面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)技術(shù)

面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)技術(shù)

周孝信院士艾欣電力系電力市場(chǎng)課題組電子郵件：xinai@netease辦公室：教一樓148房間：80798456面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)技術(shù)一、電力系統(tǒng)開(kāi)展面臨的挑戰(zhàn)〔一〕環(huán)境維護(hù)的嚴(yán)峻制約〔二〕大容量遠(yuǎn)間隔輸電的需求〔三〕大電網(wǎng)互聯(lián)、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展的趨勢(shì)〔四〕電力市場(chǎng)化體制改革的影響二、我國(guó)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)開(kāi)展的要求三、研討開(kāi)發(fā)面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)技術(shù)〔一〕大容量交/直流輸電技術(shù)〔二〕靈敏交流輸電〔FACTS〕技術(shù)〔三〕大電網(wǎng)互聯(lián)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制技術(shù)1、互聯(lián)電力系統(tǒng)低頻振蕩控制的研討2、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)〔GPS〕在電網(wǎng)平安監(jiān)視和穩(wěn)定控制中運(yùn)用的研討3、防止大面積停電的控制和恢復(fù)戰(zhàn)略的研討〔四〕電力系統(tǒng)分析和仿真技術(shù)1、電力系統(tǒng)分析技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)2、電力系統(tǒng)分析軟件技術(shù)的開(kāi)展3、電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真與物理模擬一、電力系統(tǒng)開(kāi)展面臨的挑戰(zhàn)回想一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)的開(kāi)展，深感由于經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和技術(shù)提高帶來(lái)的宏大變化。上世紀(jì)的80～90年代，是電力系統(tǒng)的初創(chuàng)時(shí)期。據(jù)記載，1882年在美國(guó)紐約建成了世界第一個(gè)完好的電力系統(tǒng)。這是一個(gè)由發(fā)電機(jī)、電纜和負(fù)載組成的直流電力系統(tǒng)。然而由于直流輸電系統(tǒng)的局限性，人們轉(zhuǎn)而研討交流輸電技術(shù)，并在上一個(gè)世紀(jì)之交，確立了交流輸電系統(tǒng)進(jìn)一步開(kāi)展和運(yùn)用的根本取向，從而帶來(lái)了本世紀(jì)交流高電壓輸電和電力系統(tǒng)的大開(kāi)展。從本世紀(jì)初到60年代末，最高交流輸電電壓從12.44千伏和60千伏提高到735千伏和765千伏。在此期間，電力系統(tǒng)規(guī)模也迅速擴(kuò)展，電網(wǎng)互聯(lián)程度不斷加強(qiáng)。在交流輸電和電力系統(tǒng)大開(kāi)展的同時(shí)，從50年代開(kāi)場(chǎng)，又開(kāi)展了高壓直流輸電技術(shù)，奠定了當(dāng)今高壓交/直流電力系統(tǒng)的根底。

