提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施摘要：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益增大，影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的因素也隨之增多，電力系統(tǒng)一旦失穩(wěn)，必將造成巨大的經(jīng)濟損失和災難性的后果。因此設計本系統(tǒng)受到一個正階躍信號的小擾動時，系統(tǒng)處于失穩(wěn)狀態(tài)，觀察在PSS投入與退出、改變發(fā)電機勵磁電壓兩種措施下，發(fā)電機功角、轉速、電磁功率及機端電壓的變化情況。關鍵詞：靜態(tài)穩(wěn)定；勵磁系統(tǒng)；PSS引言隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和擴大，輸電距離和輸送容量的增加，輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定問題更顯突出?？梢哉f，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是限制交流遠距離輸電的輸送距離和輸送能力的一個決定性因素。采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置從靜態(tài)穩(wěn)定分析及靜態(tài)穩(wěn)定的儲備系數(shù)公式可知，只要電力系統(tǒng)具有較高的功率極限，就具有較高的運行穩(wěn)定性。因此，要提高功率極限，就應從提高發(fā)電機的電動勢、提高系統(tǒng)的運行電壓和減小系統(tǒng)電抗等方面著手。對于簡單電力系統(tǒng)，如果發(fā)電機沒有裝設自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，在系統(tǒng)受到小擾動的過程中，發(fā)電機的空載電動勢是恒定的。當發(fā)電機裝設了自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，并且該裝置能確保發(fā)電機的端電壓恒定時，這相當于取消了發(fā)電機電抗對功-角特性的影響；或者可以等值地認為發(fā)電機的電抗等于零，發(fā)電機的電動勢就等于它的出口端電壓。發(fā)電機端電壓恒定時的穩(wěn)定極限遠大于空載電動勢恒定時的穩(wěn)定極限。例如，額定電壓為220kV,輸電距離為200km的雙回線輸電系統(tǒng)，其中，發(fā)電機的電抗在輸電系統(tǒng)的總電抗中約占2/3。如果發(fā)電機配置了維持發(fā)電機的端電壓恒定的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，其結果相當于等值地取消了發(fā)電機電抗，從而使電源間的“電氣距離”大為縮短，對提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性有顯著效果。降低系統(tǒng)電抗采用分裂導線在遠距離輸電中，采用分裂導線可以把線路本身的電抗減少25%?35%，對提高穩(wěn)定性和增加輸電容量，都是很有效的。當然，采用分裂導線的理由，不單是為了提高功率極限，更主要是為了減少或避免內(nèi)電暈現(xiàn)象所引起的有功功率損耗和對無線通訊的干擾等。采用串聯(lián)電容補償線路電抗采用分裂導線是不可能大幅度地降低線路電抗的。目前能大幅度降低線路電抗的有效辦法是將電容器串聯(lián)在線路中，這樣使原有的線路感抗因容抗的抵消作用而降低。一般在較低電壓等級的線路上采用串聯(lián)電容補償?shù)哪康氖菫榱说驂海辉谳^高電壓等級的精電線路上的串聯(lián)電容補償，則主要是用來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于后者，首先要解決的是補償度問題。串聯(lián)電容補償度的定義是：KC=XC/XL（1）式中：XC串聯(lián)電容器的容抗；XL線路本身的感抗。從表面上看,串聯(lián)電容補償度KC似乎愈大愈好，因為它可以使總電抗減小，以提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。但是KC的值一般不超過0.5，這是因為下列因素的限制：1）短路電流不能過大。如果補償度過大，在串聯(lián)電容器后發(fā)生短路時，其短路電流可能大于發(fā)電機端短路時的值。2）當補償度KC>1時，線路將呈現(xiàn)容性。因此，當短路發(fā)生在串聯(lián)電容器后端時，電壓、電流的容性相位關系可能會引起某些保護裝置的誤動作。3）當補償度KC過大時，可能會使發(fā)電機出現(xiàn)自勵磁現(xiàn)象。