NorthChinaElectricPowerUniversity電氣與電子工程學院

電網(wǎng)調度自動化第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

2、提高暫態(tài)穩(wěn)定的二次系統(tǒng)措施

由于采取一次系統(tǒng)措施需要較多的投資。根據(jù)我國的實際情況，除超高壓重要聯(lián)絡線外，采取二次技術措施是提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的重要手段。

第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

1)快速切除故障

增加系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，首先應當致力于快速切除故障，尤其是應在加速切除近端故障方面挖潛力。這是我國電力系統(tǒng)多年運行的一條寶貴經(jīng)驗。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

目前我國采用的F6S斷路器，機械動作時間在50毫秒以下，另外在220KV以上的輸電線路，均裝設2套主保護，以保證當系統(tǒng)發(fā)生故障時快速切除故障。對遠距離重負荷輸送功率的線路，提高切除故障的速度，降低切除時間，會顯著提高輸電水平。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施2)對于有重合閘裝置的線路采用最佳重合閘時間對于單回聯(lián)絡線，以單項瞬時故障為運行準則，采用快速重合閘可有效地提高穩(wěn)定運行水平。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施實例：

甘陜600KM聯(lián)絡線單回線運行時，將重合閘時間從0.8秒降低至0.5秒，提高15%輸送功率。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

對于多回聯(lián)絡線是以單相永久故障為運行準則，則要研究最佳重合閘時間。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

3）連鎖切機和火電機組壓出力；保證電力系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性的最根本的前提是，在任何情況下包括在故障后的電網(wǎng)結構下，保證線路的傳輸能力總是大于系統(tǒng)通過它實際傳輸?shù)墓β?。連鎖切機實際上是為了保證線路的傳輸能力總是大于系統(tǒng)通過它傳輸?shù)淖畲蠊β剩坏谌绿岣唠娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性的措施

