1、教学目的：教学目的：认识电力系统认识电力系统低频运行的危害低频运行的危害和和装设按频装设按频率自动减负荷装置的率自动减负荷装置的作用作用，弄清电力系统，弄清电力系统静态频率特性和动态频率特性，掌握按频静态频率特性和动态频率特性，掌握按频率自动减负荷装置的率自动减负荷装置的工作原理工作原理。熟悉。熟悉防止防止按频率自动减负荷装置按频率自动减负荷装置误动作的措施误动作的措施。第一节第一节 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 一、电力系统一、电力系统频率控制的必要性频率控制的必要性（一）频率偏低对一）频率偏低对电力用户电力用户的影响的影响 引起引起异步电动机异步电动机转速转速及所驱动的及所驱动的机
2、械机械转速转速变化，变化，影响生产率以及影响生产率以及产品质量产品质量。影响影响国防中国防中测量测量和和控制控制用的用的电子设备电子设备的的准确性准确性和和性能。性能。使使异步电动机转速异步电动机转速和和输出功率输出功率降低降低，所带，所带机械机械转速转速和和出力出力降低。降低。频率下降频率下降,汽轮机叶片受损汽轮机叶片受损。时时，叶片叶片共共振而断裂振而断裂。下降到下降到时时,火电厂火电厂厂用机械厂用机械锅炉和锅炉和汽轮机汽轮机发电机发电机出力下降出力下降.，造成，造成。核电厂核电厂频率降到一定数值，频率降到一定数值，冷却介质泵冷却介质泵自动跳自动跳开开，反应堆停止反应堆停止运行。运行。频率
3、下降时频率下降时,使某些励磁系统的使某些励磁系统的励磁电压励磁电压发发电机电机电势电势全系统全系统电压水平电压水平.（二）频率偏低对（二）频率偏低对电力系统电力系统的影响的影响11mmTiGiLPPP11mmTiGiPP系统中：系统中：若有功负荷增加：若有功负荷增加：为了保持功率平衡，机组只有把转子的一部分动为了保持功率平衡，机组只有把转子的一部分动 能转换成电功率，使机组能转换成电功率，使机组转速降低，转速降低，系统系统频率下降。频率下降。因此，系统因此，系统频率变化频率变化是由于电力系统是由于电力系统有功负荷变化有功负荷变化引起的。引起的。电力系统电力系统频率变化的原因频率变化的原因系统有
4、功负荷的组成：系统有功负荷的组成：有功负荷的变化有功负荷的变化:1 1第一种负荷分量；第一种负荷分量；2 2第二种负荷分量第二种负荷分量3 3第三种负荷分量第三种负荷分量4 4实际的负荷变化曲线实际的负荷变化曲线1.1.变化变化幅度很小，变化周期较短幅度很小，变化周期较短（一般为（一般为10s10s以内）的负荷分量；以内）的负荷分量；2.2.变化变化幅度较大，变化周期较长幅度较大，变化周期较长（一般为（一般为10s10s3min3min）的负荷分量，）的负荷分量，属于这类的主要有电炉、电气机属于这类的主要有电炉、电气机车等；车等；3.3.变化变化缓慢的持续变动负荷缓慢的持续变动负荷，引起，引起
5、负荷变化的原因主要是工厂的作负荷变化的原因主要是工厂的作息制度，人民的生活规律，气象息制度，人民的生活规律，气象条件的变化等。条件的变化等。频率的调整频率的调整 负荷的变化负荷的变化将引起将引起频率的相应变化。频率的相应变化。第一种变化负荷引起的频率偏移将由发电机组的第一种变化负荷引起的频率偏移将由发电机组的调速器调速器进行调整。这种调整通常称为进行调整。这种调整通常称为频率的一次频率的一次调整调整。第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往往不能将频率偏移限制在允许的范围之内，用往往不能将频率偏移限制在允许的范围之内，这时必须有这时必须有调频器参
6、与频率调整调频器参与频率调整，这种调整通常，这种调整通常称为称为频率的二次调整频率的二次调整。频率异常频率异常不同于不同于系统正常运行中的系统正常运行中的频率波动频率波动。频率异常是系统发生频率异常是系统发生事故事故时，由于突然造成的时，由于突然造成的有有功功率严重不平衡功功率严重不平衡引起的引起的频率大幅度剧烈变化频率大幅度剧烈变化。导致导致有功功率平衡关系突变有功功率平衡关系突变的的直接原因直接原因有：有：（1）两个系统间联络线因故障跳开。）两个系统间联络线因故障跳开。（2）系统内有大机组突然故障退出运行，而旋）系统内有大机组突然故障退出运行，而旋转备用不足。转备用不足。（3）系统内有大机
