7電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化(第二章穩(wěn)定問題2-靜穩(wěn)定)150327

1、North China Electric Power University電氣與電子工程學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化第一章第一章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征現(xiàn)代電力系統(tǒng)的基本特征上節(jié)課回顧上節(jié)課回顧在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，有三種必須同時(shí)滿足的穩(wěn)定性在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，有三種必須同時(shí)滿足的穩(wěn)定性要求：要求： 同步運(yùn)行穩(wěn)定性（功角穩(wěn)定性）同步運(yùn)行穩(wěn)定性（功角穩(wěn)定性） 頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性 電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題一、電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性（功角穩(wěn)定一、電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行穩(wěn)定性（功角穩(wěn)定性）性） 靜態(tài)穩(wěn)定；暫態(tài)穩(wěn)定；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定

2、；暫態(tài)穩(wěn)定；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題（一）、電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定（一）、電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，能夠自動(dòng)恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的生自發(fā)振蕩或非周期性失步，能夠自動(dòng)恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的能力。能力。問題：?jiǎn)栴}：1）小干擾是否使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化？）小干擾是否使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化？2）靜態(tài)穩(wěn)定性是衡量電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)情況下的抗干擾能力）靜態(tài)穩(wěn)定性是衡量電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)情況下的抗干擾能力還是暫態(tài)情況下的抗干擾能力？還是暫態(tài)情況下的抗干擾能力？第二章第二章 現(xiàn)代電

3、力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題本節(jié)課內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容如圖為一臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器、線路與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)如圖為一臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器、線路與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的接線示意圖。運(yùn)行的接線示意圖。功率特性方程為：功率特性方程為：第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題發(fā)電機(jī)的功角特性曲線為：發(fā)電機(jī)的功角特性曲線為：第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題從兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn)分析來看：從兩個(gè)運(yùn)行點(diǎn)分析來看： 系統(tǒng)在系統(tǒng)在a點(diǎn)運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行， 90 系統(tǒng)在系統(tǒng)在b點(diǎn)運(yùn)行，點(diǎn)運(yùn)行， 90第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題因此，對(duì)于簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)，其靜態(tài)穩(wěn)

4、定的判據(jù)因此，對(duì)于簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)，其靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)為：為：90， ， 當(dāng)當(dāng)90時(shí)，時(shí)， ，在這個(gè)范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的運(yùn)，在這個(gè)范圍內(nèi)，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行是穩(wěn)定的。但當(dāng)行是穩(wěn)定的。但當(dāng)越接近越接近90，穩(wěn)定的程度越低。，穩(wěn)定的程度越低。當(dāng)當(dāng)90時(shí)，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限，為臨界靜穩(wěn)定點(diǎn)，時(shí)，稱為靜態(tài)穩(wěn)定極限，為臨界靜穩(wěn)定點(diǎn)，不能穩(wěn)定運(yùn)行。不能穩(wěn)定運(yùn)行。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，不能在等于或接近穩(wěn)定極限在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，不能在等于或接近穩(wěn)定極限情況下運(yùn)行，而應(yīng)保持一定的儲(chǔ)備，其靜穩(wěn)定儲(chǔ)備情況下運(yùn)行，而應(yīng)保持一定的儲(chǔ)備，其靜穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)為：系數(shù)為： Pe為最大靜穩(wěn)輸

5、送功為最大靜穩(wěn)輸送功PM為靜穩(wěn)定極限輸送功率為靜穩(wěn)定極限輸送功率第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定：規(guī)定： 系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下 事故后的運(yùn)行方式下事故后的運(yùn)行方式下 第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題以上是對(duì)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析，對(duì)以上是對(duì)簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析，對(duì)于實(shí)際的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析一般采用于實(shí)際的電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析一般采用實(shí)用靜穩(wěn)定法或求線性化狀態(tài)方程組系數(shù)矩實(shí)用靜穩(wěn)定法或求線性化狀態(tài)方程組系數(shù)矩陣的特征根來判斷系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性（也叫陣的特征根來判斷系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)

