电力系统稳定和控制(EEAC)的基本理论和FASTEST软件的背景知识

1、2003-8-101 国电自动化研究院国电自动化研究院稳定技术研究所稳定技术研究所2003-8-102 随着电随着电 力系统不断发展，电网日益扩大，力系统不断发展，电网日益扩大，电网最高运行电压增高，投入运行的发电机组电网最高运行电压增高，投入运行的发电机组 容量增大，所涉及的技术内容极为广泛，逐容量增大，所涉及的技术内容极为广泛，逐 步步形成了若干类别的专业。形成了若干类别的专业。 专业：电力系统稳定分析和控制。专业：电力系统稳定分析和控制。2003-8-1032003-8-104一、电力系统稳定性的基本概念一、电力系统稳定性的基本概念电力系统中，在50Hz基频下，几乎所有的变量都可以如下表

2、示： )sin(tV2003-8-105 对于电力系统说来，安全和稳定都是电力系统对于电力系统说来，安全和稳定都是电力系统正常运行所不可缺少的最基本条件。正常运行所不可缺少的最基本条件。 安全和稳定是两个不同的基本概念。所谓安全，安全和稳定是两个不同的基本概念。所谓安全，是指运行中的所有电力设备必须在不超过它们允许是指运行中的所有电力设备必须在不超过它们允许的电流、电压和频率的幅值和时间限额内运行。不的电流、电压和频率的幅值和时间限额内运行。不安全的后果，可能导致电力设备的损坏；所谓稳定，安全的后果，可能导致电力设备的损坏；所谓稳定，是指电力系统可以连续向负荷正常供电的状态。是指电力系统可以连

3、续向负荷正常供电的状态。2003-8-106 电力系统稳定可以概括地定义为这样一电力系统稳定可以概括地定义为这样一种特性：即能够运行于正常条件下的平衡状态，种特性：即能够运行于正常条件下的平衡状态，在遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态。在遭受干扰后能够恢复到可以容许的平衡状态。2003-8-107 根据系统结构和运行模式的不同，电力系统不根据系统结构和运行模式的不同，电力系统不稳定可以通过不同的方式表现出来。稳定可以通过不同的方式表现出来。 传统和狭义概念上，稳定是传统和狭义概念上，稳定是个维持同步运行个维持同步运行的问题。由于电力系统依靠交流同步电机发电，因的问题。由于电力系统依靠交流同

4、步电机发电，因而良好的系统运行的必要条件是所有同步电机保持而良好的系统运行的必要条件是所有同步电机保持同期，俗称同期，俗称“同步同步”。也就是通常所谓的功角稳定。也就是通常所谓的功角稳定问题。问题。2003-8-108 同步电机由两个基本部分组成，既磁场和电枢。同步电机由两个基本部分组成，既磁场和电枢。通常磁场在转子上而电枢在定子上。磁场绕组用直通常磁场在转子上而电枢在定子上。磁场绕组用直流励磁。当转子由原动机流励磁。当转子由原动机(汽轮机或水轮机汽轮机或水轮机)拖动时，拖动时，励磁绕组的旋转磁场将在定子的三相电枢绕组上感励磁绕组的旋转磁场将在定子的三相电枢绕组上感应出交变电压。电机定子电气量

5、的频率与转子的机应出交变电压。电机定子电气量的频率与转子的机械转速同步，故称械转速同步，故称“同步电机同步电机”。 当当2台或多台同步电机互联运行时，所有电机的台或多台同步电机互联运行时，所有电机的定子电压、电流必须具有相同的频率，每台电机转定子电压、电流必须具有相同的频率，每台电机转子的机械转速必须与此频率同步。因此，所有互联子的机械转速必须与此频率同步。因此，所有互联运行同步电机的转子必须同步。运行同步电机的转子必须同步。2003-8-109同步电机构造原理图同步电机构造原理图2003-8-1010 互联在一起的同步电机运行在某种程度上可类比互联在一起的同步电机运行在某种程度上可类比于多辆

