第5章 电力系统自动低频减载装置
按频率自动减负荷装置
∆PL max
Pu max − K L ∆f* PLΣN = 1 − K L ∆f*
某电力系统在正常运行时发电功率为2800MW 2800MW， 例：某电力系统在正常运行时发电功率为2800MW， 负荷调节效应系数K=2 在一次事故中，断开300MW K=2； 负荷调节效应系数K=2；在一次事故中，断开300MW 的发电功率，如果不自动减负荷， 的发电功率，如果不自动减负荷，系统的稳定频率 是多少？若频率恢复到48.5赫兹，应切除多少负荷？ 是多少？若频率恢复到48.5赫兹，应切除多少负荷？ 48.5赫兹
解：系统稳定频率为 50×(1-1/2× 50×(1-1/2×300/2800)=47.32(Hz) 切除的负荷为 (3000.03×2800)/(1(300-2×0.03×2800)/(1-2×0.03)=140.4(MW)
AFL装置的分级实现 二、AFL装置的分级实现 •1.AFL装置应根据频率下降的程度分级切除负荷 1.AFL装置应根据频率下降的程度分级切除负荷 1.AFL •自动按减负荷分级实现的原则： 自动按减负荷分级实现的原则： 自动按减负荷分级实现的原则 为提高供电可靠性，应尽量减少负荷， 为提高供电可靠性，应尽量减少负荷，需断开的负 荷应根据用户的重要程度(负荷等级)分级切除， 荷应根据用户的重要程度(负荷等级)分级切除，最次 要的用户安排在第一级，先切除，然后依次类推。 要的用户安排在第一级，先切除，然后依次类推。 AFL装置逐级逼近的方法来求每次事故所产生的功 AFL装置逐级逼近的方法来求每次事故所产生的功 率缺额应断开的负荷数值。 率缺额应断开的负荷数值。
第五章 按频率自动减负荷装置 教学目的:了解低频运行危害、频率特性和AFL装 教学目的:了解低频运行危害、频率特性和AFL装 AFL 置误动原因及防止措施。掌握AFL AFL的作用及实现基 置误动原因及防止措施。掌握AFL的作用及实现基 本原则；AFL装置接线原理 装置接线原理、 本原则；AFL装置接线原理、数字式频率继电器工 作原理；微机AFL装置构成原理。 AFL装置构成原理 作原理；微机AFL装置构成原理。
继电保护安全自动装置课件——第五章电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
频率降低较大时对系统运行的影响 ➢ 对汽轮机的影响
➢ 发生频率崩溃现象
➢ 发生电压崩溃现象
精品文档
2、电力系统频率(pínlǜ)静态特性
KL
Ph f
KL*
Ph f
• 50 PLe
f
Ph • 50 K L* PLe
f
Ph* % 2 K L*
精品文档
3、电力系统(diàn lì xì tǒnɡ)频率动态 特性
频率崩溃
电压崩溃
46 46.5 Hz
精品文档
自动低频减载装置是在电力系统发生事故时系统频率下降过程中，按照频率的 不同数值按顺序地切除负荷。也就是将接至低频减载装置的总功率分配在不同 起动频率值来分批地切除，以适应不同功率缺额的需要。根据起动频率的不同 低频减载可分为若干级。 1．第一级起动频率f1的选择 由系统频率动态特性曲线所示的规律可知，在事故初期如能及早切除负荷功率， 这对于延缓频率下降过程是有利的。因此第一级的起动频率值宜选择得高些， 但又必须计及电力系统动用旋转备用容量所需的时间延迟，避免因暂时性频率 下降而不必要地断开(duàn kāi)负荷的情况，所以一般第一级的起动频率整定在 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， 所以第一级起动频率宜取低值。 2．末级起动频率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，末级的起动频率以不低于46～ 46.5Hz为宜。
电力系统自动低频减载装置设计
电力系统自动低频减载装置设计设计背景随着电力系统负荷的不断增加和电力网络规模的扩大，电力系统频率异常变化的问题日益突出。
频率异常变化可能会导致发电机转子振动增大、发电机转矩波动、电力设备过热等，严重影响电力系统的正常运行和设备寿命。
因此，设计一种自动低频减载装置对于保护电力系统设备的稳定运行非常必要。
设计目标本设计的主要目标是实现对电力系统中频率异常变化的快速检测和自动减载，以保护电力系统设备免受频率异常的影响。
具体来说，设计要求如下：1.快速检测频率异常：装置能够实时监测电力系统的频率变化情况，对异常频率进行迅速判断。
2.准确判断异常变化：装置能够准确判断频率变化是否属于异常范围，避免误判和误报。
3.自动低频减载：一旦检测到频率异常变化，装置能够自动启动低频减载操作，保护设备免受影响。
