简析变电站低频减载系统
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摘要：为了提高供电质量，保证重要用户供电的可靠性，当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时，根据频率下降的程度，自动断开一部分不重要的用户，阻止频率下降，以使频率迅速恢复到正常值，这种装置叫做自动低频减载装置。电力系统自动低频减载装置过去叫低周减载，现在的标准叫法为低频减载，是电力部门在电网频率下降超出允许范围时（如低于49Hz），切除部分非重要用户的一种技术手段。
中图分类号：TM633 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0130-02
反映电力系统有功功率是否平衡的质量指标有很多，其中频率是一个重要因素。发电机的转速直接影响了电力系统的频率，当频率大于额定值时，有功功率在系统内部会有盈余，当频率小于额定值时，有功功率在系统内部会有短缺，发电机输出电磁功率随着有功负荷的变化而变化。
1 电力系统频率降低的危害
（1）电力系统的频率下降会直接导致发电厂的厂用机械出力大大降低，其必然的结果是影响发电设备的正常工作，使发电机的有功出力不断减少，整个系统的频率也会不断地减小。（2）系统频率降低，会减小励磁机的转速。一般情况下，励磁机发出的无功功率在励磁电流一定时会减少。而异步电动机、变压器的励磁电流会随着频率的减小而不断增加，也会增加无功损耗。这样会给电力系统的无功平衡和电压调整带来难度，直接影响整个系统的正常运行。（3）用户的生产效率在电力系统长时间处于49.5Hz或者49Hz以下时会逐渐降低。事实上偏差0.2Hz是系统内允许的误差，因此，可以说，电力系统不能长时间在49～49.5Hz以下运转。一旦发生事故，整个系统应该保持在47Hz以上，瞬间的值大小应大于45Hz。因此，第一时间内切断部分负荷是在电力系统发生功率缺额的事故时的最好办法。
2 低频减负荷的控制方式
假定变电站馈线母线上有多条配电线路，根据这些线路所供负荷的重要性，分为基本级和特殊级两大类。把一般负荷的馈线放在基本级，重要负荷线路放在特殊级里。各线路按轮设置，故障时先切除基本级线路后再切除特殊级线路。
3 低频减负荷的实现方法
实现低频减负荷的关键在于测频。近年来，电网运行方式在科学技术、电力技术迅速发展的大环境下逐渐变得多样化和复杂化，可靠性在电力系统内部受到的考验越发严重。传统的频率继电器由于级差大，级数少等缺点的局限性已经不能适应系统中出现的不同频率缺额的情况，更不能在系统频率下降时进行及时恢复，导致最后的结果是重合闸的功能难以实现。随着计算机在变电站的自动装置中的广泛应用，新型的低频减载装置已经形成，其功能也日益完善，代替传统的低周减载系统已成趋势。目前，实现低周减载的方法有两种，主要的途径是通过计算机来实现。（1）采用专用的装置来实现，这种装置就是前面说的把线路按轮设置，然后按系统故障情况去切除负荷。（2）把低频减负荷的控制分散到馈线保护中。现在的微机保护几乎都是面向对象设置的，每回线路配一套保护装置，在线路保护中，增加一个测频环节，便可以实现对负荷的控制，对各回线路轮次安排考虑的原则和前面说法相同，这种控制方法容易实现，结构也简单，今后会越来越多地被采用。
4 对低频减负荷装置的基本要求
（1）当电力系统内部出现功率缺额时，应该在任何运行方式下都能够进行合理的减小负荷，能够在最短的时间内将系统频率保持在一个正常范围内，避免其值下降到危险点以下。（2）为了避免因切除负荷导致超调和悬停现象的出现，在减少负荷时应该适度。（3）一旦因为线路故障或跳闸导致整个系统压力减小时，应立即闭锁，低频减载装置。（4）一般来说，一旦低频振荡在电力系统内部发生，应保持原有状态，等待检测。
5 低频减负荷装置的特点
（1）具有先进的测频方法，精度较高的测频，低频减载负荷装置是由单片机和大规模集成电路组成的，单片机能够被充分利用，测频精度能够不断提高。（2）可以采用频率下降速率作为判据或闭锁条件。当系统发生严重的功率缺额事故时，系统频率下降的速率快。（3）容易扩展重合闸功能。在软件方面改进或完善可以实现一些功能，例如：扩展自动化重合闸功能。这样一旦发生有功功率缺额事故时，低频减负荷装置能够迅速地完成切除部分负荷这一动作。这样的设置所具有的优点是，防止装置误动，在有功缺额的事故消除后及时恢复供电。
6 现阶段低频减载装置存在的问题
（1）检验设备落后，尤其是在低频装置检验这一方面，没有专门的检验设备，无法进行专业系统的检验。（2）对低频自动减载装置缺乏认识，认为减载装置是限电设备，在方案具体实施阶段存在应付之嫌。（3）低频减载装置的工作人员在专业知识方面存在缺陷，检验的准确度有待提高，检验的项目也不是很多。（4）不能灵活掌握低频减载设备的传动方法，低频减载回路报告上是百分之百的落实、正确，而实际上却往往有回路不通的现象。
7 结语
由于电网的不断发展，对电网的安全运行要求也越来越高。城市的建设、工业的发展、人民生活质量的提高，都对电网的安全运行提出新的要求。低频、低压减载作为保电网安全稳定运行的最后一道防线，是电力系统在发生重大事故后切除部分负荷以保电网稳定而采取的特殊手段。在电网发生事故频率下降时，低频减载准确可靠切除负荷，保持电源和负荷重新平衡，防止因频率大幅度下降而造成系统瓦解，对电网安全稳定、经济运行极为重要。低压减载能有效防止极端情况下系统崩溃造成的大面积停电，保证重要负荷的供电，我地区电网相对薄弱，低频减负荷装置的应用，能更好地保证供电质量。不仅如此，在日常的工作中，对变电站的低频减负荷装置应高度重视。在检修过程中，对装置本身动作的正确性要做传动试验，并记录动作的情况。对装置本身出现的问题要及时消缺，防止装置的异常运行，对其构成的回路要认真检查，以便在出现故障的时候能顺利地切除负荷，达到预想的目的。保证低频减负荷系统的正常运行的同时，也是在保证电网安全经济运行。
参考文献
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[2] 程晓荣，侯思祖，赵惠兰，金广厚.PLC对电能质量和电气设备的影响[J].电力系统通信，2004，（12）.
作者简介：杨宏（1985-），女，内蒙古多伦人，中国神华能源股份有限公司胜利能源分公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。