第六章自动按频率减负荷和其他安全自动装置
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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
第六章按频率自动减负荷装置总结
• ②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.导致有功缺额进一步增
加，系统频率进一步下降，造成频率崩溃。
• ③核电厂频率降到一定数值，冷却介质泵自动跳
开，反应堆停止运行。
• ④频率下降时,使某些励磁系统的励磁电压↓→发
电机电势↓→全系统电压水平↓.
电力系统频率变化的原因
减负荷装置(简称AFL装置)，或称低频减载装置。
二、电力系统有功功率控制的必要性
• （一）维持电力系统频率在允许范围内
• 有功平衡时， 运行在额定频率fN。
• 负荷变化时，“等于”关系破坏， 偏离fN 。
• 及时调节原动机的输入功率，维持“等于” 关系，保证fN 。
（二）提高电力系统运行的经济性 • 电力系统经济调度问题：
第二节 按频率自动减负荷装置的工作原理
• 当系统出现严重的有功功率缺额时，AFL装置的任 务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在 不低于某一允许值的情况下，达到有功功率的平衡，
以确保电力系统安全运行，防止事故的扩大，并保
证重要负荷供电。
自动低频减负荷装置的工作原理
装置的动作顺序
B
最大功率缺额的 确定
图 6-1 电力系统负荷的 静态频率特性
定义为： K L
PL MW f Hz
dPL KL* 1 +2 2 f df
n n fn1
PL PLN
KL、KL*－分别表示用有名值
和标幺值表示的负荷频率调
节效应系数。
0
fN
电力系统负荷的
静态频率特性
• ①开启哪些机组并入电力系统运行;
(是经济组合问题)
• ②确定已并网运行的机组各发多少有功功率.
第六章 电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
7
§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
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。
自动按频率减负荷和其他安全自动装置
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
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
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.6.10 5:14:07 05:14J un-201-J un-20
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 05:14:0 705:14: 0705:1 4Monday, June 01, 2020
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.6.12 0.6.105 :14:070 5:14:07 June 1, 2020
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。
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
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
page21
（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
电力系统自动装置原理重点
总结人：张英杰电力系统自动装置原理重点·绪论1. 电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。
2. 调度控制中心对所管辖的电力系统进行监视和控制、其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保系统安全经济运行。
3. 电力系统自动控制的划分：①电力系统自动监视和控制；②发电厂动力机械自动控制；③电力系统自动装置；④灵活交流输电系统；⑤电力安全装置。
4.·第二章 同步发电机的自动并列1. 并列操作：将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作。
2. 任一母线电压瞬时值：sin()m u U t ωϕ=+ （电压幅值、频率、相角）3. 同步发电机组并列时遵循的原则：（问答）① 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不应超过待并发电机额定电流的1~2倍。
② 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。
4. 同步发电机并列方法：①准同期并列；②自同期并列。
（一般采用准同期并列） 准同期并列：设待并发电机组G 已经加上励磁电流，其端电压为G U •，调节待并发电机组G U •的状态参数使之符合并列条件。
5. 并列的理想条件：6. 不满足准同期并列的后果？① 电压幅值差：冲击电流主要为无功电流分量；② 合闸相角差：当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量；③ 频率不相等：待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步。
7. 自同期并列：自同期并列操作是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率x ω不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器QF ，接着立即合上励磁开关SE ，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。
（不能用于两个系统间并列操作）8. 准同期并列装置的两种原理：恒定越前相角、恒定越前时间。
