.电力系统稳定控制技术

1、电力系统稳定控制技术电力系统稳定控制技术 1.1.前言：前言：“814”814”等大停电事故启示等大停电事故启示 2.2.电网的安全性及三道防线电网的安全性及三道防线 3.3.暂稳控制研究方向中的几个问题暂稳控制研究方向中的几个问题 4.4.电压紧急控制电压紧急控制 5.5.失步解列控制若干关键技术问题失步解列控制若干关键技术问题 6.6.稳定控制系统的构成及可靠性稳定控制系统的构成及可靠性 7.7.加强电网三道防线建设的建议加强电网三道防线建设的建议 一 前言 “814”大停电的启示 2003年8月14日北美发生了震惊世界的大停电，随后 相继又发生了澳大利亚、伦敦、瑞典、丹麦、意大 利大停电

2、，接着在2004年7月12日希腊首都雅典、11 月18日西班牙首都马德里市中心发生大停电，2005 年1月8日瑞典南部飓风袭击引起的大停电、5月25日 上午11时10分莫斯科发生俄罗斯历史上规模最大的 停电事故。大范围的停电事故，给该地区工业生产、 商业活动及交通运输等经济方面造成巨大损失，并 严重影响了人们社会生活。大停电事故受到各国政 府首脑和整个社会的高度关注。 “814”大停电历时29小时、损失负荷6180万千瓦,影及 5千万人口, 损失达300亿美元；意大利数小时的大 面积停电，仅直接经济损失就达数亿欧元；莫斯科 大停电直接经济损失至少10亿美元，200万人停水断 电，两万人被困在地

3、铁，间接损失无法估计。 为什么会发生大停电事故？ 如何有效防止发生大停电？ 近几年全球各地发生的重大停电事故 20032003年年 8月14日美国的纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大的多伦多、 渥太华等城市发生停电事故。大面积的停电使这些城市的地铁、 机场、电讯等设施和公共交通基本陷入瘫痪，造成重大经济损 失，仅纽约就损失约10.5亿美元。 8月28日英国伦敦和英格兰东南部部分地区突发重大停电事故， 伦敦近三分之二地铁停运，大约25万人被困在地铁中。 9月23日瑞典和丹麦发生大面积停电事故，大约200万用户受到 影响。当地铁路交通被迫停顿，不少人被困在电梯里。 9月28日意大利发生大面积停电，意

4、南部等停电长达12个小时 以上，严重影响了居民生活，直接经济损失达数亿欧元。 12月20日美国加利福尼亚州的旧金山市发生大面积停电，造成 包括市中心、唐人街和北部海滨地区在内的约12万用户断电。 20042004年年 7月12日，希腊首都雅典和南部部分地区发生大面积停 电事故，造成交通和公共服务设施大面积瘫痪。 8月13日，格鲁吉亚境内一处高压电线网络断裂，导致 首都第比利斯大面积停电，造成供水中断，数千名乘客被 困在地铁列车内。 11月18日，西班牙一变电站发生火灾，导致首都马德 里市中心以及南部地区大面积停电，25万市民生活受到影 响，马德里部分地铁停驶，公共交通也一度陷于混乱。 2005

5、2005年年 1月8日和9日，瑞典西南部遭遇飓风袭击，导致当地40 多万户家庭或机构停电，直接损失达数十亿瑞典克朗。 5月25日，俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区及 郊区上午11时发生大面积停电，给莫斯科市造成至少10亿 美元的直接经济损失。 “814”事故的最终调查报告已经公布，事故的直接 原因已比较清楚。但更深层次的原因仍值得分析， 从中接收教训： （1）电网整体结构不合理：美国电网建设缺乏总体 规划，高低压电磁环网运行；区域电网间信息交换 较少，调度员无法监视跨区域电力系统系统全貌。 （2）继电保护定值不协调：美国继电保护距离三段 定值不能区分线路短时过负荷，定值缺乏统一协调； 保护

6、装置的振荡闭锁功能不完善，当线路出现严重 过载或系统发生振荡时会误跳闸，引发连锁反应。 （3）安稳控制装置的配置不完善：如过负荷控制、 失步解列、低频低压解列、低压切负荷等配置不足 或根本就没有，不能及时有效制止电网事故的扩大。 （4）调度过分依靠计算机系统，一旦计算机系统异 常，造成信息不全、不可靠，电网调度就无所作 为，陷于瘫痪状态。 （5）电网运行追求高经济效益，送电接近输送极限， 安全稳定裕度很小。一旦线路跳闸引起潮流转移 时，就往往引起线路的严重过载，再加上述原因， 就容易发生一系列连锁反应，事故扩大。 (6) 按北美电力可靠性委员会（NERC）标准，“事 故时互联电网不要解列，以获

