中国电力出版社
不切除负荷的情况下系统频率的稳定值
系统频率下降值为：
设KL*= 2,那么：
ffnK L* P L P L•n5 022 % 05(H)z
f
fn
PL KL*PL•n
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。
中国电力出版社
2、负荷反馈引起的误动作
加电流闭锁
加滑差闭锁
采取的措施
加电压闭锁
中国电力出版社
中国电力出版社
3．频率级数N和各级动作频率
N f1 fN 1 f
第i级动作频率为:
fi f1i1 f
中国电力出版社
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。
3
fi fnfi
0
t
图 6 - 4 典 型 的 系 统 频 率 变 化 过 程
中国电力出版社
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
中国电力出版社
2
级差不强调选择性
f
f i fe
fi
f i1
f2 fe ft fs
0
t
t
图 6 - 3 频 中率 国选 电力择 出性 版级 社 差 的 确 定
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
中国电力出版社
f
fN
f ri
1
fi
2
ΔPs·max。
中国电力出版社
解 希望恢复频率偏差的标么值为：
f*
50 480.04 50
P s • m a P V x • m 1 K a K L L * x * P fL * • n f* 10 1 2 2 5 0 0 .0 0 0 0 .4 0 0 6 4 0 .2 5 (M 2 ) W
中国电力出版社
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。
系统的频率会下降到： f5 054(5 H)z
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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。
中国电力出版社
f
fN
c
d
f1
b
fb fa
e
a
0
t1
t
图 6 - 1 电 力 系 统 频 率 的 动 态 特 性
中国电力出版社
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·n， 额定频率fn与恢复频率fr之差为Δf。
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最大功率缺额的确定
PV•maPxL•nPs•maxKL*f*
P s•ma xP V •m 1a x K K L L * * P fL * •n f*
中国电力出版社
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：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。