電力系統(tǒng)控制介紹

1、電力系統(tǒng)控制講座,周念成,主要內(nèi)容,1、電力系統(tǒng)控制概述 2、電力系統(tǒng)頻率控制 3、電力系統(tǒng)電壓控制 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,1、電力系統(tǒng)控制概述,電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的目標(biāo)（八字目標(biāo)） 安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保 1）保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全 2）保證電能符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 3）保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 4）保證符合環(huán)境保護(hù)的要求,1、電力系統(tǒng)控制概述,現(xiàn)代電力系統(tǒng)2個(gè)發(fā)展方向 1）電網(wǎng)互聯(lián)（龐大的跨區(qū)域輸電、單機(jī)容量越來(lái)越大、高壓直流輸電容量比例變大） 2）分布式發(fā)電接入及微電網(wǎng) 電力系統(tǒng)中的可控點(diǎn) 1）發(fā)電機(jī)：調(diào)速器（P）、勵(lì)磁（Q） 2）變壓器：檔位（變比，調(diào)節(jié)U） 3）斷路器：投切發(fā)電機(jī)/變壓器/

2、線(xiàn)路/負(fù)荷/電容器/電抗器等等 4）其他補(bǔ)償設(shè)備：SVC/調(diào)相機(jī)等,控制的 復(fù)雜性,1、電力系統(tǒng)控制概述,三大自動(dòng)控制系統(tǒng)（3A系統(tǒng)） 1）自動(dòng)發(fā)電控制（AGC） 2）自動(dòng)電壓控制（AVC） 3）自動(dòng)穩(wěn)定控制（ASC）,1、電力系統(tǒng)控制概述,自動(dòng)發(fā)電控制（AGC） 利用調(diào)度監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通道、遠(yuǎn)方終端、執(zhí)行（分配）裝置、發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化裝置等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)、調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率，以控制發(fā)電機(jī)出力。 它是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的主要內(nèi)容之一。,1、電力系統(tǒng)控制概述,自動(dòng)電壓控制（AVC） 指在正常運(yùn)行情況下，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)視電網(wǎng)無(wú)功電壓情況，進(jìn)行在線(xiàn)優(yōu)化計(jì)算，分層調(diào)節(jié)控制電網(wǎng)無(wú)功電源及變壓器分接頭，

3、調(diào)度自動(dòng)化主站對(duì)接入各節(jié)點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償可控設(shè)備實(shí)行實(shí)時(shí)的最優(yōu)閉環(huán)控制，滿(mǎn)足全網(wǎng)安全電壓約束條件下的優(yōu)化無(wú)功潮流運(yùn)行，達(dá)到電壓優(yōu)質(zhì)和網(wǎng)損最小。 系統(tǒng)電壓的全局控制分為三個(gè)層次，一級(jí)電壓控制、二級(jí)電壓控制、和三級(jí)電壓控制。,1、電力系統(tǒng)控制概述,自動(dòng)穩(wěn)定控制（ASC） 為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定事故而采取的控制措施。 如為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵(lì)磁控制 切機(jī)、切負(fù)荷、解列等等,1、電力系統(tǒng)控制概述,電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),1、電力系統(tǒng)控制概述,正常狀態(tài) 首要任務(wù)是監(jiān)視不斷變化的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)（發(fā)電機(jī)出力、母線(xiàn)電壓、系統(tǒng)頻率、線(xiàn)路潮流、系統(tǒng)間交換功率)。 根據(jù)日負(fù)荷曲線(xiàn)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式和進(jìn)行正常的操作控制

4、（如啟停發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力、調(diào)整變壓器分接頭等），使系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)維持在規(guī)定范圍內(nèi)，以滿(mǎn)足對(duì)負(fù)荷正常供電需要。 在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)應(yīng)注意和及早發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)由正常運(yùn)行狀態(tài)向警戒狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。,1、電力系統(tǒng)控制概述,警戒狀態(tài) (1)系統(tǒng)中可用出力減小。如計(jì)劃外負(fù)荷逐步增長(zhǎng)、燃料供應(yīng)不足、發(fā)電機(jī)計(jì)劃外停運(yùn)以及某地外界條件（如循環(huán)水溫度升高）的變化等都會(huì)使發(fā)電機(jī)出力減小。 (2)輸出能力減少。計(jì)劃外輸電線(xiàn)或變壓器斷開(kāi)、負(fù)荷的不正常分配以及高溫等自然現(xiàn)象都會(huì)使輸電能力減少。 (3)干擾概率增大。風(fēng)暴水災(zāi)地震等自然災(zāi)害,以及社會(huì)治安等因素. 因此，在警戒狀態(tài)時(shí)應(yīng)及時(shí)采取預(yù)防性控制措施（例如增加和調(diào)整發(fā)電機(jī)出