6、小汽车绕环形跑道急驰，汽车之间用弹性链或于多辆小汽车绕环形跑道急驰，汽车之间用弹性链或橡皮带连接。当所有小汽车一齐跑时，橡皮带保持不橡皮带连接。当所有小汽车一齐跑时，橡皮带保持不变形。而如果外力加于其中一辆小汽车使它暂时加速，变形。而如果外力加于其中一辆小汽车使它暂时加速，则连接它与其他小汽车的橡皮带将被拉伸，从而使加则连接它与其他小汽车的橡皮带将被拉伸，从而使加快的小汽车变慢，其他小汽车加快。链式反应的结果快的小汽车变慢，其他小汽车加快。链式反应的结果使所有小汽车重新以相同速度行驶。如果其中一条橡使所有小汽车重新以相同速度行驶。如果其中一条橡皮带的拉伸超过其强度，则橡皮带将被拉断，造成一皮带

7、的拉伸超过其强度，则橡皮带将被拉断，造成一辆或多辆小汽车与其他小汽车分离行驶。辆或多辆小汽车与其他小汽车分离行驶。2003-8-1011 当一台同步电机与系统的其他部分失步时，其转当一台同步电机与系统的其他部分失步时，其转子旋转速度将高于或低于系统频率。电机的功率输子旋转速度将高于或低于系统频率。电机的功率输出、电流、电压产生很大的波动，从而使保护系统出、电流、电压产生很大的波动，从而使保护系统动作把不稳定的电机从系统中隔离开来。动作把不稳定的电机从系统中隔离开来。 失去同步可以发生在单台电机对其余系统或者在失去同步可以发生在单台电机对其余系统或者在几群电机之间。对机群之间关系的情况，若将它们

8、几群电机之间。对机群之间关系的情况，若将它们之间解列，则每群电机内部可保持同步。之间解列，则每群电机内部可保持同步。2003-8-1012 暂态功角稳定性是衡量电力系统安全稳定运行暂态功角稳定性是衡量电力系统安全稳定运行水平的一水平的一 个重要指标，是制约电网运行与发展的个重要指标，是制约电网运行与发展的 一个重要因素。一个重要因素。 一般来说，电力系统暂态稳定分析是对电力系一般来说，电力系统暂态稳定分析是对电力系统在某一扰动和一定时段内的动态响应的研究。统在某一扰动和一定时段内的动态响应的研究。 2003-8-1013 在电力系统运行中，常见的扰动有输电线路、在电力系统运行中，常见的扰动有输

9、电线路、大型联络变压器、大型联络变压器、 变电所高压母线等输变电设备变电所高压母线等输变电设备的故障的故障(如发生突发性短路或突然跳闸退出运行等如发生突发性短路或突然跳闸退出运行等)以及大型发电机组突然跳闸、失磁等等。以及大型发电机组突然跳闸、失磁等等。2003-8-1014 这种扰动的直接效应是使系统内各发电机组机这种扰动的直接效应是使系统内各发电机组机电能量平衡的运行状态受到破坏、或表现为机械能电能量平衡的运行状态受到破坏、或表现为机械能过剩、或表现为电能的过剩，致使一些发电机组相过剩、或表现为电能的过剩，致使一些发电机组相对另一些发电机组发生加速或减速摇摆，严重时可对另一些发电机组发生加

10、速或减速摇摆，严重时可能导致某些发电机组失去同步运行即失去暂态功能导致某些发电机组失去同步运行即失去暂态功角稳定性。角稳定性。2003-8-1015转子角对暂态扰动的响应转子角对暂态扰动的响应2003-8-1016 上图示出同步电机在稳定和不稳定情况下的行为。上图示出同步电机在稳定和不稳定情况下的行为。它给出一种稳定情况和两种不稳定情况下的转子角的它给出一种稳定情况和两种不稳定情况下的转子角的响应。在稳定情况下响应。在稳定情况下(情况情况1)，转子角度增加到一最大，转子角度增加到一最大值后减少并减幅振荡直到稳定状态。情况值后减少并减幅振荡直到稳定状态。情况2下转子角度下转子角度持续增加直到失去