7、组突然投入。）系统内有大机组突然投入。常规频率异常控制装置：常规频率异常控制装置：1.1.低频减负荷装置低频减负荷装置2.2.低频降低电压装置低频降低电压装置3.3.低频自起动发电机装置低频自起动发电机装置4.4.低频调相改发电装置低频调相改发电装置5.5.低频抽水改发电装置低频抽水改发电装置6.6.高频切机装置高频切机装置7.7.高频减出力装置高频减出力装置 运行实践证明，电力系统的频率不能长期维持在运行实践证明，电力系统的频率不能长期维持在(49.5(49.549)Hz49)Hz以下，事故情况下不能较长时间停留以下，事故情况下不能较长时间停留在在47Hz47Hz以下，绝对不允许低于以下，绝
8、对不允许低于45Hz45Hz。因此，。因此，当电力当电力系统出现严重的有功功率缺额时，应当迅速切除一系统出现严重的有功功率缺额时，应当迅速切除一些不重要的负荷以制止频率下降，保证系统安全稳些不重要的负荷以制止频率下降，保证系统安全稳定运行和电能质量，防止事故扩大，保证重要负荷定运行和电能质量，防止事故扩大，保证重要负荷的供电。的供电。因此，在电力系统中常常设置按频率自动因此，在电力系统中常常设置按频率自动减负荷装置减负荷装置(简称简称AFLAFL装置装置)，或称低频减载装置。，或称低频减载装置。二、电力系统有功功率控制的必要性二、电力系统有功功率控制的必要性（一）维持电力系统（一）维持电力系统
9、频率在允许范围内频率在允许范围内 有功平衡有功平衡时，时，运行在运行在额定频率额定频率fN。负荷变化时负荷变化时，“等于等于”关系关系破坏，破坏，偏离偏离fN。及时及时调节原动机的输入功率调节原动机的输入功率，维持维持“等于等于”关系关系，保证，保证fN。（二）提高电力系统运行的经济性（二）提高电力系统运行的经济性 电力系统电力系统经济调度经济调度问题：问题：开启哪些机组开启哪些机组并入电力系统运行并入电力系统运行;(是是经济组合经济组合问题问题)确定确定已并网运行的机组已并网运行的机组各发多少有功功率各发多少有功功率.(是是有功负荷的经济分配有功负荷的经济分配问题问题).).经济调度经济调度
10、需考虑需考虑机组效率机组效率、各种发电机组的、各种发电机组的协调协调、系统、系统网损网损等问题等问题,目的是提高电力系统目的是提高电力系统运行的经济性运行的经济性,用最少的一次能源消耗获得最用最少的一次能源消耗获得最多的可用电能。多的可用电能。（三）保证联合电力系统的协调运行（三）保证联合电力系统的协调运行 几个区域电力系统组成的几个区域电力系统组成的联合电力系统。联合电力系统。有的实行有的实行分区域控制分区域控制，要求，要求区域系统间区域系统间的的电功率电功率和和电量电量按按事先约定事先约定的的协议协议进行。进行。有功功率控制有功功率控制要要对不同区域系统间对不同区域系统间联络线联络线上通过
11、的上通过的功率和电量功率和电量进行控制。进行控制。负荷的静态频率特性负荷的静态频率特性是指是指负荷功率随频率而改变的特性负荷功率随频率而改变的特性。即即P PL L=F(=F(f f)系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为系统中各种有功负荷与频率的关系，可以归纳为以下几类：以下几类：（1 1）与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉等。）与频率变化无关的负荷，如照明、电弧炉、电阻炉等。（2 2）与频率成正比的负荷，如切削机床、卷扬机等。）与频率成正比的负荷，如切削机床、卷扬机等。（3 3）与频率的二次方成比例的负荷。如变压器中的涡流损耗。）与频率的二次方成比例的负荷。如变压器中的涡流损