5、力，調(diào)整附和的配置，切換線(xiàn)路等），使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)，以免在隨后一個(gè)不大的干擾或負(fù)荷逐漸增大時(shí)，有可能使系統(tǒng)進(jìn)入緊急狀態(tài)。,1、電力系統(tǒng)控制概述,緊急狀態(tài) 電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)控制是電力系統(tǒng)在遭受大的干擾或事故（例如短路故障，切除大容量機(jī)組等）或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象后的運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)，電力系統(tǒng)偏離正常運(yùn)行方式，電力供需失去平衡，某些保證系統(tǒng)安全性的不等式約束條件遭到破壞（如線(xiàn)路潮流或系統(tǒng)其它元件的負(fù)荷超過(guò)或低于允許值，直接影響對(duì)負(fù)荷的正常供電。,1、電力系統(tǒng)控制概述,緊急狀態(tài)控制 及時(shí)正確地采取一系列緊急措施，使系統(tǒng)恢復(fù)到警戒狀態(tài)乃至正常狀態(tài)。 如果不及時(shí)采取措施，或者措施不夠有效，就會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)行

6、條件進(jìn)一步惡化，或者使故障擴(kuò)大和發(fā)展，從而有可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定而解列成幾個(gè)子系統(tǒng) ，并大量切除負(fù)荷及發(fā)電機(jī)組，導(dǎo)致大面積停電和全系統(tǒng)崩潰。 迅速抑制事故及異常現(xiàn)象的發(fā)展和擴(kuò)大，盡量縮小故障延續(xù)時(shí)間及其對(duì)電力系統(tǒng)其它非故障部分的影響，使電力系統(tǒng)能維持和恢復(fù)到一個(gè)合理的運(yùn)行水平。 這種緊急狀態(tài)控制一般氛圍 -選擇性切除故障階段 -防止事故擴(kuò)大階段,主要內(nèi)容,1、電力系統(tǒng)控制概述 2、電力系統(tǒng)頻率控制 3、電力系統(tǒng)電壓控制 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,2、電力系統(tǒng)頻率控制,對(duì)于一個(gè)大型互聯(lián)系統(tǒng)，必須實(shí)現(xiàn)有功功率和頻率的及時(shí)調(diào)整，使整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電功率和負(fù)荷功率維持平衡，保證系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡(luò)線(xiàn)交換功率維持恒

7、定。 發(fā)電總有功功率=（負(fù)荷+損耗）的有功功率 當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷也要隨著改變, 這種有功負(fù)荷隨頻率而改變的特性叫做負(fù)荷的功率頻率特性。,2、電力系統(tǒng)頻率控制,電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動(dòng)控制系統(tǒng)稱(chēng)為自動(dòng)發(fā)電控制（AGC)，亦稱(chēng)負(fù)荷與頻率控制（LFC)； 由自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)程序?qū)︻l率和有功功率進(jìn)行二次調(diào)整實(shí)現(xiàn)。,控制的 目標(biāo),2、電力系統(tǒng)頻率控制,AGC的目的：控制系統(tǒng)頻率和區(qū)域凈交換功率。 控制區(qū)域（Control Area) 基本含義：整個(gè)電力系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)連接起來(lái)的互聯(lián)系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)及其控制中心構(gòu)成一個(gè)控制區(qū)域，每個(gè)控制區(qū)域的用戶(hù)負(fù)荷由本區(qū)域的電源和從其它

8、控制區(qū)域交換的電力來(lái)滿(mǎn)足。 區(qū)域控制誤差（Area Control Error)： 由于負(fù)荷變化和機(jī)組出力波動(dòng)而產(chǎn)生的誤差,2、電力系統(tǒng)頻率控制,2、電力系統(tǒng)頻率控制,2、電力系統(tǒng)頻率控制,國(guó)內(nèi)電網(wǎng)AGC實(shí)施簡(jiǎn)介,2、電力系統(tǒng)頻率控制,電網(wǎng)AGC不同控制方式時(shí)的區(qū)域控制目標(biāo),2、電力系統(tǒng)頻率控制,電網(wǎng)(AGC)運(yùn)行管理辦法 為提高電網(wǎng)AGC運(yùn)行質(zhì)量，確保電網(wǎng)頻率質(zhì)量和網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線(xiàn)控制水平，參照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 6571998 “火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)在線(xiàn)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程”（測(cè)試規(guī)程）有關(guān)內(nèi)容，結(jié)合各電力集團(tuán)公司頒發(fā)的有關(guān)調(diào)度規(guī)程所制定的AGC 系統(tǒng)調(diào)度管理的內(nèi)容制定。,2、電力系統(tǒng)頻率控制,