7、得相互支援”，致使 电网各参与者在本次事故中未采取任何主动解列 操作措施。对这项标准值得重新反思。 总之，这次大停电是由多种原因、多个因素形 成，值得分析和吸取教训。 我国电力系统的发展 及安全稳定方面存在的问题 近年来，我国电力系统迅猛发展，目前正在实施“西电东送、南北 互济、大区联网”的战略方针。由于电力部门贯彻电力系统安全稳定 导则、配置了多种安全自动装置，使我国自1997年至今没有发生大 范围的停电事故。但由于电网的建设滞后于电源的建设，输电能力不足 的问题日益突出，加剧了电网与电源发展不协调的矛盾，对照“814”等 国外大停电事故，应该看到我国电网还比较薄弱，也存在国外电网类似 问题

8、，甚至更加严峻： （1）我国大区电网之间采用弱联网，某些电网存在结构上的不合理；电 网的枢纽点及负荷中心电压支撑不足；一些电网的500kV与220kV高低 压电磁环网仍在运行；电网负荷越来越重，大城市空调负荷比重已占高 峰负荷30%40%，高峰备用严重不足（尤其无功更不足）。 （2）某些电网的规划设计中过于依赖二次系统，一些工程把稳控装置作 为正常方式送电的基本措施。 （3）近年来高压微机保护装置动作可靠性有了显著提高，但还存在一些 问题，例如，保护级差时间过长、保护的距离三段定值的配合问题（有 的躲不过严重过载）、某些进口保护振荡闭锁不完善等。 二 电力系统安全性及三道防线 可靠性安全性稳定

9、性可靠性安全性稳定性 电力系统可靠性：电力系统可靠性：是在所有可能的运行方式、是在所有可能的运行方式、 故障下，供给所有用电点符合质量标准和故障下，供给所有用电点符合质量标准和 所需数量的电力的能力。是保证供电的综所需数量的电力的能力。是保证供电的综 合特性（安全性和充裕性）。可靠性是通合特性（安全性和充裕性）。可靠性是通 过设备投入、合理结构及全面质量管理保过设备投入、合理结构及全面质量管理保 证的。证的。 电力系统安全性：电力系统安全性：是指电力系统在运行中承受故障是指电力系统在运行中承受故障 扰动的能力。通过两个特征表征（扰动的能力。通过两个特征表征（1）电力系统能承）电力系统能承 受住

10、故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受 的运行工况，不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反的运行工况，不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反 应；（应；（2）在新的运行工况下，各种运行条件得到满）在新的运行工况下，各种运行条件得到满 足，设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范足，设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范 围内。围内。 电力系统充裕性：电力系统充裕性：是指电力系统在静态条件下，并是指电力系统在静态条件下，并 且系统元件负载不超出定额、电压与频率在允许范且系统元件负载不超出定额、电压与频率在允许范 围内，考虑元件计划和非计划停运情况下，供给用围内

11、，考虑元件计划和非计划停运情况下，供给用 户要求的总的户要求的总的 电力和电量的能力。电力和电量的能力。 电力系统稳定性：电力系统稳定性：是电力系统受到事故扰动（例如是电力系统受到事故扰动（例如 功率或阻抗变化）后保持稳定运行的能力。包括功功率或阻抗变化）后保持稳定运行的能力。包括功 角稳定性、电压稳定性、频率稳定性。角稳定性、电压稳定性、频率稳定性。 电力系统承受大扰动能力的标准 电力系统安全稳定导则规定我国电力系统承受大扰动能力的 标准分为三级： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电出现概率较高的 单一故障； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷出现概率较 低的单一严重故障;

12、第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃， 并尽量减少负荷损失出现概率很低的多重性严重事故。 为满足三级标准的要求，首先应规划、建设一个结构合理 的电网，好的网架是电力系统运行的基础，同时在我国多年来 已经形成了“三道防线”的概念，电网的建设应按三道防线进行 规划和配置，电网安全运行应按三道防线调度管理。 什么是三道防线？ 为了分析的方便，我们把电力系统运行状态分为：正常状态， 警戒状态，紧急状态，失步状态，恢复状态。见下页图1。 在正常与警戒状态下采取有效的预防性控制措施可保证电力系 统具有足够的安全裕度，能够抵御各种扰动。 针对电网可能遇到的扰动设置三道防线 ： 第一道防线第

13、一道防线：快速可靠的继电保护快速切除故障元件，确保电网 发生常见的单一故障时稳定运行和正常供电； 第二道防线第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等稳定控制措施， 确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行； 第三道防线第三道防线：设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网 遇到多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装置防止事故扩大、 防止出现大面积停电。 正常状态 警戒状态 紧急状态 恢复状态 失步状态 崩溃 合理的电网结构 有效的预防控制 第一道防线 快速继电保护 第二道防线 稳定控制装置 第三道防线 失步解列、频率 与电压紧急控制 电网黑启动 电力系统状态转换 及三道防线示意

14、图 正常运行故障发生故障元件切除稳定破坏 预防性控制 自动或调度调整 继电保护动作 （第一道防线） 稳定控制 切机或切负荷 （第二道防线） 失步解列 频率紧急控制 电压紧急控制 （第三道防线） 大面积停电 电力系统稳定控制阶段示意图 恢复控制黑启动 故障时间 轻 ? ? ? ? ? 第一道防线 快速保护 第二道防线 稳定控制 切机、切负荷 第三道防线 失步解列 低频切负荷 低压切负荷 过频切机 重 系统事故过程中三道防线示意图 稳 定 严 重 程 度 正常状态下的安全稳定控制预防性控制 预防性控制的目标：正常运行状态下，通过调预防性控制的目标：正常运行状态下，通过调 度手段让电力系统保持必要的