今天，又是一個(gè)世紀(jì)之交。面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)和科技迅猛開(kāi)展的情勢(shì)，有100多年歷史的“古老〞電力系統(tǒng)，在其開(kāi)展的進(jìn)程中，又將面臨一系列新的挑戰(zhàn)?！惨弧抄h(huán)境維護(hù)的嚴(yán)峻制約隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷開(kāi)展和民眾環(huán)境認(rèn)識(shí)的加強(qiáng)，電力工業(yè)開(kāi)展遭到環(huán)保制約的程度將越來(lái)越大，興隆國(guó)家的情形更為突出，新輸電線路的建立往往因民眾的反對(duì)而不能實(shí)施。歐美國(guó)家1000千伏以上特高壓輸電開(kāi)展方案之所以中止，除電力需求增長(zhǎng)緩慢的要素之外，環(huán)保的思索也是重要緣由。面對(duì)這種情況，不少興隆國(guó)家采取的對(duì)策是充分發(fā)掘現(xiàn)有輸電線路的潛力，處理系統(tǒng)中潮流分布不合理的問(wèn)題，改善電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，提高輸電系統(tǒng)的保送才干?！惨弧抄h(huán)境維護(hù)的嚴(yán)峻制約環(huán)保的制約更多地表如今電源建立上。未來(lái)會(huì)更多地開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境影響較小的電源方式，如干凈煤熄滅發(fā)電、天然氣蒸汽結(jié)合循環(huán)發(fā)電、遠(yuǎn)方大型水電、核電及新能源發(fā)電。電源構(gòu)造的改動(dòng)，將因電源原動(dòng)機(jī)特性和電源分布的不同而影響電力系統(tǒng)的性能，包括其調(diào)理性能和動(dòng)態(tài)性能。1996年7月，馬來(lái)西亞的馬來(lái)半島電力系統(tǒng)解體、大面積停電事故，其根本緣由除網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造薄弱外，當(dāng)時(shí)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組中燃?xì)廨啓C(jī)比艱苦，在系統(tǒng)大功率缺額情況下，這些機(jī)組因超出力而導(dǎo)致過(guò)熱，從而引起大量跳閘停機(jī)，呵斥系統(tǒng)頻率解體而全網(wǎng)停電。這是因電源構(gòu)造變化使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變壞呵斥惡性事故的典型案例。未來(lái)電源構(gòu)造和分布發(fā)生改動(dòng)是不可防止的。這就要求我們進(jìn)一步研討由此帶來(lái)的影響，研討各種電源原動(dòng)機(jī)特性及相應(yīng)的系統(tǒng)控制戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)新的控制安裝，從而改善系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)特性，防止電力系統(tǒng)事故的發(fā)生?！捕炒笕萘窟h(yuǎn)間隔輸電的需求當(dāng)前世界電力工業(yè)開(kāi)展趨勢(shì)，雖然興隆國(guó)家用電需求增長(zhǎng)緩慢，但開(kāi)展中國(guó)家用電需求仍在迅速增長(zhǎng)，大量的電源資源有待開(kāi)發(fā)利用。因此總的看來(lái)，大容量遠(yuǎn)間隔輸電仍有較強(qiáng)的開(kāi)展勢(shì)頭，一些開(kāi)展中國(guó)家和地域特別是東亞、東南亞地域、南美洲地域仍在進(jìn)展大規(guī)模的電網(wǎng)建立。大容量遠(yuǎn)間隔輸電系統(tǒng)，如中國(guó)的三峽輸電系統(tǒng)、金沙江水電甚至雅魯藏布江水電的開(kāi)發(fā)及其輸電系統(tǒng)，巴西亞馬遜河水電開(kāi)發(fā)及其輸電系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的建立無(wú)疑將是對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)技術(shù)的挑戰(zhàn)?！踩炒箅娋W(wǎng)互聯(lián)、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展的趨勢(shì)冷戰(zhàn)終了后，全球和地域經(jīng)濟(jì)一體化的步伐加快；又由于能源分布和經(jīng)濟(jì)開(kāi)展的不平衡及電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的宏大效益，使大電網(wǎng)互聯(lián)、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)輸電的趨勢(shì)不斷開(kāi)展。如東西歐聯(lián)網(wǎng)，歐洲發(fā)輸電聯(lián)盟〔UCPTE〕早在1963年就實(shí)現(xiàn)了西歐各成員國(guó)400千伏交流聯(lián)網(wǎng)，以后又經(jīng)過(guò)直流同英國(guó)、瑞典實(shí)現(xiàn)非同期聯(lián)網(wǎng)。目前西歐電網(wǎng)與東歐國(guó)家電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)正在逐漸實(shí)現(xiàn)。其中1995年9月原民主德國(guó)電網(wǎng)與西歐電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，1995年10月波蘭、捷克、匈牙利三國(guó)電網(wǎng)與西歐電網(wǎng)同期互聯(lián)。此外還有假設(shè)干擬議中的地域性跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)，如環(huán)波羅的海地域聯(lián)網(wǎng)，環(huán)地中海地域聯(lián)網(wǎng)，東南亞地域聯(lián)網(wǎng)，環(huán)日本海地域聯(lián)網(wǎng)等，其中波羅的海沿岸11國(guó)的18家電力公司已于近期協(xié)作進(jìn)展了一項(xiàng)研討，擬經(jīng)過(guò)相關(guān)國(guó)家之間的交/直流聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)環(huán)波羅的海電力共同市場(chǎng)，并已成立了環(huán)波羅的海電力協(xié)作組織〔BALTREL〕。