9、AGC機(jī)組的相關(guān)試驗(yàn)與技術(shù)管理,2、電力系統(tǒng)頻率控制,AGC主要功能與性能的測(cè)試,2、電力系統(tǒng)頻率控制,電力市場(chǎng)條件下AGC的應(yīng)用管理 電力市場(chǎng)建立后，廠網(wǎng)逐步分離，廠網(wǎng)成為電力市場(chǎng)的買(mǎi)賣(mài)雙方，運(yùn)營(yíng)方式的轉(zhuǎn)變使傳統(tǒng)的電網(wǎng)AGC面臨一系列問(wèn)題。 四川省調(diào)提出了電力市場(chǎng)條件下AGC技術(shù)的改進(jìn)方法。 安徽省調(diào)根據(jù)AGC機(jī)組性能的差異，貢獻(xiàn)的大小，進(jìn)行了AGC機(jī)組調(diào)節(jié)效能的定量評(píng)估與補(bǔ)償方式的研究。,2、電力系統(tǒng)頻率控制,電力市場(chǎng)對(duì)AGC投運(yùn)的選擇 按 “電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)規(guī)程DL5003-01”條件選擇 根據(jù)最大的可調(diào)容量、最大的加減負(fù)荷速率，由高到低的順序依次選擇 根據(jù)計(jì)劃上網(wǎng)電量成交電價(jià)，由

10、低到高的順序依次選擇 根據(jù)備用容量及AGC輔助服務(wù)價(jià)格，由低到高的順序依次選擇。,主要內(nèi)容,1、電力系統(tǒng)控制概述 2、電力系統(tǒng)頻率控制 3、電力系統(tǒng)電壓控制 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,3、電力系統(tǒng)電壓控制,無(wú)功功率分布對(duì)系統(tǒng)的影響： 1）網(wǎng)損及線(xiàn)損-影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性 2）電壓-影響系統(tǒng)的安全性,3、電力系統(tǒng)電壓控制,電壓指標(biāo) 35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10%。（如供電電壓上下偏差同號(hào)時(shí)，按較大的偏差絕對(duì)值作為衡量依據(jù)。） 10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的7%。 220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。 線(xiàn)路末端電壓合格率90%

11、配電線(xiàn)路電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的7%； 低壓線(xiàn)路到戶(hù)電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓10%。 功率因數(shù)指標(biāo)： 農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)線(xiàn)路 cos0.85; 工業(yè)、農(nóng)副業(yè)專(zhuān)用線(xiàn)路 cos0.90。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,電壓控制的措施： 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓； 改變變壓器變比調(diào)壓； 補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓。 電壓控制的方式： 電壓中樞點(diǎn)的逆調(diào)壓和順調(diào)壓。 自動(dòng)電壓控制的必要性： 改善電能質(zhì)量的要求； 提高電壓安全性的要求； 大規(guī)模電力系統(tǒng)中，人工調(diào)壓的方式難以勝任。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,電壓控制的特點(diǎn) 無(wú)功電源的設(shè)備種類(lèi)繁多，運(yùn)行狀況和特性差別很大。 系統(tǒng)電壓主要受本地區(qū)無(wú)功平衡情況的制約，具有很強(qiáng)的區(qū)域性。 從

12、系統(tǒng)正常運(yùn)行的角度看，允許電壓在相對(duì)較大的范圍內(nèi)變化。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,電壓控制的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一的AVC在結(jié)構(gòu)上要解決以下兩個(gè)問(wèn)題 1）是動(dòng)態(tài)性問(wèn)題，即AVC要在時(shí)域上分級(jí)，至少要有控制周期內(nèi)的統(tǒng)籌計(jì)劃、運(yùn)行模式發(fā)生變化時(shí)的局部調(diào)整以及實(shí)時(shí)控制三個(gè)環(huán)節(jié)。 2）是空間上的關(guān)聯(lián)問(wèn)題，即AVC要在地域上分層，層上分區(qū)，這是由電壓控制和無(wú)功平衡的特點(diǎn)決定的。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,電壓控制的模式 借鑒歐洲一些國(guó)家普遍采用的三級(jí)電壓優(yōu)化控制模式，一般將AVC分成三級(jí)控制，即 一級(jí)電壓控制(primary voltage control)， 二級(jí)電壓控制(secondary voltage co