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
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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
电力系统自动低频减载及其他安全自动控制装置
Pi1* PLi* Phi*
i 1
i
PLi* (1 PLk *)KL*fi* (1 PLk *)KL*fh*
k 1
k 1
PLi *
(1
i 1 k 1
PLk *)
KL*(fi* fh*) 1 KL*fh*
因此各级切除功率按小于上式进行
E自动低频减载装置的动作时延及防止误动作措施 自动低频减载装置的动作时延: 取0.1~0.2s 以躲过暂态过程 可能出现的误动作 4 自动低频减载装置原理接线
低频测量元件：频率继电器f 延时元件：时间继电器t 跳闸元件：中间继电器EX
自动低频减载装置原理接线
第三节 其他安全自动控制装置
一 自动解列装置 1）厂用电系统“解列”的应用 当系统出现严重功率缺额时，将引起系统频率大幅度下降，系统 频率过低会引起厂用电动机输出功率减少，这是形成“频率崩溃” 事故的主要原因，若电厂的厂用电系统具备独立供电条件，可以 考虑厂用电系统与系统解列运行。
KL
Ph f
K L*
Ph f
• 50 PLe
f
Ph • 50 K L* PLe
f
Ph*% 2 K L*
例题分析见P168例题6-1
2 电力系统频率动态特性
J d M dt
WkN
1 2
J
2 e
J
2WkN
2N
2WkN 2N
d dt
M
M B PGN N
2WkN PGN N
d dt
2WkN PGN
2) 末级起动频率fN的选择：整定值应大于 46-46.5Hz
允许最低频率受”频率崩溃“或”电压崩溃“的限制
3） 频率级差问题
当f1和fN 的确定以后，就可在这频率范围内按频率级差 分f 成n
第六章__电力系统自动低频减载及其他安全控制装置教程
第六章__电力系统自动低频减载及其他安全控制装置教程电力系统自动低频减载及其他安全控制装置是电力系统的重要组成部分，对于保障电力系统的安全运行起着至关重要的作用。
本章将重点介绍电力系统自动低频减载及其他安全控制装置的基本原理、功能以及应用。
一、电力系统自动低频减载装置低频减载是指在电力系统运行过程中发生频率异常低于额定值时，自动剔除部分负载以保证系统的稳定运行。
主要包括以下三个装置：1.动作频率调节装置（DFR）：动作频率调节装置通过检测电力系统的频率并根据预定的频率范围进行动作，当频率低于阈值时，自动剔除部分负载以提高频率。
DFR能够有效地防止系统陷入不稳定状态，消除负荷崩溃现象。
2.电动机本动闭锁装置：电动机本动闭锁装置能够监测电动机运行时的频率，并在频率低于设定阈值时自动断开电源，以保护电动机免受过载和频率异常的损害。
3.自动联络机欠频停机装置：自动联络机欠频停机装置是用于电力系统的主发电机组的保护装置。
它能够检测系统频率并在频率低于设定值时自动停机，以保护主发电机组免受过负荷和频率异常的影响。
二、其他安全控制装置除了自动低频减载装置外，电力系统还需要其他一些安全控制装置来确保系统的可靠运行。
主要包括以下几个装置：1.过热保护装置：过热保护装置用于保护发电机、变压器和电缆等设备免受过热损坏。
它能够检测设备的温度，并在温度超过设定阈值时自动断开电源，以防止设备过热。
2.过电流保护装置：过电流保护装置是用于保护电力系统各个设备免受过电流损害的装置。
它能够检测电流并在电流超过设定阈值时自动断开电源，以保护设备。
3.漏电保护装置：漏电保护装置主要用于保护人身安全。
它能够检测设备中的漏电流，并在漏电流超过设定值时自动切断电源，以防止电击事故的发生。
4.短路保护装置：短路保护装置用于保护电力系统免受短路故障的损害。
它能够检测电流的变化并在出现短路时迅速切断电源，以保护设备和系统。
总之，电力系统自动低频减载及其他安全控制装置对于保障电力系统的安全运行具有重要的作用。
低频减载及其它安全自动装置
第六章 按频率自动减负荷及其它 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
第一节 概述
• 自动装置的任务是：
• 当系统发生某种故障时，相应的自动装置按预定的
控制规则迅速动作，并作出安全措施，以避免故障
或事故扩大。
• 例如，当系统由于事故或其它原因，会带来严重的
研究电力系统频率的动态过程 （1）以单机单负荷为例： 系统出现有功缺额时，转子运动方程 转子动能 W KN
1 J 2 N 2
d J M dt
2WKN d 2WKN d* M * PGN N dt PGN dt
2WKN d M 2 N dt
考虑到机械角速 度变化不太快
水平↓.
• 若原来电压就低，速降，电压崩溃，系统瓦解。 • 事故情况下也不能长期在47Hz以下(限制0.5s)；瞬 时值绝对不允许低于45Hz。
二、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。
第二节 自动低频减载装置
• • • • • • • • • 一、概述 ①当系统长期运行在49.5~49Hz以下时， 会影响电厂和系统运行的经济性，使生产率下降； 对某些汽轮机叶片造成损伤当频率低于45Hz时叶片 可能共振断裂 。如：我国进口某350MW机组, 频率为48.5Hz时要求发瞬时信号, 频率为47.5Hz时要求30s跳闸, 频率为47Hz时要求0s跳闸, 我国进口某600MW机组, 当频率降到47.5Hz时要求9s跳闸,
• §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
第一节 概述
• 自动装置的任务是：
• 当系统发生某种故障时，相应的自动装置按预定的
控制规则迅速动作，并作出安全措施，以避免故障
或事故扩大。
• 例如，当系统由于事故或其它原因，会带来严重的
研究电力系统频率的动态过程 （1）以单机单负荷为例： 系统出现有功缺额时，转子运动方程 转子动能 W KN
1 J 2 N 2
d J M dt
2WKN d 2WKN d* M * PGN N dt PGN dt
2WKN d M 2 N dt
考虑到机械角速 度变化不太快
水平↓.
