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。
电力系统低频减载自动装置——主电路设计【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——主电路设计一、前言电力系统按频率自动减载历来被看作防止电力系统发生频率崩溃的重要手段。
前苏联对电力系统低频减载问题早已非常重视，我国在50年代就有感应型低频减载装置投入系统使用。
美国1996年纽约大停电事故时，因无适当的减载装置而导致系统频率崩溃，其后美国各电力系统普遍装设了低频减载装置。
人们之所以对它如此重视，不仅是因为这一装置投资很少，产生的经济效益十分巨大，而且从国内外电力系统发生频率事故时发挥的作用来看，使它被视为电力系统安全控制的基本手段之一。
电力系统的频率自动减载装置历经了一个发展过程。
从40年代至今，大体上经历了感应型、模拟型和数字型三个发展阶段。
这三个发展阶段，不仅反应了电力系统自动装置在技术进步方面的共同发展规律，而且也反应了现代电力系统对低频减载装置在高精度、多功能、高稳定性和高抗干扰性方面提出的愈来愈多的要求。
模拟型的低频减载装置，主要由分立半导体器件或线性电路构成，同感应型的机电式频率继电器相比，无疑在技术上是一个进步。
但从测频精度还比较低、温度稳定性尚比较差、功能还比较单一这几个方面来看，还不能满足现代电力系统对减载的要求。
因此发展数字型减载装置是一个必然的发展趋势。
[1]近年来，在我国发展的数字型低频减载装置主要由数字集成电路构成。
由于这类装置对系统频率采取数字化测频方法，显然在测频精度方面同模拟式相比较有了很大提高。
但这类装置只能由一些硬件构成，因而功能比较单一，增加功能就要增加硬件的复杂程度，对于比较复杂的功能，单由硬件来实现，实际上是比较困难的。
当前微机技术发展是十分迅速的，特别是单片机技术的发展，为我们构成各类自动装置提供了很好的手段。
利用单片机构成低频减载装置，不仅价格比较低廉，而且硬件电路标准化，各种功能可以通过软件设计来实现。
增加功能只需改变软件的内容而无需改变硬件电路本身。
基于以上一些特点，开发以单片机为核心的低频减载装置应是新一代减载装置的发展方向。
电力系统自动低频减负荷装置设计课程设计论文
2.3
(1)低频减载装置的控制方式
目前，低频减载的控制方式大体有两种
1把低频减载的控制分散设在每回馈电线路的保护装置中。现在的微机保护 装置几乎都是面向对象设置的，每回线路配一套保护装置，在线路保护装置中， 增加一个测频环节，就可以实现低频减载的控制功能了。
（3）基本轮中首、末级动作频率的选择 当发生严重有功功率缺额时。为了使系统频率不致降低到过低的数值，低频
减载装置的最高一轮整定频率不宜过低。 但是由于机组可以长时间运行于49.5Hz以上，第一轮低频起动值应当低于4靠系统的备用容量可以将频率恢复到49.5Hz及以上时，则频率下降的 全过程中，不应使低频减载装置动作。低频减载装置的首轮动作频率值的确定必 须考虑两个因素：既要考虑有利于抑制严重功率缺额下频率的下降深度 （从这个角 度看首轮动作频率越高越好），又要有利于充分利用系统的旋转备用容量 （从这个 角度分析首轮动作频率越低越好），所以，首轮动作频率的整定值的确定需要协调
电力系统自动低频减负荷装置设计（
基本参数：
某电厂采用双回线输送电能，满负荷运行。当其中一条线路故障后，加重另一条 线路负担，为尽可能保持系统供电经济性与可靠性，切除部分发电机组，并投入自动 低频减负荷装置。
1发电厂共6台机组，每台50万千瓦；
2切除一条线路后，线路传输功率为原来的80%。
3负何调节效应系数为2
对于电力系统来说，安全和稳定是电力系统正常运行所不可缺少的最基本条 件。所谓安全，是指运行中的所有电力设备必须在不超过它们允许的电流、电压 和频率的幅值和时间限额内运行。所谓稳定，是指电力系统可以连续向负荷正常 供电的状态。电力系统稳定是电网安全运行的关键，一旦遭到破坏，必将造成巨 大的经济损失和灾难性的后果。
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。
电力系统频率及有功功率的自动调节与控制
二、电力系统负荷调节效应
1、当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变。 有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性，是负 荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。
2、电力系统中各种有功负荷与频率的关系 (1) 与频率变化无关的负荷，如白炽灯、电弧炉、电阻炉和整流负 荷等。它们从系统中吸收有功功率而不受频率变化的影响。
PL a0 a1 f a2 f2 a3 f3
0.35 0.4 0.96 0.1 0.962 0.15 0.963
0.35 0.384 0.092 0.133 0.959
PL % (1 0.959) 100 4.1
KL
PL % f %
4.1 4
1.025
电力系统自动化
Pc
PB
B K
保持不变
电力系统自动化
第三章 电力系统频率及有功功率的自动调节
积差调节法的特点是调节过程只能在 结束， 常数， 此常数与计划外负荷成正比。
3、机组间的有功功率分配 多机组采用积差调频法调频时，可采用集中式、分散式两种形式。
电力系统自动化
第三节 电力系统调频与自动发电控制