13、ntrol)， 三級(jí)電壓控制(tertiary voltage control)。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,三級(jí)電壓控制,3、電力系統(tǒng)電壓控制,一級(jí)電壓控制 為本地控制（local control），只用到本地的信息。控制器由本區(qū)域內(nèi)控制發(fā)電機(jī)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、有載調(diào)壓分接頭（OLTC）及可投切的電容器組成，控制時(shí)間常數(shù)一般為幾秒鐘。在這級(jí)控制中，控制設(shè)備通過(guò)保持輸出變量盡可能的接近設(shè)定值來(lái)補(bǔ)償電壓的快速的和隨機(jī)的變化。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,二級(jí)電壓控制 時(shí)間常數(shù)約為幾十秒鐘到分鐘級(jí)，控制的主要目的是保證中樞母線(xiàn)（Pilot Node）電壓等于設(shè)定值，如果中樞母線(xiàn)的電壓幅值產(chǎn)生偏差，

14、二級(jí)電壓控制器則按照預(yù)定的控制規(guī)律改變一級(jí)電壓控制器的設(shè)定參考值，二級(jí)電壓控制是一種區(qū)域控制（Region Control），只用到本區(qū)域內(nèi)的信息。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,三級(jí)電壓控制 是其中的最高層，它以全系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)，并考慮穩(wěn)定性指標(biāo)，最后給出中樞母線(xiàn)電壓幅值的設(shè)定參考值，供二級(jí)電壓控制使用。在三級(jí)電壓控制中要充分考慮到協(xié)調(diào)的因素，利用了整個(gè)系統(tǒng)（System-wide）的信息來(lái)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，一般來(lái)說(shuō)它的時(shí)間常數(shù)在十幾分鐘到小時(shí)級(jí)。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,一級(jí)電壓控制-VQC裝置,3、電力系統(tǒng)電壓控制,二級(jí)電壓控制-分區(qū)原則： (1)樞紐母線(xiàn)(Pilot Bus)電壓的典型性：

15、在區(qū)域內(nèi)，樞紐母線(xiàn)是少量最重要的高壓母線(xiàn)，它們的電壓行為足以代表區(qū)域的電壓行為 (2)區(qū)域可控性：在區(qū)域內(nèi)，有足夠的無(wú)功容量用于電壓控制 (3)區(qū)域間的解藕性：區(qū)域內(nèi)的控制受區(qū)域外的控制操作影響很小,3、電力系統(tǒng)電壓控制,我國(guó)地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn),3、電力系統(tǒng)電壓控制,電網(wǎng)中安裝配置有一級(jí)或一級(jí)以上變壓器有載調(diào)節(jié)分接頭。目前，絕大部分220kV變電所主變的220kV和110kV繞組的有載分接頭不具備遠(yuǎn)方遙調(diào)的條件。110V變電所主變的110kV繞組有載分接頭中，只有部分具備遠(yuǎn)方遙調(diào)的條件，其余只能就地操作。 電網(wǎng)中110kV變電所的二次側(cè)母線(xiàn)（10kV或6kV），一般均安裝有并聯(lián)電容器。這些并聯(lián)

16、電容器中，只有部分具備遠(yuǎn)方遙控的條件，其余只能就地操作。,3、電力系統(tǒng)電壓控制,地區(qū)二級(jí)電壓控制采用啟發(fā)式搜索方法： 最大優(yōu)化控制范圍 設(shè)置：具有遠(yuǎn)方遙控遙調(diào)條件的110kV變電所以及供其電源的220kV變電所 控制目標(biāo) 主要目標(biāo)：提高各110kV變電所的10kV 考核母線(xiàn)的電壓合格率 第二目標(biāo)：提高各220kV變電所高壓側(cè)繞組的功率因數(shù)合格率,3、電力系統(tǒng)電壓控制,國(guó)內(nèi)AVC發(fā)展現(xiàn)狀 江蘇、河南、湖南、福建、安徽以及山東等省的電力系統(tǒng)都在開(kāi)展對(duì)AVC的研究，一些系統(tǒng)也做了初步的工程實(shí)現(xiàn)。 例子：安徽省電網(wǎng)AVC系統(tǒng) 安徽電網(wǎng)按地理位置分為七個(gè)控制區(qū)。 樞紐母線(xiàn)取區(qū)域內(nèi)重要廠站的高壓母線(xiàn)。 電

