按频率自动减负荷装置AFL电力系统的频率特性n低频运行的危害低频运行的危害n系统频率长期低于系统频率长期低于49.5Hz时，时，汽轮机的叶片汽轮机的叶片会发生共振，会发生共振，导致机械损伤，甚至断裂，造成事故。导致机械损伤，甚至断裂，造成事故。n火电厂火电厂厂用机械出力下降厂用机械出力下降，发电厂出力减少，有功缺额加，发电厂出力减少，有功缺额加剧，频率进一步下降。剧，频率进一步下降。若不能及时处理若不能及时处理，会造成系统，会造成系统频率频率崩溃。崩溃。n引起发电机转速下降。对引起发电机转速下降。对某些励磁系统来说，励磁电压相某些励磁系统来说，励磁电压相应降低，应降低，系统电压随之下降，严重时造成系统电压崩溃。系统电压随之下降，严重时造成系统电压崩溃。n影响影响测量仪表准确性和用户产品质量测量仪表准确性和用户产品质量。n按频率自动减负荷装置：按频率自动减负荷装置：当系统频率降低时，根当系统频率降低时，根据频率下降的程度自动断开相应负荷，阻止频率降低，据频率下降的程度自动断开相应负荷，阻止频率降低，并使系统频率迅速恢复到给定的数值。并使系统频率迅速恢复到给定的数值。电力系统的频率特性n负荷的静态频率特性负荷的静态频率特性电力系统的总有功负荷电力系统的总有功负荷P L .和系统频率和系统频率f之间的关系。之间的关系。根据负荷消耗的有功功率与频率的关系。根据负荷消耗的有功功率与频率的关系。 电力系统的负荷一般分为三类：电力系统的负荷一般分为三类：n负荷消耗的有功功率与频率无关；负荷消耗的有功功率与频率无关；n负荷消耗的有功功率与频率的一次方成正比；负荷消耗的有功功率与频率的一次方成正比；n负荷消耗的有功功率与频率的二次、三次、高次方成正负荷消耗的有功功率与频率的二次、三次、高次方成正比。比。n负荷的调节效应负荷的调节效应由负荷的静态频率特性可见，系统的频率下降时，负荷消由负荷的静态频率特性可见，系统的频率下降时，负荷消耗的有功功率随之减少；反之增高。这种负荷消耗的有功耗的有功功率随之减少；反之增高。这种负荷消耗的有功功率随频率变化的现象，称为负荷的调节效应。功率随频率变化的现象，称为负荷的调节效应。n负荷的调节效应系数负荷的调节效应系数KL= P L ./ f 式中：式中：P L . P L. P L.N （ P L.N 为系统额定频率时的总有为系统额定频率时的总有功功率）；功功率）；f f f N 实际常用百分数或标么值表示：实际常用百分数或标么值表示：KL= P L ./ f（ PL. PL.N ）/P L.N /(f f N ) / f N = P L .*/ f*0 f f N P L . P L .N P L .P L .f负荷的静态频率特性110%100%物理意义：系统频率每变化物理意义：系统频率每变化1，系统消耗的有功功，系统消耗的有功功率相应变化率相应变化KLKL与地区和季节有关与地区和季节有关n负荷的调节效应的存在负荷的调节效应的存在有利于补偿有功功率的缺有利于补偿有功功率的缺额额，有利于电力系统的稳定运行。其结果，有利于电力系统的稳定运行。其结果是将运是将运行于一个较低的频率下行于一个较低的频率下。n系统有功功率缺额较大时，系统有功功率缺额较大时，仅靠负荷调节效应仅靠负荷调节效应，会使系统运行频率很低，破坏电力系统的安全运会使系统运行频率很低，破坏电力系统的安全运行。因此，行。因此，必须借助于必须借助于AFL切除一部分不重要负切除一部分不重要负荷，荷，保证电力系统安全运行。保证电力系统安全运行。n电力系统的动态频率特性电力系统的动态频率特性系统出现有功功率缺额而频率下降时，系统频率由额系统出现有功功率缺额而频率下降时，系统频率由额定频率变化到一个新的稳定频率的过程。定频率变化到一个新的稳定频率的过程。f = f + ( f N f ) e - t / T f 对按频率自动减负荷装置的基本要求对按频率自动减负荷装置的基本要求n系统出现有功功率缺额系统出现有功功率缺额P L a时，时，仅靠负荷调节效应仅靠负荷调节效应，新的稳定频率为新的稳定频率为（ P L . P L . N ）/ P L . N = KL (f f N ) / f N 计及计及P L aP L . N P L . ，有有f f N 1(1/ KL ) (P L a / P L . N ) （1）例如：正常时总负荷例如：正常时总负荷500MW， KL =1.5， 切切除发电功率除发电功率60MW（ P L a =60MW），）， f=501(1/1.5)(60/500)=46Hz,频率水平较低，必须由频率水平较低，必须由AFL切除负荷。切除负荷。