15、安全稳定裕度以度手段让电力系统保持必要的安全稳定裕度以 抵御可能遭遇的干扰。要实现预防性控制，首抵御可能遭遇的干扰。要实现预防性控制，首 先应掌握当前电力系统运行状态的实时数据和先应掌握当前电力系统运行状态的实时数据和 必要的信息，并及时分析电网在发生各种可能必要的信息，并及时分析电网在发生各种可能 故障时的稳定状况，如存在问题，则应提示调故障时的稳定状况，如存在问题，则应提示调 度人员立即调整运行方式，例如重新分配电厂度人员立即调整运行方式，例如重新分配电厂 有功、无功出力，限制某些用电负荷，改变联有功、无功出力，限制某些用电负荷，改变联 络线的送电潮流等，以改善系统的稳定状况。络线的送电潮

16、流等，以改善系统的稳定状况。 目前电网运行方式主要靠调度运行方式人员预目前电网运行方式主要靠调度运行方式人员预 先安排，一般只能兼顾几种极端运行方式，且往往先安排，一般只能兼顾几种极端运行方式，且往往 以牺牲经济性来确保安全性。调度员按照预先的安以牺牲经济性来确保安全性。调度员按照预先的安 排和运行经验监视和调整电网的运行状态，但他并排和运行经验监视和调整电网的运行状态，但他并 不清楚当前实际电网的安全裕度，也就无法通过预不清楚当前实际电网的安全裕度，也就无法通过预 防性控制来增强电网抗扰动的能力。因此，实现电防性控制来增强电网抗扰动的能力。因此，实现电 力系统在线安全稳定分析和决策，得出当前

17、电网的力系统在线安全稳定分析和决策，得出当前电网的 稳定状况、存在问题、以及相应的处理措施，明确稳定状况、存在问题、以及相应的处理措施，明确 地提示给调度员或将新的控制策略下发给有关厂站地提示给调度员或将新的控制策略下发给有关厂站 的稳控装置，即实现预防性控制，这对电网的调度的稳控装置，即实现预防性控制，这对电网的调度 运行来说是很迫切很有意义的。运行来说是很迫切很有意义的。 紧急状态下的安全稳定控制 失步状态下的安全稳定控制失步状态下的安全稳定控制 为保证电力系统承受第III类大扰动时的安全要 求，应配备防止事故扩大避免系统崩溃的紧急控 制，如系统失步解列(或有条件时实现再同步）、 频率和电

18、压紧急控制等，同时应避免线路和机组 保护在系统振荡时误动作，防止线路及机组的连 锁跳闸，以实现保证电力系统安全稳定的第三道 防线。失步解列装置按设定的振荡周期次数动作， 500kV失步解列装置一般 12个振荡周期动作；解决电压稳定与频率稳定 的紧急控制装置的动作延时为0.10.5s（一般整 定延时为0.2s）。 系统停电后的恢复控制系统停电后的恢复控制 电力系统由于受到严重扰动引起部分停电 或事故扩大引起大范围停电时，为使系统 恢复正常运行和供电，各区域系统应配备 必要的全停后的黑启动 (black start)措 施，并采取必要的恢复控制（包括自动控 制和人工控制 ）。自动恢复控制包括电源

19、自动快速启动和并列，输电线路自动重新 带电，系统被解列部分自动恢复并列运行， 以及用户恢复供电等 局部稳定控制与区域稳定控制局部稳定控制与区域稳定控制 电网正常运行状态 （预防性控制） 发生故障 主保护动作 后备保护（或失灵保护）动作 故障未被切除 继电保护系统 系统能维持暂态稳定？ 确定控制策略 执行切机、 切负荷等措施 失步与过载判断？ 切机或 切负荷控制 系统解列控制 频率越限？ 过频切机控制低频减负荷控制 低压越限？ 低压减负荷控制 电力系统稳定运行 N Y N NN 过载 失步低压 低频 过频 系统继续连接系统解列 暂态稳定控制 频率稳定控制 电压稳定控制 失步与过载控制 四 暂稳控

20、制 dM 4.2暂态稳定控制措施暂态稳定控制措施 4.3暂态稳定控制策略 电力系统是一个复杂的非线性的动态大系统，暂态稳定过程由于遭受的是大 扰动，系统的电气量变化范围很大、持续时间短，分析计算又十分复杂，这一 特点决定了暂稳控制策略一般不可能在事故发生时实时确定，也不可能凭借一 个简单判别式进行判断，因此控制策略的分析计算应在事故前进行。实现方法 分为两种：一是离线方式，由调度运行方式人员对电网各种运行方式下可能遇 到的故障进行稳定计算分析，形成控制策略表；另一是在线方式，由在线决策 系统的服务器根据当时电网的实时运行状态，对可能发生的预想故障集进行稳 定分析计算，形成当前电网的稳定控制策略

