低频低压减载装置工作原理

低频低压减载装置工作原理

樊谕

临汾供电公司山西临汾041000

摘要：供电质量的改善，对提升重要用户供电的可靠性具有积极意义。低频低压减载装置的设置，不仅能够有效地保证重要用户的稳定供电，而且还能够及时地避免因频率和电压下降所引起的供电系统安全事故。本文基于低频低压减载的基本理论，重点分析了江西省某电网低频低压减载方案的调整情况，以期为促进电力系统的安全平稳运行提供一定的指导意义。

关键词：低频低压；调整方案；探究

现阶段，供电系统的规模逐渐增大，其网络结构的设置也日益复杂。尤其是负荷和机组容量的渐渐增大、交流超高压线路的出现以及新型的电力控制装置的不断呈现等，既给电力系统的安全运行提供了良好机遇，同时又带来一定挑战。现代互联电力系统的发展，使得传统的低频低压减载技术难以适应现代电力系统发展的要求，因而需要对传统的方案进行不断地调整，才能够更好地促进电力系统的安全稳定和经济运行。

1.低频低压减载的基本理论分析

低频低压减载作为整个电力系统中的最后一道防线，能够有效保证电网不会受到干扰，且还能够避免大面积停电事故的发生[1]。通常，低频低压减载方案分为传统法、半适应法、自适应法以及计算机辅助算法。

其中，传统法主要是电力系统根据系统运行的数据和预想事故，然后找出切负荷点，提出时延和切负荷量的相关科学方案。因此，低频低压减载传统法的设定较为简单，不需要配备较为复杂的继电器，应用较为广泛。系统的频率处于整定值时，系统中的继电器就会相应地切除一部分负荷。此时，系统的频率会继续低于第二轮整定值，且继电器也会相应地重复相关操作，直到频率恢复正常。经过多次实践证明，传统法能够良好地保证切负荷装置的运行。然而，这种方法往往会疏忽对具体运行环境的考虑，从而极易造成过切现象，以出现不必要的资源浪费。

半适应法则主要是随着某一频率点的频率变化速度来确定具体的切负荷量。如果频率变化的速度越快，那么系统需要切除的负荷就越多。一般而言，半适应法的频率变化率的测量点选择的频率下降，继电器的整定方法与传统法大致相似。相关人员可以根据频率的变化率来掌握系统功率的缺额情况，并确定减载量的大小。因此，加强对频率变化的测量在半适应法中显得非常关键。

自适应法是根据简化的系统频率响应模型，得出频率变化的初始值与导致电力系统频率下降的扰动负荷值的关系[2]。从理论的角度来看，自适应法能够较为准确地计算出切负荷的值，但是自适应法是在简化系统频率响应模型的基础上进行计算的，因而需要乘以相关的修正系数。虽然自适应法能够极大地改善电力系统的低频减载性，但是由于无法预知简化频率响应模型对切负荷的影响，且系统发电机在退出时，电力系统的惯性系数常常会发生变化，从而导致计算的结果与实际情况不相符合。

计算机辅助算法是现代信息技术发展的成果。互联网环境下信息数据的采集速度不断加快，从而显著地提高了电力系统的自动化和智能化程度。工作人员通过对数据采集系统中的信息进行全面地分析，并采用科学的算法，从而可以选择最优化的负荷方案。比如，遗传算法、模糊控制算法以及神经网络算法等，是常见的辅助算法。

2.低频减载方案的调整具体探究

2.1低频减载的基本要求

经过长期的电压运行试验，我国已经出台了与频率电压相关的详细指导规则。其中，《电力系统自动低频减负荷技术规定》[3]，中提出，当自动低频减负装置启动后，系统稳定运行的频率恢复至少要超过50Hz水平。如果系统所承担的负荷过大，那么极易出现系统频率过调的现象。在实际的运行过程中，如果因为各种因素的影响，出现功率缺额现象，可能会对负荷进行相应地切除，并对系统部分的功能进行保留。