4.故障自恢复：当频率恢复正常后，装置能够自动解除减载操作，确保电力系统快速恢复正常运行。
设计原理本设计主要依靠电力系统的频率检测模块和执行控制模块实现。
具体原理如下：1.频率检测：装置通过连接电力系统的频率检测装置，监测电力系统频率的变化情况。
通过对频率变化速度和幅度的检测，确定是否属于异常范围。
2.异常判断：装置内部设定异常范围并与检测到的频率变化进行对比，判断是否属于异常范围。
如果是异常变化，则进入下一步操作。
3.自动减载：装置通过控制电力系统负荷开关或关闭一部分负荷设备，实现低频减载操作。
这样可以降低电力系统负荷，使得发电机等设备不再过负荷运行，保护设备的正常运行。
4.故障恢复：当频率恢复正常后，装置自动解除低频减载操作，恢复电力系统的正常运行。
实施方案考虑到电力系统的复杂性和可靠性要求，进行实施方案设计时需要注意以下几个方面：1.模块化设计：将频率检测模块、异常判断模块、执行控制模块等划分为独立的模块，方便装置的维护和升级。
2.可靠性保障：采用双备份设计，确保装置的可靠性和稳定性。
设计备用频率检测模块和执行控制模块，确保一旦主模块故障，备用模块能够顺利接管，并及时发出警报。
电力系统自动低频减载及其他安全控制的装置
频率测量元件的最大 误差频率
对应于 t 时间内
频率的变化
频率级差的主要决定因素
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（3）频率级差的选择
对于频率级差的选择有两种原则，原则之二如下：
（2）级差不强调选择性
•自动低频减载遵循逐步试探求解的原则，分级切除少量负荷，以求达到较佳 的控制效果。
•为达到以上目标，要求减少级差，增加总的频率动作级数n，同时，相
•当系统出现功率缺额时，系统中旋转的动能都为支持电网的能耗而做出贡 献。
•频率随时间变化的过程主要取决于有功功率缺额大小和系统中所有转动部 分的机械惯性，包括：汽轮机、同步发电机、同步调相机、电动机及其拖 动的机械设备。
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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
•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 fX f1则有曲线d
•当频率下降至 f1 ，切除负荷 PL，
若 PL Ph ，且使 fX fb则有曲线e
结论：如果能够及时切除负荷功率，就可以延缓系统频率下 降过程。
发电厂出力降低
锅炉出力降低
励磁机、发电机转速下降
频率降低
加剧无功不足
电动势下降
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1、电力系统频率的静态特性
•在电力系统出现较大的功率缺额时，如能在较低的频率维持运行，主要 是依靠负荷频率特性的调节作用。
•当频率降低时，负荷按照自身的频率特性自动地减少了从系统中所吸收的 功率，使之与发电机发出的功率尽可能的保持平衡。此时，系统所减少的功 率就是系统的功率缺额。
电力系统低频减载自动装置——控制电路【文献综述】
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
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
电力系统低频低压减载装置
ZPJH最末一级动作频率的确定 不应低于45Hz，否则，可能会导致整个系统瓦解 。
ZPJH动作要有选择性 相邻两级ZPJH动作频率之间应有一定的级差，一 般可取0.5Hz；根据第一级动作频率f1和最末一 级动作频率fn以及频率级差Δf，可计算ZPJH的级 数。
n f 1 fn 1(取整数) f
3、ZPJH装置的实现方法 低频率继电器、时间继电器、中间继电器。
现在已全部实现微机化； ZPJH功能集成在线路或 母线保护中；有的站也配置了单独的低周减载装置 或低频低压减载装置。
（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。 （3）电力系统频率变化对用户的不利影响： 频率变化将引起异步电动机转速的变化。 系统频率降低将使电动机的转速和功率降低。 （4）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮机对频率的限制。汽轮机长期在低于 49.5Hz的频率下运行时，叶片容易产生裂纹。
ZPJH恢复频率的确定 为了不过多地切除负荷，并不需要使频率恢复到 额定值，恢复频率通常定为48-49.5Hz。