17、壓上下限的確定滿(mǎn)足在此電壓范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)所有廠站的母線(xiàn)電壓都在合格范圍內(nèi)。,主要內(nèi)容,1、電力系統(tǒng)控制概述 2、電力系統(tǒng)頻率控制 3、電力系統(tǒng)電壓控制 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,大停電事故將產(chǎn)生非常大的影響 2003年8月14日北美發(fā)生了震驚世界的大停電，隨后相繼又發(fā)生了澳大利亞、倫敦、瑞典、丹麥、意大利大停電，接著在2004年7月12日希臘首都雅典、11月18日西班牙首都馬德里市中心發(fā)生大停電，2005年1月8日瑞典南部颶風(fēng)襲擊引起的大停電、5月25日上午11時(shí)10分莫斯科發(fā)生俄羅斯歷史上規(guī)模最大的停電事故。 “814”大停電歷時(shí)29小時(shí)、損失負(fù)荷6180萬(wàn)千瓦,影

18、及5千萬(wàn)人口, 損失達(dá)300億美元；意大利數(shù)小時(shí)的大面積停電，僅直接經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)數(shù)億歐元；莫斯科大停電直接經(jīng)濟(jì)損失至少10億美元，200萬(wàn)人停水?dāng)嚯姡瑑扇f(wàn)人被困在地鐵，間接損失無(wú)法估計(jì)。,為什么 產(chǎn)生？,怎么防止,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,“814”事故的最終調(diào)查報(bào)告已經(jīng)公布，事故的直接原因已比較清楚。但更深層次的原因仍值得分析，從中接收教訓(xùn)： （1）電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)不合理：美國(guó)電網(wǎng)建設(shè)缺乏總體規(guī)劃，高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行；區(qū)域電網(wǎng)間信息交換較少，調(diào)度員無(wú)法監(jiān)視跨區(qū)域電力系統(tǒng)系統(tǒng)全貌。 （2）繼電保護(hù)定值不協(xié)調(diào)：美國(guó)繼電保護(hù)距離三段定值不能區(qū)分線(xiàn)路短時(shí)過(guò)負(fù)荷，定值缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)；保護(hù)裝置的振蕩閉鎖功能不

19、完善，當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)載或系統(tǒng)發(fā)生振蕩時(shí)會(huì)誤跳閘，引發(fā)連鎖反應(yīng)。 （3）安穩(wěn)控制裝置的配置不完善：如過(guò)負(fù)荷控制、失步解列、低頻低壓解列、低壓切負(fù)荷等配置不足或根本就沒(méi)有，不能及時(shí)有效制止電網(wǎng)事故的擴(kuò)大。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,（4）調(diào)度過(guò)分依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)異常，造成信息不全、不可靠，電網(wǎng)調(diào)度就無(wú)所作為，陷于癱瘓狀態(tài)。 （5）電網(wǎng)運(yùn)行追求高經(jīng)濟(jì)效益，送電接近輸送極限，安全穩(wěn)定裕度很小。一旦線(xiàn)路跳閘引起潮流轉(zhuǎn)移時(shí)，就往往引起線(xiàn)路的嚴(yán)重過(guò)載，再加上述原因，就容易發(fā)生一系列連鎖反應(yīng)，事故擴(kuò)大。 (6) 按北美電力可靠性委員會(huì)（NERC）標(biāo)準(zhǔn)，“事故時(shí)互聯(lián)電網(wǎng)不要解列，以獲得相互支援”