11、同步。这种失稳形式称为暂态功角持续增加直到失去同步。这种失稳形式称为暂态功角失稳。情况失稳。情况3时振荡逐渐增大最终使系统不稳定。这种时振荡逐渐增大最终使系统不稳定。这种形式的稳定问题称之为动态稳定或小扰动稳定、低频形式的稳定问题称之为动态稳定或小扰动稳定、低频振荡。振荡。2003-8-1017 并列运行的发电机间在小干扰下发生的频率为并列运行的发电机间在小干扰下发生的频率为0.22.5Hz范围内的持续振荡现象叫低频振荡。范围内的持续振荡现象叫低频振荡。 低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应，常表现在弱联系、远距离、重负荷输电线路效应，常表现在弱

12、联系、远距离、重负荷输电线路上，在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更上，在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。容易发生。2003-8-1018 电力系统电压稳定电力系统电压稳定 电压稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，电压稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围，不发生系统电压能够保持或恢复到允许的范围，不发生电压崩溃的能力。电压崩溃的能力。2003-8-1019电压失稳即为失去电压稳定，其后果是电电压失稳即为失去电压稳定，其后果是电 压持续下降压持续下降(或上升或上升)。2003-8-1020 电压崩溃的典型情况电压崩溃的典型情况 当一个电力

13、系统在发生故障以后，无功需求量的突当一个电力系统在发生故障以后，无功需求量的突然增加，可能导致电压崩溃，引起系统的一部分或整个然增加，可能导致电压崩溃，引起系统的一部分或整个系统发生严重瓦解。系统发生严重瓦解。 电压崩溃的典型情况可能如下：电压崩溃的典型情况可能如下： a. 系统经历非正常运行条件，负荷中心附近的大型发电系统经历非正常运行条件，负荷中心附近的大型发电机组退出运行。其结果使一些高压线路严重重载，无功机组退出运行。其结果使一些高压线路严重重载，无功电源处于最低水平。电源处于最低水平。2003-8-1021 b. 突发事件使重负荷线路跳闸，而导致剩下的相邻线突发事件使重负荷线路跳闸，

14、而导致剩下的相邻线路增加额外负载；这将增大线路的无功损耗路增加额外负载；这将增大线路的无功损耗(当线路当线路负荷高于自然功率时，线路吸收的无功会快速增加负荷高于自然功率时，线路吸收的无功会快速增加)，因此引起对系统的很大的无功需求。因此引起对系统的很大的无功需求。 c. 临近的负荷中心的电压显著降低，发电机的自动励临近的负荷中心的电压显著降低，发电机的自动励磁调节器将通过增加励磁，恢复端电压。磁调节器将通过增加励磁，恢复端电压。 d.负荷中心电压水平的降低会反映到配电系统，有载负荷中心电压水平的降低会反映到配电系统，有载调压变压器将力图恢复配网电压及负荷到事故前水调压变压器将力图恢复配网电压及

15、负荷到事故前水平。每次分接头调整导致无功需求的进一步增加。平。每次分接头调整导致无功需求的进一步增加。2003-8-1022 e. 每次分接头调整都造成系统的发电机的无功输出每次分接头调整都造成系统的发电机的无功输出增加增加, 逐渐地这些发电机可能逐渐地这些发电机可能个接一个地达到其个接一个地达到其极限无功容量，直至系统中只有少数的几台发电机极限无功容量，直至系统中只有少数的几台发电机具有自动励磁控制。电压的降低也大大降低了低压具有自动励磁控制。电压的降低也大大降低了低压并联补偿装置的有效性，最终电动机可能堵转导致并联补偿装置的有效性，最终电动机可能堵转导致无功需求的大幅增加及发电机过励或过流