同时，在特定的情况下，系统的频率出现下降时，则应该尽量地保证系统低频值所经历的时间大小。其中，机组中的自动低频保护会与电网间的联络线进行调解，并及时地保证机组的联网运行。电力系统正常运行时，应该保证最高运行的电压不能超过系统的额定电压，最低电压不能对电力系统的运行环境造成一定影响。空载线路在充电的过程中，衰减后线路末端的电压会自动地降低。此时，整个电力系统运行的持续时间应该要小于20分钟。

低频减载方案的整体原则应该是：当外部的电源输入电网之后，省网内部的低频减载动作会自动地恢复到频率运行的正常状态，同时也会适当地保留一定裕度。整个省内区域的电网事故在解列之后，低频减载动作会继续恢复正常运行状态。

2.2低频减载方案探究

通常来说，电力系统传统的低频减载方法会存在一些缺陷。如，整个系统中的负荷模型没有考虑电压对负荷的影响。因为在电力系统的实际运行过程中，有功功率会对电力系统的频率造成一定的干扰，从而容易出现偏移的现象，同时也会对电压产生不利影响。此时，在动态的过程中，ZIP负荷模型的使用，都会对系统发生故障后的负荷水平造成负面影响，进而影响整个系统频率的动态过程。传统的大多数低频减载方案都没有将发电机的调速系统列入研究对象中，多采用的是切负荷量和负荷调节对缺额的功率进行补偿。电力系统在频率的下降过程中的有功出力会随着时间的变化而不断地增加[4]。因此，在对低频减载方案进行调整的时候，系统各个动作的运行不仅要考虑负荷频率的调节因素，而且还要卡了发电机对电力系统频率的调节作用。如果电力系统要正常运行，就应该根据实际运行环境对低频减载方案进行不断地优化。

目前，大多数的发电机调速系统所采用的改善方法为单机模型分析法（如下图1所示）。

电力系统中频率的主要特征与负荷的功率息息相关。在对低频减载进行整定的过程中，需要保持首轮动作频率和最低频率以及级差等保持一致，且在对每一轮的减载量进行计算的过程中，应该从仿真的角度对系统频率进行调节。当系统自动地低频减负装置的动作在运行时，需要对不同级差的启动负荷进行切除。系统需要引入恢复级，以保证整个电力系统的频率能够恢复到正常水平。同时，恢复级可以依照实际的时延情况，划分为若干不同的等级。简单地说来，电力系统的启动频率相同，但是系统的动作时延可以出现不同。当电力系统出现故障之后，工作人员要考虑分区频率特性差异对低频减载方案的影响。低频减载方案的设计应该与当地全网频率的安全和片网频率的安全性相联系。因此，在实际的低频减载方案的调整过程中，应该要对能够满足全网频率安全的低频减载方案进行分析和计算。同时，根据各个片网的运行频率特征，计算出相应的能够满足片网频率安全的低频减载方案。其次，工作人员还要从全网低频减载的调整角度出发，对各个片网的低频减载方案进行调整，并能够最大程度地满足系统的良好运行。最后，工作人员还应该将调整后的低频减载方案进行仿真校核，以考察该方案是否会对实际的电力系统运行造成不利影响。

3.结语

综上所述，低频低压减载是保障电力系统安全稳定运行的有效手段。因此，在实际的电网系统运行的过程中，各地区要充分地结合本地的实际情况，制定科学的调整方案，以提高电力系统运行的安全性。同时，低频低压减载调整方案的制定需要从整体着眼，且兼顾局部，才能够有效地提升供电质量。

参考文献：

[1]王研.宁东电网低频低压减载方案调整分析.宁夏电力.2011，12（06）.

[2]杨卫东，庄侃沁，徐泰山，曹路，宋晓芳，黄志龙，董宸，尹玉君.华东电网低频低压减载方案研究.华东电力.2009，10（06）.

[3]周霞，罗凯明，李威，李琳，周磊，罗剑波.江苏分区电网低频低压减载方案适应性分析.江苏电机工程.2012，03（03）.

[4]杨燕萍.地区电网低频低压减载方案制定与校核探讨.中国电力教育.2011，11（20）.