20、，致使電網(wǎng)各參與者在本次事故中未采取任何主動(dòng)解列操作措施。對(duì)這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值得重新反思。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,我國(guó)電力系統(tǒng)迅猛發(fā)展，實(shí)行“西電東送、南北互濟(jì)、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略方針。但由于電網(wǎng)的建設(shè)滯后于電源的建設(shè)，輸電能力不足的問(wèn)題日益突出，加劇了電網(wǎng)與電源發(fā)展不協(xié)調(diào)的矛盾，存在國(guó)外電網(wǎng)類(lèi)似問(wèn)題，甚至更加嚴(yán)峻： （1）我國(guó)大區(qū)電網(wǎng)之間采用弱聯(lián)網(wǎng)，某些電網(wǎng)存在結(jié)構(gòu)上的不合理；電網(wǎng)的樞紐點(diǎn)及負(fù)荷中心電壓支撐不足；一些電網(wǎng)的500kV與220kV高低壓電磁環(huán)網(wǎng)仍在運(yùn)行；電網(wǎng)負(fù)荷越來(lái)越重，大城市空調(diào)負(fù)荷比重已占高峰負(fù)荷30%40%，高峰備用嚴(yán)重不足（尤其無(wú)功更不足）。 （2）某些電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中過(guò)于依

21、賴(lài)二次系統(tǒng)，一些工程把穩(wěn)控裝置作為正常方式送電的基本措施。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,（3）近年來(lái)高壓微機(jī)保護(hù)裝置動(dòng)作可靠性有了顯著提高，但還存在一些問(wèn)題，例如，保護(hù)級(jí)差時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、保護(hù)的距離三段定值的配合問(wèn)題（有的躲不過(guò)嚴(yán)重過(guò)載）、某些進(jìn)口保護(hù)振蕩閉鎖不完善等。 （4）不少電網(wǎng)尚未按導(dǎo)則要求建立起三道防線(xiàn)的防御體系，例如，只考慮N-1事故，沒(méi)有N-2、N-3時(shí)的對(duì)策；高低壓環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，高壓電網(wǎng)解開(kāi)時(shí)低壓電網(wǎng)措施準(zhǔn)備不足；不少電網(wǎng)沒(méi)有設(shè)置合適的解列點(diǎn)，甚至沒(méi)有配備解列裝置；防止電壓崩潰的基本措施低電壓切負(fù)荷裝置沒(méi)有配或沒(méi)有投或不知如何整定；低頻、低壓減載的容量沒(méi)有隨電網(wǎng)負(fù)荷的增長(zhǎng)相應(yīng)增加 （5）安

22、全自動(dòng)裝置的管理體制不夠健全，現(xiàn)場(chǎng)誤操作引起自動(dòng)裝置的誤切機(jī)、切負(fù)荷事故多次發(fā)生;尚未形成全國(guó)統(tǒng)一的安全穩(wěn)定控制裝置的技術(shù)條件、運(yùn)行與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)控裝置誤動(dòng)作的事件仍有發(fā)生。 （6）電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置培訓(xùn)工作有待加強(qiáng)。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)安全性 是指電力系統(tǒng)在運(yùn)行中承受故障擾動(dòng)的能力，通過(guò)兩個(gè)特征表征 （1）電力系統(tǒng)能承受住故障擾動(dòng)引起的暫態(tài)過(guò)程并過(guò)渡到一個(gè)可接受的運(yùn)行工況，不發(fā)生穩(wěn)定破壞、系統(tǒng)崩潰或連鎖反應(yīng)； （2）在新的運(yùn)行工況下，各種運(yùn)行條件得到滿(mǎn)足，設(shè)備不過(guò)負(fù)荷、母線(xiàn)電壓、系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一

23、正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的問(wèn)題。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 包括功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性。 根據(jù)功角失穩(wěn)的原因和發(fā)展過(guò)程，功角穩(wěn)定可分為如下三類(lèi)： 靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾） 暫態(tài)穩(wěn)定（大干擾） 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定（長(zhǎng)過(guò)程）,靜態(tài)穩(wěn)定(Static Stability),定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動(dòng)恢復(fù)到原始運(yùn)行狀態(tài)的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是靜態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。,特點(diǎn)：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)

24、在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到微小干擾時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動(dòng)發(fā)生前的原始運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而與小干擾的大小、類(lèi)型和地點(diǎn)無(wú)關(guān)。,暫態(tài)穩(wěn)定 (Transient Stability),定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到大干擾后，各同步發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過(guò)渡到新的或恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下該擾動(dòng)下是暫態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是暫態(tài)失穩(wěn)的。,特點(diǎn)：研究的是電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下受到較大干擾時(shí)的穩(wěn)定性問(wèn)題。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動(dòng)前的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，而且與擾動(dòng)的類(lèi)型、地點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間均有關(guān)。,動(dòng)態(tài)

