現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題

NorthChinaElectricPowerUniversity電氣與電子工程學(xué)院

現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

上節(jié)課內(nèi)容（二）、電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性1、定義：暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機間保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運行方式的能力。2、對于特定的運行方式，受到某種干擾是穩(wěn)定的，對于另一種更嚴重的干擾則可能是不穩(wěn)定的。所以，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與否是對于某一特定的的電力系統(tǒng)運行方式的干擾而言的?；\統(tǒng)的講某個系統(tǒng)穩(wěn)定或不穩(wěn)定是不確切的。3、“等面積定則”，加速面積與減速面積相等是保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題加速面積=減速面積的最高正常運行點就是暫態(tài)穩(wěn)定極限。即P0在一定位置時，abcda=defk’d就是暫態(tài)穩(wěn)定極限。

現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題在實際暫態(tài)穩(wěn)定的分析中，我們要考慮電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行方式、擾動類型、故障切除時間和故障位置等條件。確定系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的極限，實際上是確定系統(tǒng)內(nèi)每一回重要聯(lián)絡(luò)線的暫態(tài)穩(wěn)定極限?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的另一種形式，通常指電力系統(tǒng)受擾動后，不發(fā)生發(fā)散振蕩或持續(xù)的振蕩。動態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是在電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，在動態(tài)搖擺過程中發(fā)電機相對功角和輸電線路功率呈衰減狀態(tài)，電壓和頻率能恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

動態(tài)穩(wěn)定研究分析的目的是：在給定運行方式和故障形態(tài)（包括小擾動和大擾動）下，1）對系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性進行校核，確定系統(tǒng)中是否存在負阻尼或弱阻尼振蕩模式。2）研究系統(tǒng)中敏感斷面的潮流控制、提高系統(tǒng)阻尼特性的措施。3）研究并網(wǎng)機組勵磁及其輔助控制系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化以及對各種安全穩(wěn)定措施提出相應(yīng)的要求?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

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對于動態(tài)穩(wěn)定計算分析中，發(fā)電機模型要考慮同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)，各種自動調(diào)節(jié)、自動控制系統(tǒng)的動作特性及負荷的電壓和頻率動態(tài)特性。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

他們被引入是由于需要研究電力系統(tǒng)遭受嚴重擾動后動態(tài)響應(yīng)問題的結(jié)果。嚴重的系統(tǒng)擾動對電壓、頻率和潮流的額定值造成很大的偏離，因而引起慢過程控制和保護的動作，這在通常的暫態(tài)穩(wěn)定研究中是不考慮的?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

中期穩(wěn)定的研究，集中于發(fā)電機之間的同步振蕩，包括一些較慢現(xiàn)象的作用以及大的電壓或頻率的可能偏離等。中期穩(wěn)定性研究的時段一般為10秒至幾分鐘?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

長期穩(wěn)定通常與系統(tǒng)遭受大擾動包括那些超出系統(tǒng)正常設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的故障方式下的系統(tǒng)響應(yīng)有關(guān)。這通常引起逐級連鎖反應(yīng)并將系統(tǒng)解列為幾個分開的孤島，每一島中的發(fā)電機保持同步?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題中長期穩(wěn)定性分析應(yīng)模擬詳細的發(fā)電機模型、負荷模型、繼電保護和安全自動裝置的動作?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題對電力系統(tǒng)動穩(wěn)定的分析一般為：

1、采用小干擾法計算

1）特征根計算

特征根實部為正則系統(tǒng)存在負阻尼；特征根實部為負則系統(tǒng)阻尼為正，其絕對值越小阻尼越弱。2）阻尼比計算：阻尼比小于0為負阻尼,系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行；阻尼比介于0～0.02為弱阻尼，阻尼比大于0.03為較弱阻尼，在正常方式時一般應(yīng)達到0.03以上；

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二、電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

1983年12月27日，瑞典電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)事故，使南部系統(tǒng)的負荷全部失去。1987年1月12日，法國電網(wǎng)的電壓失穩(wěn)事故影響整個西部系統(tǒng)，甩掉1500MW負荷。1987年7月23日，日本東京電力系統(tǒng)的電壓失穩(wěn)事故，損失負荷8168MW。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障以后，或由于無功負荷的突然增加或系統(tǒng)運行條件發(fā)生了改變，使無功需求量突然增加，這些增加的無功需求由發(fā)電機和無功補償裝置的無功儲備提供。通常，系統(tǒng)有足夠的備用，并且運行在一定的電壓水平上。但也可能由于事故和系統(tǒng)條件的合并作用，造成不可控制的電壓降落，則系統(tǒng)進入電壓不穩(wěn)定狀態(tài)。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

我們在“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”中學(xué)過，對于一回輸電線路，在一定的傳輸功率下，它的電壓降落為：現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

事例：甘肅河西電網(wǎng)1984年電壓崩潰事故當(dāng)220KV聯(lián)絡(luò)線有功功率從200MW升至220MW時，小網(wǎng)電壓急劇降低。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

電壓不穩(wěn)定本質(zhì)上是一種局部現(xiàn)象，然而它的后果卻會給系統(tǒng)帶來廣泛的影響，嚴重時，可能導(dǎo)致電壓崩潰，引起系統(tǒng)的一部分或整個系統(tǒng)發(fā)生嚴重瓦解?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