16、保护动作无功需求的大幅增加及发电机过励或过流保护动作而被切除。而被切除。 这个过程将最终导致电压崩溃或雪崩，可能导这个过程将最终导致电压崩溃或雪崩，可能导致发电机组失步及大面积停电。致发电机组失步及大面积停电。2003-8-1023影响电压稳定性的多种系统元件和控制装置影响电压稳定性的多种系统元件和控制装置2003-8-1024 电压失稳和电压崩溃的动态过程历时从小于电压失稳和电压崩溃的动态过程历时从小于1s到到数十分钟，系统特性和扰动类型将决定系统发生现象数十分钟，系统特性和扰动类型将决定系统发生现象的性质。可以将电压稳定根据历时长短划分为暂态和的性质。可以将电压稳定根据历时长短划分为暂态和

17、长期两种。长期两种。2003-8-1025电力系统频率反映了系统中有功功率的供需平衡情况。电力系统频率反映了系统中有功功率的供需平衡情况。电力系统有功功率突然不平衡时，频率将发生变化。电力系统有功功率突然不平衡时，频率将发生变化。功率不足时频率将下降，反之，功率过剩则频率将上功率不足时频率将下降，反之，功率过剩则频率将上升。升。2003-8-1026 频率崩溃频率崩溃 电力系统的负荷大于发电功率时，频率将下降。一电力系统的负荷大于发电功率时，频率将下降。一般情况下，由于负荷的调节效应和发电机的调节效应，般情况下，由于负荷的调节效应和发电机的调节效应，在频率下降到某一值时，将重新达到一个稳定的平

18、衡状在频率下降到某一值时，将重新达到一个稳定的平衡状态。但如果功率缺额非常大时，则可能建立不了新的平态。但如果功率缺额非常大时，则可能建立不了新的平衡状态，而频率一直下降，直至损失全部负荷，这就是衡状态，而频率一直下降，直至损失全部负荷，这就是所谓所谓“频率崩溃频率崩溃”。2003-8-1027电力系统低频运行是非常危险的：电力系统低频运行是非常危险的：1)引起汽轮机叶片断裂。引起汽轮机叶片断裂。 2)使发电机出力降低。使发电机出力降低。3)使发电机机端电压下降。使发电机机端电压下降。4)对厂用电安全运行产生影响。对厂用电安全运行产生影响。5)对用户带来危害。对用户带来危害。2003-8-10

19、28 实际上，发生频率崩溃事故往往是由于大量切实际上，发生频率崩溃事故往往是由于大量切除发电机组引起的。例如，频率降低时发电机低频除发电机组引起的。例如，频率降低时发电机低频保护跳闸或系统解列，以致引起连锁的频率降低。保护跳闸或系统解列，以致引起连锁的频率降低。2003-8-1029 全局全局安全域安全域 D & A 频率频率安全域安全域D & A 电压电压安全域安全域 D&A 功角功角稳定域稳定域 D电力系统参数空间中的安全域电力系统参数空间中的安全域)sin(tV全局安全域全局安全域 功角稳定域功角稳定域频率频率安全域安全域电压电压安全域安全域2003-8-1030

20、电力系统稳定性的基本概念电力系统稳定性的基本概念 因此，电力系统稳定性至少应包括以下三个方面：因此，电力系统稳定性至少应包括以下三个方面： 暂态功角稳定性暂态功角稳定性 暂态电压安全性暂态电压安全性 暂态频率安全性暂态频率安全性 只有上述三个方面的安全性都得到满足的电力系统，只有上述三个方面的安全性都得到满足的电力系统，才可以认为是安全的。才可以认为是安全的。 2003-8-1031二. 电力系统的运行状态和控制策略2003-8-1032电力系统运行状态电力系统运行状态2003-8-1033 电力系统的运行状态从逻辑上一般可划分成电力系统的运行状态从逻辑上一般可划分成五种典型状态，即正常状态、