另?yè)?jù)報(bào)道，地中海地域的突尼斯與隔海相望的西班牙已實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)送電。我國(guó)與周邊國(guó)家的聯(lián)網(wǎng)也在思索和規(guī)劃之中。如擬議中的瀾滄江水電〔景洪電站〕開(kāi)發(fā)向泰國(guó)送電、俄羅斯西伯利亞水電向中國(guó)華北等地送電等，如能實(shí)現(xiàn)都可以構(gòu)成跨國(guó)的電網(wǎng)互聯(lián)。〔三〕大電網(wǎng)互聯(lián)、跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展的趨勢(shì)大電網(wǎng)互聯(lián)和跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)一系列的新問(wèn)題。如波蘭、捷克、匈牙利電網(wǎng)同期接入U(xiǎn)CPTE西歐電網(wǎng)之后，即察看到弱阻尼的甚至負(fù)阻尼的頻率和功率振蕩。當(dāng)從東到西或從西到東聯(lián)網(wǎng)傳送的功率超越1000兆瓦時(shí)，就有振蕩產(chǎn)生。美國(guó)西部電網(wǎng)1996年7~8月延續(xù)兩次發(fā)生連鎖反響式大電網(wǎng)穩(wěn)定破壞和大面積停電事故，充分闡明這種類(lèi)型事故是當(dāng)前及未來(lái)電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)平安的最大要挾。因此尋求電網(wǎng)更為有效的控制措施，確?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是我們面臨的又一重要課題?！菜摹畴娏κ袌?chǎng)化體制改革的影響當(dāng)前全球范圍內(nèi)正在逐漸實(shí)行電力系統(tǒng)市場(chǎng)化的體制改革。雖然各國(guó)改革的方式不同，但其根本目的都是企業(yè)突破電力行業(yè)壟斷，促進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提高效率，降低本錢(qián)和電價(jià)，從而提高本國(guó)經(jīng)濟(jì)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)才干。一些西方國(guó)家對(duì)長(zhǎng)途電信、民用航空等公用事業(yè)進(jìn)展了類(lèi)似改革并獲得了勝利。英國(guó)從90年代開(kāi)場(chǎng)的電力市場(chǎng)化改革，也獲得了降低典型工業(yè)用戶的電價(jià)20%以上的效果?！菜摹畴娏κ袌?chǎng)化體制改革的影響然而電力市場(chǎng)化改革也給電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制帶來(lái)一系列的新問(wèn)題。根據(jù)電力市場(chǎng)運(yùn)作的要求，電網(wǎng)首先必需提供能靈敏控制潮流的才干，還應(yīng)最大限制地滿足電源與用戶之間保送才干的要求。此外，在發(fā)電、輸電和供電分別獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的條件下，堅(jiān)持電網(wǎng)的平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)程度也是需求處理的重要課題?！菜摹畴娏κ袌?chǎng)化體制改革的影響以上4點(diǎn)闡明，世紀(jì)之交的電力系統(tǒng)的開(kāi)展正面臨著新的挑戰(zhàn)。然而這也預(yù)示著有100多年開(kāi)展歷史的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)將有新的開(kāi)展機(jī)遇。相應(yīng)地，采用現(xiàn)代高科技的面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)新技術(shù)必將得到不斷創(chuàng)新和開(kāi)展。二、我國(guó)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)開(kāi)展的要求1987年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量突破100吉瓦〔1G瓦=103兆瓦〕，1995年突破200吉瓦，到1997年底到達(dá)250吉瓦，居世界第二位。500千伏超高壓輸電線路總長(zhǎng)度已超越13000千米。6個(gè)跨省大區(qū)電網(wǎng)和5個(gè)獨(dú)立省網(wǎng)都得到了較快開(kāi)展。到1996年底，華東電網(wǎng)裝機(jī)容量已到達(dá)38.22吉瓦；由廣東、廣西、云南、貴州四省電網(wǎng)互聯(lián)組成的南方聯(lián)營(yíng)電網(wǎng)總裝機(jī)容量也已達(dá)38.419吉瓦。這闡明我國(guó)電力系統(tǒng)已進(jìn)入大電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)代。二、我國(guó)電力工業(yè)和電力系統(tǒng)開(kāi)展的要求展望未來(lái)，到2000年，我國(guó)電力總裝機(jī)容量將接近300吉瓦。正在興建的三峽電站和三峽輸電系統(tǒng)將于2021年建成。東北、華北之間500千伏交流聯(lián)網(wǎng)將于近期實(shí)現(xiàn)。到2021年，隨著三峽輸電系統(tǒng)的建成，在我國(guó)中部將構(gòu)成沿長(zhǎng)江流域包括川渝、華中、華東電網(wǎng)在內(nèi)的三峽交直流電力系統(tǒng)，估計(jì)總?cè)萘繉?huì)接近200吉瓦。與此同時(shí)，北方的華北、東北、西北電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；南方電網(wǎng)將進(jìn)一步加強(qiáng)。屆時(shí)，全國(guó)將構(gòu)成北、中、南三大互聯(lián)電網(wǎng)的格局。經(jīng)過(guò)它們之間的互聯(lián)，預(yù)期2020年左右將根本實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。隨著東部地域核電的建立，西部巨型水電和坑口火電的開(kāi)發(fā)，全國(guó)范圍的遠(yuǎn)間隔輸電和電網(wǎng)互聯(lián)將得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