ZPJH动作时限 ZPJH动作越快越好，为防止ZPJH误动，一般带 0.5s的延时。
装设后备ZPJH
在ZPJH动作过程中，有时会出现前一级动作后，系
统频率稳定在恢复频率以下，但又不能使下一级 ZPJH动作的情况。为此，可装设后备ZPJH装置， 可分为若干级，动作时限为10-25秒，各级时间差 大于5秒。当一些基本ZPJH装置动作后，如频率稳 定在较低水平时，后备ZPJH装置便动作，切除部分 负荷，使频率回升并稳定到恢复频率以上。
二、负荷调节效应 电网中负荷吸取的有功功率不是一成
不变的，当频率下降时，负荷吸取的有功功率将减
低频减载装置
低频减载装置目录1电力系统低频减载装置2低频减载动作顺序3低频率的危害1电力系统低频减载装置为了提高供电质量，保证重要用户供电的可靠性，当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时，根据频率下降的程度，自动断开一部分不重要的用户，阻止频率下降，以使频率迅速恢复到正常值，这种装置叫做自动低频减载装置。
电力系统自动低频减载装置: 过去叫低周减载，现在标准叫法为-低频减载。
是电力部门(主要为电厂)在电网频率下降超出允许范围时（如低于49HZ），切除部分非重要用户的一种技术手段英文简称: AFL2低频减载动作顺序1、第一级启动频率f1 ：这个为事故的早期，频率下降不严重，因些启动值要高些一般整定为：48.5~49Hz ,在以水电厂为主的电力系统中，因水轮机调整速度较慢，因些常取48.5Hz.。
2、末级启动频率fn ：这是电力系统能允许的最低安全频率，这时，火电厂的厂用设备已不能正常工作，低于45Hz时，很可能发生“频率崩溃”或“电压崩溃”，因此，末级启动频率以不低于46~46.5Hz为宜。
3、频率差问题：即第一级和末级启动频率的差值，在这个差值内有，频率级差=（首级频率－末级频率）除以 (级数-1). 频率级差通常为0.3~0.5Hz./ 级数在10级以内.当动作从第一启动切负荷开始后,一直切到某一级,系统频率不再下降时,就停止切负荷.3低频率的危害1、运行经验表明，汽轮机在频率低于49~49.5Hz以下长期运行，叶片容易产生裂纹，当低于45HZ时，为发生叶片共振而造成叶片断裂。
2、当频率下降到47~48HZ时，为电厂厂用电设备的出力，明显下降，会引起电厂出力减小，更加引起系统有功不足，频率进一步下降，最后导致崩溃。
3、当频率下降到45~46HZ时，系统电压水平，极不稳定，如再加之有短路等故障的情况下，会导致系统瓦解。
电力系统自动低频减载(整理)
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：60np f =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：π2w f =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：dtdw JT T T e m =∆=-mT ――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；dtdw ――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：w H P P S e m ∆=-2P――原动机功率（发电机的输入功率）；mP――发电机电磁功率；eH――发电机组的惯性常数；S――角速度变化量；w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m取决与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e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。
电力系统自动低频减载及其他安全控制装置
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。
电力系统第五部分 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置 [兼容模式]
![电力系统第五部分 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/76c39ade7f1922791688e8e5.png)
2.自动低频减载
2.1 概述
（一）本章讨论内容概述
本章与第四部分（系统频率和有功功率自动调节）的关系和 区别： （1）第四部分：是指系统在正常运行情况下由于计划外负 荷所引起的频率波动，这时系统动用发电厂的热备用容量， 即系统运行中的发电机容量就足以满足用户的需要 ——自 即系统运行中的发电机容量就足以满足用户的需要。 动调频