21、警戒状态、紧急状态、五种典型状态，即正常状态、警戒状态、紧急状态、严重事故状态和事故后恢复状态分别协调地配备严重事故状态和事故后恢复状态分别协调地配备好面向状态的控制策略和控制措施，适时地根据系好面向状态的控制策略和控制措施，适时地根据系统状态进行有效控制，以利于运行和防止事故扩大。统状态进行有效控制，以利于运行和防止事故扩大。2003-8-1034 (1)正常状态。电力系统的全部元件正常运行或计划检正常状态。电力系统的全部元件正常运行或计划检修方式下所有约束条件均得到满足，系统可以承受修方式下所有约束条件均得到满足，系统可以承受常见单一故障扰动，正常供电，不失稳。常见单一故障扰动，正常供电，

22、不失稳。 (2)警戒状态。当系统中个别元件停运或负荷变化，系警戒状态。当系统中个别元件停运或负荷变化，系统强度被削弱，系统的运行不再能承受常见单一故障统强度被削弱，系统的运行不再能承受常见单一故障扰动时，系统进入警戒状态。此时的电力系统是很脆扰动时，系统进入警戒状态。此时的电力系统是很脆弱的，应尽快调整运行方式，以恢复到正常状态。弱的，应尽快调整运行方式，以恢复到正常状态。 从警戒状态恢复到正常状态的控制称之为预防控制。从警戒状态恢复到正常状态的控制称之为预防控制。2003-8-1035 (3)紧急状态。处于警戒状态下的电力系统受到紧急状态。处于警戒状态下的电力系统受到个常见单一故障扰动后，就

23、可能发生多处过负荷或个常见单一故障扰动后，就可能发生多处过负荷或电压越限，甚至有发生功角失稳的危险，电力系统电压越限，甚至有发生功角失稳的危险，电力系统因此进入紧急状态。此时应尽快施行紧急控制，如因此进入紧急状态。此时应尽快施行紧急控制，如切机、切负荷等，以将系统恢复到警戒状态。切机、切负荷等，以将系统恢复到警戒状态。 2003-8-1036紧急控制要解决的问题紧急控制要解决的问题防止系统稳定破坏；防止系统稳定破坏；制止系统失步运行；制止系统失步运行；限制系统频率过低；限制系统频率过低；限制系统频率过高；限制系统频率过高；限制系统电压过低；限制系统电压过低；限制系统电压过高；限制系统电压过高；

24、限制设备过负荷。限制设备过负荷。2003-8-1037 (4)严重事故状态。如果处于警戒状态下的电力系统严重事故状态。如果处于警戒状态下的电力系统受到一个不常见的严重故障扰，或处于紧急状态下受到一个不常见的严重故障扰，或处于紧急状态下的电力系统采取紧急控制措施后不奏效时，可能导的电力系统采取紧急控制措施后不奏效时，可能导致系统振荡失稳或局部地区解列，系统进入失稳状致系统振荡失稳或局部地区解列，系统进入失稳状态。此时必须采取预定的措施如系统计划解列，态。此时必须采取预定的措施如系统计划解列，低频或低压自动切负荷，防止事故扩大，或造成电低频或低压自动切负荷，防止事故扩大，或造成电网崩溃和大面积停电

25、。这是防止电力系统大面积停网崩溃和大面积停电。这是防止电力系统大面积停电的最后一道防线。电的最后一道防线。2003-8-1038 (5)事故后的恢复状态。事故后的恢复状态指在事故事故后的恢复状态。事故后的恢复状态指在事故后，电力系统恢复供电和并列过程中出现的一系列后，电力系统恢复供电和并列过程中出现的一系列状态和控制。相应的控制称之为恢复控制。状态和控制。相应的控制称之为恢复控制。 全停后的系统恢复在大电力系统中，是一件十全停后的系统恢复在大电力系统中，是一件十分复杂而又耗费时间的事情。分复杂而又耗费时间的事情。2003-8-1039三.电力系统安全稳定计算分析2003-8-1040 电力系统