我國(guó)電力系統(tǒng)的開(kāi)展，是世界電力系統(tǒng)開(kāi)展的重要組成部分。我國(guó)電力系統(tǒng)開(kāi)展面臨的大容量遠(yuǎn)間隔輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)問(wèn)題，將是我們未來(lái)10~20年內(nèi)要處理的主要問(wèn)題。環(huán)境維護(hù)制約和電力體制改革的影響也將現(xiàn)實(shí)地提到日程，必需引起我們高度注重。三、研討開(kāi)發(fā)面向21世紀(jì)的電力系統(tǒng)技術(shù)面對(duì)當(dāng)今世界和我國(guó)電力系統(tǒng)開(kāi)展的宏大挑戰(zhàn)，我們必需研討開(kāi)發(fā)面向21世紀(jì)的先進(jìn)電力系統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)技術(shù)和電子信息技術(shù)、電力電子技術(shù)、先進(jìn)控制實(shí)際及技術(shù)等高新技術(shù)的提高為這一目的的實(shí)現(xiàn)提供了堅(jiān)實(shí)可靠的根底。

結(jié)合我國(guó)實(shí)踐的詳細(xì)研討開(kāi)發(fā)目的可有如下四個(gè)方面?！惨弧炒笕萘拷?直流輸電技術(shù)當(dāng)前我國(guó)的現(xiàn)實(shí)義務(wù)是提高500千伏交流輸電線路的保送才干。應(yīng)積極研討500千伏同塔雙回或緊湊型線路的技術(shù)。在500千伏緊湊型線路方面，由華北電力集團(tuán)公司牽頭組織的工程化研討已獲得成果，并運(yùn)用于實(shí)踐的線路工程。應(yīng)積極研討采用線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)。近期陽(yáng)城──江蘇的500千伏線路將建立我國(guó)第一座500千伏串聯(lián)電容補(bǔ)償站。對(duì)此，希望能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，并在其他工程上推行運(yùn)用?！惨弧炒笕萘拷?直流輸電技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展大容量高壓直流輸電的研討。直流輸電以其輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)理靈敏等優(yōu)點(diǎn)遭到電力部門(mén)的歡迎。我國(guó)除葛──南線于1990年早已投運(yùn)外，容量為1800兆瓦的天生橋──廣州±500千伏直流輸電工程正在建立。三峽──華東的第一條直流輸電線路的建立在積極籌備?？梢灶A(yù)見(jiàn)，直流輸電在我國(guó)有進(jìn)一步運(yùn)用的前景。但在技術(shù)上，直流輸電還存在著控制系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜、與交流輸電系統(tǒng)相配合時(shí)能夠誘發(fā)次同步諧振等問(wèn)題。對(duì)此，還要在交/直流系統(tǒng)相互配合協(xié)調(diào)方面做大量的實(shí)驗(yàn)研討任務(wù)?！惨弧炒笕萘拷?直流輸電技術(shù)關(guān)于500千伏以上交流輸電，是采用800千伏〔750千伏〕級(jí)還是1000千伏級(jí)的電壓程度問(wèn)題，筆者以為應(yīng)根據(jù)實(shí)踐需求決議。如我國(guó)西北電網(wǎng)已建成較強(qiáng)的330千伏系統(tǒng)，當(dāng)前因黃河水電和陜北大型火電的開(kāi)發(fā)和外送，330千伏電壓等級(jí)已無(wú)法滿足輸電的需求，急需提高電壓等級(jí)。對(duì)330千伏系統(tǒng)而言，國(guó)外閱歷普通以為上一個(gè)電壓等級(jí)以750千伏級(jí)較為適宜。加拿大魁北克電網(wǎng)于1965年投入其735千伏系統(tǒng)：美國(guó)AEP電力公司于1969年建成765千伏線路，其后巴西伊泰普工程也于80年代建成765千伏輸電系統(tǒng)。因此，可以以為750千伏電壓級(jí)輸電無(wú)論設(shè)備還是系統(tǒng)都有成熟的技術(shù)和閱歷。如經(jīng)論證適宜于我國(guó)西北電網(wǎng)，那么應(yīng)決策著手開(kāi)場(chǎng)建立。至于1000千伏特高壓輸電，亦不應(yīng)排除在我國(guó)運(yùn)用的能夠性，特別是對(duì)未來(lái)金江水電開(kāi)發(fā)大規(guī)模外送，亦存在著比直流輸電更為優(yōu)越的能夠性。因此，1000千伏級(jí)的特高電壓技術(shù)，作為技術(shù)貯藏仍應(yīng)開(kāi)展必要的研討?！捕踌`敏交流輸電〔FACTS〕技術(shù)FACTS是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中運(yùn)用的重要方面。作為在交流輸電系統(tǒng)中引入的可控制的一次設(shè)備，F(xiàn)ACTS安裝的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率潮流的靈敏控制，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。特別是可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程中相量角度的控制，為未來(lái)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性控制的新戰(zhàn)略提供了必要手段?！捕踌`敏交流輸電〔FACTS〕技術(shù)FACTS技術(shù)的概念自80年代后期提出以來(lái)，有關(guān)學(xué)術(shù)研討、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程實(shí)際已獲得大量成果。對(duì)此筆者在1995年的一篇文章中曾有論述。自那時(shí)以來(lái)，F(xiàn)ACTS技術(shù)的開(kāi)發(fā)和工程運(yùn)用又有新的開(kāi)展。具有對(duì)電壓、阻抗、相位綜合控制功能的一致潮流控制器〔UPFC〕的示范工程〔并、串聯(lián)安裝容量各160兆伏安〕即將在美國(guó)AEP電力公司投運(yùn)，其并聯(lián)安裝已于1997年建成?！捕踌`敏交流輸電〔FACTS〕技術(shù)我國(guó)已開(kāi)場(chǎng)對(duì)FACTS技術(shù)進(jìn)展有系統(tǒng)的研討開(kāi)發(fā)。其中對(duì)500千伏超高壓輸電線路可控串聯(lián)補(bǔ)償〔TCSC〕的研討已獲得階段成果。結(jié)合伊敏──馮屯500千伏輸電線路的研討闡明，采用25%串聯(lián)補(bǔ)償電容的可控串補(bǔ)安裝，可顯著提高暫態(tài)穩(wěn)定程度和阻尼振蕩才干。