调频方程组
由于系统中各点的频率是相同的，各机组
m PTi 1
m PGi 1
PL
d dt
m (Wki )
1
系统的频率的变化是由于发电机的负荷与原动机输入功率之间失去平衡所致， 因此调频与有功功率是不可分开的。
第一节 电力系统频率特性
频率降低较大时，对系统运行极为不利，甚至会造成严重后果。
（1）对汽轮机的影响，当频率低至45HZ时，个别的叶片可能发生共 振而引起断裂事故。 （2）发生频率崩溃现象。 （3）发生电压崩溃现象，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。
电力系统低频低压减载装置
4
（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）汽轮机对频率的限制。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。
5
四、按频率自动减负荷装置 1、按频率自动减负荷装置的作用
当系统发生事故，有功功率缺额较大而备用容 量又不足时，为了保证重要用户的连续供电，要 在短时间内防止频率过度降低，进而恢复到允许 值，比较有效的措施就是根据情况自动地断开一 部分负荷。这种因系统发生有功功率缺额而引起 频率下降时，能根据频率下降的程度自动断开一 部分不重要负荷的自动装置，称为按频率自动减 负 荷 装 置 ， 中 文 简 拼 为 “ ZPJH” ， 英 文 为 UFLS （Under Frequency Load Shedding）。
10
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引言
频率是标志电能质量的基本指标之一，也是 制造设备的基本技术参数。电力系统频率也反映 了系统有功功率的平衡状况。因电能不能储存， 电力系统稳定运行时，系统内发电机发出的总功 率等于用户消耗的（包括传输损失）总功率，此 时，频率维持为一稳定值。频率是由并列运行的 同步发电机的转速所决定的，若功率平衡遭到破 坏，则发电机的转速将增加或减少，于是频率也 相应发生变化。
7
•
•
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。
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。
电力系统自动低频减载及其他安全自动装置
《电力系统自动装置》主讲教师： 胡志坚武汉大学电气工程学院第一节自动低频减载一、概述a) 事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。
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）。
二、系统频率的事故限额（1）系统频率降低使厂用机械的出力大为下降，有时可能形成恶性循环，直至“频率雪崩”。
（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）汽轮机对频率的限制。
（5）频率升高对大机组的影响。
（6）频率对核能电厂的影响。
三、系统频率的动态特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∞——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K L∗有关，一般在（4～10）间。
大系统T f较大，小系统T f较小。
四、自动低频减载（按频率自动减负荷装置“ZPJH”）的工作原理“轮” ：计算点f1、f2⋯⋯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。
点4：当频率下降到f时，ZPJH的第二轮频率继电器2后启动，经一定时间Δt2点5：又断开了接于第二轮频率继电器上的用户。
电力系统自动低频减负荷装置设计
工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：电力系统自动低频减负荷装置设计（4）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2011.12.26—2012.01.06课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要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，已不能满足新的要求。
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。
本文通过对低频减负荷装置的原理与技术要求的阐述，确定整定方案和控制方式，并进行了运行分析与整定计算。
通过电力系统的静态频率特性与动态频率特性的分析计算，确定了符合要求的实验装置。
关键词：低频减载；整定计算；频率特性；目录第1章绪论 (1)1.1电力系统自动低频减负荷装置概况 (1)1.2系统频率的事故限额 (1)1.3低频运行对电力系统的影响 (1)第2章自动低频减负荷装置 (3)2.1低频减载的整定内容及要求 (3)2.2低频减载的主要原则 (3)2.3低频减载的控制方式 (5)第3章低频减载装置的整定计算 (7)3.1低频减载的工作原理 (7)3.2最大功率额定缺额的确定 (8)3.3各轮动作功率的选择及计算 (8)3.3.1 各轮动作功率的选择 (8)3.3.2 各轮动作功率的计算 (9)3.3.3 特殊轮的功用与断开功率的选择 (10)第4章课程设计总结................................. 错误！未定义书签。