21、表。 稳控装置根据事故前电网运行方式及有关送电断面的功率、发生的故障的 元件及故障类型，查找预先存放在装置内的控制策略表，按图索骥采取相应的 措施。 4.4暂态稳定控制过程 暂态稳定装置控制过程如下页图所示 数据采集、状态监视 突变量启动？ 查启动前- O . 2 S 状态 确定运行方式 查启动前- O . 2 S 数据 确定断面功率等 判定故障类型及设备 确定控制策略 F S i X Y X j Y k 正常运行 N Y 控 制 策 略 表 故障 设备 过载 当地或远方执行控制 控制措施执行否？ 有新的故障吗？ 本次控制结束 改用替代措施 查表追加新控制量 N Y N Y 稳控装置暂稳控制过

22、程示意图 4.4 暂稳控制研究方向中的几个问题 暂态稳定是系统在受到大扰动时的发电机功角摇摆的动态过程， 其特点是过程时间很短，一般在1秒左右。要求稳定控制措施 在0.150.2秒执行完，扣除断路器跳闸、通道传送、出口继 电器、故障判断等时间，留给稳控装置判断决策时间也就10 50ms。在这样短暂的时间内进行大量复杂的稳定计算、判断、 措施优化和决策显然是不可能完成的。寻求暂稳的实时、超实 时决策控制也就不现实，策略表法仍是现在和今后控制的基本 方法。 控制策略表的形成分为离线和在线两种，目前国内都采用离线 制订策略表，缺点是计算、维护工作量大，对电网发展变化的 适应性较差；在线决策是发展方向

23、，但需要当前电网的运行状 态和数据信息，需要能快速而准确进行分析计算的专用软件及 高速运算的服务器，目前国内在线决策方面已处于工程试验阶 段，实际应用为期不远。 控 制 策 略 表 故 障 检 测 查 表 确 定 控 制 策 略 措 施 执 行 ： 本 地 及 远 方 稳 定 控 制 主 站 或 子 站 装 置 在 线 决 策 系 统 对 当 前 电 网 方 式 、 故 障 集 进 行 分 析 计 算 ， 形 成 控 制 策 略 表 EMS(SCADA) 稳 控 或 其 它 系 统 数 据 源 电 力 系 统 稳 控 执 行 站 切 机 或 切 负 荷 控 制 控 制 策 略 表 确 定 运

24、行 方 式 故 障 检 测 判 断 查 表 确 定 控 制 策 略 措 施 执 行 ： 本 地 及 远 方 稳 定 控 制 主 站 或 子 站 装 置 离 线 决 策 方 式 对 电 网 各 种 预 想 运 行 方 式 预 定 故 障 集 进 行 分 析 计 算 制 定 离 线 控 制 策 略 表 （ 运 行 方 式 人 员 完 成 ） 电 力 系 统 稳 控 执 行 站 切 机 或 切 负 荷 控 制 人 为 整 定 从 E M S 及 稳 控 系 统 获 得 当 前 电 网 运 行 信 息 状 态 估 计 潮 流 计 算 详 细 模 型 暂 稳 计 算 是 否 稳 定 将 计 算 分 析

25、结 果 存 入 当 前 策 略 表 选 择 最 佳 控 制 组 合 是 否 4.5 电力系统在线安全分析 电力系统在线动态电力系统在线动态安全评估主要是对当前运行的电网在发生安全评估主要是对当前运行的电网在发生 各种预想事故时系统的暂态稳定性、事故后的过载能力、频率与各种预想事故时系统的暂态稳定性、事故后的过载能力、频率与 电压的稳定性等方面进行分析，并希望能给出电力系统的稳定运电压的稳定性等方面进行分析，并希望能给出电力系统的稳定运 行极限或安全稳定裕度，而且在发现裕度不足时能够给出提高稳行极限或安全稳定裕度，而且在发现裕度不足时能够给出提高稳 定裕度的调整、控制措施，因此在线安全评估是调度

26、员了解当前定裕度的调整、控制措施，因此在线安全评估是调度员了解当前 电网安全运行状态和进行预防性控制的重要依据。电网安全运行状态和进行预防性控制的重要依据。 稳定控制决策的主要内容是对当前电网运行状态下稳定控制稳定控制决策的主要内容是对当前电网运行状态下稳定控制 系统的控制策略表内容进行计算分析，形成新的控制策略，并不系统的控制策略表内容进行计算分析，形成新的控制策略，并不 断刷新稳控装置的策略表内容。断刷新稳控装置的策略表内容。 动态安全评估主要为调度员提供信息和指导运行调整的方向，动态安全评估主要为调度员提供信息和指导运行调整的方向， 稳定控制决策主要为安稳控制系统提供适应电网当前运行状态