〔二〕靈敏交流輸電〔FACTS〕技術(shù)對(duì)我國(guó)下一步FACTS技術(shù)研討開(kāi)發(fā)的主要目的，筆者以為首先應(yīng)在前一階段研討任務(wù)的根底上，對(duì)TCSC和STATCOM〔靜態(tài)補(bǔ)償器或稱先進(jìn)靜止無(wú)功補(bǔ)償電源ASVG〕進(jìn)展工程化研討開(kāi)發(fā)、促進(jìn)實(shí)踐工程的實(shí)施。同時(shí)，應(yīng)開(kāi)展對(duì)具有綜合控制功能的UPFC和IPC〔相間功率控制器〕的研討開(kāi)發(fā)。對(duì)FACTS的系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)際，那么應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展系統(tǒng)建模和分析、系統(tǒng)控制戰(zhàn)略等的研討?！踩炒箅娋W(wǎng)互聯(lián)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制技術(shù)大電網(wǎng)互聯(lián)及跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)展趨勢(shì)，連鎖反響穩(wěn)定性破壞和大面積停電事故的教訓(xùn)，使人們對(duì)大電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制問(wèn)題給予了格外關(guān)注。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議第38、29等7個(gè)專(zhuān)業(yè)研討委員會(huì)曾于1996年專(zhuān)門(mén)召開(kāi)討論會(huì)，討論了建立更有效電網(wǎng)的電力系統(tǒng)控制維護(hù)的新戰(zhàn)略。

