定義

頻率偏差即供電系統頻率的實際值和標稱值之差。

典型值

發電機組輸出的實功率是由原動機的機械功率轉化來，隨著負載之需求變化及時調整原動機之轉速，以保持系統頻率的恆定。

當電網出現發電機組與負載的實功率不平衡時，系統頻率便會因發電與消耗之實功率不平衡而出現變動，從而產生了頻率偏差。系統頻率偏差持續週期和幅度取決於發電機控制系統對負載變化之響應速度與負載特性。於現實情況，電網負載實功率需求並非精準等於系統發電機組之發電實功率，若電網負載需求略大於發電機發電量，則系統頻率偏差為負值，反之，頻率偏差為正值。於正常供電情況下，電力系統通常會有效的控制並維持系統頻率於規範範圍內。系統頻率產生明顯的變動或偏移時，通常是由於大型發電機機組跳脫或是輸電線路故障，引發大區域負載瞬間解聯所引起，例如整個城市的負載突然切離系統或大型發電廠突然與電網解聯，才會使系統頻率產生大幅度變動。

影響

頻率大幅變動之情形一般發生在單一發電機供電的獨立系統，發電機的限速器(Governor)無法對負載之變動即時反應，因而發生頻率變動之情形。較明顯的頻率變動對發電機軸承及渦輪機葉片可能造成共振效應而導致嚴重損壞。而多個電網互聯系統可能於系統同步運轉要求下，因頻率偏移而發生解聯。於小型電網孤島運轉之系統，當發電機過速運轉或加載效應均易產生明顯的偏移，對用電設備易產生不良影響。

一般而言，電機或電子設備較不易受些小的頻率變動影響，然而，對於一些特殊設計對頻率變動較敏感的設備，如工業精密測量、控制等電子設備、頻率量測或頻率同步裝置將受系統頻率的波動而影響其準確性和工作性能，頻率過低時甚至無法工作。此外，系統頻率偏差可使感應式電表之計量誤差增大，當系統頻率偏差1%，感應式電表對計量誤差約增大0.1%。電力系統頻率偏差的影響包含:

(1) 電動機轉速變化及械轉矩變化，直接影響設備效率、產能及品質。
(2) 對測量、控制和計時等電子設備精度和性能影響。
(3) 增加感應式電能表計量誤差。
(4) 影響電力系統穩定度。
(5) 頻率擾動嚴動時，導致發電機與系統電網解聯。

限制值參考

(1) 歐洲IEC標準

IEC 61000-2-4-2002標準所制定之頻率偏差範圍，如表 1所示。德國標準VDE 0839-2-4-2003即參考IEC 61000-2-4-2002標準所制訂。

表 1 IEC 61000-2-4-2002於公用電網頻率偏差限制值[1]

電磁干擾環境	類別1	類別2	類別3
頻率偏差	±1 Hz	±1 Hz	±1 Hz

註：獨立電網(Isolated network)可為±2 Hz

(2) 歐洲EN標準

EN 50160-2007標準規範於正常供電情況下，系統頻率取樣10秒平均值計算，其系統頻率偏差限制值，如表 2所示[2]。

表 2 EN 50160-2007標準規範之系統頻率偏差限制值

電網狀態	系統頻率偏差限制值	系統頻率偏差限制值
同步併網	50 Hz ±1% (49.5 Hz ~ 50.5 Hz) 取樣值每年可接受百分比99.5%	50 Hz -6% ~ +4% (47 Hz ~ 52 Hz) 取樣值可接受百分比100%
孤島運轉	50 Hz ±2% (49 Hz ~ 51 Hz) 取樣值每週可接受百分比99.5%	50 Hz ±15% (42.5 Hz ~ 57.5 Hz) 取樣值可接受百分比100%

(3) 台灣電力公司

根據台灣電力公司「電力系統運轉操作章則彙編」規範系統正常電力系統供電頻率之運轉範圍為59.9至60.1 Hz (60 Hz ± 0.167%)。當系統電源不足或緊急狀況下運轉範圍擴大為59.8至60.2 Hz (60 Hz ± 0.333%)[3]。台灣電力公司供電系統頻率運轉標準，如表 3所示。

表 3 台灣電力公司供電系統頻率運轉標準

說明	頻率範圍
正常系統頻率範圍	59.9 ~ 60.1 Hz (±0.167%)
正常系統頻率偏移範圍	59.8 ~ 60.2 Hz (±0.333%)
系統頻率容許範圍 (低頻卸載始動頻率59.5 Hz)	59.5 ~ 60.5 Hz (±0.83%)
極端頻率偏移容許限制值	57.0 ~ 61.8 Hz (-5% ~ +3%)

(4) 中國GB國家標準

GB/T 15945-2008標準規範電力系統於正常運行條件下頻率偏差限制值為±0.2 Hz，當系統容量較小時，偏差限制值可以放寬到±0.5 Hz[4]。

衝擊負載引起的系統頻率變化為±0.2 Hz，根據衝擊負載性質和大小及系統條件亦可適當變動，但應保證近區電力網、發電機組和用戶的安全、穩定運行以及正常供電。

電網頻率量測方法是每次取1秒、3秒或10秒間隔內計數的整數週期與整數週期累計時間之比(與1秒、3秒或10秒時間重疊的單個周期應丟棄)。測量時間間隔不能重疊，每1秒、3秒或10秒間隔應在1秒、3秒或10秒時鐘開始計時。

通過監測及直接或間接地統計頻率超限時間以獲得表征電網頻率在限值以內之方法，統計時間以秒為單位，計算公式如下：

(1)

參考文獻

[1] Environment – Compatibility Levels in Industrial Plants for Low-Frequency Conducted Disturbances, IEC Standard 61000-2-4-2002, 2016.
[2] Voltage Characteristics in Public Distribution Systems, EN 50160-2007 Standard, 2007.
[3] 台灣電力公司，電力系統運轉操作章則彙編。
[4] 電力品質電力系統頻率偏差，GB/T 15945-2008，中國國家標準，2008。