13電網調度自動化(第三章穩(wěn)定控制措施2)140416

1、North China Electric Power University電氣與電子工程學院 電網調度自動化第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施2、提高暫暫態(tài)穩(wěn)定定的二次次系統措措施由于采取取一次系系統措施施需要較較多的投投資。根根據我國國的實際際情況，除超高高壓重要要聯絡線線外，采采取二次次技術措措施是提提高系統統暫態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定水平平的重要要手段。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施1)快速切除除故障增加系統統的暫態(tài)態(tài)穩(wěn)定性性，首先先應當致致力于快快速切除除故障，尤其是是應在加加速切除除近端故故障方面面挖潛力力。這是是我國電電力系統統多年運運行的一一條寶貴貴經驗。第三章提提高電電力系統統

2、穩(wěn)定性性的措施施目前我國國采用的的F6S斷路器，機械動動作時間間在50毫秒以下下，另外外在220KV以上的輸輸電線路路，均裝裝設2套主保護護，以保保證當系系統發(fā)生生故障時時快速切切除故障障。對遠距離離重負荷荷輸送功功率的線線路，提提高切除除故障的的速度，降低切切除時間間，會顯顯著提高高輸電水水平。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施2)對于有重重合閘裝裝置的線線路采用用最佳重重合閘時時間對于單回回聯絡線線，以單單項瞬時時故障為為運行準準則，采采用快速速重合閘閘可有效效地提高高穩(wěn)定運運行水平平。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施實例：甘陜600KM聯絡線單單回線運運行時，將重合合閘時間

3、間從0.8秒降低至至0.5秒，提高高15%輸送功率率。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施對于多回回聯絡線線是以單單相永久久故障為為運行準準則，則則要研究究最佳重重合閘時時間。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施3）連鎖切切機和火火電機組組壓出力力；保證電力力系統同同步運行行穩(wěn)定性性的最根根本的前前提是，在任何何情況下下包括在在故障后后的電網網結構下下，保證證線路的的傳輸能能力總是是大于系系統通過過它實際際傳輸的的功率。連鎖切機機實際上上是為了了保證線線路的傳傳輸能力力總是大大于系統統通過它它傳輸的的最大功功率；第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的

4、措施施此外，因因線路故故障失去去了電網網必要的的傳輸能能力時，系統調調節(jié)能力力不夠，在終端端也應切切除相適適應的負負荷，以以減低未未故障那那部分電電網通過過的功率率。這樣樣才可能能保持系系統的繼繼續(xù)穩(wěn)定定運行。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施如水電廠廠經雙回回線遠距距離向負負荷中心心送電，要考慮慮一回線線故障跳跳開連鎖鎖切機（一般都都裝有連連鎖切機機）。如如系統調調節(jié)能力力不夠，應切掉掉相應的的負荷。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施連鎖切機機實際上上是為了了保證線線路的傳傳輸能力力總是大大于系統統通過它它傳輸的的最大功功率；連鎖切機機一般要要躲過重重合閘的的動作，也就是是線路發(fā)

5、發(fā)生瞬時時故障重重合閘重重合成功功，則不不必切機機。連鎖鎖切機首首先要判判斷三相相開關全全部跳開開，同時時切部分分發(fā)電機機組。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施事例1：如圖：當當一回線線三相跳跳開，同同時連鎖鎖切一臺臺機。對于火電電機組，由于切切機對鍋鍋爐和汽汽輪機的的沖擊較較大，一一般采用用多臺機機組壓出出力來降降低聯絡絡線的傳傳輸功率率。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施事例2： 當330KV線路故障障跳開，兩回220KV線路過負負荷，需需要遠切切發(fā)電廠廠機組。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施4）切集中中負荷切集中負負荷，可可以提高高系統運運行頻率率；可以以減輕某某些聯