6、定性（也叫小干擾法）。小干擾法）。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題 在電力系統(tǒng)具有足夠的阻尼時(shí)，一般都采在電力系統(tǒng)具有足夠的阻尼時(shí)，一般都采用實(shí)用靜穩(wěn)定法進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)定分析。對(duì)系統(tǒng)用實(shí)用靜穩(wěn)定法進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)定分析。對(duì)系統(tǒng)的靜穩(wěn)定分析一般用于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，的靜穩(wěn)定分析一般用于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，對(duì)于大電源的送出線，在過渡時(shí)期跨大區(qū)或?qū)τ诖箅娫吹乃统鼍€，在過渡時(shí)期跨大區(qū)或省網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線，網(wǎng)絡(luò)中的薄弱斷面等需要進(jìn)省網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線，網(wǎng)絡(luò)中的薄弱斷面等需要進(jìn)行靜態(tài)穩(wěn)定性分析。行靜態(tài)穩(wěn)定性分析。 第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題 對(duì)于單機(jī)對(duì)主系統(tǒng)模式或單機(jī)經(jīng)大環(huán)

7、網(wǎng)分別接對(duì)于單機(jī)對(duì)主系統(tǒng)模式或單機(jī)經(jīng)大環(huán)網(wǎng)分別接入主系統(tǒng)的模式。如一般水電廠距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，入主系統(tǒng)的模式。如一般水電廠距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，在豐水季節(jié)，需要水電廠經(jīng)遠(yuǎn)距離聯(lián)絡(luò)線送入負(fù)荷在豐水季節(jié)，需要水電廠經(jīng)遠(yuǎn)距離聯(lián)絡(luò)線送入負(fù)荷中心，分析這類靜穩(wěn)定問題采用實(shí)用靜穩(wěn)定計(jì)算法。中心，分析這類靜穩(wěn)定問題采用實(shí)用靜穩(wěn)定計(jì)算法。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題 實(shí)用靜穩(wěn)定法是不斷的對(duì)系統(tǒng)加入小擾動(dòng)，如下圖所示，實(shí)用靜穩(wěn)定法是不斷的對(duì)系統(tǒng)加入小擾動(dòng)，如下圖所示，不斷增加送端發(fā)電機(jī)出力，同時(shí)不斷減少受端發(fā)電機(jī)出力，不斷增加送端發(fā)電機(jī)出力，同時(shí)不斷減少受端發(fā)電機(jī)出力，使聯(lián)絡(luò)線功率不斷

8、增加，直至聯(lián)絡(luò)線輸送有功功率下降或振使聯(lián)絡(luò)線功率不斷增加，直至聯(lián)絡(luò)線輸送有功功率下降或振蕩。聯(lián)絡(luò)線最大輸送功率為該聯(lián)絡(luò)線的靜穩(wěn)定極限蕩。聯(lián)絡(luò)線最大輸送功率為該聯(lián)絡(luò)線的靜穩(wěn)定極限(系統(tǒng)阻系統(tǒng)阻尼足夠強(qiáng)）。尼足夠強(qiáng)）。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題調(diào)潮流的原則和步驟調(diào)潮流的原則和步驟1、原則、原則1）各輸電線路不過負(fù)荷（包括：熱穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定限制）；2）各母線電壓在允許范圍內(nèi)（根據(jù)電壓曲線或無功電壓技術(shù)導(dǎo)則）。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題2、設(shè)置、設(shè)置 1）電網(wǎng)內(nèi)設(shè)一臺(tái)發(fā)電機(jī)

9、或一座發(fā)電電廠為平衡節(jié)點(diǎn)（電力系統(tǒng)實(shí)際調(diào)頻電廠）； 2）將電網(wǎng)分成若干區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)將容量較大的發(fā)電廠或發(fā)電機(jī)組設(shè)一至二個(gè)PV節(jié)點(diǎn)（容量較小的機(jī)組可以設(shè)成PV轉(zhuǎn)PQ節(jié)點(diǎn)）；第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題3）發(fā)電機(jī)無功最大處理按照0.85功率因數(shù)計(jì)算，最小無功出力按照0.95-0.98功率因數(shù)計(jì)算；4）PV節(jié)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值一般設(shè)為（大負(fù)荷方式1.02up，小負(fù)荷方式0.98pu）；5）負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和小容量發(fā)電機(jī)組設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)；第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題3、調(diào)潮流的步驟、調(diào)潮流的步驟 1）按照調(diào)潮流的目標(biāo)調(diào)節(jié)有功功率到目標(biāo)值（負(fù)荷不變，調(diào)節(jié)發(fā)電