12、耗。（4 4）与频率的三次方成比例的负荷。如通风机、静水头阻力）与频率的三次方成比例的负荷。如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等。不大的循环水泵等。（5 5）与频率的更高次方成比例的负荷。如静水头阻力很大的）与频率的更高次方成比例的负荷。如静水头阻力很大的给水泵等。给水泵等。三、电力系统负荷的静态频率特性三、电力系统负荷的静态频率特性 负荷的功率负荷的功率频率特性一般可表示为：频率特性一般可表示为：用用标幺值标幺值表示，并取表示，并取额定频率额定频率时的时的负荷功率负荷功率PLN为功为功率率PL的基准值的基准值，额定频率，额定频率fN为频率为频率f 的基准值的基准值,则有则有230123+nL
13、LNLNLNLNnLNNNNNffffPPPPPPffff2012+nLnPfff显然，当系统的频率为额定值时，显然，当系统的频率为额定值时，f*=1，PL*=1，于是：于是：012+1n当当频率下降频率下降时，负荷从系统中时，负荷从系统中取用的功率取用的功率将下降将下降；系统系统频率升高频率升高时时,负荷从系统负荷从系统中中取用的功率取用的功率将增加将增加。这种现象这种现象电力系统负荷的频率电力系统负荷的频率调节效应调节效应,简称简称负荷调节效应负荷调节效应,并用并用负荷的频率调节效应系数负荷的频率调节效应系数来衡量来衡量负荷调节效应负荷调节效应的大小。的大小。图图 6-1电力系统负荷电力系
14、统负荷的的静态频率特性静态频率特性PLPLN0f Nf 电力系统负荷的静态频率特性曲线如图电力系统负荷的静态频率特性曲线如图6-16-1所示：所示：f2f 1PL1PL2定义为：定义为：KL、KL*分别表示用分别表示用有名值有名值和和标幺值标幺值表示的表示的负荷频率调负荷频率调节效应系数节效应系数。电力系统负荷的电力系统负荷的静态频率特性静态频率特性PLPLN0f Nf1L*12+2nLndPKfnfdfMWHzLLPKf 根据国内外一些实测根据国内外一些实测,负负荷的静态频率特性曲线在荷的静态频率特性曲线在额定值附近接近于一条直额定值附近接近于一条直线线，即：，即：有名值和标幺值之间的关系：
15、有名值和标幺值之间的关系：电力系统负荷的静态电力系统负荷的静态频率特性频率特性PLN0f NfPLLLPKtgfNLLLNfKKP 可可近似认为近似认为f*1，则写为：，则写为：KL*=a1+2a2+3a3+n an （）（）KL表示表示频率频率每每升高（降低）升高（降低）1Hz时系统时系统负负荷荷增加（减少）的值增加（减少）的值（MW)。KL*表示系统表示系统频率变化频率变化1时时负荷功率变化负荷功率变化的百分数的百分数。KL*是一个无量纲的数是一个无量纲的数,KL*是调度部门要掌握的数据，是调度部门要掌握的数据，在实际系统中，需在实际系统中，需要经过测试求得，也可根据负荷统计资料分析估算要
16、经过测试求得，也可根据负荷统计资料分析估算确定。确定。对同一个系统对同一个系统,KL*随季节及昼夜交替而变化，但差随季节及昼夜交替而变化，但差别不大，因此对一个系统而言可近似认为别不大，因此对一个系统而言可近似认为KL*是不变是不变的，一般负荷调节效应系数在的，一般负荷调节效应系数在13之间之间。KL与负荷的大小有关与负荷的大小有关，调度部门只要掌握，调度部门只要掌握KL*的值的值,就很容易算出就很容易算出KL的值，从而得到频率偏移量与功率的值，从而得到频率偏移量与功率调节量之间的关系。调节量之间的关系。例例某电力系统中某电力系统中,与频率无关的负荷占与频率无关的负荷占30,与频率一次方成正比
17、的负荷占与频率一次方成正比的负荷占40,与频率二次方成正比的负荷占与频率二次方成正比的负荷占10,与频率三次方成正比的负荷占与频率三次方成正比的负荷占20。求求系统频率由系统频率由50Hz下降到下降到46Hz时时,负荷功率变化的百分数及负荷调节效应负荷功率变化的百分数及负荷调节效应系数系数KL*。解（解（1）频率降为）频率降为46Hz时时,f*46/50=0.92,则由公式得系统负荷为：则由公式得系统负荷为：PL*=a0+a1f*+a2f*2+anf*n =0.3+0.40.92+0.10.922+0.20.923=0.909 所以负荷变化的所以负荷变化的标幺值标幺值PL*=1-0.909=0
