按频率自动减负荷装置的基本原则和优化策略

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：系统内多个变电所内安装的多个AFL装置组成一个系统，共同防止系统有功缺额导致频率崩溃，每个变电所内的AFL装置可以是某一级也可以是若干级，同一级切除负荷的任务也可由几个变电所的AFL装置共同完成。如果发生故障期间，AFL装置即因系统频率短时的下降切除了部分负荷，当继电保护切除了故障后，被切除的负荷无法自动恢复供电，降低了供电可靠性。

1.切除负荷的总容量和切除负荷的选择原则

(1)切除负荷总容量的确定。在各种典型的运行方式下，考虑到各种可能发生的事故情况，从而找出最大的系统功率缺额。对于各地区切除负荷量的要求，除了应按满足全系统要求切除的总负荷量之外，还应考虑本地区内发生严重事故时的要求。

(2)切除负荷的选择。按下述原则选择被切除的负荷：

1)应考虑切除次要的负荷，且切除之后不会影响到设备及人身的安全。

2)切除后不应影响电力系统有关设备的运行安全，例如，造成其他运行设备的过载及功率的更新不合理分配。

3)必要时，还可切除部分较为重要的负荷。

2.按频率自动减负荷的首级和末级动作频率的确定

(1)首级动作频率：

1)对于以火力发电厂为主的电力系统为48.5～49Hz。

2)对于以水力发电厂为主的电力系统为48～48.5Hz。

(2)末级动作频率：

1)对于高温高压电厂的电力系统为47～48Hz。

2)对于无高温高压电厂的电力系统为47Hz。

按静态稳定所允许的最低频率为46Hz。

3.按频率自动减负荷装置级差和级数的确定

1)对于装设机电型频率继电器的电力系统为0.5Hz。

2)对于装设数字式频率继电器的电力系统为0.25Hz。

4.各级整定原则

(1)基本级。基本级按首级动作频率、末级动作频率、级差考虑，分为若干级。按动作后仅能制止频率下降、防止频率崩溃的原则整定，AFL 装置动作后系统的恢复频率不要求太高，应在恢复频率范围内，一般为47～48.5Hz，保证调度人员处理时不会发生频率崩溃，AFL装置动作后由调度人员处理，最终将系统频率拉回正常水平。基本级动作时间一般为0.3～0.5s。

(2)特殊级。当系统频率较长时间低于恢复频率低限 (例如47Hz)时，由特殊级再切除部分负荷确保系统恢复频率满足要求(频率恢复到47～48.5Hz之间)。

特殊级启动频率为恢复频率低限(例如47Hz)，特殊级的动作时间一般为15～20s。

(3)AFL的配置。系统内多个变电所内安装的多个AFL装置组成一个系统，共同防止系统有功缺额导致频率崩溃，每个变电所内的AFL装置可以是某一级也可以是若干级，同一级切除负荷的任务也可由几个变电所的AFL装置共同完成。(https://www.chuimin.cn)

5.几种闭锁措施

(1)电流、电压闭锁。如图8-11所示，线路停电导致变电所B 停电。如果变电所B所带负荷中大型电动机较多，由于大型电动机工作特点，变电所B 母线电压由正常运行电压降为零有一个暂态过程，期间母线电压频率、电压幅值均有一个下降过程。此时，AFL装置若因测量到母线电压低频率而切除负荷属于多余动作，因为已经停电又断开部分出线的断路器，当系统恢复供电时必须人工操作将断开的断路器合上。

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图8-11　电流、电压闭锁图

为了防止停电时AFL装置误动，引入了电流、电压闭锁，又称无流闭锁、无压闭锁。当发生如图8-11所示情况时，由于电流、电压水平远低于正常运行值，无流闭锁、无压闭锁部分动作，闭锁AFL装置出口回路以避免误动。

(2)滑差闭锁。当电力系统发生故障时，故障点有一个相当大的功率消耗，短时间内会形成较大的功率缺额。当继电保护动作、将故障切除后，这个功率缺额也将随之消失。如果发生故障期间，AFL装置即因系统频率短时的下降切除了部分负荷，当继电保护切除了故障后，被切除的负荷无法自动恢复供电，降低了供电可靠性。

为了避免系统故障导致AFL 装置误切负荷，设置了滑差闭锁，判据为频率变化率，即df/dt。当系统发生故障时，有功缺额大，频率下降很快，df/dt大于设定值判据成立，闭锁AFL装置出口回路，防止误切负荷。

6.AFL装置实现

AFL曾经为一个单独的装置，采用晶体管电路以及集成电路构成的频率检测元件；随着微机保护的广泛使用，AFL已经融入数字化保护，由微机保护的一个软件模块实现，当满足低周减载条件时保护发出跳闸命令。低周减载条件如下：

(1)三相电压平衡，且电压大于设定值(满足无压闭锁条件)。

(2)df/dt小于设定值(满足滑差闭锁条件)。

(3)频率低于设定值。

(4)达到设定延时。

(5)线路负荷电流大于设定值(满足无流闭锁条件)。

另外电力系统无功的缺额会引起电压下降，当电压降低过多时，电厂辅机由于电压下降导致出力下降将导致发电机发出无功的减少，进一步加大无功缺额，严重时也会引起电力系统崩溃，称为电压崩溃。为了防止电压过度下影响电力系统运行安全，在微机保护里还可以配置低压减载的功能，低压减载条件如下：

(1)三相电压平衡，任一相电压低于设定值。

(2)任一相电压高于16V (防止系统故障时低压减载误动)。

(3)低压变化率低于设定值(类似AFL中的滑差闭锁，防止故障时误动)。

(4)达到设定延时。

(5)线路负荷电流大于设定值。

低周减载与低压减载功能可以由微机保护定值中的控制字投入或退出。

按频率自动减负荷装置的基本原则和优化策略

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