6、絡絡線路的的過負荷荷；可以以提高受受端電壓壓水平，因而有有利于系系統的安安全穩(wěn)定定運行。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施切集中負負荷有兩兩種情況況，a)當系統失失去一個個大電源源時，要要迅速切切除電源源附近相相當于電電源容量量的集中中負荷（一般采采用聯切切方式），以保保證系統統的穩(wěn)定定運行。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施b）對于遠遠距離受受電的電電網，如如果聯絡絡線為單單回線，當聯絡絡線故障障，聯切切集中負負荷,以維持孤孤立受端端電網的的頻率。（判斷三三相跳開開，則聯聯切集中中負荷）。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施切集中負負荷對用用戶的影影響較大大，而且且由于遠遠方

7、控制制可能帶帶來誤動動作，因因而要尤尤為慎重重。減少少和避免免誤切機機的可行行辦法是是，連鎖鎖就地切切負荷，遠方控控制時加加入本地地判斷信信號的閉閉鎖功能能。另外外對實施施集中切切負荷的的用戶，要有外外來保安安電源（保安電電源備自自投）。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施5）電氣制制動（多多余功率率，發(fā)電電機又不不能切）電氣制動動是指在在故障切切除后，在電廠廠母線上上短時間間投入一一電阻，以吸收收發(fā)電機機組因故故障獲得得的加速速能量，使發(fā)電電機組在在故障切切除后得得以快速速減速，從而減減小最大大搖擺角角。達到到提高穩(wěn)穩(wěn)定水平平的目的的。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施即當系統統發(fā)

8、生大大干擾時時，施加加一個人人工的電電氣負荷荷，增加加發(fā)電機機的電磁磁功率，降低轉轉子的加加速度。電氣制動動一般在在故障發(fā)生后的的0.5秒投入并并聯電阻器器，以降降低附近發(fā)電機機的加速速功率和盡快消消弱故障障時獲得的動能能。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施美國BPA電力管理理局已采采用這種種方案加加強太平平洋西北北電網故故障時的的暫態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性，在其管管轄的太太平洋西西北部電電網內一一個電廠廠安裝了了1400MW，240kV分組投切切的制動動電阻。該電阻阻器是由由很粗的的不銹鋼鋼絲纏在在三個水水泥塔上上而構成成的。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施對于火電電機組施施加電氣氣制動，這

9、是一一個巨大大的沖擊擊負荷，必須事事先校核核其對軸軸系疲勞勞壽命的的影響。對遠離負負荷中心心的電廠廠，聯絡絡線路一一回故障障，可投投入制動動電阻。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施6）受控的的系統解解列受控的解解列可用用于防止止互聯系系統中某某一地區(qū)區(qū)內的大大擾動波波及系統統的其它它地區(qū)并并造成嚴嚴重的系系統崩潰潰。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施系統穩(wěn)定定破壞（暫態(tài)失失穩(wěn)或動動態(tài)失穩(wěn)穩(wěn)）開始始階段的的直接表表現一般般是2個（或多多個）同同調機群群之間相相對功角角差不斷斷增大而而失去同同步。其其外在表表現為潮潮流和電電壓的強強烈振蕩蕩，且振振蕩主要要發(fā)生于于互聯失失步系統統間或失

10、失步同調調機群之之間的電電氣聯絡絡線上。 第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施對失步電電網，發(fā)發(fā)生同步步振蕩或或異步振振蕩的聯聯絡線上上各點電電壓發(fā)生生周期性性的振蕩蕩，各聯聯絡線上上電壓振振蕩最劇劇烈的地地方即是是同步振振蕩和異異步振蕩蕩的振蕩蕩中心的的位置，在振蕩蕩聯絡線線上一般般越靠近近振蕩中中心，電電壓越低低。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施振蕩中心心是在發(fā)發(fā)生異步步振蕩的的聯絡線線上電壓壓出現最最低值的的點。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施失步斷面面聯絡線線有功周周期性過過零振蕩蕩；失步步斷面聯聯絡線上上無功沿沿失步中中心附近近的兩側側總體呈呈現流入入失步中中心的

11、特特征。失失步中心心兩側的的母線電電壓的相相位角差差超過180第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施失步解列列一般應應在系統統失步后后2個到3個失步周周期或相相應的時時間延遲遲內執(zhí)行行，否則則將可能能發(fā)展為為多機群群之間的的失步振振蕩，進進一步擴擴大事故故。要在失去去同步的的系統中中實現合合理的解解列，采采取系統統解列措措施要選選擇合適適的解列列點，選選擇解列列點在振振蕩中心心最佳（振蕩中中心電壓壓最低或或為零）。但還還要考慮慮兩個基基本條件件：解列后后的兩側側系統必必須各自自能保持持同步運運行；解列后后兩側系系統的供供需(有功及無無功功率率，考慮慮自