結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)實(shí)踐，筆者以為如下研討任務(wù)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)：1、互聯(lián)電力系統(tǒng)低頻振蕩控制的研討對(duì)電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)平安的最大要挾是運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的破壞。電力系統(tǒng)穩(wěn)定按性質(zhì)可分為三種：功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定。其中功角穩(wěn)定又分暫態(tài)穩(wěn)定和系統(tǒng)低頻振蕩。對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)，特別是具有長(zhǎng)條形構(gòu)造的弱互聯(lián)交流電網(wǎng)功角穩(wěn)定問(wèn)題中的低頻振蕩問(wèn)題尤為突出。電網(wǎng)互聯(lián)后跨區(qū)低頻振蕩方式常表現(xiàn)為弱阻尼，振匯頻率普通在0.1~1赫范圍內(nèi)。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議第38研討委員會(huì)曾組織專(zhuān)門(mén)任務(wù)組〔TaskForce38.01.07〕對(duì)振蕩的機(jī)理、研討方法和抑制措施等進(jìn)展了研討。其結(jié)論指出：為消除振蕩的要挾，首先應(yīng)仔細(xì)研討整定系統(tǒng)中主要發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器〔PSS〕，由于迄今為止，PSS依然是抑制低頻振蕩最經(jīng)濟(jì)有效的措施，其次應(yīng)研討系統(tǒng)中現(xiàn)有高壓直流輸電〔HVDC〕、靜止無(wú)功補(bǔ)償器〔SVC〕附加控制器的參數(shù)整定，使之提供附加阻尼效果。然后思索用電力電子安裝改造現(xiàn)有可投切補(bǔ)償安裝，使之提供平滑的阻尼控制，如線路串聯(lián)電容補(bǔ)償添加可控硅控制的部分〔TCSC〕。最后可思索在系統(tǒng)中增裝完全用于阻尼振蕩的新安裝。1、互聯(lián)電力系統(tǒng)低頻振蕩控制的研討國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議任務(wù)組研討的結(jié)論給我們以啟示。雖然PSS已是成熟的普遍技術(shù)，但仍是消除互聯(lián)電網(wǎng)負(fù)阻尼低頻振蕩最經(jīng)濟(jì)有效的方法。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較小、互聯(lián)程度較低時(shí)，系統(tǒng)振蕩不明顯，PSS整定不為人們所關(guān)注。但在當(dāng)今大電網(wǎng)互聯(lián)迅速開(kāi)展的情況下，對(duì)此必需引起高度注重。1994年我國(guó)南方聯(lián)營(yíng)電網(wǎng)發(fā)生的系統(tǒng)振蕩事故是典型的一例，事后分析闡明，假設(shè)在此系統(tǒng)中的主力機(jī)組上加裝PSS，可以有效地阻尼振蕩，防止有嚴(yán)重后果的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定破壞事故的發(fā)生。2、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)〔GPS〕在電網(wǎng)平安監(jiān)視和穩(wěn)定控制中運(yùn)用的研討在電力系統(tǒng)中實(shí)施相量控制〔phasescontrol〕是電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制最直接的方法。采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)〔GPS〕實(shí)現(xiàn)的同步相量丈量技術(shù)和光纖通訊技術(shù)為相量控制提供了實(shí)現(xiàn)的條件。GPS在各領(lǐng)域中已得到廣泛運(yùn)用。在電力系統(tǒng)中主要用于同步相量丈量。在GPS系統(tǒng)中，共有24顆衛(wèi)星繞地球軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。它們距地面約20000千米。地球外表任一點(diǎn)均可接納到衛(wèi)星發(fā)出的精度在1微秒以內(nèi)的時(shí)間脈沖信號(hào)。這樣，電力系統(tǒng)中任一變電站均可接納GPS發(fā)來(lái)的準(zhǔn)確時(shí)間脈沖給當(dāng)?shù)卣闪康碾妷翰ㄐ我詴r(shí)間標(biāo)志，其標(biāo)度的相角精度對(duì)50赫茲波形為0.018°。光纖通訊系統(tǒng)將各變電站的丈量搜集匯總處置后，即可得到各變電站之間動(dòng)態(tài)相量的變化，并據(jù)此實(shí)施相量控制。電力系統(tǒng)中現(xiàn)有提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施和切機(jī)、切負(fù)荷，可由相量控制器觸發(fā)；HVDC系統(tǒng)可按相量信息實(shí)施相量控制，并可模擬交流線路同步功率特性，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的抗干擾才干；交流系統(tǒng)那么可經(jīng)過(guò)SVC及串聯(lián)電子式移相壓器或TCSC實(shí)施相量控制。2、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)〔GPS〕在電網(wǎng)平安監(jiān)視和穩(wěn)定控制中運(yùn)用的研討我國(guó)將GPS用于大電力系統(tǒng)穩(wěn)定和振蕩監(jiān)控的研討已獲得初步成果。以GPS同步相量丈量安裝為根底的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已在我國(guó)南方聯(lián)營(yíng)電網(wǎng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)。南方電網(wǎng)骨干聯(lián)絡(luò)線天廣500千伏線路的功角振蕩已可在電網(wǎng)調(diào)度中心實(shí)時(shí)觀測(cè)。進(jìn)一步的相量控制正在研討之中。3、防止大面積停電的控制和恢復(fù)戰(zhàn)略的研討當(dāng)今電力系統(tǒng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)〔EMS〕根本上是以處置穩(wěn)態(tài)方式調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)為主。其中靜態(tài)平安分析主要監(jiān)視電網(wǎng)偶爾事故下母線電壓越限或線路、元件過(guò)負(fù)荷等情況并給予處置指點(diǎn)。而更嚴(yán)重缺點(diǎn)下的穩(wěn)定控制，那么普通需經(jīng)過(guò)離線分析提供可供采取的措施，經(jīng)過(guò)快速的繼電維護(hù)和平安自動(dòng)安裝實(shí)時(shí)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。前述GPS相量丈量系統(tǒng)提供了可實(shí)時(shí)跟蹤功角變化軌跡的能夠性，從而可經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)不穩(wěn)定景象的演化適時(shí)決議應(yīng)采取的控制措施〔如解列、切機(jī)、快關(guān)等〕?？梢灶A(yù)期GPS相量丈量安裝與常規(guī)RTU相配合，使調(diào)度中心的EMS系統(tǒng)功能從穩(wěn)態(tài)向動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變，將使大電力系統(tǒng)的全局穩(wěn)定和恢復(fù)控制成為能夠。

