按频率自动减负荷装置

PL PLN PLN
f
fN fN
PL* f*
三、电力系统的动态频率特性
电力系统的动态频率特性指电力系统出现有功功率 缺额时系统频率从额定频率变化到稳定频率的频率自动减负荷装置工作原理
•当系统发生严重功率缺额时，装置的任务是迅速断 开相应数量的用户，恢复有功功率的平衡，使系统 频率不低于某一允许值，确保电力系统安全运行， 防止事故的扩大。
当JS测出的频率值小于PZ的整定值时，相应PZ有 脉冲输出，并经ZK展宽成连续信号。
电压正常，则YJ输出使XDJ发光，同时中间继电器 ZJJ动作，起监视作用
•当系统频率低于额定值后，闭锁回路起动，经TB 延时，并在负荷电流大于闭锁值，闭锁电路I＜有输 出，YB2满足“与”条件，闭锁电路导通，使XDB 信号发光，同时中间继电器ZJB动作，ZJB的常开 接点闭合，使出口中间继电器ZJO作好接通的准备， 允许切除负荷。
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
•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，需断开的负 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。
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。
•2.某系统如图所示，其中3QF装有AAT装置，在 发电功率保持不变的前提下，线路CE上发生永久 性故障，试求A系统的稳定频率是多少？若频率要 恢复到48.5HZ，应切除多少负荷?(取负荷调节效 应系数KL=2)
第三节 按频率自动减负荷装置
一、AFL装置的原理接线
•电力系统装置由级基本段以及若干级后备段所组成， 它们分散配置在电力系统的变电所中，其中每一级 就是一组装置。
1.频率雪崩
低频运行的危害
2.电压崩溃 3.危及汽轮机
4.频率降低，破坏电能质量，使 用户生产力下降
定义
按频率自动 减负荷装置
AFL
指与同步发电机励磁电压的建 立、调整及必要时使其电压 消失的设备和电路构成的系 统。
作 用
阻止频率过度降低，以保证 系统稳定运行和重要负荷的 连续供电。
二、负荷的静态频率特性 1.负荷的静态频率特性指电力系统的总有功负荷与 频率的关系。
6.AFL装置应装设附加级
附加级的动作频率一般为48～48.5Hz，动作时间一 般为10～25秒
本节小结
1)AFL装置及作用 2)负荷静态频率特性与动态频率特性、负荷
调节效应 3）实现AFL装置工作原理
作业
1. 某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系 数K值不变，投入相当于30％负荷，切除相当于30 ％负荷的发电功率，此两种情况下，系统的稳定频 率是否相等？试说明之。
则输入电压的频率为：
f
1 T
1 N
2 103 H Z
JS输出送到3个工作回路：正常监视回路J，闭锁回 路B，输出回路O。
每一个回路均由频率整定电路PZ与脉冲展宽电路 ZK组成。各回路的频率整定值不同。一般有PZJ 整定为51Hz，PZB整定为49.5 Hz，PZO则根据 装置的动作频率要求确定。
一、 AFL装置所接负荷容量的确定
•AFL装置切除负荷的总额应根据电力系统实际可能发生的 最大功率缺额来确定
假设系统最大功率缺额为 Pumax
正常运行时系统负荷总功率为 PL N 接入AFL装置负荷总额为PL m a x
额定频率与恢复频率之差为 f N fre
则可得：
PL max
Pu max 1
措施：加速切除故障；AFL前几级带较长时限；采 用按频率重合闸
(三)水轮发电机旋转备用容量起作用之前，AFL可能 误动作。
措施：AFL前几级带长5秒的时限；采用按频率起动 重合闸
(四)供电电源中断时，负荷电动机反馈使AFL误动作。
•措施： •1）加速ARD或BZT装置动作时间 •2）AFL带时限 •3）加电流闭锁或电压闭锁 •4）采用按频率自动重合闸
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 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、数字式频率继电器工 作原理；微机AFL装置构成原理。
本章重点
AFL的作用及实现基本原则及工作原理 微机AFL装置构成原理
第一节 电力系统的频率特性 一、低频运行的危害