10、機(jī)有功功率）；第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題2）調(diào)節(jié)無功電壓 粗調(diào)： 大負(fù)荷方式將低壓電抗器退出，根據(jù)電壓情況投并聯(lián)電容器 調(diào)節(jié)變壓器分接頭，進(jìn)行無功功率分布調(diào)整 細(xì)調(diào)： 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功功率（發(fā)電機(jī)無功最大處理按照0.85功率因數(shù)計(jì)算，最小無功出力按照0.95-0.98功率因數(shù)計(jì)算）。3）調(diào)節(jié)SVC等，進(jìn)行全網(wǎng)無功電壓調(diào)節(jié)。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題4、需要的數(shù)據(jù)參數(shù)、需要的數(shù)據(jù)參數(shù)1）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、無功補(bǔ)償、發(fā)電機(jī)等參數(shù)。2）電網(wǎng)電壓允許運(yùn)行范圍。3）聯(lián)絡(luò)線控制功率。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題4）各變電站

11、變壓器額定容量MVA（按0.85功率因數(shù)核算有功功率），是否是有載調(diào)壓變壓器，分接開關(guān)檔位參數(shù)。5）有載變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比。6）變電站是否裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，抵抗容量，高抗容量、并聯(lián)電容器容量（組數(shù)）。7）計(jì)算無功補(bǔ)償裝置的電抗。8）電網(wǎng)負(fù)荷及負(fù)荷分布，電源最大出力，最小出力第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題一般情況下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平低于系統(tǒng)的靜一般情況下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平低于系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定水平，如果系統(tǒng)滿足了大干擾的穩(wěn)定性，一態(tài)穩(wěn)定水平，如果系統(tǒng)滿足了大干擾的穩(wěn)定性，一般可同時(shí)滿足正常情況下的靜態(tài)穩(wěn)定性要求。般可同時(shí)滿足正常情況下的靜態(tài)穩(wěn)定性要求。靜態(tài)靜態(tài)穩(wěn)定性是反

12、映系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)抗干擾能力，因此，不保持穩(wěn)定性是反映系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)抗干擾能力，因此，不保持靜態(tài)穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)無法運(yùn)行。靜態(tài)穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)無法運(yùn)行。第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題在某些特殊情況下，例如，大發(fā)水電或事故后運(yùn)在某些特殊情況下，例如，大發(fā)水電或事故后運(yùn)行方式下，如需要也可以降低系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，行方式下，如需要也可以降低系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，按靜態(tài)穩(wěn)定水平短時(shí)運(yùn)行。這種臨時(shí)做法合乎邏輯按靜態(tài)穩(wěn)定水平短時(shí)運(yùn)行。這種臨時(shí)做法合乎邏輯的理由是，影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最為嚴(yán)重的短路故障的理由是，影響系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最為嚴(yán)重的短路故障具有概率小的性質(zhì)，因而可以認(rèn)為在短期運(yùn)行期間，具有概率小的性質(zhì)，因而可以認(rèn)為在短期運(yùn)行期間，發(fā)生足以發(fā)生招致系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定的嚴(yán)重故障概發(fā)生足以發(fā)生招致系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定的嚴(yán)重故障概率很小。率很小。 第二章第二章 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題 當(dāng)系統(tǒng)按靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，不但要考慮一當(dāng)系統(tǒng)按靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，不但要考慮一旦發(fā)生大干擾時(shí)的應(yīng)急措施如切機(jī)、切負(fù)荷旦發(fā)生大干擾時(shí)的應(yīng)急措施如切機(jī)、切負(fù)荷等措施，還需要省電力公司總工簽字。等措