设切除负荷设切除负荷P c u t =50MW， f f N 1(1/ KL ) (P L a - P c u t) / （P L . N -P c u t ) f =49.3Hz基本要求：基本要求：nAFL动作后，应使系统频率回升到恢复频率内。动作后，应使系统频率回升到恢复频率内。我国电力系统规定恢复频率不低于我国电力系统规定恢复频率不低于49.5Hz 。n为使为使AFL充分发挥作用，应有足够的负荷接于充分发挥作用，应有足够的负荷接于AFL上。上。按式（按式（1）计算出现最严重功率缺额）计算出现最严重功率缺额P L a .m a x 时，时，系统恢复到恢复频率时应接入的负荷数系统恢复到恢复频率时应接入的负荷数P c u t . M a x 。P c u t . M a x =(P L a .m a x KL f* P L . N ) / (1 KL f* )f*=(f f N ) / f NnAFL应根据系统频率下降的程度切除负荷应根据系统频率下降的程度切除负荷AFL切负荷宜采用分级切除，逐步逼近的办法。切负荷宜采用分级切除，逐步逼近的办法。 AFL切除负荷时，应先切除不重要的负荷，必要切除负荷时，应先切除不重要的负荷，必要时再切除较为重要的负荷。时再切除较为重要的负荷。nAFL装置各级动作频率确定应符合系统要装置各级动作频率确定应符合系统要求求n首级动作频率。考虑系统稳定性同时兼顾能充首级动作频率。考虑系统稳定性同时兼顾能充分发挥旋转备用的作用，一般不超过分发挥旋转备用的作用，一般不超过49.1Hz。n末级动作频率。由系统允许的最低频率下限决末级动作频率。由系统允许的最低频率下限决定，并留有定，并留有0.30.5Hz的裕度。的裕度。n动作频率级差动作频率级差（1）强调选择性。）强调选择性。（2）不强调选择性，减小级差。）不强调选择性，减小级差。 0.10. 3 Hzn动作级数动作级数Nn动作时间。为防止系统频率短时波动时误动，动作时间。为防止系统频率短时波动时误动，带带0.150.5秒延时。秒延时。 nAFL应设附加级应设附加级附加级设较长延时（因此时频率已较稳定，一般附加级设较长延时（因此时频率已较稳定，一般为为1020秒），动作频率取恢复频率下限。必要时秒），动作频率取恢复频率下限。必要时附加级可以分成若干级，各级动作频率相同，用附加级可以分成若干级，各级动作频率相同，用延时区分各级动作顺序。延时区分各级动作顺序。按频率自动减负荷装置nAFL配置配置n根据系统结构和负荷的分布情况，分散装设在相关的发电根据系统结构和负荷的分布情况，分散装设在相关的发电厂和变电所厂和变电所n系统频率下降到系统频率下降到f i 时，全系统所有第时，全系统所有第i轮轮AFL均动作，断开均动作，断开相应负荷。相应负荷。nAFL误动作原因及防止误动措施误动作原因及防止误动措施n误动原因误动原因n旋转备用未充分发挥作用旋转备用未充分发挥作用n供电电源中断，负荷反馈供电电源中断，负荷反馈n防止防止AFL误动的措施误动的措施n给给AFL适当延时，防止频率短时波动和旋转备适当延时，防止频率短时波动和旋转备用未充分发挥作用前误动。用未充分发挥作用前误动。n加快保护、加快保护、AAT、ARC动作时间，缩短供电中动作时间，缩短供电中断时间，防止负荷反馈。断时间，防止负荷反馈。n增加低电压或低电流闭锁，供电中断时闭锁增加低电压或低电流闭锁，供电中断时闭锁AFLn采用频率变化闭锁采用频率变化闭锁 d f/d t 3Hz/s时，可以认为是功率缺额引起的频率下降时，可以认为是功率缺额引起的频率下降d f/d t 3Hz/s时，可以认为是负荷反馈引起的频率下降时，可以认为是负荷反馈引起的频率下降n采用按频率自动重合闸纠正其误动采用按频率自动重合闸纠正其误动非功率缺额引起非功率缺额引起AFL误动作，频率回升快（误动作，频率回升快（ d f/d t大）；功率缺额引起大）；功率缺额引起AFL 动作后频率回升慢。动作后频率回升慢。根据频率变化率将误切的负荷投入。根据频率变化率将误切的负荷投入。n微机型微机型AFL介绍介绍n功能功能n正常频率监视正常频率监视n频率闭锁功能：系统频率高于频率闭锁功能：系统频率高于49.6Hz时闭锁跳时闭锁跳闸出口中间继电器闸出口中间继电器n频率变化闭锁：频率变化闭锁： d f/d t 3Hz/s时闭锁跳闸出口时闭锁跳闸出口中间继电器中间继电器n低频率动作：设有四级动作出口，动作后切除低频率动作：设有四级动作出口，动作后切除相应负荷相应负荷n频率变化量动作：频率变化量动作： d f/d t大于整定值时，动作大于整定值时，动作后切除相应负荷后切除相应负荷n低电压和低电流闭锁：电压和电流小于整定值低电压和低电流闭锁：电压和电流小于整定值时闭锁跳闸出口中间继电器，并发信号时闭锁跳闸出口中间继电器，并发信号n硬件结构和原理硬件结构和原理T=N/f c f =f c /N