参考文献 (15)第1章绪论1.1电力系统自动低频减负荷装置概况a)事故情况下，系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系统频率大幅度下降。
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
电力系统低频低压减载装置
低频运行的危害
正常运行时，负荷有功功率总是在小范围内
变化的，这时只要调节发电机的出力，使发
01
电机发出的总功率与负荷所需的总功率重新 平衡，频率即可恢复到额定值。事故情况下，
系统可能产生严重的有功缺额，因而导致系
统频率大幅度下降。
02
系统频率降低使厂用机械的出力大为下降， 有时可能形成恶性循环，直至频率雪崩。
一 级 动 作 频 率 f 1 和 最n末一 级f1动作f频n率f1n(以取 及 频整 率 级数 )差 Δ f ， 可 计 算 Z PJ H 的
级数。
f
Z PJ H 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。
Z PJ H 动 作 时 限
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电力系统低频自动减负荷
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概述
一．引言
频率是标志电能质量的基本指标之一，也是制造设备的基本技术参数。电力系统频 率也反映了系统有功功率的平衡状况。因电能不能储存，电力系统稳定运行时，系 统内发电机发出的总功率等于用户消耗的（包括传输损失）总功率，此时，频率维 持为一稳定值。频率是由并列运行的同步发电机的转速所决定的，若功率平衡遭到 破坏，则发电机的转速将增加或减少，于是频率也相应发生变化。
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。
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。
汽轮机对频率的限制。 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。
继电保护安全自动装置课件——6_第五章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
3#
厂用电
4#
G 1# f
G 2# fCZ 跳闸
(二)系统解列的应用
A系统 系统解列点选择的原则： 尽量保持解列后各部分系统(子系统)的功率平衡， 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。 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。 频率信号
联络线功率大 小方向信号 解列点断路器跳闸
（3）动作顺序
分批断开负荷功率采用逐步修正的办法，按频率的不同数值按顺 序地切除负荷。
1) 第一级起动频率f1的选择
第一级的起动频率值宜选择得高些； 考虑电力系统动用旋转备用容量所需 的时间延迟 。48.5 49 Hz
2) 末级起动频率fN的选择
频率崩溃 电压崩溃
46 46.5 Hz
1、概述
自动低频减载装置的任务—当系统发生较大事故时，系统出现严重 的功率缺额，其频率下降，采用迅速切除不重要负荷的办法来制止 频率下降，以保障系统安全，防止事故扩大。 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
2、电力系统频率静态特性
Ph f P 50 P 50 P % K L* h f h f h* f PLe K L* PLe 2 K L* KL
2、装置的任务
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。
1
B系统
2
A电厂
当电厂A发生故障
一回线发生三相短路
迅速切除系统B的部分负荷 迅速减少输送功率
事故情况
措施
调度人员
二、自动低频减载
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负荷装置设计(3)
\辽宁工业大学—电力系统自动化课程设计（论文）题目：电力系统自动低频减负荷装置设计（3）（院（系）：电气工程学院专业班级：电气111班学号：学生姓名：指导教师：李宝国起止时间：—课程设计（论文）任务及评语@院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化基本参数：某电厂采用双回线输送电能，满负荷运行。
当其中一条线路故障后，加重另一条线路负担，为尽可能保持系统供电经济性与可靠性，切除部分发电机组，并投入自动低频减负荷装置。
1 发电厂共7台机组，每台45万千瓦；2 切除一条线路后，线路传输功率为原来的85%。
3 负荷调节效应系数为4 切除部分机组并投入低频减载装置后，要求系统频率恢复到"设计要求1.阐述自动减负荷装置作用。
2.阐述自动减负荷装置原理及构成。
3.整定计算。
确定切除几台发电机组不投自动减负荷装置，发电机组切除后系统频率是多少投入自动减负荷装置的负荷总功率。