27、的稳定控制决策主要为安稳控制系统提供适应电网当前运行状态的 控制策略。控制策略。 电力系统分析计算的条件 对电力系统进行仿真计算是掌握电力系统稳定运行状对电力系统进行仿真计算是掌握电力系统稳定运行状 况的基本手段，因此希望仿真计算结果尽可能接近实际，况的基本手段，因此希望仿真计算结果尽可能接近实际， 计算的速度尽可能快，为此必须解决四个方面问题：（计算的速度尽可能快，为此必须解决四个方面问题：（1 1） 计算所需电力系统数据应符合电网实际运行情况；（计算所需电力系统数据应符合电网实际运行情况；（2 2） 计算采用的各种数学模型应准确模拟电网各种元件的动计算采用的各种数学模型应准确模拟电网各种元

28、件的动 态特性；（态特性；（3 3）潮流计算、稳定计算的软件应正确、可靠；）潮流计算、稳定计算的软件应正确、可靠； （4 4）高性能的计算机平台。根据计算所需数据的来源是）高性能的计算机平台。根据计算所需数据的来源是 人为输入的还是从实际系统在线获取的，可分为离线仿人为输入的还是从实际系统在线获取的，可分为离线仿 真计算与在线仿真计算两种。但无论哪种方式，数据的真计算与在线仿真计算两种。但无论哪种方式，数据的 正确与否将直接影响计算结果的可用性。正确与否将直接影响计算结果的可用性。 电力系统数据源状况及发展方向 目前电网调度中心现有的数据源主要有四个：能量管理系统目前电网调度中心现有的数据源主

29、要有四个：能量管理系统EMSEMS数据，其中分为数据，其中分为 SCADASCADA原始数据和经过状态估计软件处理后的数据；稳控装置上送给稳控管理系统原始数据和经过状态估计软件处理后的数据；稳控装置上送给稳控管理系统 （SCMSSCMS）的有关数据；同步相量测量装置）的有关数据；同步相量测量装置PMUPMU上送调度中心主站的带有时标的测量数上送调度中心主站的带有时标的测量数 据；继电保护信息管理系统的故障录波数据。其中继电保护信息管理系统的数据主要据；继电保护信息管理系统的故障录波数据。其中继电保护信息管理系统的数据主要 供给继电保护人员分析电网事故及保护装置动作行为。目前供给继电保护人员分析

30、电网事故及保护装置动作行为。目前PMUPMU主要用于功角监视和主要用于功角监视和 事故记录，其实际应用还局限在利用事故过程中记录的数据进行电力系统动态特性的事故记录，其实际应用还局限在利用事故过程中记录的数据进行电力系统动态特性的 分析，校验仿真软件的数学模型。调度中心的稳控管理系统主要用于监视系统内的稳分析，校验仿真软件的数学模型。调度中心的稳控管理系统主要用于监视系统内的稳 控装置运行状态、分析其动作行为，采集数据也可作为在线稳定分析的辅助数据源。控装置运行状态、分析其动作行为，采集数据也可作为在线稳定分析的辅助数据源。 EMSEMS系统的数据的优点主要是：（系统的数据的优点主要是：（1

31、1）覆盖了所在）覆盖了所在500kV500kV、220kV220kV电网的全部，并可与电网的全部，并可与 联网的其他系统交换所需要的数据，数据信息比较全面；（联网的其他系统交换所需要的数据，数据信息比较全面；（2 2）SCADASCADA系统是调度人员系统是调度人员 用来进行电网日常调度运行的基本依据，并有规范的队伍进行维护和完善，确保其运用来进行电网日常调度运行的基本依据，并有规范的队伍进行维护和完善，确保其运 行的可靠；（行的可靠；（3 3）采用最新技术，性能不断完善和提高。）采用最新技术，性能不断完善和提高。 SCADASCADA系统目前存在的主要问题是：各厂站上送的遥测及遥信数据不带时

32、标，同系统目前存在的主要问题是：各厂站上送的遥测及遥信数据不带时标，同 时性较差，而且数据的可靠性不够高。尽管如此，时性较差，而且数据的可靠性不够高。尽管如此，EMSEMS系统的数据源仍是目前在线稳系统的数据源仍是目前在线稳 定分析可以依赖的最可行的数据源。建议以定分析可以依赖的最可行的数据源。建议以EMSEMS数据采集系统为基础构建新的电力系数据采集系统为基础构建新的电力系 统统一数据平台。统统一数据平台。 电力系统统一数据平台的构想(1) （1 1）实现目标：实现目标：综合考虑电力系统的数据采集和处理所需硬件设备、综合考虑电力系统的数据采集和处理所需硬件设备、 软件、规约，使其满足调度运行

33、、在线稳定分析、电网管理、系软件、规约，使其满足调度运行、在线稳定分析、电网管理、系 统事故分析等多方面的需求，可靠性高、数据实时性和同时性好。统事故分析等多方面的需求，可靠性高、数据实时性和同时性好。 （2 2）制定标准：制定标准：按新的统一数据平台要求，修改原有远动（按新的统一数据平台要求，修改原有远动（RTURTU、变、变 电站测控）标准，或提出新的技术标准，分别对厂站端测量装置电站测控）标准，或提出新的技术标准，分别对厂站端测量装置 的时钟同步与时标、采样速度、测量精度、遥测与遥信上送方式的时钟同步与时标、采样速度、测量精度、遥测与遥信上送方式 等作出明确规定，对调度端的数据收集前置处