18、.091 用百分值表示用百分值表示PL%=0.0911009.1KL*=PL%f%=9.18=1.1375（2）频率偏差的标幺值）频率偏差的标幺值f*10.920.08则则负荷调节效应系数负荷调节效应系数 由公式计算得由公式计算得KL*=PL*/f*=0.091/0.08=1.1375 由式由式 KL*=a1+2a2+3a3+n an(近似认为近似认为f*1)计算得：计算得：KL*=a1+2a2+3a3+n an=0.4+20.1+30.2=1.2 可见由可见由两种方法两种方法求得的负荷调节效应系数相差是很求得的负荷调节效应系数相差是很小的小的,误差仅为误差仅为2左右左右。由于由于负荷调节效应
19、的存在负荷调节效应的存在，当电力系统因有功功率，当电力系统因有功功率不平衡引起频率变化时，负荷自动改变消耗的有功不平衡引起频率变化时，负荷自动改变消耗的有功功率，对功率，对系统有一定的补偿作用系统有一定的补偿作用，使系统可以，使系统可以稳定稳定运行在一个新的频率运行在一个新的频率。但是，负荷的频率调节效应。但是，负荷的频率调节效应毕竟是有限的，当毕竟是有限的，当电力系统出现较大的有功功率缺电力系统出现较大的有功功率缺额时，额时，如果仅仅依靠负荷的频率调节效应来补偿，如果仅仅依靠负荷的频率调节效应来补偿，系统频率将会降低到不允许程度，从而破坏系统的系统频率将会降低到不允许程度，从而破坏系统的安全
20、稳定运行。在这种情况下，安全稳定运行。在这种情况下，必须借助按频率自必须借助按频率自动减负荷装置（简称动减负荷装置（简称AFLAFL装置）来切除一部分不重装置）来切除一部分不重要的负荷，才能保证系统的安全稳定运行。要的负荷，才能保证系统的安全稳定运行。四、电力系统的动态频率特性四、电力系统的动态频率特性 电力系统由于有功功率平衡遭到破坏引起系统频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时，率发生变化时，频率从额定值过渡到另一个稳定频率从额定值过渡到另一个稳定值所经历的动态过程，称为电力系统的动态频率值所经历的动态过程，称为电力系统的动态频率特性。特性。如图所示，系统频率变化不是瞬间
21、完成的，如图所示，系统频率变化不是瞬间完成的，而是而是按指数规律变化的按指数规律变化的。第二节第二节 按频率自动减负荷装置的工作原理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，当系统出现严重的有功功率缺额时，AFL装置的任装置的任务务是迅速断开相应数量的用户负荷，使系统频率在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，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。证重要负荷供电。自动低频减负荷装置的工作原理自动低频减负荷装置的工
22、作原理最大功率缺额的最大功率缺额的确定确定装置的动作顺序装置的动作顺序频率级差的选择频率级差的选择后备级的考虑后备级的考虑每级切除负荷量每级切除负荷量限制限制 不切除负荷的情况下系统频率的稳定值不切除负荷的情况下系统频率的稳定值:正常运行的电力系统，频率为额定频率正常运行的电力系统，频率为额定频率fN，总负，总负荷为荷为PLN，当，当出现有功功率缺额出现有功功率缺额PL时时，若仅靠，若仅靠负荷调节效应来调节，则系统频率稳定在低频负荷调节效应来调节，则系统频率稳定在低频f 通过通过AFL装置切除一部分负荷装置切除一部分负荷Pcut后，系统稳定后，系统稳定频率为：频率为：1(1)LNLLNPPcu