确定自动减负荷级数，及各级动作频率。
"确定每级最佳切除负荷大小。
4.利用单片机（或PLC等）实现对接入低频减负荷装置负荷的控制。
5.对结果进行分析总结。
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算]摘要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，已不能满足新的要求。
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。
本文通过对低频减负荷装置的原理与技术要求的阐述，确定整定方案和控制方式，并进行了运行分析与整定计算。
通过电力系统的静态频率特性与动态频率特性的分析计算，确定了符合要求的实验装置。
关键词：低频减载；整定计算；频率特性；目录第1章绪论 (1)电力系统自动低频减负荷装置概况 (1)本文主要内容 (3)第2章自动低频减负荷装置原理与构成 (4)自动低频减负荷装置的作用 (4)自动低频减负荷装置原理 (4)自动低频减负荷装置构成 (5)第3章自动低频减负荷装置的整定计算 (7)自动低频减负荷的整定计算 (7)整定计算的目的和内容 (7)整定计算的基本假定和方法 (7)自动低频减负荷装置的整定原则 (8)自动低频减载的运行分析 (8)自动减负荷整定计算 (10)第4章单片机软件设计 (12)单片机软件概述 (12)主程序流程图设计 (12)模拟量检测流程图设计 (13)频率判断流程图设计 (14)第5章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论1.1电力系统自动低频减负荷装置概况自动低频减负荷装置是防止电力系统发生频率崩溃的系统保护。
第5章 电力系统自动低频减载装置.
§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 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．
§5-3 微机频率电压紧急控制装置
三、微条件为： （1）低频启动条件： f≤fq t≥Tfqs （2）低频特殊级第一级动作条件： f≤fs6 t≥Tfs6 （3）低频特殊级第二级动作条件： f≤fs7 t≥Tfs7 （4）低频特殊级第三级动作条件： f≤fs8 t≥Tfs8 式中 f6 、f7、 f8——分别为低频特殊第一、第二、第三级启动频率整定 值； Tfs6、Tfs7、 Tfs8——分别为低频特殊第一、第二、第三级延时值。
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 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。
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PLi
i 1 K L (f i f ri ) 1 Phk k 1 1 K L f 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。
Ph. max PL. max K L f PL PL. max
PL. max
Ph. max K L PL f 1 K L 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
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， P分配在不同的起动频率下分 也就是将接至低频减载装置的总功率△ L. max 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和最末一级起动频率 的数值。 fn 1
§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。
§5-2 自动低频减载装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
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 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。
§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
Pi 1 PL Phk
k 1 i 1
f i K L fN
i 1 Pi 1 1 Phk K Lfi k 1
§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 率级差
f n 确定以后，就可以在此频率范围内按频
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
f1 f n n 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
§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。
§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 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．