• 若原来电压就低，速降，电压崩溃，系统瓦解。 • 事故情况下也不能长期在47Hz以下(限制0.5s)；瞬 时值绝对不允许低于45Hz。
二、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。
第二节 自动低频减载装置
• • • • • • • • • 一、概述 ①当系统长期运行在49.5~49Hz以下时， 会影响电厂和系统运行的经济性，使生产率下降； 对某些汽轮机叶片造成损伤当频率低于45Hz时叶片 可能共振断裂 。如：我国进口某350MW机组, 频率为48.5Hz时要求发瞬时信号, 频率为47.5Hz时要求30s跳闸, 频率为47Hz时要求0s跳闸, 我国进口某600MW机组, 当频率降到47.5Hz时要求9s跳闸,
第6章 其他安全自动装置
§6-1备用电源自动投人装置
三、微机备用电源自动投入装置工作原理
装置输出跳闸接点：跳QF1、QF2 各一付接点。合QF1、 QF2 各一付接点，合QF3 一付接点。有若干组联切接点,每组 包括跳闸接点和闭锁重合闸接点。 装置输出信号接点有两组，一组为中央信号节点包括： 动作完成、联切、装置故障、异常、直流失压等。另一组为 远动信号节点包括：动作完成、联切、装置故障、异常、直 流失压。同时面板上也有相应的指点示灯。 装置的面板上有液晶和指示灯，工作人员可方便的对装 置进行操作。也可以通过串行口远方操作。
§6-1备用电源自动投人装置
二、对备用电源自动投入装置的要求
根据运行经验，备用电源自动投入装置只有满足下列基本要求才能更 好地发挥它的作用。 1、 备用电源自动投入装置必须在工作电源失去电压、而备用电源正 常时投入。 2、备用电源自动投入装置只应动作一次，以免在母线或引出线上发生 持续性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上，造成更严重的事故 。 3、备用电源自动投入装置应在工作电源失压后，不论其断路器是否已 断开，装置自投起动延时到跳开工作电源断路器，并确认该断路器在断 开后，备用电源自动投入装置才能投入。这样可以防止因工作电源在其 它地方被断开，备用电源自动投入装置合于故障或备用电源倒送电的情 况。
§6-1备用电源自动投人装置
三、微机备用电源自动投入装置工作原理
1、装置在变电站应用于进线自投举例 进线微机备自投（互投） 装置主接线如图6-2所示。进线1 和进线2 互为暗备用，在人工操作跳进线断路器时，需引入 相应接点用于闭锁备用电源自动投入装置。进线备用电源自 动投入装置有两种逻辑，即进线备用电源自动投入装置1 （ 进线1 暗备用）和进线备用电源自动投入装置2（进线2暗备 用），可通过相应软压板来投退。两进线互为备用方式转换 无须经过手动切换开关，由软件经过开关位置和充电条件自 动识别完成。
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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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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：
系统的频率会下降到：
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负 荷和其他安全自动装置
2020/11/28
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章 自动按频率减负荷和安全自动装置
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
(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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动按频率减负荷的分级实现
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
最大功率缺额的确定
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
一、数字式频率继电器
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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ΔPs·max。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
解 希望恢复频率偏差的标么值为：
接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2 MW
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
2
级差不强调选择性
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动按频率减负荷的后备级
df／dt＞3（Hz／s）作为滑差闭锁的条件。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第五节 电力系统的稳定控制 (一) 自动切除发电机
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
二、电气制动
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动解列装置
(一)厂用电系统“解列”的应用
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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
3
负荷消耗 与频率的 高次方成 正比
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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.
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
3．频率级数N和各级动作频率
第i级动作频率为:
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
2020/11/28
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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：
系统的频率会下降到：
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负 荷和其他安全自动装置
2020/11/28
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章 自动按频率减负荷和安全自动装置
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
(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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动按频率减负荷的分级实现
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
最大功率缺额的确定
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
一、数字式频率继电器
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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ΔPs·max。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
解 希望恢复频率偏差的标么值为：
接入自动按频率减负荷装置功率总数为652.2 MW
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
2
级差不强调选择性
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动按频率减负荷的后备级
df／dt＞3（Hz／s）作为滑差闭锁的条件。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第五节 电力系统的稳定控制 (一) 自动切除发电机
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
二、电气制动
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
三、自动解列装置
(一)厂用电系统“解列”的应用
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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
3
负荷消耗 与频率的 高次方成 正比
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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.
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
3．频率级数N和各级动作频率
第i级动作频率为:
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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。
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置
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
2020/11/28
第六章自动按频率减负荷和其他安全 自动装置