近年來(lái)，在EMS系統(tǒng)中采用EEAC、PEBS等直接法在線分析監(jiān)視系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定已獲得重要成果。將現(xiàn)有的離線分析程序加以改良，與直接法相結(jié)合，以順應(yīng)在線穩(wěn)定分析要求從而得到更為充分的信息，也在國(guó)內(nèi)外一些電網(wǎng)得到實(shí)踐運(yùn)用。進(jìn)一步應(yīng)開(kāi)展事故后恢復(fù)戰(zhàn)略的研討。為處置事故過(guò)程中的大量警報(bào)信息，須采用人工智能等科學(xué)方法?！菜摹畴娏ο到y(tǒng)分析和仿真技術(shù)

電力系統(tǒng)分析和仿真技術(shù)為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)提供了工具和手段。而電力系統(tǒng)開(kāi)展與配備、技術(shù)的提高又促進(jìn)電力系統(tǒng)分析和仿真技術(shù)的開(kāi)展。1、電力系統(tǒng)分析技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)

電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用，如FACTS安裝的投入，促使電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)分析與電磁暫態(tài)分析相結(jié)合。

對(duì)大電網(wǎng)連鎖反響事故的分析，要求進(jìn)展長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)分析、電壓穩(wěn)定性分析，并與暫態(tài)穩(wěn)定分析相結(jié)合。

電力市場(chǎng)化的開(kāi)展趨勢(shì)，要求電力系統(tǒng)技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)分析相結(jié)合。

電力一、二次控制設(shè)備和系統(tǒng)的多樣化，要求提供更準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型和用自定義的建模方法。

為實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)在線分析，應(yīng)研討更為快速的分析方法