34、理机的通信方式、等作出明确规定，对调度端的数据收集前置处理机的通信方式、 数据处理、数据库格式等做出规定，对数据传输的通道和通信规数据处理、数据库格式等做出规定，对数据传输的通道和通信规 约提出明确要求。例如，变电站测控装置内设时标，并以约提出明确要求。例如，变电站测控装置内设时标，并以GPSGPS系统系统 校准；采用交流采样，一般采样速率校准；采用交流采样，一般采样速率1.2k/s1.2k/s，正常上送每个整秒，正常上送每个整秒 的第一个采样点计算出的数据；保证厂站数据的同时性在的第一个采样点计算出的数据；保证厂站数据的同时性在1 1秒之内。秒之内。 （3 3）厂站数据终端设备：厂站数据终端

35、设备：在新上工程中应采用新标准的数据终端设在新上工程中应采用新标准的数据终端设 备；对于原有变电站的测控装置，能按新标准改进的，有计划的备；对于原有变电站的测控装置，能按新标准改进的，有计划的 逐步改造，对于不能改造的变电站测控装置及原有逐步改造，对于不能改造的变电站测控装置及原有RTURTU设备有计划设备有计划 地逐步更新。为保证数据源的可靠性，建议数据终端设备双重化。地逐步更新。为保证数据源的可靠性，建议数据终端设备双重化。 电力系统统一数据平台的构想（2） （4 4）调度端前置处理机：调度端前置处理机：按新标准要求配置硬件与软件，对收集的按新标准要求配置硬件与软件，对收集的 全网数据进行

36、处理，并按不同用途用户的需求进行分类（例如，全网数据进行处理，并按不同用途用户的需求进行分类（例如，EMSEMS、 在线安全评估与决策系统、在线安全评估与决策系统、DTSDTS、保护管理系统）和分发。、保护管理系统）和分发。 （5 5）数据传输通道：数据传输通道：建议选用建议选用2M2M数字接口，并尽量采用双路由的双数字接口，并尽量采用双路由的双 通道。通道。 （6 6）关于状态估计：关于状态估计：由于各专业对电网数据的侧重点及可靠性需求由于各专业对电网数据的侧重点及可靠性需求 不尽相同，建议状态估计软件应安装在各用户自己专用的平台上。在不尽相同，建议状态估计软件应安装在各用户自己专用的平台上

37、。在 线安全评估及决策系统应从前置机直接接收电网的数据，由自己专用线安全评估及决策系统应从前置机直接接收电网的数据，由自己专用 的状态估计软件完成状态估计。的状态估计软件完成状态估计。 统一数据平台的概念对于做好电力系统二次规划将有重要的指导统一数据平台的概念对于做好电力系统二次规划将有重要的指导 意义。计算机、网络、通信技术已高度发展的今天，应该摈弃历史发意义。计算机、网络、通信技术已高度发展的今天，应该摈弃历史发 展过程中出现的从各个专业需要出发建立各自数据采集系统的做法，展过程中出现的从各个专业需要出发建立各自数据采集系统的做法， 应立足全局，统筹考虑，建立能满足各个专业需求的统一数据平

38、台。应立足全局，统筹考虑，建立能满足各个专业需求的统一数据平台。 4 .6 动态稳定及控制措施 动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后， 在自动调节和控制装置作用下，保持较长过程在自动调节和控制装置作用下，保持较长过程 的运行稳定性的能力，通常指电力系统受扰动的运行稳定性的能力，通常指电力系统受扰动 后不发生发散振荡或持续振荡。动态稳定事故后不发生发散振荡或持续振荡。动态稳定事故 国内几乎每年都有发生，值得重视。国内几乎每年都有发生，值得重视。 由于使用快速励磁系统，系统阻尼恶化或变负由于使用快速励磁系统，系统阻尼恶化或变负 引起低频振荡，是典型的动

39、态稳定问题。装设引起低频振荡，是典型的动态稳定问题。装设 电力系统稳定器电力系统稳定器PSS能有效避免低频振荡事故；能有效避免低频振荡事故； 在发生事故时，采用直流调制、送端电厂减出在发生事故时，采用直流调制、送端电厂减出 力或切机可以有效平息振荡。力或切机可以有效平息振荡。 4.6.1 低频振荡原因 低频振荡与网络结构、参数、运行工况及发电机励磁低频振荡与网络结构、参数、运行工况及发电机励磁 系统参数密切相关，引起低频振荡的主要原因有：系统参数密切相关，引起低频振荡的主要原因有： （1）大区间弱联系、电气距离远，当送电潮流稍大时容易激）大区间弱联系、电气距离远，当送电潮流稍大时容易激 发低频