25、穩(wěn)定 (Dynamic Stability),定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到小的或大的干擾后，在自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。如果能，則認(rèn)為系統(tǒng)在該正常運(yùn)行狀態(tài)下是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的。 特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的過(guò)程較長(zhǎng)，參與動(dòng)作的元件和控制系統(tǒng)更多、更復(fù)雜。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制 （1）按電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定控制分為：預(yù)防性控制、緊急控制、失步控制、解列后控制及恢復(fù)性控制； （2）按控制范圍劃分：局部穩(wěn)定控制、區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定控制、大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制； （3）按穩(wěn)定類(lèi)型分為： 暫態(tài)穩(wěn)定控制； 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制； 頻率緊急控制； 電壓緊急

26、控制； 失步控制（解列）；設(shè)備過(guò)負(fù)荷控制（熱穩(wěn)定）,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,局部穩(wěn)定控制與區(qū)域穩(wěn)定控制 局部穩(wěn)定控制：?jiǎn)为?dú)安裝在12個(gè)廠站，解決的是本廠站母線(xiàn)、主變或出線(xiàn)故障時(shí)出現(xiàn)的穩(wěn)定問(wèn)題。 區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定控制：為解決一個(gè)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的穩(wěn)定問(wèn)題而安裝在多個(gè)廠站的穩(wěn)定控制裝置，經(jīng)通道和通信接口聯(lián)系在一起，組成穩(wěn)定控制系統(tǒng)，站間相互交換運(yùn)行信息，傳送控制命令，可在較大范圍內(nèi)實(shí)施穩(wěn)定控制。區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)一般設(shè)有一個(gè)主站、多個(gè)子站和執(zhí)行站，主站一般設(shè)在樞紐變電所或處于樞紐位置的發(fā)電廠。主站負(fù)責(zé)匯總各站的運(yùn)行工況信息，識(shí)別區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)行方式，并將有關(guān)運(yùn)行方式信息傳送到各個(gè)子站。 大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制：

27、按分層分區(qū)原則，互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制主要解決與聯(lián)絡(luò)線(xiàn)有關(guān)的緊急控制，必要時(shí)需交換相關(guān)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的某些重要信息。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定我國(guó)電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)能力的標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)： 第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電出現(xiàn)概率較高的單一故障； 第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷出現(xiàn)概率較低的單一嚴(yán)重故障; 第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負(fù)荷損失出現(xiàn)概率很低的多重性嚴(yán)重事故。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,為滿(mǎn)足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，首先應(yīng)規(guī)劃、建設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的電網(wǎng)，好的網(wǎng)架是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時(shí)在我國(guó)多年來(lái)已經(jīng)形成了“三道防線(xiàn)”

28、的概念，電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)按三道防線(xiàn)進(jìn)行規(guī)劃和配置，電網(wǎng)安全運(yùn)行應(yīng)按三道防線(xiàn)調(diào)度管理。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,針對(duì)電網(wǎng)可能遇到的擾動(dòng)設(shè)置三道防線(xiàn) ： 第一道防線(xiàn)：快速可靠的繼電保護(hù)快速切除故障元件，確保電網(wǎng)發(fā)生常見(jiàn)的單一故障時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電； 第二道防線(xiàn)：采用穩(wěn)定控制裝置及切機(jī)、切負(fù)荷等穩(wěn)定控制措施，確保電網(wǎng)在發(fā)生概率較低的嚴(yán)重故障時(shí)能繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行； 第三道防線(xiàn)：設(shè)置失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置，當(dāng)電網(wǎng)遇到多重嚴(yán)重事故而穩(wěn)定破壞時(shí)，依靠這些裝置防止事故擴(kuò)大、防止出現(xiàn)大面積停電。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,為保證電力系統(tǒng)承受第II類(lèi)大

29、擾動(dòng)時(shí)的安全穩(wěn)定要求，應(yīng)采取緊急控制措施，防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和參數(shù)嚴(yán)重越限，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的第二道防線(xiàn)。 常用的緊急控制措施有切除發(fā)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)切機(jī)）、集中切負(fù)荷（簡(jiǎn)稱(chēng)切負(fù)荷）、互聯(lián)系統(tǒng)解列（聯(lián)絡(luò)線(xiàn)）、 HVDC功率緊急調(diào)制、可控串聯(lián)補(bǔ)償?shù)?，其他措施（如快關(guān)汽門(mén)、電氣制動(dòng)等）目前應(yīng)用很少。 解決功角穩(wěn)定控制的裝置其動(dòng)作速度要求很快（50ms內(nèi)），解決設(shè)備熱穩(wěn)定的過(guò)負(fù)荷控制裝置的動(dòng)作速度要求較慢（數(shù)秒數(shù)十秒）,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,為保證電力系統(tǒng)承受第III類(lèi)大擾動(dòng)時(shí)的安全要求，應(yīng)配備防止事故擴(kuò)大避免系統(tǒng)崩潰的緊急控制，如系統(tǒng)失步解列(或有條件時(shí)實(shí)現(xiàn)再同步）、頻率和電壓緊急控制等，同時(shí)應(yīng)避免線(xiàn)路和機(jī)組

