频率电压紧急控制柜（简称 “频压紧急控制柜”）是电力系统稳定控制核心设备，核心使命是当系统出现频率崩溃、电压崩溃风险（如大机组跳闸、线路大面积停电、负荷突增突减）时，通过分级切负荷、低频自启机组、低压减载 / 切机等动作，快速遏制频率 / 电压异常恶化，防止系统瓦解，保障主网稳定和重要负荷不间断供电，是电网安全 “最后一道防线”。

多适配 110kV 及以上变电站、区域电网枢纽节点，按双重化配置原则设计，柜体独立部署，与调度系统联动，动作响应速度以数十毫秒计，精准匹配系统稳定控制需求。

一、 核心定位与设计原则

1.  核心定位

• 频率侧：应对系统频率过高（甩负荷）、过低（缺电源），实现低频减载、高频切机 / 减载，维持频率在 50±0.2Hz 额定范围

• 电压侧：应对系统电压骤降（故障、无功缺额）、骤升（无功过剩），实现低压减载、高压切机 / 减无功，维持母线电压稳定

• 联动侧：可配合低频自启水电机组、备用电源投入，形成 “控负荷 + 补电源” 的闭环稳定控制

2.  核心设计原则

• 可靠性优先：双重化配置，无单点失效，故障时不拒动、不误动

• 分级动作：按频率 / 电压异常程度分多轮动作，先切非重要负荷，再切次重要负荷，避免一次性大面积停电

• 选择性匹配：动作时限、定值与区域电网稳定要求匹配，上下级控制柜定值配合无冲突

• 独立性 + 联动性：本地可独立动作，也可接收调度远方控制指令，支持远方投退、定值修改

二、 标准柜内核心配置（典型国网 / 南网方案）

柜体尺寸常规为 2260×800×600mm，IP31 防护，前后开门，内置双路直流电源、接地铜排、浪涌保护器，按双重化冗余设计（A/B 两套独立装置），核心配置如下表：

三、 核心控制功能（频率 + 电压双维度，全覆盖稳定风险）

（一） 频率紧急控制（核心功能，分低频 / 高频两类）

系统频率异常的核心诱因：低频多为电源不足（大机组跳闸、发电出力不够），高频多为负荷骤减（大面积甩负荷），控制逻辑分轮次执行，每轮有独立定值和时限。

1. 低频减载（最常用，分 4-8 轮，按频率从低到高排序）

• 动作逻辑：频率≤本轮定值，且持续时间达到时限，立即跳开预设的非重要负荷回路

• 定值参考（50Hz 系统）：第 1 轮 48.8Hz（时限 0.1s）、第 2 轮 48.5Hz（0.1s）、第 3 轮 48.2Hz（0.1s）… 末轮 47.0Hz（防止频率崩溃）