40、振荡，且振荡频率较低，例如振荡周期发低频振荡，且振荡频率较低，例如振荡周期210秒；秒； （2）大机组采用高放大倍数的快速励磁装置，使系统阻尼变）大机组采用高放大倍数的快速励磁装置，使系统阻尼变 弱或出现负阻尼，在受到扰动时将发生低频振荡：弱或出现负阻尼，在受到扰动时将发生低频振荡： （3）远距离、重负荷的输电线路会发生功率摆动，如果在强）远距离、重负荷的输电线路会发生功率摆动，如果在强 相关的机组上又采用快速励磁，则容易出现低频振荡；相关的机组上又采用快速励磁，则容易出现低频振荡； （4）远距离、重负荷的输电线路的中部或受端的电压支撑不）远距离、重负荷的输电线路的中部或受端的电压支撑不 足，

41、容易出现低频振荡。足，容易出现低频振荡。 电力系统如果存在上述低频振荡的条件，又遇到激发低频电力系统如果存在上述低频振荡的条件，又遇到激发低频 振荡的扰动（大扰动或小扰动），在联络线将出现增幅的振荡的扰动（大扰动或小扰动），在联络线将出现增幅的 不衰减的功率摇摆，机组转子间的角度振荡。不衰减的功率摇摆，机组转子间的角度振荡。 4.6.2 低频振荡的检测判断 低频振荡的主要特征表现在两个方面：低频振荡的主要特征表现在两个方面： （1）系统某些发电机转子间功角出现增幅不衰减的摇摆；）系统某些发电机转子间功角出现增幅不衰减的摇摆； （2）区间联络线有功功率出现增幅的不衰减的振荡。因）区间联络线有功功

42、率出现增幅的不衰减的振荡。因 此低频振荡的检测也应从这两个方面着手。此低频振荡的检测也应从这两个方面着手。 采用同步相量测量技术，检测某些具有代表性的电厂机采用同步相量测量技术，检测某些具有代表性的电厂机 组之间的功角变化，可用于监视、记录，但不适合控制。组之间的功角变化，可用于监视、记录，但不适合控制。 检测联络线功率的变化检测联络线功率的变化 特征：开始阶段有功出现增幅不衰减振荡，振荡周期特征：开始阶段有功出现增幅不衰减振荡，振荡周期 010s。后续阶段为等幅振荡。后续阶段为等幅振荡。 判据：联络线功率的变化可使用下页列出的判据。判据：联络线功率的变化可使用下页列出的判据。 低频振荡的检测

43、判断（2） 判据判据1 1（增幅振荡）：（增幅振荡）： P PS （功率突变量启动（功率突变量启动P=Pt- Pt 5s） ） P0 PS0 （线路功率大于设定值）（线路功率大于设定值） PZF PS1 （振幅应大于设定值）（振幅应大于设定值） PZFn PZFn1（表示为增幅振荡）（表示为增幅振荡） Ts1Tn Ts2 （Ts1 一般大于一般大于0.3s，Ts2一般小于一般小于5s） n NS1 （振荡周期次数（振荡周期次数n满足整定次数，一般可设为满足整定次数，一般可设为35次）次） 判据判据2 2（非增幅振荡）：（非增幅振荡）： P PS （P=Pt- Pt5s） P0 PS0 （线路功

44、率大于设定值）（线路功率大于设定值） PZF PS1 （振幅应大于设定值）（振幅应大于设定值） Ts1Tn Ts2 （Ts1 一般大于一般大于0.3s，Ts2一般小于一般小于5s） n NS1 （振荡周期次数（振荡周期次数n满足整定次数，一般可设为满足整定次数，一般可设为35次）次） 4.6.3 4.6.3 消除低频振荡措施消除低频振荡措施 一次系统措施一次系统措施 （1）增强网架；（）增强网架；（2）采用串联补偿电容；（）采用串联补偿电容；（3）采用直）采用直 流输电或背靠背方案；（流输电或背靠背方案；（4）在远距离输电线中部装）在远距离输电线中部装 设同步调相机，加强电压支撑的作用。设同步

45、调相机，加强电压支撑的作用。 二次系统措施二次系统措施 （1）装设）装设PSS；（；（2）采用直流功率调制提供低频振荡）采用直流功率调制提供低频振荡 的附加阻尼；的附加阻尼； （3）利用附加控制提供低频振荡的附加阻尼；）利用附加控制提供低频振荡的附加阻尼； （4）通过稳定控制系统检测低频振荡，采取直流线功率）通过稳定控制系统检测低频振荡，采取直流线功率 提升、送端电厂减出力，解列弱联系的联网线措施有提升、送端电厂减出力，解列弱联系的联网线措施有 效消除低频振荡。效消除低频振荡。 一般电网联络线都安装有稳定控制装置，一般电网联络线都安装有稳定控制装置，在稳控装置在稳控装置 内增加低频检测判据和控

46、制策略内增加低频检测判据和控制策略，就可实现低频振荡，就可实现低频振荡 的检测和控制。的检测和控制。 五 频率紧急控制 5.1 5.1 自动低频减负荷自动低频减负荷 低频减载装置配置方案方面的若干问题：低频减载装置配置方案方面的若干问题： （1 1）设有快速动作的基本轮：对于大型电力系统动作的频率级差为）设有快速动作的基本轮：对于大型电力系统动作的频率级差为0.2Hz0.2Hz，每，每 轮动作延时为轮动作延时为0.20.2秒；一般配置秒；一般配置9 91111级。级。 （2 2）设有长延时动作的特殊轮：其整定值应考虑使系统不能长期悬浮在）设有长延时动作的特殊轮：其整定值应考虑使系统不能长期悬浮

