按频率自动减负荷装置

第五章按频率自动减负荷装置本章重点AFL的作用及实现基本原则及工作原理微机AFL装置构成原理教学目的:了解低频运行危害、频率特性和AFL装置误动原因及防止措施。掌握AFL的作用及实现基本原则；AFL装置接线原理、数字式频率继电器工作原理；微机AFL装置构成原理。一、低频运行的危害第一节电力系统的频率特性低频运行的危害4.频率降低，破坏电能质量，使用户生产力下降1.频率雪崩2.电压崩溃3.危及汽轮机指与同步发电机励磁电压的建立、调整及必要时使其电压消失的设备和电路构成的系统。按频率自动减负荷装置AFL定义作用阻止频率过度降低，以保证系统稳定运行和重要负荷的连续供电。二、负荷的静态频率特性1.负荷的静态频率特性指电力系统的总有功负荷与频率的关系。332210fKfKfKKPL2.负荷调节效应的概念及作用负荷调节效应是指当系统频率变化时，负荷吸取的有功功率随着变化的现象。作用电力系统存在功率缺额时将引起频率下降，而频率下降时相应的负荷功率也随之减小，补偿了功率缺额，有可能使系统稳定运行在一个较低的频率上。***fPfffPPPKLNNNLNLLL三、电力系统的动态频率特性电力系统的动态频率特性指电力系统出现有功功率缺额时系统频率从额定频率变化到稳定频率的过程。fTtNeffff)(第二节按频率自动减负荷装置工作原理•当系统发生严重功率缺额时，装置的任务是迅速断开相应数量的用户，恢复有功功率的平衡，使系统频率不低于某一允许值，确保电力系统安全运行，防止事故的扩大。一、AFL装置所接负荷容量的确定•AFL装置切除负荷的总额应根据电力系统实际可能发生的最大功率缺额来确定假设系统最大功率缺额为正常运行时系统负荷总功率为接入AFL装置负荷总额为额定频率与恢复频率之差为maxuPmaxLPNLPreNff则可得：**maxmax1fKPfKPPLNLLuL例：某电力系统在正常运行时发电功率为2800MW，负荷调节效应系数K=2；在一次事故中，断开300MW的发电功率，如果不自动减负荷，系统的稳定频率是多少？若频率恢复到48.5赫兹，应切除多少负荷？解：系统稳定频率为50×(1-1/2×300/2800)=47.32(Hz)切除的负荷为(300-2×0.03×2800)/(1-2×0.03)=140.4(MW)二、AFL装置的分级实现•1.AFL装置应根据频率下降的程度分级切除负荷•自动按减负荷分级实现的原则：为提高供电可靠性，应尽量减少负荷，需断开的负荷应根据用户的重要程度(负荷等级)分级切除，最次要的用户安排在第一级，先切除，然后依次类推。AFL装置逐级逼近的方法来求每次事故所产生的功率缺额应断开的负荷数值。2.AFL装置第一级动作频率的确定ytKffff211fffNn一般整定在48～48.5Hz3.AFL装置最后一级动作频率的确定由系统允许的最低频率确定，一般不应低于46～46.5Hz4.频率级差△f及AFL装置级数的确定5.AFL装置动作时间的确定附加级的动作频率一般为48～48.5Hz，动作时间一般为10～25秒一般允许AFL装置带0.5秒延时6.AFL装置应装设附加级本节小结1)AFL装置及作用2)负荷静态频率特性与动态频率特性、负荷调节效应3）实现AFL装置工作原理作业1.某系统发电机的出力保持不变，负荷调节效应系数K值不变，投入相当于30％负荷，切除相当于30％负荷的发电功率，此两种情况下，系统的稳定频率是否相等？试说明之。•2.某系统如图所示，其中3QF装有AAT装置，在发电功率保持不变的前提下，线路CE上发生永久性故障，试求A系统的稳定频率是多少？若频率要恢复到48.5HZ，应切除多少负荷?(取负荷调节效应系数KL=2)一、AFL装置的原理接线第三节按频率自动减负荷装置•电力系统装置由级基本段以及若干级后备段所组成，它们分散配置在电力系统的变电所中，其中每一级就是一组装置。典型的AFL装置原理接线•由低频率继电器、时间继电器、中间继电器构成数字式频率继电器原理框图电压信号经低通滤波器滤波，得到正弦波信号，经过方波形成器及单稳态触发器后，得一个脉宽为4~5us的脉冲，脉冲周期正好与输入电压周期相同。