低频低压减载装置的主要功能和工作原理

1.前言

       低频低压减载装置是电力系统安全稳定运行的最后一道重要防线，其核心功能是在电力系统发生严重有功缺额或无功不足而导致系统频率或电压持续下降时，快速、自动地切除预先设定的部分电力负荷，阻止系统崩溃，争取在系统失稳前将其拉回稳定运行状态。

它们通常在以下情况被激活：

       大面积电源突然断开（如大型发电机组跳闸、大型输电通道中断）导致有功功率严重短缺；

       局部或全网无功补偿严重不足导致电压持续下滑；

       连锁故障蔓延过程中，作为稳定控制体系的最后环节启动。

2. 低频减载装置主要功能与工作原理

低频减载装置功能：

       维持频率稳定：在系统发生严重的有功功率缺额时，防止系统频率崩溃。

       恢复频率正常：通过快速切除部分非关键负荷，减少有功需求，使发电与用电重新平衡，使频率回升并稳定在安全范围内。

       防止发电机跳闸：保护发电机组避免因低频率引发的过电流保护动作而脱网。

低频减载装置工作原理：

       实时监测：持续测量连接母线（通常是站用母线）的系统频率。

       定值比较：设置多级（通常为4-8级）逐步降低的频率动作值（例如第一级49.0Hz，第二级48.8Hz，...）以及时间定值（例如0.1s，0.2s,... 0.5s等）。每级对应需要切除的负荷量。

低频减载装置启动判据：

       测量频率低于某一级的频率定值。

       此低频率状态持续超过该级对应的时间定值（防止因暂态波动误动）。

       (可选)通常还要求频率仍在持续下降或者下降速率很快（避免在频率即将恢复时动作）。

       执行动作：当满足判据时，装置动作，跳开预先配置好的该级对应的馈线断路器，切除其供电范围内的部分非必要负荷。

       多级配合：级差配合是关键。若第一级动作后仍不能阻止频率下降，第二级会更严格条件下动作，切除更多负荷，以此类推，直到最终一级（通常在47.5-48.0Hz）。系统频率会因切负荷而回升。

       (高级功能) 有些装置具备df/dt（频率变化率）加速切除功能，在频率下降速率异常快时缩短延时甚至直接跳到后面级，应对极其危急的情况。

3. 低压减载装置的主要功能与工作原理

低压减载装置功能：

       维持电压稳定：在系统发生严重的无功功率缺额或局部功率冲击导致电压持续下降时，防止系统电压崩溃。

       恢复电压正常：通过快速切除部分负荷（特别是对电压敏感的负荷或加重无功问题的负荷），减轻电网无功负担，使局部电压或系统关键节点电压恢复。

       防止负荷失稳：避免电压过低导致大量异步电动机堵转、静态无功设备失效，从而引发恶性循环使电压进一步暴跌。

       防止连锁故障：阻止因电压崩溃引发大面积停电。

低压减载装置工作原理：

       实时监测：持续测量连接母线或关键节点的系统电压（线电压或相电压）。

       定值比较：设置多级（通常为3-5级）逐步降低的电压动作值（例如第一级0.90pu，第二级0.88pu,...）以及时间定值（通常比低频减载稍长，例如0.5s，1.0s, ... 数十秒，视应用而定）。

低压减载装置启动判据：

       测量电压低于某一级的电压定值。

       此低电压状态持续超过该级对应的时间定值（考虑电压恢复比频率慢，延时可能较长）。

       (重要) 通常还会要求电压处于下降趋势或保持低水平，有时还会结合无功功率流向或其他状态量进行复杂判断（因电压稳定性问题更复杂）。

       执行动作：当满足判据时，装置动作，跳开预先配置好的该级对应的馈线断路器，切除负荷。

       多级配合：原理与低频减载类似，多级协调动作，后一级动作条件更严格（电压更低/时间更长），对应切除负荷量更大。

       位置选择：装置安装位置和监测点选择极其关键，需要装在易发生电压稳定问题的区域（如负荷中心、长线路末端、弱联系区域），并且要优化切除哪部分负荷（切除对本地电压支撑贡献小的负荷或阻性负荷效果更好）。

4.低频减载装置和低压减载装置核心区别与协调

       目标不同：低频减载解决有功功率不平衡（影响系统转速/频率），低压减载解决无功功率不平衡或电压稳定问题（影响系统磁场/电压）。

       延时不同：低压减载一般需要更长的延时（几秒到几十秒）来确认电压确实是持续下降的稳定问题，而非暂态波动；低频减载动作延时很短（0.1s-0.5s），因频率崩溃更快。

       复杂性：电压稳定问题比频率稳定问题涉及更多本地因素，因此低压减载的优化设计（地点、定值、切除负荷选择）更复杂。

       协调：在现代电网中，这两套装置通常是集成在一个安全稳定控制系统中的（统称为低周低压减载装置或UFLS/UVLS），协同动作应对复杂的功率缺额场景（有功缺额往往伴随一定程度无功缺额）。系统设计时会避免切除同一馈线造成过切。现代的“自适应减载”策略能根据事故严重程度、位置等实时调整切除量。

5.总结

       低频低压减载装置是电力系统的最后“刹车片”。它们的工作原理核心都是“量度-比较-延时-执行”：

       量度：实时监测关键参数（f或V）。

       比较：与预设的多级阈值（定值）比较。

       延时：满足低定值后开始延时，延时结束确认问题持续存在（防止误动）。

       执行：跳闸切除预设好的负荷。

       通过在系统急剧滑向崩溃深渊的关键时刻果断“弃卒保车”（切除非关键负荷），换取整个电网或区域电网的稳定运行，是最直接有效的保障电力系统安全和防止大停电事故的重要自动化措施。