47、在49Hz49Hz 以下，一般动作频率值与基本轮的第一轮一致，按动作延时可分为以下，一般动作频率值与基本轮的第一轮一致，按动作延时可分为2 2 3 3级。级。 （3 3）为了提高动作的可靠性，应设有频率启动级（相当于保护的灵敏段，定）为了提高动作的可靠性，应设有频率启动级（相当于保护的灵敏段，定 值一般为值一般为49.5Hz49.5Hz、0.20.2秒）和频率变化率秒）和频率变化率df/dtdf/dt闭锁（一般整定闭锁（一般整定5Hz/s5Hz/s）。）。 （4 4）为了在大功率缺额时能快速动作，应设有按频率变化率）为了在大功率缺额时能快速动作，应设有按频率变化率df/dtdf/dt加快动作的

48、加快动作的 功能，例如在第一轮动作时可加速第二或第二、三轮动作。功能，例如在第一轮动作时可加速第二或第二、三轮动作。 （5 5）为了防止过切，在每轮动作的延时过程中应检查）为了防止过切，在每轮动作的延时过程中应检查df/dtdf/dt是否变为正值，发是否变为正值，发 现已变为正值时立即停止动作。现已变为正值时立即停止动作。 （6 6）第一轮的频率定值应考虑利用系统的旋转备用，一般不大于）第一轮的频率定值应考虑利用系统的旋转备用，一般不大于49.2Hz49.2Hz。 （7 7）对于可能从主网解列出来的地区电网，除了服从主网安排外，还应考虑）对于可能从主网解列出来的地区电网，除了服从主网安排外，还

49、应考虑 孤立运行时确保地区电网安全稳定运行的减载措施。孤立运行时确保地区电网安全稳定运行的减载措施。 （8 8）国内某些电网开始采用分轮按整定功率值自动选择被切负荷线路的方案，）国内某些电网开始采用分轮按整定功率值自动选择被切负荷线路的方案， 技术上更加完善。技术上更加完善。 5.2 5.2 过频自动切机过频自动切机 六六 电压稳定及低电压紧急控制电压稳定及低电压紧急控制 电压稳定性电压稳定性是指系统维持电压的是指系统维持电压的能力能力,电力系统在电力系统在 额定运行条件下和遭受扰动之后系统中所有母线额定运行条件下和遭受扰动之后系统中所有母线 都持续地保持可接受的电压的能力，并且功率和都持续地

50、保持可接受的电压的能力，并且功率和 电压都是能控的电压都是能控的。当发生扰动、增加负荷或改变当发生扰动、增加负荷或改变 系统运行方式造成渐进的、不可控制的电压降低系统运行方式造成渐进的、不可控制的电压降低 时（至少有一个母线的电压幅值随注入母线的无时（至少有一个母线的电压幅值随注入母线的无 功功率的增加而减少），则系统进入电压不稳定功功率的增加而减少），则系统进入电压不稳定 状态。电压不稳定的主要因素是系统不能满足无状态。电压不稳定的主要因素是系统不能满足无 功功率的需求。功功率的需求。 电压不稳定本质上是一种局部现象，但其后果却电压不稳定本质上是一种局部现象，但其后果却 给系统带来广泛的影响

51、。给系统带来广泛的影响。电压崩溃电压崩溃是伴随电压不是伴随电压不 稳定导致系统大面积、大幅度的电压下降的稳定导致系统大面积、大幅度的电压下降的过程过程， 致使大范围内停电。美加致使大范围内停电。美加“814”大停电过程中，大停电过程中， 最后阶段就是发生电压崩溃。最后阶段就是发生电压崩溃。 功角不稳定和电压不稳定经常同时发生，一种功角不稳定和电压不稳定经常同时发生，一种 形式的不稳定可导致另一种形式的不稳定，其形式的不稳定可导致另一种形式的不稳定，其 区别可能并不明显。然而区别功角稳定与电压区别可能并不明显。然而区别功角稳定与电压 稳定对弄清楚问题的根本原因，对改进电网设稳定对弄清楚问题的根本原因，对改进电网设 计、合理安排运行方式、以及针对性的控制将计、合理安排运行方式、以及针对性的控制将 有着重要的意义，因此应从因果关系进行分析，有着重要的意义，因此应从因果关系进行分析， 尽量分清功角稳定与电压稳定。尽量分清功角稳定与电压稳定。 提高电压稳定性的控制措施主要有发电机无功提高电压稳定性的控制措施主要有发电机无功 控制（励磁控制）、低电压切负荷、静止补偿控制（励磁控制）、低电压切负荷、静止补偿 设备等，低电压切负荷措施是电压紧急控制最设备等，低电压切负荷措施是电压紧急控制最 基本而有