23、tfKPPcutf1(1)LNLLNPffKP 一、最大功率缺额一、最大功率缺额P PL.maxL.max的确定的确定 AFLAFL装置应能保证装置应能保证即使在系统发生最严重的事故即使在系统发生最严重的事故情况下，即出现最大可能的功率缺额时，接至情况下，即出现最大可能的功率缺额时，接至AFLAFL装置的用户功率数量也能使系统频率恢复在装置的用户功率数量也能使系统频率恢复在可运行的水平，以避免系统事故的扩大。可运行的水平，以避免系统事故的扩大。确定系确定系统事故情况下的最大可能功率缺额统事故情况下的最大可能功率缺额P PL.maxL.max 后，后，只要系统恢复频率只要系统恢复频率f fr r
24、确定，就可求得确定，就可求得接到接到AFLAFL装装置的功率总数置的功率总数P Pcut.maxcut.max。接到。接到AFLAFL装置最大可能的装置最大可能的断开功率断开功率P Pcut.maxcut.max可以小于最大功率缺额可以小于最大功率缺额P PL.maxL.max。LmaxLNL*cut.maxL*=1PP KfPKf【例【例】某系统的负荷总功率为某系统的负荷总功率为P PLNLN5000MW5000MW，设想系，设想系统最大的功率缺额统最大的功率缺额P PL.maxL.max为为1200MW1200MW，设负荷调节，设负荷调节效应系数为效应系数为K KL L*=2=2，AFLA
25、FL装置动作后，希望系统恢复装置动作后，希望系统恢复频率为频率为f fr r=48Hz=48Hz，求接入，求接入AFLAFL装置的功率总数装置的功率总数P Pcut.maxcut.max。解解 希望恢复频率偏差的标么值为：希望恢复频率偏差的标么值为：由上述公式得：由上述公式得：接入接入AFLAFL装置的功率总数为装置的功率总数为870MW870MW，这样，即使发生，这样，即使发生如设想那样的严重事故，仍然能使系统频率恢复值如设想那样的严重事故，仍然能使系统频率恢复值不低于不低于48Hz48Hz。50480.0450fcut.max12005000 2 0.04=870 MW12 0.04P （
26、）二、二、AFLAFL装置的装置的动作顺序动作顺序 在电力系统发生事故的情况下，被迫采取断在电力系统发生事故的情况下，被迫采取断开部分负荷的办法以确保系统的安全运行，开部分负荷的办法以确保系统的安全运行，这对于被切除的用户来说，无疑会造成不少这对于被切除的用户来说，无疑会造成不少困难，因此，困难，因此，应力求尽可能少地断开负荷应力求尽可能少地断开负荷。AFL装置装置为什么要分级动作？为什么要分级动作？接于接于AFLAFL装置的总功率是装置的总功率是按系统最严重事故的情况按系统最严重事故的情况来考虑的来考虑的。然而，系统的运行方式很多，而且事。然而，系统的运行方式很多，而且事故的严重程度也有很大
27、差别，故的严重程度也有很大差别，对于各种可能发生对于各种可能发生的事故，都要求的事故，都要求AFLAFL装置能作出恰当的反应装置能作出恰当的反应，切除，切除相应数量的负荷功率相应数量的负荷功率，既不过多又不能不足，只，既不过多又不能不足，只有有分批断开负荷功率分批断开负荷功率采用采用逐步修正的办法，逐步修正的办法，才能才能取得较为满意的结果。取得较为满意的结果。如何实现分级动作？如何实现分级动作？AFL装置是在电力系统发生事故时，在系统频率装置是在电力系统发生事故时，在系统频率下降过程中，按照频率的不同数值下降过程中，按照频率的不同数值按顺序地切除按顺序地切除负荷。也就是将接至负荷。也就是将接
28、至AFL装置的总功率装置的总功率Pcut.max按按负荷重要程度的不同进行负荷重要程度的不同进行分级分级，并分别，并分别分配在不分配在不同启动频率值来分批地切除，以适应不同功率缺同启动频率值来分批地切除，以适应不同功率缺额的需要额的需要。根据启动频率的不同，按频率自动减。根据启动频率的不同，按频率自动减负荷可分为负荷可分为若干级，也称为若干轮若干级，也称为若干轮。为了确定为了确定AFL装置的级数，首先应定出装置的动装置的级数，首先应定出装置的动作频率范围，即选定第一级启动频率作频率范围，即选定第一级启动频率f1和最末一和最末一级启动频率级启动频率fn的数值。的数值。1.第一级启动频率第一级启动