此外，因線路故障失去了電網(wǎng)必要的傳輸能力時，系統(tǒng)調節(jié)能力不夠，在終端也應切除相適應的負荷，以減低未故障那部分電網(wǎng)通過的功率。這樣才可能保持系統(tǒng)的繼續(xù)穩(wěn)定運行。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施如水電廠廠經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)通過它它傳輸?shù)牡淖畲蠊β?；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)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(tǒng)統(tǒng)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(lián)絡絡線的傳傳輸功率率。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)運運行頻率率；可以以減輕某某些聯(lián)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(tǒng)的安安全穩(wěn)定定運行。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)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(lián)切切方式）），以保保證系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定定運行。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施b）對于遠遠距離受受電的電電網(wǎng)，如如果聯(lián)絡絡線為單單回線，，當聯(lián)絡絡線故障障，聯(lián)切切集中負負荷,以維持孤孤立受端端電網(wǎng)的的頻率。。（判斷三三相跳開開，則聯(lián)聯(lián)切集中中負荷））。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)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。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施即當系統(tǒng)發(fā)生生大干擾時，，施加一個人人工的電氣負負荷，增加發(fā)發(fā)電機的電磁磁功率，降低低轉子的加速速度。電氣制動一般般在故障發(fā)生后的0.5秒投入并聯(lián)電阻器，以以降低附近發(fā)電機的加加速功率和盡快消弱故故障時獲得的動能。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施美國BPA電力管理局已已采用這種方方案加強太平平洋西北電網(wǎng)網(wǎng)故障時的暫暫態(tài)穩(wěn)定性，，在其管轄的的太平洋西北北部電網(wǎng)內一一個電廠安裝裝了1400MW，240kV分組投切的制制動電阻。該該電阻器是由由很粗的不銹銹鋼絲纏在三三個水泥塔上上而構成的。。第三三章章提提高高電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的措措施施對于于火火電電機機組組施施加加電電氣氣制制動動，，這這是是一一個個巨巨大大的的沖沖擊擊負負荷荷，，必必須須事事先先校校核核其其對對軸軸系系疲疲勞勞壽壽命命的的影影響響。。對遠遠離離負負荷荷中中心心的的電電廠廠，，聯(lián)聯(lián)絡絡線線路路一一回回故故障障，，可可投投入入制制動動電電阻阻。。第三三章章提提高高電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的措措施施6）受受控控的的系系統(tǒng)統(tǒng)解解列列受控控的的解解列列可可用用于于防防止止互互聯(lián)聯(lián)系系統(tǒng)統(tǒng)中中某某一一地地區(qū)區(qū)內內的的大大擾擾動動波波及及系系統(tǒng)統(tǒng)的的其其它它地地區(qū)區(qū)并并造造成成嚴嚴重重的的系系統(tǒng)統(tǒng)崩崩潰潰。第三三章章提提高高電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的措措施施系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定定破破壞壞（（暫暫態(tài)態(tài)失失穩(wěn)穩(wěn)或或動動態(tài)態(tài)失失穩(wěn)穩(wěn)））開開始始階階段段的的直直接接表表現(xiàn)現(xiàn)一一般般是是2個（（或或多多個個））同同調調機機群群之之間間相相對對功功角角差差不不斷斷增增大大而而失失去去同同步步。。其其外外在在表表現(xiàn)現(xiàn)為為潮潮流流和和電電壓壓的的強強烈烈振振蕩蕩，，且且振振蕩蕩主主要要發(fā)發(fā)生生于于互互聯(lián)聯(lián)失失步步系系統(tǒng)統(tǒng)間間或或失失步步同同調調機機群群之之間間的的電電氣氣聯(lián)聯(lián)絡絡線線上上。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施對失步電電網(wǎng)，發(fā)發(fā)生同步步振蕩或或異步振振蕩的聯(lián)聯(lián)絡線上上各點電電壓發(fā)生生周期性性的振蕩蕩，各聯(lián)聯(lián)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(lián)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(tǒng)統(tǒng)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(lián)絡線線上電壓壓出現(xiàn)最最低值的的點。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施失步斷面面聯(lián)絡線線有功周周期性過過零振蕩蕩；失步步斷面聯(lián)聯(lián)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(xiàn)流入入失步中中心的特特征。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(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施失步解列列一般應應在系統(tǒng)統(tǒng)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。要在失去同同步的系統(tǒng)統(tǒng)中實現(xiàn)合合理的解列列，采取系系統(tǒng)解列措措施要選擇擇合適的解解列點，選選擇解列點點在振蕩中中心最佳（（振蕩中心心電壓最低低或為零））。但還要要考慮兩個個基本條件件：①解列后的的兩側系統(tǒng)統(tǒng)必須各自自能保持同同步運行；；②解列后兩兩側系統(tǒng)的的供需(第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施解列點的選選擇應即保保證解列后后各獨立網(wǎng)網(wǎng)負荷的基基本平衡，，又要兼顧顧設在振蕩蕩中心。以以便能取得得可靠的控控制信號。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施事例：87年龍羊峽下下閘蓄水控控制方式如如圖：第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施目前國內解解列裝置普普遍采用的的方案是通通過離線分分析計算，，確定可能能的系統(tǒng)失失步模式，，并針對可可能的失步步（在可能能發(fā)生的多多種運行方方式下），，在電力系系統(tǒng)中預先先選擇適當當?shù)慕饬悬c點，并配置置合適的解解列裝置。。當解列裝裝置判斷當當前的狀態(tài)態(tài)屬于失步步狀態(tài)時，，在選定的的地點完成成解列操作作。