26、安全稳定计算分析的目的是通过详电力系统安全稳定计算分析的目的是通过详细的仿真计算和分析研究，确定系统稳定问题的细的仿真计算和分析研究，确定系统稳定问题的主要特征和稳定水平，提出提高系统稳定水平的主要特征和稳定水平，提出提高系统稳定水平的措施和保证系统安全稳定运行的策略。措施和保证系统安全稳定运行的策略。2003-8-1041计算内容包括：静态安全分析、静态稳定计算、计算内容包括：静态安全分析、静态稳定计算、暂态稳定计算、动态稳定计算、电压稳定计算、暂态稳定计算、动态稳定计算、电压稳定计算、频率稳定计算以及再同步计算。频率稳定计算以及再同步计算。2003-8-1042静态安全分析 电力系统静态安

27、全分析指应用潮流计算的方法，根据N-1原则，逐个无故障断开线路、变压器等单一元件，检查其他元件是否因此过负荷和电网电压水平是否符合要求，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。2003-8-1043静态稳定计算分析静态稳定计算分析 静态稳定是指电力系统受到小扰动后，不静态稳定是指电力系统受到小扰动后，不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。的能力。2003-8-1044暂态稳定计算分析暂态稳定计算分析 暂态稳定计算分析的目的是在规定的运行暂态稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态下，对系统的暂态稳定性进行方式和故障形态下，

28、对系统的暂态稳定性进行校验，研究保证电网安全稳定的控制策略，并校验，研究保证电网安全稳定的控制策略，并对继电保护和自动装置以及各种安全稳定措施对继电保护和自动装置以及各种安全稳定措施提出相应的要求。提出相应的要求。2003-8-1045动态稳定计算分析动态稳定计算分析 动态稳定是指电力系统受到小的或大的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的作用下，保扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持较长过程的运行稳定性的能力，通常指电力持较长过程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的振荡，系统受扰动后不发生发散振荡或持续的振荡，是电力系统功角稳定的另

29、一种形式。是电力系统功角稳定的另一种形式。2003-8-1046 动态稳定计算分析的目的是在规定的运动态稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态行方式和故障形态(包括小扰动和大扰动包括小扰动和大扰动)下，下，对系统的动态稳定性进行校验，确定系统中是对系统的动态稳定性进行校验，确定系统中是否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式，并对系统中否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式，并对系统中敏感断面的潮流控制、提高系统阻尼特性的措敏感断面的潮流控制、提高系统阻尼特性的措施、并网机组励磁及其附加控制系统和调速系施、并网机组励磁及其附加控制系统和调速系统的配置和参数优化以及各种安全稳定措施提统的配置和参数优化以及各种

30、安全稳定措施提出相应的要求。出相应的要求。2003-8-1047电压稳定计算分析电压稳定计算分析 电压稳定计算分析的目的是在规定的运行电压稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态下，对系统的电压稳定性进行方式和故障形态下，对系统的电压稳定性进行校验，并对系统电压稳定控制策略、低电压减校验，并对系统电压稳定控制策略、低电压减负荷方案、无功补偿配置以及各种安全稳定措负荷方案、无功补偿配置以及各种安全稳定措施提出相应的要求。施提出相应的要求。2003-8-1048频率稳定计算分析频率稳定计算分析 频率稳定计算目的是，当系统的全部或解频率稳定计算目的是，当系统的全部或解列后的局部出现较大的有功功

31、率扰动造成系统列后的局部出现较大的有功功率扰动造成系统频率大范围波动时，对系统的频率稳定性进行频率大范围波动时，对系统的频率稳定性进行计算分析，并对系统的频率稳定控制对策、低计算分析，并对系统的频率稳定控制对策、低频减负荷方案、机网协调策略以及各种安全稳频减负荷方案、机网协调策略以及各种安全稳定措施提出相应的要求。定措施提出相应的要求。2003-8-1049 目前我国已形成东北一华北一山东一华目前我国已形成东北一华北一山东一华中一川渝交流互联电网、华中一华东直流互联中一川渝交流互联电网、华中一华东直流互联电网，华中一西北背靠背直流互联电网，以及电网，华中一西北背靠背直流互联电网，以及华中一南方