美国东部夏令时间(EDT)2003年8月14日16:11(北京时间15日 4:11)，美国、加拿大发生北美历史上规模最大的停电事故“8.14大停 电”，停电区域涉及美国俄亥俄州、密歇根州、纽约州等8个州以及加拿 大魁北克省、安大略省2个省。据北美电力可靠性协会(NERC)统计，此 次停电事故累计损失负荷61800MW。超过 超过5000多万人的生活受到影 响。据美国经济专家估计，此次美国历史上规模最大的停电事故所造成的 经济损失高达300亿美元/日。事故区域在 日 事故区域在16日11:00(即事故发生后的 42h49min)基本恢复供电。
2.自动低频减载
2.3 系统频率动态特性
（一）什么是频率动态特性 频率动态特性的概念：电力系统由于有功功率平衡遭 到破坏而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。 的动态频率特性
2.自动低频减载
2.3 系统频率动态特性
当系统中出现功率缺额时，系统中旋转机组的动能都为支持电网的 能耗作出贡献，频率随时间变化的过程主要决定于有功功率缺额的大小 与系统中所有转动部分部分的机械惯性 包括汽轮机 同步发电机 同 与系统中所有转动部分部分的机械惯性，包括汽轮机、同步发电机、同 步补偿机、电动机及电动机拖动的机械设备。 其中，负荷电动机的数量要比发电机的数量多得多，但负荷电动机 其中 负荷电动机的数量要比发电机的数量多得多 但负荷电动机 及其拖动机械的转动惯量却比发电机组的转动惯量要小得多，且它们的 转动惯量在整个系统中所占的比例很小 可以忽略不计 转动惯量在整个系统中所占的比例很小，可以忽略不计。
低频低压减载装置
低频低压减载装置低频低压减载装置是一种用于电力系统中的装置，它的主要作用是减轻电力系统的负荷，以保证电力系统的正常运行。
在电力系统中，负荷是指电力系统所需供应的电能，也可以理解为电力系统所承受的电流负荷。
负荷的大小直接影响着电力系统的稳定性和可靠性。
电力系统的负荷会随着用电设备的使用情况而变化，有时会出现突然的负荷波动，这就给电力系统的运行带来了极大的压力。
如果负荷过大，电力系统可能会出现过载现象，导致设备损坏甚至引发事故。
为了避免这种情况的发生，低频低压减载装置就应运而生。
低频低压减载装置通过控制电力系统的电压和频率来实现对负荷的减载。
当电力系统的负荷过大时，低频低压减载装置会自动降低电压和频率，从而减轻电力系统的负荷。
这种减载方式可以有效地保护电力设备，防止电力系统发生过载现象，提高电力系统的可靠性和稳定性。
低频低压减载装置通常由控制器、传感器和执行器等组成。
控制器是整个减载装置的核心部件，它负责监测电力系统的负荷情况，并根据设定的参数进行调节。
传感器用于实时监测电力系统的电压和频率，将监测到的数据传输给控制器。
执行器根据控制器的指令，通过调整电力系统的电压和频率来实现负荷的减载。
低频低压减载装置的工作原理是基于电力系统的负荷特性来设计的。
在电力系统中，电流负荷和电压负荷是紧密相关的。
当电流负荷增加时，电压负荷也会相应增加。
低频低压减载装置通过降低电压和频率来减少电流负荷的大小，从而实现对负荷的减载。
低频低压减载装置具有很多优点。
首先，它可以实现对电力系统的精确控制，根据实际负荷情况进行减载，避免了负荷过大或过小的情况发生。
其次，它可以提高电力系统的运行效率，降低能耗，减少电力系统的损耗。
此外，低频低压减载装置还可以延长电力设备的使用寿命，减少维修和更换的频率，降低了维护成本。
低频低压减载装置是电力系统中一种非常重要的装置，它可以有效地减轻电力系统的负荷，保护电力设备，提高电力系统的可靠性和稳定性。
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
电力系统自动低频减载装置设计
电力系统自动低频减载装置设计任务书一、设计任务电力系统自动低频减载是一种反事故措施，在电力系统发生严重事故时，系统的有功将严重缺额，电力系统的频率会很快下降，为保证电力系统不至于频率崩溃，必须采取快速明确的措施，必要时按频率下降进行负荷的切除。
随着电力系统快速发展，以往的模拟式的低频减载装置由于测量精度差，特别是当系统正常运行中电压下降或者频率瞬时变化较大时可能会误动作，并且整定不方便，更不能组网，所以已不能满足新的要求，所以对微机式低频减载装置进行研究，具有实用价值。
通过对该装置的研究，使学生熟练掌握单片机的运用与编程技术，同时对电力系统运行，控制等本专业的基础理论进一步加深，强化学生理论联系实际的能力。