12、動裝裝置的作作用)能基本平平衡。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施解列點的的選擇應應即保證證解列后后各獨立立網負荷荷的基本本平衡，又要兼兼顧設在在振蕩中中心。以以便能取取得可靠靠的控制制信號。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施事例：87年龍羊峽峽下閘蓄蓄水控制制方式如如圖：第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施目前國內內解列裝裝置普遍遍采用的的方案是是通過離離線分析析計算，確定可可能的系系統失步步模式，并針對對可能的的失步（在可能能發(fā)生的的多種運運行方式式下），在電力力系統中中預先選選擇適當當的解列列點，并并配置合合適的解解列裝置置。當解解列裝置置判斷當當前的狀狀態(tài)屬于于失步狀狀

13、態(tài)時，在選定定的地點點完成解解列操作作。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施近年來，廣域測測量系統統（WAMS）的發(fā)展展，為系系統振蕩蕩中心和和解列點點的實時時選擇和和確定創(chuàng)創(chuàng)造了條條件。由由變電站站安裝的的PMU組成的廣廣域測量量系統（WAMS）可得到到聯絡線線變電站站的母線線電壓有有效值和和相角，經過分分析，找找到電壓壓最低點點、電壓壓最低點點出現的的時間以以及聯絡絡線兩端端母線相相角差是是否平滑滑變化180，再根據據同調機機群的特特性而確確定振蕩蕩中心位位置，并并根據系系統情況況確定解解列點。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施二、提高高頻

14、率穩(wěn)穩(wěn)定性的的二次系系統措施施1按頻率降降低自動動減負荷荷（低頻頻減載）在電力系系統中，對于有有可能發(fā)發(fā)生功率率缺額的的電網（可能是是全網，也可能能是局部部電網），必須須配置按按頻率降降低自動動減負荷荷裝置（簡稱低低頻減負負荷或叫叫低頻減減載裝置置），以以保證在在發(fā)生突突然意想想不到的的事故造造成有功功功率缺缺額時，能迅速速使系統統頻率恢恢復到接接近額定定值。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施低頻減負負荷整定定與設計計準則為為：1）當發(fā)生生有功功功率缺額額，系統統頻率突突然下降降時，必必須及時時切除與與有功功功率缺額額相當的的負荷，使系統統頻率保保持穩(wěn)定定（接近近額定值值）。不不能發(fā)生生

15、頻率崩崩潰或頻頻率長期期懸浮在在某一低低值下。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施2）在任何何可能的的情況下下，低頻頻切荷的的低頻定定值和切切荷時間間必須和和大機組組的低頻頻保護相相配合，并留有有一定的的裕度。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施如我們前前面講的的，大機機組低頻頻保護為為47.5HZ，延時9秒跳開，則低頻頻切荷的的低頻值值應大于于47.5HZ，延時時時間小于于9秒。目前前我國一一般切荷荷低頻值值為49-48HZ，延時0.2秒，以保保證系統統事故時時先切負負荷，保保證大機機組聯網網運行。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施3）因負荷荷過切引引起頻率率過調，最大不不得超

16、過過某一定定值（5152Hz）。例如如我國300MW機組高頻頻切機頻頻率整定定一般為為51-52HZ，則一定定要防止止過切負負荷引起起頻率的的升高超超過51HZ，防止大大型機組組高頻切切機保護護動作，避免事事故進一一步惡化化。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施4）低頻切切負荷要要從最不不重要的的負荷開開始切（第三類類、第二二類），以保證證重要負負荷供電電。5）對于帶帶有大型型同步電電動機負負荷的變變電站要要增設（頻頻率變化化率）閉閉鎖和低低電壓閉閉鎖功能能，避免免低頻減減載裝置置的誤動動作。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施事例：如圖變電電站供電電的兩回回線路，正常運運行時一一條線

