高頻保護和低頻保護是電力系統(tǒng)中針對頻率異常的關鍵保護措施,分別用于應對頻率過高和過低的情況。以下是它們觸發(fā)保護的具體場景及分析:

一、高頻保護觸發(fā)場景
高頻保護主要用于快速切除輸電線路內部故障,防止頻率因故障導致異常升高(如系統(tǒng)解列后局部功率過剩)。其觸發(fā)條件通常與電流相位或功率方向相關,但最終動作可能間接導致頻率調整。以下是典型場景:
輸電線路內部故障
場景:當線路發(fā)生短路(如三相短路、兩相短路)時,故障點電流急劇增大,兩端電流相位相同或功率方向均指向線路。
觸發(fā)機制:高頻保護通過比較線路兩端電流相位或功率方向,若檢測到內部故障特征,立即動作跳閘,切斷故障線路。
間接影響:快速切除故障可防止系統(tǒng)因功率失衡導致頻率異常升高(如發(fā)電機甩負荷后加速)。
系統(tǒng)解列后局部功率過剩
場景:電網因故障解列,形成孤立小系統(tǒng),若該系統(tǒng)內發(fā)電機出力大于負荷需求,頻率會快速上升。
觸發(fā)機制:雖高頻保護不直接監(jiān)測頻率,但若解列點位于受高頻保護裝置覆蓋的線路,保護動作切斷線路可能改變系統(tǒng)拓撲,避免局部頻率過高。
補充措施:需配合過頻切機(OFG)保護,當頻率超過51Hz時,按預設順序切除部分發(fā)電機,平衡功率。
誤觸發(fā)場景(需避免)
二、低頻保護觸發(fā)場景
低頻保護直接監(jiān)測系統(tǒng)頻率,當頻率低于安全閾值時動作,防止設備損壞和系統(tǒng)崩潰。以下是典型場景:
發(fā)電機組甩負荷
場景:發(fā)電機輸出線路突然斷開(如斷路器跳閘),原動機調速系統(tǒng)未能及時減油門,導致機組轉速上升,但系統(tǒng)頻率因功率缺失而下降(矛盾點說明:此處需區(qū)分單機與系統(tǒng)頻率。實際中,單機甩負荷后頻率可能升高,但系統(tǒng)頻率因功率缺額下降。低頻保護主要針對系統(tǒng)頻率下降)。
更正場景:系統(tǒng)內多臺發(fā)電機組因故障或保護動作退出運行,導致總出力小于負荷需求,頻率持續(xù)下降。
觸發(fā)機制:當頻率低于低頻保護定值(如49.5Hz)且持續(xù)時間超過延時(如0.2-0.5秒),保護動作切除部分非關鍵負荷,恢復功率平衡。
電網故障導致功率缺額
場景:輸電線路故障、變壓器跳閘或大容量負荷突然投入(反向場景不適用,應為負荷突然切除導致功率過剩,頻率升高),導致系統(tǒng)有功功率不足。
典型案例:某區(qū)域電網因線路故障失去部分發(fā)電能力,剩余機組無法滿足負荷需求,頻率降至48Hz。
觸發(fā)機制:低頻保護分輪次動作,第一輪切除10%負荷,若頻率未恢復,第二輪切除20%,依此類推。
新能源高滲透率下的頻率波動
誤觸發(fā)場景(需優(yōu)化)
三、高頻與低頻保護的協(xié)同作用
頻率穩(wěn)定控制
與繼電保護的配合
新能源場景的適應性
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