第六章电力系统自动低频减载及安全自动控制装置
四、自动低频减载工作原理 （3）频率级差Δf
1）按选择性：考虑测量 有误差，第i级在fi-Δfσ 启动减载，Δt后切负荷， 若频率不再下降，第i+1 级不应启动。
f 2f f 1 fy
模拟式：Δf=0.5Hz 数字式：Δf=0.2～0.3Hz
动，则频率将稳定在低于恢复频率fh的较低频率，这 样是不允许的。
设置后备段，其在常规 减负荷第1级启动时开始 计时，延时一定时间（等 系统频率稳定）后启动第 1级后备段切负荷，每级 延时Δt，直到频率高于恢 复频率。第1级后备段延 时10～12秒，每级差5秒
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Ph2 PL1 PL2 K L (PLN PL1 PL2 )
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2）两公式消去ΔPh2，得第二级切除功率。
f 2*

Ph2 PL1 K L (PLN PL1)
fh*

Ph2 PL1 PL2 K L (PLN PL1 PL2 )
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四、自动低频减载工作原理 （3）频率级差Δf 2）不强调选择性，要快速，且考虑功率缺额分散性， 增加级数和试探性切负荷。
对误切负荷，由重合闸装置弥补。
（4）频率级差n
n f 1 fn 1 f
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（5）自动低频减载后备段 若第i级切负荷后，频率下降不足以使第i+1级启

0.045
PL4 0.045 2000 90MW
i5
PL5 280 24 48 70 90 48MW
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第三节 系统解列 在一个大系统中适当设置若干个解列点，
通过解列操作可分为若干个区域电网运行。 正常运行时，各区域电网均通过联络线联
二、电力系统频率静态特性 例：系统发电容量450MW，负荷 430MW，KL*=1.5。100MW发电机事 故停机，频率稳态值？
答：ΔPh=100-（450-430）=80MW
f 5080 6.2Hz 1.5 430
f 50 6.2 43.8Hz
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减载装置总功率，每级切负荷功率。
解：
f h*

50
49.5 50

0.01
f 0.5
f1 49 Hz
fn 47 Hz n 5
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依据公式：切除总负荷
PL max

Phmax K LPLN f 1 KLf

300
1.2 2000 0.01 11.2 0.01
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第一节 概述
➢ 电力系统自动低频减载 ➢ 备用电源自动投入 ➢ 线路自动重合闸
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第二节 自动低频减载 一、概述 电力系统由于事故情况下，可能产生严重的 有功缺额，超过系统热备用容量的部分导致系统 频率大幅度下降。 频率大幅下降使汽轮机叶片共振；频率崩溃、 电压崩溃。 在系统频率下降过程中，逐级切除负荷，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。称为按频率自动减负荷。中文简拼 为“ZPJH”，英文为UFLS（Under Frequency Load Shedding）
每级切负荷ΔPLi* 均以PLN为基准
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（6）每级切负荷ΔPLi
PLi*

(1
i 1
PLm* )
m1
K L* (fi* fh* ) (1 KL*fh* )
依据公式，从i=1起，逐级推出ΔPLi*。
例：系统在fN时负荷2000MW，KL*=1.2，一台300MW机 组切机，恢复频率49.5Hz，最低频率47Hz。求：接入
f 1*

Ph1 K LPLN
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（6）每级切负荷ΔPLi
1）在f1上第一级切负荷启动，切除ΔPL1， 频率回升至fh。
fh*

Ph1 PL1 K L (PLN PL1)
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（6）每级切负荷ΔPLi
三、电力系统频率动态特性 系统中发电机、电动机等均为机械惯性设备， 频率（转速）不可能突变。 微分方程式：
Txf
df* dt
f

Ph K L
Txf

PGN PLN
Tx K L*
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。
四、自动低频减载工作原理 例：某系统的用户总功率为PL=5000MW，系统最大 的功率缺额ΔPhmax=1200MW，负荷调节效应系数 KL*=2，希望恢复频率值fh=49.5Hz，求接入减负荷装 置的负荷总功率ΔPLmax。 解: 减负荷动作后，恢复频率偏差标幺值
f

50 49.5 50

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第二节 自动低频减载 二、电力系统频率静态特性 由于负荷的频率调节效应，在频率下降时，将 自动减少功率的吸收。 设ΔPh为功率缺额（已扣除发电机备用容量）
1 f Ph
KL
f 50 Ph K LPLN
f Ph% 2K L
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280
i 1
PL1

(1
0) 1.2 (0.02 0.01) 11.2 0.01

0.0121
PL1 0.0121 2000 24.3MW
i

2
PL2

(1
0.0121) 1.2 (0.03 0.01) 11.2 0.01

0.024
PL2 0.024 2000 48MW
5.若切除后系统出现功 率余额，则频率将上升。
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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
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2）设系统功率缺额为ΔPh2，系统在第一 级切负荷后，频率下降正好到f2。
f 2*

Ph2 PL1 K L (PLN PL1)
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2）在f2上第二级切负荷启动，切除ΔPL2， 频率回升至fh。
fh*
（6）每级切负荷ΔPLi 适应不同负荷总量、不同功率缺额。 设第i-1级切负荷后，功率缺额使频率下降刚好使
第i级启动，而系统正好无功率缺额，这样第i级切除 的负荷均使频率上升，恰好上升至恢复频率的切负荷 量即是第i级切的负荷。
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（6）每级切负荷ΔPLi
1）设系统功率缺额为ΔPh1，系统在PLN 作用下频率下降正好到f1。
由此第i级切负荷为
PLi*

(1
i 1
PLm* )
m1
K L* (fi* fh* ) (1 KL*fh* )
fi*
fN fN
fi
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（6）每级切负荷ΔPLi
PLi*

(1
i 1
PLm* )
m1
K L* (fi* fh* ) (1 KL*fh* )
0.01
PL m ax

1200
2 1
5000 2 0.01
0.01

1122.45MW
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四、自动低频减载工作原理 2。自动低频减载装置的动作顺序
按频率自动减载
（1）第一级启动频率f1 尽量高，但应低于恢复频率,一般48.5～49Hz
（2）末级启动频率fn 按系统允许最低频率（频率崩溃、电压崩溃） 一般46～46.5Hz
1）两公式消去ΔPh1，得第一级切除功率。
f 1*

Ph1 K LPLN
fh*

Ph1 PL1 K L (PLN PL1)
PL1

PLN K L* (f1* fh* ) (1 K L*fh* )
第一级标幺值
PL1*

K L* (f1* fh* ) (1 K L*fh* )
网运行，提高系统安全稳定性。 当某区域电网内发生故障有较大功率缺额
时，使系统频率发生较大下降，威胁整个系统 的安全运行，此时在适当的解列点进行解列， 使故障区域从大系统中脱离。称为系统解列。
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第四节 机组切机 当某线路发生故障，继电保护动
作切除该线路，使发电机输出功率受 限，而转速上升，为保护发电机安全 及维持系统稳定，自动断开发电机出 口断路器，完成预定的切停机操作。 PL max PLN PLmax

K Lf
ΔPhmax 最大功率缺额
PL m a x

Phmax K LPLN f 1 KLf
ΔPLmax 减载总功率
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