30、保護(hù)在系統(tǒng)振蕩時(shí)誤動(dòng)作，防止線(xiàn)路及機(jī)組的連鎖跳閘，以實(shí)現(xiàn)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第三道防線(xiàn)。 失步解列裝置按設(shè)定的振蕩周期次數(shù)動(dòng)作，500kV失步解列裝置一般12個(gè)振蕩周期動(dòng)作；解決電壓穩(wěn)定與頻率穩(wěn)定的緊急控制裝置的動(dòng)作延時(shí)為0.10.5s（一般整定延時(shí)為0.2s）。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)由于受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)引起部分停電或事故擴(kuò)大引起大范圍停電時(shí)，為使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行和供電，各區(qū)域系統(tǒng)應(yīng)配備必要的全停后的黑啟動(dòng) (black start)措施，并采取必要的恢復(fù)控制（包括自動(dòng)控制和人工控制 ）。 自動(dòng)恢復(fù)控制包括電源自動(dòng)快速啟動(dòng)和并列，輸電線(xiàn)路自動(dòng)重新帶電，系統(tǒng)被解列部分自動(dòng)恢復(fù)并列運(yùn)行

31、，以及用戶(hù)恢復(fù)供電等。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電力系統(tǒng)在線(xiàn)安全分析 電力系統(tǒng)在線(xiàn)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估主要是對(duì)當(dāng)前運(yùn)行的電網(wǎng)在發(fā)生各種預(yù)想事故時(shí)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、事故后的過(guò)載能力、頻率與電壓的穩(wěn)定性等方面進(jìn)行分析，并希望能給出電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行極限或安全穩(wěn)定裕度，而且在發(fā)現(xiàn)裕度不足時(shí)能夠給出提高穩(wěn)定裕度的調(diào)整、控制措施，因此在線(xiàn)安全評(píng)估是調(diào)度員了解當(dāng)前電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)行預(yù)防性控制的重要依據(jù)。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,頻率緊急控制 電力系統(tǒng)發(fā)生突然的有功功率變化時(shí)，系統(tǒng)的頻率將要發(fā)生變化，當(dāng)功率缺額時(shí)頻率下降，功率過(guò)剩時(shí)頻率上升。當(dāng)功率變化較大時(shí)若不及時(shí)采取措施，頻率將超越正常范圍，甚至引起系統(tǒng)

32、頻率崩潰。 頻率緊急控制的措施：頻率下降時(shí)，基本措施是自動(dòng)低頻減負(fù)荷（低頻減載）；頻率上升時(shí)，基本措施是過(guò)頻自動(dòng)切機(jī)（高周切機(jī)）；聯(lián)絡(luò)線(xiàn)低頻解列。 頻率緊急控制的判據(jù)：按頻率值、頻率變化率及動(dòng)作延時(shí)綜合進(jìn)行判斷，但必須防止暫態(tài)過(guò)程中頻率測(cè)量的不正確及系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷反饋等問(wèn)題引起的裝置誤動(dòng)作。（低頻減載、過(guò)頻切機(jī)） 當(dāng)系統(tǒng)功率缺額過(guò)大（例如缺額達(dá)20）時(shí)，應(yīng)裝設(shè)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)跳閘或大機(jī)組跳閘時(shí)聯(lián)切負(fù)荷（或聯(lián)切蓄能電廠的抽水機(jī)組），可有效制止頻率的大幅度降低。,4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制,電壓穩(wěn)定及低電壓緊急控制 電壓穩(wěn)定性是指系統(tǒng)維持電壓的能力,電力系統(tǒng)在額定運(yùn)行條件下和遭受擾動(dòng)之后系統(tǒng)中所有母線(xiàn)都持續(xù)地保持可接受的電壓的能力，并且功率和電壓都是能控的。當(dāng)發(fā)生擾動(dòng)