32、直流互联电网。面对大规模的全国华中一南方直流互联电网。面对大规模的全国互联电网，我国电力系统的安全稳定问题更加互联电网，我国电力系统的安全稳定问题更加复杂，如大区互联电力系统的动态特性、大区复杂，如大区互联电力系统的动态特性、大区互联电网的运行控制、受端系统的电压稳定性、互联电网的运行控制、受端系统的电压稳定性、交直流系统的相互影响，以及电网安全稳定措交直流系统的相互影响，以及电网安全稳定措施等问题日益突出，使我国电力系统的安全稳施等问题日益突出，使我国电力系统的安全稳定运行面临新的挑战，也对电力系统安全稳定定运行面临新的挑战，也对电力系统安全稳定计算分析提出了新的要求。计算分析提出了新的要求

33、。2003-8-1050四. 电力系统安全稳定导则和三道防线2003-8-1051 电力系统安全稳定导则电力系统安全稳定导则是为了指导电力系统的是为了指导电力系统的规划、设计、建设、运行、科研和管理，制定的一个规划、设计、建设、运行、科研和管理，制定的一个符合电力系统安全稳定实际的规范性标准。符合电力系统安全稳定实际的规范性标准。 1981年颁布，年颁布，2001年重新修订。年重新修订。2003-8-1052导则导则的主要内容的主要内容导则导则共分共分5章。章。 第一章，范围。第一章，范围。 第二章，保证电力系统安全稳定运行的基本要求。第二章，保证电力系统安全稳定运行的基本要求。 第三章，电力

34、系统的安全稳定标准。分别为电力系第三章，电力系统的安全稳定标准。分别为电力系统的静态稳定储备标准、电力系统承受大扰动能统的静态稳定储备标准、电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准和对几种特殊情况的要求。是力的安全稳定标准和对几种特殊情况的要求。是导则导则的核心，标准的高低，体现了一个国家的核心，标准的高低，体现了一个国家电力系统安全连续供电的目标要求。电力系统安全连续供电的目标要求。2003-8-1053第四章，电力系统安全稳定计算分析。第四章，电力系统安全稳定计算分析。第五章，电力系统安全稳定工作的管理。第五章，电力系统安全稳定工作的管理。2003-8-1054 导则导则根据不同的故障形态和对

35、电力系统根据不同的故障形态和对电力系统稳定运行、保证正常供电影响的大小，将电力系稳定运行、保证正常供电影响的大小，将电力系统承受大扰动能力的标准明确分为三级，并提出统承受大扰动能力的标准明确分为三级，并提出相应的稳定措施，构成三道防线。相应的稳定措施，构成三道防线。 三道防线的提出和建立，对保障我国电力系三道防线的提出和建立，对保障我国电力系统的安全稳定运行起到了重大作用。统的安全稳定运行起到了重大作用。2003-8-1055 电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准 电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。

36、第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电；第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系第三级标准：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。统崩溃并尽量减少负荷损失。2003-8-1056 第一级安全稳定标准：正常运行方式下的电力系统受第一级安全稳定标准：正常运行方式下的电力系统受到下述单一无件故障扰动后，保护、开关及重合闻正到下述单一无件故障扰动后，保护、开关及重合闻正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳确动作，不采取稳定

37、控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。故过负荷能力，不发生连锁跳闸。2003-8-1057 a.任何线路单相瞬时接地故障重合成功；任何线路单相瞬时接地故障重合成功； b.同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合；久故障重合不成功及无故障三相断开不重合； c.同级电压的双回或多回线和环网，任一回线三相故同级电压的双回或多回线和环网，任一回线三相故障断开不重合；障断开不重合； d.任一发电机跳闸或失磁；