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施近年來，廣廣域測量系系統(tǒng)（WAMS）的發(fā)展，，為系統(tǒng)振振蕩中心和和解列點的的實時選擇擇和確定創(chuàng)創(chuàng)造了條件件。由變電電站安裝的的PMU組成的廣域域測量系統(tǒng)統(tǒng)（WAMS）可得到聯(lián)聯(lián)絡線變電電站的母線線電壓有效效值和相角角，經(jīng)過分分析，找到到電壓最低低點、電壓壓最低點出出現(xiàn)的時間間以及聯(lián)絡絡線兩端母母線相角差差是否平滑滑變化180o，再根據(jù)據(jù)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(jù)系系統(tǒng)情況況確定解解列點。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施二、提高高頻率穩(wěn)穩(wěn)定性的的二次系系統(tǒng)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(tǒng)中，，對于有有可能發(fā)發(fā)生功率率缺額的的電網(wǎng)（（可能是是全網(wǎng)，，也可能能是局部部電網(wǎng)）），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(tǒng)統(tǒng)頻率恢恢復到接接近額定定值。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)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?shù)牡呢摵?，，使系統(tǒng)統(tǒng)頻率保保持穩(wěn)定定（接近近額定值值）。不不能發(fā)生生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(tǒng)統(tǒng)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(tǒng)統(tǒng)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，以保證系系統(tǒng)事故時先先切負荷，保保證大機組聯(lián)聯(lián)網(wǎng)運行。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施3）因負荷過切切引起頻率過過調，最大不不得超過某一一定值（51～52Hz）。例如我國國300MW機組高頻切機機頻率整定一一般為51--52HZ，則一定要防防止過切負荷荷引起頻率的的升高超過51HZ，防止大型機機組高頻切機機保護動作，，避免事故進進一步惡化。。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施4）低頻切負荷荷要從最不重重要的負荷開開始切（第三三類、第二類類），以保證證重要負荷供供電。5）對于帶有大大型同步電動動機負荷的變變電站要增設設（（頻率變化化率）閉鎖和和低電壓閉鎖鎖功能，避免免低頻減載裝裝置的誤動作作。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施事例：如圖變電站供供電的兩回線線路，正常運運行時一條線線路斷開備用用，一條線路路供電。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施當供電線路三三相重合閘重重合后，變電電站已無運行行負荷，這就就是低頻減載載裝置的誤動動作。在此種種情況下，很很大，U很小，采用＞＞某某一值，U＜某值，使低低頻減載裝置置不動作，可可有效地防止止低頻減負荷荷裝置的誤動動作。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施6）設計的切荷荷量一般要大大于實際所需需切荷量（考考慮線路負荷荷變化可能預預計值比實際際值大、低頻頻繼電器拒動動、低頻切荷荷壓板未投入入等因素），，但要防止過過切。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施傳統(tǒng)的方法是是將系統(tǒng)的網(wǎng)網(wǎng)絡結構和參參數(shù)的集合、、系統(tǒng)潮流方方式的集合以以及預想事故故的集合按照照某種方式進進行組合，離離線計算出各各種組合方式式下最大功率率缺額，進而而計算出各級級的減載量。。但是這種離離線整定的方方法往往是根根據(jù)系統(tǒng)最嚴嚴重故障下的的頻率絕對值值情況來整定定，存在如下下缺陷：①減載量不準準確②減載速度慢慢③頻率恢復緩緩慢第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施復雜電力系統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)功率缺缺額時，系統(tǒng)統(tǒng)各點的頻率率變化是不一一致的，即頻頻率的動態(tài)過過程具有空間間分布性。各各節(jié)點的頻率率動態(tài)過程都都不同，可能能導致同一級級裝置動作時時間上的差異異。另外根據(jù)據(jù)傳統(tǒng)方法整整定的減負荷荷裝置切負荷荷必須要等到到頻率降低到到整定值以下下才動作，可可能會錯過最最佳切除時間間。第三章提高高電力系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性的措施施目前我國國家家調度通信中中心統(tǒng)一規(guī)定定，低頻切荷荷定值為頻率率49--48HZ，級差0.2HZ，延時0.2秒，為防止頻頻率長期懸浮浮在49HZ附近，設49HZ、延時20秒動作作為特特殊輪輪。低低頻總總切荷荷量大大于最最大負負荷的的47％。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施具體切切荷輪輪次49～48Hz級差0.2Hz延時0.2s49Hz0.2s49Hz20s特殊輪輪第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施在系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生生功率率缺額額的動動態(tài)過過程中中，能能夠明明確表表征系系統(tǒng)頻頻率變變化的的變量量有頻頻率f、頻率率變化化率，，因此此裝置置可以以有效效利用用的參參量也也只有有頻率率f、頻率率變化化率、、時時限等等為數(shù)數(shù)較少少的幾幾個量量。近年新新生產產的一一些低低頻減減載裝裝置具具有比比較檢檢測的的頻率率變化化率和和整定定的頻頻率變變化率率定值值的功功能，，可以以確定定是否否實施施加速速切除除1、2、3輪負荷荷，當當系統(tǒng)統(tǒng)功率率缺額額較大大時，，可加加快切切負荷荷的速速度，，防止止發(fā)生生頻率率崩潰潰事故故。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施對于無無大機機組又又有可可能系系統(tǒng)事事故造造成孤孤網(wǎng)運運行的的地區(qū)區(qū)小網(wǎng)網(wǎng)，如如果切切荷量量不夠夠，一一般增增設48HZ——47.5HZ之間切切荷輪輪數(shù)。。這樣樣，在在主網(wǎng)網(wǎng)事故故時，，增設設的切切荷輪輪數(shù)不不動作作。增增設切切荷量量要根根據(jù)預預計的的有功功功率率缺額額確定定。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施事例：：如圖，，當主主變壓壓器故故障，，該小小網(wǎng)孤孤網(wǎng)運運行，，需增增設低低頻減減載。。設置置時，，按電電廠開開機最最小，，網(wǎng)內內功率率缺額額最大大安排排低頻頻切荷荷輪數(shù)數(shù)和切切荷量量。。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施河南電電網(wǎng)““6.25””事故2004年6月25日豫東東南地地區(qū)川川匯變變電站站2號主變變停運運檢修修，110kV川匯變變電站站所接接隆達達電廠廠1、2號機組組總出出力160MW,110kV系統(tǒng)總總用戶戶負荷荷73MW,有87MW的剩余余有功功功率率通過過川匯匯變電電站1號主變變送往往220kV系統(tǒng)。。下午豫豫東南南地區(qū)區(qū)天氣氣突變變，出現(xiàn)現(xiàn)雷雷雨雨大大風風。。19∶10川匯變1號主變中中壓側開