17、路路斷開備備用，一一條線路路供電。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施當供電線線路三相相重合閘閘重合后后，變電電站已無無運行負負荷，這這就是低低頻減載載裝置的的誤動作作。在此此種情況況下，很很大大，U很小，采采用某一值值，U某值，使低頻頻減載裝裝置不動動作，可可有效地地防止低低頻減負負荷裝置置的誤動動作。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施6）設計的的切荷量量一般要要大于實實際所需需切荷量量（考慮慮線路負負荷變化化可能預預計值比比實際值值大、低低頻繼電電器拒動動、低頻頻切荷壓壓板未投投入等因因素），但要防防止過切切。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施傳統的方方法是將將系統的的網絡

18、結結構和參參數的集集合、系系統潮流流方式的的集合以以及預想想事故的的集合按按照某種種方式進進行組合合，離線線計算出出各種組組合方式式下最大大功率缺缺額，進進而計算算出各級級的減載載量。但但是這種種離線整整定的方方法往往往是根據據系統最最嚴重故故障下的的頻率絕絕對值情情況來整整定，存存在如下下缺陷：減載量量不準確確減載速速度慢頻率恢恢復緩慢慢第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施復雜電力力系統出出現功率率缺額時時，系統統各點的的頻率變變化是不不一致的的，即頻頻率的動動態(tài)過程程具有空空間分布布性。各各節(jié)點的的頻率動動態(tài)過程程都不同同，可能能導致同同一級裝裝置動作作時間上上的差異異。另外外根據傳傳

19、統方法法整定的的減負荷荷裝置切切負荷必必須要等等到頻率率降低到到整定值值以下才才動作，可能會會錯過最最佳切除除時間。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施目前我國國國家調調度通信信中心統統一規(guī)定定，低頻頻切荷定定值為頻頻率49-48HZ，級差0.2HZ，延時0.2秒，為防防止頻率率長期懸懸浮在49HZ附近，設設49HZ、延時20秒動作為為特殊輪輪。低頻頻總切荷荷量大于于最大負負荷的47。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施具體切荷荷輪次4948Hz級差0.2Hz延時0.2s49Hz0.2s48.8 Hz0.2s48.6 Hz0.2s48.4 Hz0.2s48.2 Hz0.2s48.0 H

20、z0.2s49Hz20s特殊輪第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施在系統發(fā)發(fā)生功率率缺額的的動態(tài)過過程中，能夠明明確表征征系統頻頻率變化化的變量量有頻率率f、頻率變變化率，因此此裝置可可以有效效利用的的參量也也只有頻頻率f、頻率變變化率、時限等等為數較較少的幾幾個量。近年新生生產的一一些低頻頻減載裝裝置具有有比較檢檢測的頻頻率變化化率和整整定的頻頻率變化化率定值值的功能能，可以以確定是是否實施施加速切切除1、2、3輪負荷，當系統統功率缺缺額較大大時，可可加快切切負荷的的速度，防止發(fā)發(fā)生頻率率崩潰事事故。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施對于無大大機組又又有可能能系統事事故造成成孤網運

21、運行的地地區(qū)小網網，如果果切荷量量不夠，一般增增設48HZ47.5HZ之間切荷荷輪數。這樣，在主網網事故時時，增設設的切荷荷輪數不不動作。增設切切荷量要要根據預預計的有有功功率率缺額確確定。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施事例：如圖，當當主變壓壓器故障障，該小小網孤網網運行，需增設設低頻減減載。設設置時，按電廠廠開機最最小，網網內功率率缺額最最大安排排低頻切切荷輪數數和切荷荷量。第三章提提高電電力系統統穩(wěn)定性性的措施施河南電網網“6.25”事故2004年6月25日豫東南南地區(qū)川川匯變電電站2號主變停停運檢修修，110kV川匯變電電站所接接隆達電電廠1、2號機組總總出力160MW, 110kV系統總用用戶負荷荷73MW,有87MW的剩余有有功功率率通過川川匯變電電站1號主變送送往220kV系統。下午豫東東南地區(qū)區(qū)天氣突突變，出現雷雨雨大風。1910川匯變1號主變中中壓側