PL K0 K1 f K2 f 2 K3 f 3
2.负荷调节效应的概念及作用
负荷调节效应是指当系统频率变化时，负荷吸取的有 功功率随着变化的现象。
电力系统存在功率缺额时将引起频率下
作
降，而频率下降时相应的负荷功率也随
用
之减小，补偿了功率缺额，有可能使系
统稳定运行在一个较低的频率上。
KL*
二、频率的检测
将系统的电压由电压互感器TV输入，经过电压变换 器变换成与TV输入成正比的、幅值在±5V范围内的同 频率的电压信号，再经低通滤波和整形，转换为与输 入同频率的矩形波，将此矩形波连接至intel80C196 单片机的高速输入口HIS-0作为测频的启动信号。
可以利用矩形波的上升沿启动单片机对内部时钟脉 冲开始计数，而利用矩形波的下降沿，结束计数。 根据半周波内单片机计数的值，便可推算出系统的 频率。
• 当系统频率下降到PZO的整定值或以下，且电压、 电流均不低于闭锁值时，出口回路经TO延时后使 信号灯发光，中间继电器ZJO动作，完成切除负 荷任务。
二、防止AFL装置误动作措施
(一)电压突变时，低频率继电器触点抖动产生误动
措施：AFL装置带0.5秒动作延时
(二)小容量系统发生短路时引起负荷有功功率增加而 造成频率下降，发生误动
六、串行通信接口
提供RS485和RS232的通信接口，可以与保护管 理机等通信。
本节小结
1)AFL装置原理接线 2)数字式频率继电器工作原理 3)防止AFL装置误动作措施 4)微机型AFL装置由主机模块、频率的检测、 闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、开 关量输出、串行通信接口等六部分组成。
感谢您的关注
三、闭锁信号的输入
•为了保证AFL装置的可靠性，在外界干扰下不误 动，以及当变电所进、出线发生故障，母线电压 急剧下降导致测频错误时，装置不致误发控制命 令，除了采用df/dt闭锁外，还设置了低电压及低 电流等闭锁措施。
四、功能设置和定值修改
AFL装置在不同变电所应用时，由于各变电所 在电力系统中的地位不同，负荷情况不同，因 此装置必须提供功能设置和定值修改的功能。
典型的AFL装置原理接线 •由低频率继电器、时间继电器、中间继电器构成
数字式频率继电器原理框图
电压信号经低通滤波器滤波，得到正弦波信号，经过 方波形成器及单稳态触发器后，得一个脉宽为4~5us 的脉冲，脉冲周期正好与输入电压周期相同。脉冲信 号加至计数器JS的清零端R，于是，在输入信号的每 一周期开始时，计数器被清零。在两个输入电压脉冲 信号间，对频率为200KHz的石英振荡器的时钟脉冲 数计数，计数值为N。
K L f* PLN K L f*
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？
解：系统稳定频率为 50×(1-1/2×300/2800)=47.32(Hz) 切除的负荷为 (300-2×0.03×2800)/(1-2×0.03)=140.4(MW)
对各级次的动作频率的定值和 动作时限，以及 各种闭锁功能的闭锁定值，都可以在装置面板上 设置或修改。
五、开关量的输出 在AFL装置中，全部开关量输出经光电隔离可输出如 下三种控制信号：
（1） 跳闸命令：用以按级次切除该切除的负荷。
（2） 报警信号：指示动作级次、测频故障报警等。
（3）
重合闸动作信号：对于设置重合闸功能的情况， 则能够发出重合闸动作信号。
2.AFL装置第一级动作频率的确定 一般整定在48～48.5Hz
3.AFL装置最后一级动作频率的确定 由系统允许的最低频率确定，一般不应低于46～ 46.5Hz 4.频率级差△f及AFL装置级数的确定
f 2f K ft f y
N f1 fn 1 f
5.AFL装置动作时间的确定 一般允许AFL装置带0.5秒延时
第4节 微机型自动按频率减负荷装置
微机型自动按频率减负荷装置主要由主机模块、频 率的检测、闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、 开关量输出、串行通信接口等六部分组成。
微机型自动按频率减负荷装置硬件原理框图
一、主机模块
MCS-96系列单片机中的80C196是16位单片机， 片内有可编程的高速输入/输出HIS/HSO,可相对于 内部定时器配合软件编程就能具有优越的定时功能； 片内具有8通道的10位A/D转换器，为实现AFL的 闭锁功能提供了方便；片内的异步、同步串行口使 该微机系统可以与上级计算机通信。