29、频率f1的选择的选择 由系统频率动态特性曲线的规律可知，在事故初由系统频率动态特性曲线的规律可知，在事故初期如能及早切除部分负荷功率，可延缓频率的下期如能及早切除部分负荷功率，可延缓频率的下降过程。因此，降过程。因此，从从AFL装置的动作效果来看，第装置的动作效果来看，第一级的启动频率一级的启动频率f1宜选择的高些宜选择的高些，但是，但是f1整定的过整定的过高，暂时频率下降高，暂时频率下降容易引起容易引起AFL装置误动作装置误动作，影，影响用户用电的可靠性，同时也未充分利用系统的响用户用电的可靠性，同时也未充分利用系统的旋转备用容量。所以，旋转备用容量。所以，一般第一级的启动频率整一般第一级的
30、启动频率整定在定在48.549Hz。在以水电厂为主的电力系统中，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，因而第一级启动由于水轮机调速系统动作较慢，因而第一级启动频率宜取低值。频率宜取低值。2.末级启动频率末级启动频率fn的选择的选择 电力系统电力系统允许的最低频率受安全运行的限制允许的最低频率受安全运行的限制，以，以及可能发生及可能发生“频率崩溃频率崩溃”或或“电压崩溃电压崩溃”的限制。的限制。对于高温高压参数的火电厂，在频率低于对于高温高压参数的火电厂，在频率低于4646.5Hz时，厂用设备已不能正常工作，在频率低时，厂用设备已不能正常工作，在频率低于于45时，就有时，就有“
31、电压崩溃电压崩溃”的危险，因此的危险，因此末级的末级的启动频率启动频率fn以不低于以不低于4646.5Hz为宜。为宜。3.频率级差频率级差f 当当f1和和fn确定以后，就可在该频率范围内按频率级确定以后，就可在该频率范围内按频率级差差f分成分成n级断开负荷，即级断开负荷，即 级数越大，每级断开的负荷就越小级数越大，每级断开的负荷就越小，这样，装置，这样，装置所切除的负荷量就所切除的负荷量就越有可能接近于实际越有可能接近于实际功率缺额，功率缺额，具有较好的适应性。具有较好的适应性。11nffnf 关于频率级差的选择问题，有两种不同的原则：关于频率级差的选择问题，有两种不同的原则：（1 1）按选择
32、性确定级差按选择性确定级差 强调各级动作的次序，要在前一级动作以后还不能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。制止频率下降的情况下，后一级才动作。（2 2）级差不强调选择性级差不强调选择性 AFLAFL装置应遵循装置应遵循逐步试探求解逐步试探求解的原则，分多级切除的原则，分多级切除少量负荷，以达到较佳的控制效果。这就要求少量负荷，以达到较佳的控制效果。这就要求减小减小级差级差f f，增加总的频率动作级数，增加总的频率动作级数n n，相应地，相应地减少每减少每级的切除功率级的切除功率，这样即使两轮无选择性启动，切除，这样即使两轮无选择性启动，切除的负荷功
33、率不会过多，系统恢复频率也不会过高。的负荷功率不会过多，系统恢复频率也不会过高。三、每级切除负荷三、每级切除负荷P Pcut.icut.i的限值的限值 为确定各级的最优切除负荷量，按临界情况考虑：为确定各级的最优切除负荷量，按临界情况考虑：第（第（i i-1-1）级动作切除负荷后，系统的稳态频率正）级动作切除负荷后，系统的稳态频率正好是第好是第i i级的启动频率；而当第级的启动频率；而当第i i级动作切除负荷级动作切除负荷功率功率P Pcut.icut.i后，系统频率稳定在第（后，系统频率稳定在第（i i+1+1）级的动）级的动作频率；最末一级的启动频率是作频率；最末一级的启动频率是f fn
34、n，切除负荷功，切除负荷功率率P Pcut.ncut.n后，系统频率稳定在后，系统频率稳定在f fresres，依次推理计算，依次推理计算出出P Pcut.icut.i。四、四、AFLAFL装置的后备级（附加级、特殊级）装置的后备级（附加级、特殊级）在在AFLAFL装置的动作过程中，当第装置的动作过程中，当第i i级动作切除负荷后，级动作切除负荷后，如果系统频率继续下降，则下面各级会相继动作直如果系统频率继续下降，则下面各级会相继动作直到频率下降被制止为止。如果出现了这样的情况：到频率下降被制止为止。如果出现了这样的情况：第第i i级动作后，系统频率可能稳定在级动作后，系统频率可能稳定在f f