因過度補償使發(fā)電機對外部電路電抗可能呈現(xiàn)容性，致使同步發(fā)電機的電樞反應起到助磁作用，其結果使發(fā)電機的電流、電壓無法控制，迅速上升直至它的磁路飽和為止。提高系統(tǒng)的運行電壓電力系統(tǒng)的運行電壓不僅能反映電能質(zhì)量，而且對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有很大的影響。從簡單電力系統(tǒng)的功-角特性可知，功率極限與受端系統(tǒng)電壓成正比。另外，對某些無功功率不足的系統(tǒng)，電壓過分下降將導致電壓崩潰，使系統(tǒng)瓦解而形成嚴重的事故。由此可見，電力系統(tǒng)應配備足夠的調(diào)壓手段，使系統(tǒng)電壓保持在較高的運行水平是非常重要。提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施有很多，主要的目的就是在電力系統(tǒng)受到巨大的干擾之后能夠很快恢復到正常的運行狀態(tài)，同時系統(tǒng)不會受到任何的損害。為了提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，需要找到影響暫態(tài)穩(wěn)定性的原因，進而采取切實可行的防治措施。通常情況下，需要考慮到功率的不平衡性以及功率的差額程度等。4.1切出故障利用切出故障的方式，需要嚴格遵守速度原則，要做到迅速、利落。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障就會使得所做的功率出現(xiàn)差額的現(xiàn)象，進而自動加快轉子的轉動速度。因此，需要根據(jù)相應的規(guī)則來實現(xiàn)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。這時，需要通過降低加速面積或者是增加減速面積的方式來進行。這樣才能在相互作用的過程中，減小轉子的運動速度。可見切出故障的方式具有一定的現(xiàn)實意義。4.2重合閘裝置對于電力系統(tǒng)產(chǎn)生的故障而言，多數(shù)都是瞬時性的非永久性的。采用重合閘裝置的設置，可以斷開故障線路，待故障解決之后再重新投人使用。這種方式促進了電力系統(tǒng)的可靠性，同時能夠保證供電的安全性和可靠性，因此，對于電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性也具有重要的意義。重合閘動作愈快對穩(wěn)定愈有利，但是重合閘的動作時間受到短路處去游離時間的限制。一般短路點往往會出現(xiàn)電弧，如果重合過快，則產(chǎn)生電弧的短路點，可能因去游離不夠而使電弧重燃，使重合閘不成功，甚至使故障擴大。特別是單相重合閘，由于故障相與兩正常相的相間電容和互感而產(chǎn)生的潛供電流維持了電弧的燃燒，使去游離時間加長。重合閘不成功對暫態(tài)穩(wěn)定是很不利的，這相當于在很短的時間內(nèi)又給了系統(tǒng)一個大的沖擊。強行勵磁當由于外部短路而使發(fā)電機端電壓降低，從而使其輸出的電磁功率減小時，可以采用強勵磁裝置以增加其電磁功率輸出，減小轉子的不平衡功率。一般的發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)都具有強行勵磁裝置。當機端電壓Vg低于額定電壓的85%時，低電壓繼電器動作，并通過中間繼電器將勵磁裝置的調(diào)節(jié)電阻強行短接，使勵磁機的勵磁電流大大增加。從而使得發(fā)電機的勵磁電流，勵磁電壓都迅速增大，以提高發(fā)電機電勢，增加電磁功率輸出。變壓器中性點經(jīng)小電阻接地當在中性點接地的電力系統(tǒng)中發(fā)生不對稱接地短路時，將產(chǎn)生零序電流分量。若此時在系統(tǒng)中星形接線的變壓器中性點經(jīng)小電阻接地，則零序電流流過時將在這一電阻中產(chǎn)生功率損耗。這種功率損耗可以減少轉子的不平衡功率，有利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。同時接人小接地電阻，反映在正序增廣網(wǎng)絡中，相當于加大了附加阻抗，減少了系統(tǒng)聯(lián)系阻抗，也提高了電磁功率。接地電阻的大小和安裝地點應通過計算來確定，一般接地電阻值大約與變壓器的短路電抗值接近。結語綜上所述，PSS的基本作用是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁，對同步電機轉子之間的振蕩提供阻尼，從而來提高穩(wěn)定極限。為了提供這種阻尼，穩(wěn)定器必須能夠產(chǎn)生和轉子速度變化同相的電氣力矩分量，其傳遞函數(shù)必須能補償發(fā)電機、電力系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)的增益特性和相位特性，這個傳遞函數(shù)的參數(shù)與電壓調(diào)節(jié)器增益