二、应完成的任务和成果1.设计出微机低频自动减载原理图；2.熟悉相应的硬件电路；3.编写相应的软件并调试（A/D，采样，通讯，显示等程序）；4.撰写毕业设计论文（论文字数1.5～2万，打印工整，论文观点正确，条理清晰，附上原程序清单和原理图）。
三、毕业设计的进度2008年2.月18日----2004年2月29日；在指导老师的指导下查找，熟悉本课题相关的文献资料。
2008年3月1日----2004年3月30日；进行数据采集电路的设计，用PROTEL画出原理图。
2008年4月1日----2004年5月25日；编写相关程序，进行电路调试实验。
2008年5月26日----2004年6月15日；整理设计成果，撰写毕业论文，准备答辩。
2008年6月16日---------2004年6月18日；毕业答辩建议参考文献[1] 丁元杰，单片机原理与运用，机械工业出版社，1999年10月[2] 李华等，MCS-51系列单片机实用接口技术，北京航空航天大学出版，1993年8月[3] 杨冠成，电力系统自动装置原理，中国电力出版社，1995年11月[4] 谭浩强，C语言程序设计，清华大学出版社，[5] 钱能，C++程序设计教程，清华大学出版社，1995年5月[6] 杨博等，电力系统低频减载的现状和研究，华东电力，2002，9[7] 余虹云等，华东电力系统低频减载方案的整定，浙江电力，1995，1[8] 孙莹等，单片机智能低频减载装置的研究，继电器，1996，2[9] 陈祥光，裴旭东人工神经网络技术与运用，中国电力出版社，2003年9月[10] 王洪元，史国栋，人工神经网络技术及应用中国石化出版社，2002.12[11] 闻新，周露，王丹力，Matlab神经网络应用设计，科学出版社，2000.9[12] 丛爽，神经网络、模糊系统及其在运动控制中的应用，中国科学技术大学出版社[13] 程相君，神经网络原理及应用，国防工业出版社，1995[14] 中国期刊网相关文献。
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
电力系统自动化-低频减载
6.5 电力系统低频减载-电力系统频 率的动态特性
• 电力系统频率的动态特性就是当发生有功 功率的事故性缺额时，频率下降的过程。
• 在考虑系统频率的动态特性时，可以将系 统看成一个机械能与电能转换的整体，它 的机械转动惯量包括系统所有转动部分， 如汽轮机、发电机、同步补偿机、电动机 及被拖动的机械等的机械转动惯量，它们 都以同一个等值转速，即在同一个不断变 化的频率数值下共同工作。
fDN
t1 t2
tN tD1 tD2 tDN
EX1
P1
EX2
P2
EXN
PN
EXD1 EXD2 EXDN
PD1 PD2
PDN
6.5 电力系统低频减载-低频减载整 定计算
（一）确定最大功率缺额Pqe
• 发生严重事故时，为了保证系统UFLS装置动作 切除负荷后能使系统频率恢复到允许值，在计算 接入UFLS装置的负荷功率之前，必须先确定系 统发生故障时，功率缺额的最大值。确定最大功 率缺额应考虑系统最不利运行条件下出现最严重 故障时的情况。例如，按系统断开最大容量的机 组或某一发电厂考虑；如果系统有可能解列成几 个子系统时，还应考虑各子系统因联络线断开而 出现的功率缺额。
6.5 电力系统低频减载-低频减载整 定计算
（七）确定特殊级的有关参数 • 特殊级的动作频率通常只有一个，其整定值ft应
大于或等于基本级第一级的动作频率。特殊级是 通过动作延时实现与基本级间动作的选择性的。 在基本级的第一级的频率继电器尚未动作之前， 特殊级的频率继电器就全部动作了，但是由于延 时继电器的延时△t很大，只有在基本级动作不能 使系统频率恢复到希望的频率时，特殊级的执行 继电器才能动作。一般△t取电力系统时间常数 2～3倍，最小动作时间约为10～15s。特殊级中 的各级的选择性是通过不同的延时实现的，相邻 两级间的延时差不小于5s。
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§5-2 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
1）第一级起动频率 f1 的确定：由图5-3所示系统频率动态特性曲线
的规律可知，在事故初期若能及早切除负荷功率，对于延缓频率的下降 是有利的，因此第一级的起动频率宜选择得高一些。但是，又必须计及 电力系统启动旋转备用容量所需的时间延迟，避免暂时性的频率下降而
§5-2 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（3-7）可得
§5-3 微机频率电压紧急控制装置
一、微机频率电压紧急控制装置的硬件
图5-5 频率电压紧急控制装置的硬件结构框图
§5-3 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