35、i i，它低于恢，它低于恢复频率的极限值复频率的极限值f fres.minres.min，但又不足以使下一级动作，但又不足以使下一级动作，因此要装设因此要装设后备级后备级，经延时，再切除部分负荷功率，经延时，再切除部分负荷功率，以便使频率能恢复到允许的限值以上。以便使频率能恢复到允许的限值以上。这样，我们常把前面介绍的自动按频率减负荷装置这样，我们常把前面介绍的自动按频率减负荷装置的各级称为基本级，而后备级又常被称为特殊级或的各级称为基本级，而后备级又常被称为特殊级或附加级。附加级。后备级的动作频率应不低于基本级第一级的启动后备级的动作频率应不低于基本级第一级的启动频率，频率，它是在系统频率已
36、经比较稳定时动作的，它是在系统频率已经比较稳定时动作的，为保证后备级确实是在基本级动作结束后系统频为保证后备级确实是在基本级动作结束后系统频率仍未回升至希望值时才动作，率仍未回升至希望值时才动作，后备级的动作要后备级的动作要带较长的延时带较长的延时，最小动作时间约为，最小动作时间约为101015s15s，最长，最长的动作时间可到的动作时间可到20s20s。后备级可后备级可按时间分为若干级按时间分为若干级，也就是其，也就是其启动频率启动频率相同，但动作时延不一样相同，但动作时延不一样，各级时间差可不小于，各级时间差可不小于5s5s，按时间先后次序分批切除用户负荷，以适应，按时间先后次序分批切除用
37、户负荷，以适应功率缺额大小不等的需要。在分批切除负荷的过功率缺额大小不等的需要。在分批切除负荷的过程中，程中，一旦系统恢复频率高于后备级的返回频率，一旦系统恢复频率高于后备级的返回频率，AFLAFL装置就停止切除负荷。装置就停止切除负荷。五、五、AFLAFL装置的配置装置的配置 电力系统中装设电力系统中装设AFLAFL装置，应根据电力系统装置，应根据电力系统的结构和负荷的分布情况，的结构和负荷的分布情况，分散装设在电分散装设在电力系统中相关的发电厂和变电所力系统中相关的发电厂和变电所。图。图6-36-3为为某一变电所的某一变电所的AFLAFL装置原理框图，装置原理框图，f f为为低频低频继电器
38、继电器，t t为为延时元件延时元件，KFKF为为跳闸执行回路跳闸执行回路。它由它由n n个基本级和个基本级和m m个附加级组成，每一级个附加级组成，每一级就是一套就是一套AFLAFL装置。装置。六、六、AFLAFL装置误动作的原因及防误措施装置误动作的原因及防误措施（1 1）当系统电压突然变化时，）当系统电压突然变化时，低频继电器触点抖低频继电器触点抖动动，可能导致，可能导致AFLAFL装置误动作。这种误动作只要装置误动作。这种误动作只要AFLAFL装置装置带有带有0.10.10.2s0.2s的延时即可防止的延时即可防止。（2 2）系统中）系统中旋转备用起作用之前，旋转备用起作用之前，AFLA
39、FL装置先行误装置先行误动作动作。特别是旋转备用大部分在水轮发电机组上的。特别是旋转备用大部分在水轮发电机组上的电力系统，系统中的旋转备用容量发挥作用需要一电力系统，系统中的旋转备用容量发挥作用需要一定的时间，调速机械动作较慢。为了防止这种误动定的时间，调速机械动作较慢。为了防止这种误动作，措施之一是作，措施之一是在在AFLAFL装置的前几级带一定的延时装置的前几级带一定的延时；也可也可在频率恢复到额定值时进行重合闸。在频率恢复到额定值时进行重合闸。（3 3）负荷反馈负荷反馈引起的误动作。在地区变电所某些引起的误动作。在地区变电所某些操作或在输电线路重合闸期间，负荷与电源会出操作或在输电线路重
40、合闸期间，负荷与电源会出现短时解列，该地区负荷中的旋转机组，如同步现短时解列，该地区负荷中的旋转机组，如同步调相机和异步电动机等，动能仍调相机和异步电动机等，动能仍短时反馈输送功短时反馈输送功率，在母线上产生一个电压率，在母线上产生一个电压，该电压逐渐衰减而该电压逐渐衰减而频率急剧下降频率急剧下降，如果不采取适当的措施，利用母，如果不采取适当的措施，利用母线电压检测频率的线电压检测频率的AFLAFL装置会错误地判断为系统频装置会错误地判断为系统频率降低而误启动，当该地区变电所很快恢复供电率降低而误启动，当该地区变电所很快恢复供电时，用户负荷已被错误地断开了。对于这种情况，时，用户负荷已被错误地