• 关键设计：每轮切除负荷容量按区域电网缺额配置，优先切商业、工业非重要负荷，保留居民、医院、交通等重要负荷；设置滑差闭锁，避免系统暂态频率波动导致误动。

2. 低频自启动：频率降至预设值（如 48.5Hz），自动启动备用水电机组，补充电源，从根源解决频率过低。

3. 高频切机 / 减载：频率升至 50.5Hz 及以上，先切多余发电机组（高频切机），再切非重要负荷（高频减载），防止机组超速损毁。

（二） 电压紧急控制（应对电压崩溃，分低压 / 高压两类）

电压异常核心诱因：低压多为无功缺额（故障导致无功电源停运、负荷无功需求突增），高压多为无功过剩（无功补偿过量），核心动作是低压减载 / 切机、高压减无功。

1. 低压减载（分 3-5 轮，按电压从低到高排序）

• 动作逻辑：母线电压≤本轮定值，且持续时限达标，切除预设负荷；通常搭配电流闭锁，避免空载母线电压低导致误动。

• 定值参考（110kV 母线）：第 1 轮 90kV（0.2s）、第 2 轮 85kV（0.2s）、第 3 轮 80kV（0.2s），末轮防止电压崩溃。

• 关键设计：优先切除无功消耗大的负荷（如电弧炉、大型电机），减少无功需求，快速抬升电压；重要负荷（如变电站站用电）不纳入低压减载范围。

2. 低压切机：若电压骤降是因机组故障引发，快速切除故障机组，避免故障扩大导致电压进一步崩溃。

3. 高压减无功：电压过高（如 121kV 及以上），切除无功补偿装置（如电容器组），减少无功过剩，回落至额定电压。

（三） 辅助联动功能

• 动作记忆与复归：记录每轮动作时间、对象，故障消除后手动复归，避免自动复归导致负荷频繁投切

• 闭锁功能：收到断路器拒跳、装置故障、远方闭锁指令时，停止动作，防止误切负荷

• 重要负荷闭锁：对居民、医疗等重要负荷回路，设置专属闭锁压板，禁止纳入切负荷范围

四、 硬件结构与核心二次回路

1.  柜体布局

• 前柜：装置人机界面（液晶显示屏、运行灯、告警灯、复归按钮、定值切换开关）、软硬压板、电压表 / 频率表，方便运维查看和操作

• 后柜：端子排（分交流采样、直流电源、出口跳闸、通信回路）、电缆槽、电源模块、继电器箱，布局规整，便于接线和检修

2.  核心二次回路（3 类关键回路，独立配置）

• 交流采样回路：采集母线 PT 电压（测电压、频率）、回路 CT 电流（闭锁判据），双重化装置的采样回路完全独立，互不干扰，PT 二次严禁短路，CT 二次严禁开路

• 直流控制 / 电源回路：双路直流电源接入，控制电源与出口电源分离，每路回路配空开，防止单回路故障蔓延

• 出口跳闸回路：每轮切负荷对应独立出口回路，连接至目标负荷断路器跳闸线圈，回路带防跳继电器，避免断路器多次跳闸；双重化装置出口可并联至同一断路器，提升可靠性

五、 核心动作流程（以低频减载为例，闭环控制）

1. 故障触发：系统大机组跳闸，电源不足，母线频率快速降至 48.8Hz（第 1 轮定值）

2. 采样判别：控制柜采样单元采集频率信号，主装置核对 “频率达标 + 持续时限达标 + 无闭锁信号”

3. 出口动作：装置发出跳闸指令，经出口继电器放大，驱动第 1 轮预设非重要负荷断路器跳闸

4. 效果校验：若切除后频率回升至正常范围，停止后续动作；若频率仍继续下降，依次触发第 2 轮、第 3 轮… 直至频率稳定

5. 信号上传：动作事件（动作轮次、时间、切除负荷）同步上传站内监控和调度后台，告警灯亮起

6. 故障复归：系统恢复正常后，运维人员现场或远方复归装置，重置动作记忆，压板恢复投运状态

六、 技术要求与现场运维要点

1.  核心技术要求（4 大关键，保障稳定可靠）

• 速动性：频率 / 电压达到定值后，动作响应时间≤100ms，快速遏制异常恶化

• 可靠性：双重化配置，无单点失效，故障时必动作（不拒动），正常工况不误动（靠闭锁判据保障）

• 选择性：按轮次动作，先切非重要、后切次重要，不扩大停电范围；上下级控制柜定值配合，无越级动作

• 准确性：采样精度高（频率误差≤0.01Hz，电压误差≤0.5%），定值整定精准，避免误切或漏切

2.  现场运维核心要点

• 定值管理：定值按调度批复执行，严禁擅自修改；双重化装置定值保持一致，修改后需核对；定期校验定值准确性

• 压板管理：各轮动作压板按调度要求投退，运维后核对压板位置，做好记录；重要负荷闭锁压板必须长期投入

• 定期校验：每 1-2 年做 1 次整组传动试验，模拟频率 / 电压异常，测试各轮动作逻辑、出口可靠性；校验采样精度、通信链路

• 日常巡视：检查装置运行灯、告警灯状态；核对频率 / 电压显示是否正常；检查双路电源是否正常；查看有无动作记录

• 故障处理：装置告警时，先查电源、采样回路；动作后先确认系统工况，再核查动作合理性，避免盲目复归

七、 常见风险与规避措施

1. 误动风险（切错负荷）：完善闭锁逻辑（滑差、电流、无压闭锁），定期校验采样精度，避免暂态波动触发动作

2. 拒动风险（该切不切）：双重化配置 + 独立出口回路，定期测试出口继电器，检查跳闸回路接线是否松动

3. 定值冲突：上下级控制柜定值统一由调度批复，避免上级先动作、下级无负荷可切，或越级动作

4. 电源失电：双路直流冗余 + 电源模块备用，定期测试电源切换功能，确保无间断供电

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