38、任一发电机跳闸或失磁； e.受端系统任一台变压器故障退出运行；受端系统任一台变压器故障退出运行； 2003-8-1058 f.任一大负荷突然变化；任一大负荷突然变化； g.任一回交流联络线故障或无故障断开不重合；任一回交流联络线故障或无故障断开不重合； h.直流输电线路单极故障。直流输电线路单极故障。 但对于发电厂的交流送出线路三相故障，发电但对于发电厂的交流送出线路三相故障，发电厂的直流送出线路单极故障，两级电压的电磁厂的直流送出线路单极故障，两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开，环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开，必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的必要时可采用

39、切机或快速降低发电机组出力的措施。措施。2003-8-1059 第二级安全稳定标准：第二级安全稳定标准： 正常运行方式下的电力系统受到下述较严重的故障扰正常运行方式下的电力系统受到下述较严重的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。2003-8-1060 a.单回线单相永久性故障重合不成功及无故障单回线单相永久性故障重合不成功及无故障三相断开不重合；三相断开不重合； b.任一段母线故障；任一段母线故障； c.同杆并架双回线的异名两相同时发生单

40、相接同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功，双回线三相同时跳开；地故障重合不成功，双回线三相同时跳开； d.直流输电线路双极故障。直流输电线路双极故障。 2003-8-1061 第三级安全稳定标准：第三级安全稳定标准： 电力系统因下列情况导致稳定破坏时，必须采取电力系统因下列情况导致稳定破坏时，必须采取措施，防止系统崩溃，避免造成长时间大面积停措施，防止系统崩溃，避免造成长时间大面积停电和对最重要用户电和对最重要用户(包括厂用电包括厂用电)的灾害性停电，的灾害性停电，使负荷损失尽可能减少到最小，电力系统应尽快使负荷损失尽可能减少到最小，电力系统应尽快恢复正常运行。恢复正常运行。

41、2003-8-1062 a.故障时开关拒动；故障时开关拒动； b.故障时继电保护、自动装置误动或拒动；故障时继电保护、自动装置误动或拒动； d.自动调节装置失灵；自动调节装置失灵； e.多重故障多重故障; f.失去大容量发电厂；失去大容量发电厂； g.其他偶然因素。其他偶然因素。 2003-8-1063五.分析和咨询2003-8-1064 稳定计算用来计算状态量随时间变化的暂态过稳定计算用来计算状态量随时间变化的暂态过程，所建立的数学模型是一组微分方程，所用计算程，所建立的数学模型是一组微分方程，所用计算方法是各种求解微分方程组的数值积分法。方法是各种求解微分方程组的数值积分法。 潮流计算用来

42、计算稳态过程、不考虑状态量随潮流计算用来计算稳态过程、不考虑状态量随时间的变化，所建立的数学模型是代数方程，所用时间的变化，所建立的数学模型是代数方程，所用计算方法是各种迭代算法。计算方法是各种迭代算法。 稳定计算需要输入的原始数据除了潮流计算的原稳定计算需要输入的原始数据除了潮流计算的原始数据外，还有发电机、励磁机、励磁调节器、原始数据外，还有发电机、励磁机、励磁调节器、原动机、调速器等各种特征参数。动机、调速器等各种特征参数。2003-8-1065自2000年以来完成的电力系统分析咨询项目主要有：1） 三峡电力系统稳定性问题及提高稳定性措施的研究2） 南方电网稳定性问题及提高稳定性措施的研

43、究3） 山东电网低压自动减载装置装设地点的优化分析4） 湖南电网2002年运行方式安全稳定校核及分析5） 发电机组励磁系统建模及天广交直流系统安全稳定特性研究6） 多馈入直流输电系统的控制策略及其对南方电网暂态功角稳定的影响研究7） 山东大封铝厂110KV独立供电系统安全稳定性分析及相关问题研究8） 福建电网安全稳定在线评估的技术方案研究2003-8-1066 9） 华东电网广域监测分析保护控制系统WAMAP的可行性研究和初步设计 10） 华东电网的同调性及PMU布点研究 11） 辽宁电网低频减载和低压减载的优化整定研究12） 宁夏石嘴山二厂安全稳定控制系统策略制定研究13） 西北电网在线暂态安全定量评估系统的可行性研究2003-8-1067