事例：如圖：小網(wǎng)為嘉酒電網(wǎng)，正常大負荷運行嘉峪關(guān)330KV電壓為320KV，網(wǎng)內(nèi)酒鋼自備電廠一臺50MW機組故障，嘉峪關(guān)330KV電壓驟降至290KV?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

3）因系統(tǒng)故障，使負荷中心超高壓電壓水平降低，引起配電系統(tǒng)中變壓器自動調(diào)整分接開關(guān)裝置動作（試圖恢復(fù)事故前配電網(wǎng)的電壓水平）。每次分接頭調(diào)整都會導(dǎo)致增加超高壓線路的無功負荷，使超高壓線路損耗進一步增加，電壓水平進一步降低?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

綜上分析，我們可以將引起系統(tǒng)電壓崩潰的主要因素總結(jié)如下：1）發(fā)電機與負荷距離較遠（對遠距離受電系統(tǒng)要有一定的無功電源支撐）2）在低電壓工況下，變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭裝置動作。3）不利的負荷特性（電動機在0.75Un的自起動狀態(tài)）?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題討論：1、分析甘肅河西電網(wǎng)1984年電壓崩潰事故當(dāng)220KV聯(lián)絡(luò)線有功功率從200MW升至220MW時，小網(wǎng)電壓急劇降低?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

這節(jié)課內(nèi)容（三）電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性是指：電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

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《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定，電力系統(tǒng)在下列情況下，應(yīng)作長過程的動態(tài)穩(wěn)定分析：1）系統(tǒng)中有大容量水輪發(fā)電機和汽輪發(fā)電機經(jīng)較弱聯(lián)系并列運行。2）采用快速勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)及快關(guān)氣門等自動調(diào)節(jié)措施。3）有大功率周期性沖擊負荷。4）電網(wǎng)經(jīng)弱聯(lián)絡(luò)線路并列運行。5）分析系統(tǒng)事故有必要時。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!

第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

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動態(tài)穩(wěn)定包括長期穩(wěn)定和中期穩(wěn)定。長期穩(wěn)定和中期穩(wěn)定二詞在電力系統(tǒng)穩(wěn)定的文獻中是相當(dāng)新的，它是隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐步擴大而出現(xiàn)的新的研究課題?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

長期穩(wěn)定集中研究的是伴隨大規(guī)模的系統(tǒng)擾動而產(chǎn)生的較慢的和長期的現(xiàn)象，以及所造成的大的持續(xù)的發(fā)電和用電有功功率和無功功率的不平衡問題。長期穩(wěn)定性研究的時段一般是：幾分鐘或幾十分鐘?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

中期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性除了時間段的不同外，關(guān)于動態(tài)描述也有區(qū)別。長期穩(wěn)定研究的目的是長時間的有功功率和無功功率的不平衡問題。而中期穩(wěn)定性研究的是發(fā)電機之間的同步振蕩?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題這種情況下穩(wěn)定問題是每一島是否能在損失負荷最小的條件下達到一個可接受的平衡狀態(tài)。在極端的情況下，系統(tǒng)和機組保護作用可能組合成相反的不利情況，使島的全部或部分崩潰?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的過渡階段，可能會出現(xiàn)以下情況：

1）系統(tǒng)中有大容量水輪發(fā)電機和汽輪發(fā)電機經(jīng)較弱聯(lián)系并列運行。2）采用快速勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)及快關(guān)氣門等自動調(diào)節(jié)措施。4）電網(wǎng)經(jīng)弱聯(lián)絡(luò)線路并列運行。

現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

隨著互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模越來越大，遠距離大容量的輸送功率，使電網(wǎng)能夠更加合理的利用自然資源，從而贏得電網(wǎng)運行的最大經(jīng)濟效益。但同時由于遠距離的輸送電力，使電壓穩(wěn)定問題越來越突出?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

這些事故都是因為電壓失穩(wěn)而導(dǎo)致大面積長時間停電，造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會生活的紊亂?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

造成電壓不穩(wěn)定的主要因素是受端系統(tǒng)不能滿足無功功率的需要。問題的核心通常是由于無功不能遠距離送電。當(dāng)過大的無功功率和有功功率流過輸電網(wǎng)絡(luò)時，在感性電抗中產(chǎn)生很大的電壓降落，使受端系統(tǒng)電壓嚴重降低?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

輸送過大的有功功率，使無功損耗增大，從而更增加了始端輸送的無功功率（負荷無功功率不變）?，F(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

采取的辦法：1）切小網(wǎng)負荷；2）P降低，Q增大（線路暫態(tài)穩(wěn)定運行極限為22萬kW，靜態(tài)穩(wěn)定運行極限為26萬kW）。最后采取方案2。后果：幾分鐘后小網(wǎng)電壓崩潰。現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問題

發(fā)生電壓崩潰可能有以下幾種情況：1）負荷中心附近的大型機組突然退出運行，造成高壓聯(lián)絡(luò)線嚴重過載。（發(fā)電機無功到達極限，機端電壓最低）現(xiàn)代電網(wǎng)運行技術(shù)第二章穩(wěn)定問題共45頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!第二章現(xiàn)代電力