41、断开了。对于这种情况，在在AFLAFL装置中可采取如下措施：装置中可采取如下措施：1 1）加电流闭锁加电流闭锁。闭锁继电器可接于电源主进线上或。闭锁继电器可接于电源主进线上或变压器上，其触点与低频继电器变压器上，其触点与低频继电器触点串联触点串联，这样，这样，在电源中断时电流继电器不动作，将在电源中断时电流继电器不动作，将AFLAFL装置闭锁，装置闭锁，防止了误动作。为了防止正常运行但负荷过小时的防止了误动作。为了防止正常运行但负荷过小时的误闭锁，误闭锁，闭锁电流取值应小于最小负荷电流。闭锁电流取值应小于最小负荷电流。2 2）加电压闭锁加电压闭锁。闭锁继电器与低频率继电器接于同。闭锁继电器与低
42、频率继电器接于同一节点电压，其一节点电压，其触点串联触点串联，在电源中断时电压继电，在电源中断时电压继电器不动作，将器不动作，将AFLAFL装置闭锁。闭锁电压值的整定应保装置闭锁。闭锁电压值的整定应保证在送电线路恢复供电后，母线运行于最低电压时，证在送电线路恢复供电后，母线运行于最低电压时，AFLAFL装置不被闭锁，装置不被闭锁，一般取闭锁电压为（一般取闭锁电压为（0.650.650.70.7）倍的母线额定电压。倍的母线额定电压。3 3）加滑差闭锁加滑差闭锁。滑差闭锁就是利用频率下降至。滑差闭锁就是利用频率下降至AFLAFL装置动作频率的装置动作频率的变化速度（变化速度（d df fd dt
43、t）来区分是来区分是系统功率缺额引起的频率下降，还是负荷反馈电系统功率缺额引起的频率下降，还是负荷反馈电压造成的频率下降，从而决定是否进行闭锁。压造成的频率下降，从而决定是否进行闭锁。运行实践表明，频率下降速度运行实践表明，频率下降速度d df fd dt t3(Hz/s)3(Hz/s)可可认为是系统功率缺额引起的频率下降。而认为是系统功率缺额引起的频率下降。而d df fd dt t3(Hz/s)3(Hz/s)可认为是负荷反馈引起的频率下降。可认为是负荷反馈引起的频率下降。因因此，此，采用采用d df fd dt t3(Hz/s)3(Hz/s)作为滑差闭锁的条件。作为滑差闭锁的条件。4 4）
44、采用按频率自动重合闸来纠正采用按频率自动重合闸来纠正:AFLAFL装置装置发生此类误动作后，采用发生此类误动作后，采用d df fd dt t启动启动的重的重合闸装置是有效的补救措施。合闸装置是有效的补救措施。在实际使用在实际使用AFL装置时，针对具体的电力系统，还装置时，针对具体的电力系统，还需要注意一种情况：需要注意一种情况：当系统发生严重的有功功率缺当系统发生严重的有功功率缺额时，如果额时，如果AFL装置失灵，可能导致系统瓦解。装置失灵，可能导致系统瓦解。为了防止在这种情况下发电厂停运，在电厂中应考为了防止在这种情况下发电厂停运，在电厂中应考虑虑装设装设“低频自动解列低频自动解列”装置装
45、置。一旦发生上述情况，。一旦发生上述情况，发电厂中部分机组与系统解列，用来专门给厂用电发电厂中部分机组与系统解列，用来专门给厂用电和部分重要用户供电。和部分重要用户供电。作业：作业：1.某系统的负荷总功率为某系统的负荷总功率为PLN6400MW，若系统发，若系统发生功率缺额生功率缺额PL为为1100MW，设负荷调节效应系数，设负荷调节效应系数为为KL*=1.5，AFL装置动作后，希望系统恢复频率装置动作后，希望系统恢复频率为为fr=48.5Hz，求，求AFL装置应切除多少负荷功率？装置应切除多少负荷功率？2.名词解释：负荷的静态频率特性，电力系统的动态名词解释：负荷的静态频率特性，电力系统的动态频率特性，负荷调节效应频率特性，负荷调节效应3.AFL装置的作用有哪些？装置的作用有哪些？4.AFL装置为什么要分级动作？装置为什么要分级动作？5.AFL装置为什么要设置附加级，附加级为什么带较装置为什么要设置附加级，附加级为什么带较长延时？长延时？