脉冲信号加至计数器JS的清零端R，于是，在输入信号的每一周期开始时，计数器被清零。在两个输入电压脉冲信号间，对频率为200KHz的石英振荡器的时钟脉冲数计数，计数值为N。ZHNTf310211则输入电压的频率为：JS输出送到3个工作回路：正常监视回路J，闭锁回路B，输出回路O。每一个回路均由频率整定电路PZ与脉冲展宽电路ZK组成。各回路的频率整定值不同。一般有PZJ整定为51Hz，PZB整定为49.5Hz，PZO则根据装置的动作频率要求确定。当JS测出的频率值小于PZ的整定值时，相应PZ有脉冲输出，并经ZK展宽成连续信号。电压正常，则YJ输出使XDJ发光，同时中间继电器ZJJ动作，起监视作用•当系统频率低于额定值后，闭锁回路起动，经TB延时，并在负荷电流大于闭锁值，闭锁电路I＜有输出，YB2满足“与”条件，闭锁电路导通，使XDB信号发光，同时中间继电器ZJB动作，ZJB的常开接点闭合，使出口中间继电器ZJO作好接通的准备，允许切除负荷。•当系统频率下降到PZO的整定值或以下，且电压、电流均不低于闭锁值时，出口回路经TO延时后使信号灯发光，中间继电器ZJO动作，完成切除负荷任务。二、防止AFL装置误动作措施(一)电压突变时，低频率继电器触点抖动产生误动措施：AFL装置带0.5秒动作延时(二)小容量系统发生短路时引起负荷有功功率增加而造成频率下降，发生误动措施：加速切除故障；AFL前几级带较长时限；采用按频率重合闸(三)水轮发电机旋转备用容量起作用之前，AFL可能误动作。措施：AFL前几级带长5秒的时限；采用按频率起动重合闸(四)供电电源中断时，负荷电动机反馈使AFL误动作。•措施：•1）加速ARD或BZT装置动作时间•2）AFL带时限•3）加电流闭锁或电压闭锁•4）采用按频率自动重合闸第4节微机型自动按频率减负荷装置微机型自动按频率减负荷装置主要由主机模块、频率的检测、闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、开关量输出、串行通信接口等六部分组成。微机型自动按频率减负荷装置硬件原理框图一、主机模块MCS-96系列单片机中的80C196是16位单片机，片内有可编程的高速输入/输出HIS/HSO,可相对于内部定时器配合软件编程就能具有优越的定时功能；片内具有8通道的10位A/D转换器，为实现AFL的闭锁功能提供了方便；片内的异步、同步串行口使该微机系统可以与上级计算机通信。二、频率的检测将系统的电压由电压互感器TV输入，经过电压变换器变换成与TV输入成正比的、幅值在±5V范围内的同频率的电压信号，再经低通滤波和整形，转换为与输入同频率的矩形波，将此矩形波连接至intel80C196单片机的高速输入口HIS-0作为测频的启动信号。可以利用矩形波的上升沿启动单片机对内部时钟脉冲开始计数，而利用矩形波的下降沿，结束计数。根据半周波内单片机计数的值，便可推算出系统的频率。三、闭锁信号的输入•为了保证AFL装置的可靠性，在外界干扰下不误动，以及当变电所进、出线发生故障，母线电压急剧下降导致测频错误时，装置不致误发控制命令，除了采用df/dt闭锁外，还设置了低电压及低电流等闭锁措施。四、功能设置和定值修改AFL装置在不同变电所应用时，由于各变电所在电力系统中的地位不同，负荷情况不同，因此装置必须提供功能设置和定值修改的功能。对各级次的动作频率的定值和动作时限，以及各种闭锁功能的闭锁定值，都可以在装置面板上设置或修改。五、开关量的输出在AFL装置中，全部开关量输出经光电隔离可输出如下三种控制信号：（1）（2）（3）报警信号：指示动作级次、测频故障报警等。跳闸命令：用以按级次切除该切除的负荷。重合闸动作信号：对于设置重合闸功能的情况，则能够发出重合闸动作信号。六、串行通信接口提供RS485和RS232的通信接口，可以与保护管理机等通信。本节小结1)AFL装置原理接线2)数字式频率继电器工作原理3)防止AFL装置误动作措施4)微机型AFL装置由主机模块、频率的检测、闭锁信号的输入、功能设置和定值修改、开关量输出、串行通信接口等六部分组成。感谢您的关注