§5-1 概述
二、系统的动态频率特性
图5-2 电力系统频率的动态特性
§5-2 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
1、能在各种运行方式出现功率缺额的情况下，有计划地 切除负荷，防止系统频率下降至危险点以下。
2、切除的负荷应尽可能少，应防止超调和悬停现象。 3、变电所的馈电线路故障使变压器跳闸造成失压时，低 频减载装置应可靠闭锁，不应误动作。 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。
所示。于是系统频率将长时间停留在较低水平上，显然这是不允许的。 为了消除这种现象，在低频减载装置中增加了特殊级，其动作频率一般 取为（47．5～48．5）Hz。由于特殊级动作时，系统频率已处于稳定状 态，所以特殊级应带有15～25s的动作时限，约为系统频率变化时间常数 的2～3倍，以防止特殊级的误动作。各级时间差取5s左右。
Ph.max PL.max PL PL.max
K Lf
PL. m a x
Ph. m a x 1
K L PL f K Lf
§5-2 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
目前在电力系统中普遍采用按照频率降低的程度分批切除负荷的方法，
也就是将接至低频减载装置的总功率△ P分L.m配ax在不同的起动频率下分
§5-1 概述
一、低频运行的危害性
(1)由于频率降低，火电厂厂用机械的出力将显著降低，导致发电厂发 出的有功功率进一步减少，功率缺额更加严重．系统频率进一步降低的 恶性循环，严重时造成系统频率崩溃。
(2)频率降低时，励磁机、发电机等的转速相应降低，导致发电机的电 动势下降，使系统电压水平下降，系统运行稳定性遭到破坏，严重时出 现电压崩溃现象。
(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。
批地切除，以满足不同功率缺额的需要。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 f和1 最末一级起动频率 的f n 数值。
§5-2 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
图5-4 系统频率变化过程
§5-2 自动低频减载装置的工作原 理四、每级切除负荷的限值
Pi1 i 1
PL Phk
K L
fi fN
k 1
Pi1
1
i 1
Ph1 Phk
k 1
K L (fi f ri ) 1 K Lf ri
§5-2 自动低频减载装置的工作原 理五、自动低频减载装置的动作时限
自动低频减载装置的动作时限，原则上应越短越好，但 还应考虑到系统的某些不正常运行状态可能造成装置误动作。 例如：当系统发生振荡时，由于频率偏离额定值装置误动； 在系统发生短路故障的暂态过程中，由于非周期分量、谐波 分量引起畸变，使频率测量产生误差，引起装置误动作；有 时系统出现短时的功率缺额也会误动作；电压突变时，在低 频继电器的频率敏感回路中产生过渡过程，致使低频继电器 误动作，从而造成装置误动作。为了防止以上各种可能的误 动情况的发生，自动低频减载装置必须带有一定的动作延时， 此动作延时不能太长，否则系统频率会降低到临界，一般延 时0.5s左右。
§5-2 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
3)级数n的确定：当 f1 和 f n 确定以后，就可以在此频率范围内按频 率级差 f 确定n个起动频率值，即n级，将负荷功率 PL.max分配在这些
不同的起动频率值上。其中级数n应选择为
n f1 fn 1 f
§5-2 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
f 2fer ft f y
图5-3 选择性级差的确定
§5-2 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
2、特殊级。从基本级的工作原理可以看出，在装置的动作过程中，
可能出现这样的情况：第 i 级动作之后，系统频率可能稳定在 f i ，它低 于恢复频率的极限值，但又不足以使第 i +1级动作，如图5-4中的曲线2
断开负荷功率。所以，一般第一级的起动频率 f1 整定为(47.5～48.5)Hz。
2)最末一级起动频率 f n 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，最末一级的起动频率宜整定为46～ 46.5Hz．