电网调度自动化第三章稳定控制措施

NorthChinaElectricPowerUniversity电气与电子工程学院

电网调度自动化第二章现代电力系统的稳定问题讨论

1、小扰动电压稳定性和大扰动电压稳定性有什麽区别？

2、电力系统在什么情况下易发生功角稳定性？什麽情况下易发生电压稳定性？什么情况下需要分析频率稳定性？第三章提高电力系统稳定性的措施一、提高暂态稳定的措施

随着互联电网规模的增大和系统重大稳定事故的发生，首先引起工程技术人员和许多学者重视的是系统的暂态稳定问题。为了提高系统的暂态稳定水平，大部分工业界人士除了制定暂态稳定的准则，对系统进行数字仿真、物理实验外，还在此基础上研究了多种具体的控制措施。

第三章提高电力系统稳定性的措施

如在联络线加装串联电容器、快速切除故障、切机、切负荷等专门的稳定措施。由于暂态稳定性已获得高度重视，在提高稳定性的方法和措施方面取得的进展也非常大。归纳起来，无非是提高暂态稳定性的目标是获得以下效果中的一个或几个：第三章提高电力系统稳定性的措施

1）使故障严重程度和持续时间最小以减少扰动的影响；（快速切除故障）第三章提高电力系统稳定性的措施

2）增加恢复同步的能力；（切机、切负荷）

3）通过控制原动机机械功率，减少加速转矩；（快关汽门）第三章提高电力系统稳定性的措施

4）通过施加人工负荷减少加速转矩。（电气制动）第三章提高电力系统稳定性的措施

在提高暂态稳定性的措施中，我们可将其分为一次系统措施和二次系统措施，一次系统措施主要是从网架结构和增加电气设备方面采取有效措施。这种措施可靠性高，但投资较大。二次系统措施是在一次系统不能得到改善的情况下，加装安全自动装置来进行补救，这种措施投资小，施工周期短，但可靠性相对较低。第三章提高电力系统稳定性的措施

1、提高暂态稳定水平的一次系统的措施

1）架线路（采用分裂导线、增加回路数或架设高一级电压等级的线路），增加变压器。随着我国经济的发展，增加重要线路回路数已成为现实。但联络线的架设超过3回后对系统的暂态稳定水平的提高就没有显著的效果。第三章提高电力系统稳定性的措施第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施2）串串联联电电容容器器补补偿偿串联联补补偿偿的的原原理理是是利利用用串串联联电电容容器器的的容容抗抗抵抵消消掉掉部部分分感感抗抗，，相相当当于于缩缩短短了了线线路路的的电电气气距距离离，，从从而而达达到到提提高高系系统统的的稳稳定定极极限限和和输输电电能能力力的的目目的的。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施串联联补补偿偿作作为为一一项项成成熟熟的的技技术术，，在在电电力力系系统统中中发发挥挥着着多多方方面面的的作作用用，，如如增增加加系系统统的的输输电电能能力力；；改改善善系系统统的的稳稳定定性性；；改改善善运运行行电电压压和和无无功功平平衡衡；；用用作作潮潮流流控控制制和和降降低低网网损损；；且且有有良良好好的的经经济济性性等等等等。。基基于于以以上上优优点点，，串串联联补补偿偿技技术术在在电电力力系系统统特特别别是是在在远远距距离离、、大大容容量量输输电电系系统统中中得得到到了了广广泛泛的的应应用用。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施串联联电电容容补补偿偿适适用用于于送送端端和和受受端端系系统统都都比比较较强强大大的的情情况况。。此此时时线线路路阻阻抗抗占占有有整整个个串串联联阻阻抗抗的的主主要要部部分分，，因因而而对对它它实实现现串串联联补补偿偿能能显显著著减减小小系系统统的的综综合合阻阻抗抗，，以以取取得得高高送送电电容容量量的的效效益益。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施如图图：：由功功率率特特性性方方程程可可知知：：如果果X＞X1、X＞X2，则则X下降降可可显显著著降降低低∑∑X，这这种种措措施施即即提提高高了了暂暂态态稳稳定定水水平平，，同同时时也也提提高高了了静静态态稳稳定定水水平平。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施如图图为为常常规规串串补补装装置置的的接接线线示示意意图图：：其中中：：C---电容容器器组组MOV---氧化化锌锌避避雷雷器器D---阻尼尼回回路路G1---触发发间间隙隙S1---旁路路开开关关第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施MOV与电电容容器器组组并并联联，，当当电电容容器器两两端端电电压压超超过过MOV的保保护护电电压压时时，，MOV中将将流流过过很很大大的的电电流流，，将将电电压压限限制制在在其其保保护护电电压压水水平平，，一一旦旦故故障障消消失失电电容容器器瞬瞬时时重重投投。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施触发发间间隙隙的的主主要要作作用用是是用用于于保保护护MOV，当当通通过过MOV的能能量量或或电电流流超超过过设设定定值值时时，，触触发发间间隙隙击击穿穿，，旁旁路路MOV。旁旁路路开开关关通通常常处处于于常常开开状状态态，，需需要要有有较较快快的的合合闸闸速速度度。。当当旁旁路路开开关关闭闭合合时时，，可可将将串串联联电电容容退退出出。。第三三章章提提高高电电力力系系统统稳稳定定性性的的措措施施1928年串串联联补补偿偿技技术术首首先先应应用用于于美美国国的的330KV系统统，，到到1998年，，世世界界上上串串联联电电容容安安装装总总量量已已超超过过90000Mvar。我国国1972年首首次次在在刘刘家家峡峡---关中中330KV线路路采采用用补补偿偿度度为为30%的串补装置。。根据加拿大CEA—ERIS对1978—1983年串补设备的的运行统计数数据表明：串串补装置事故故率为0.6次/年.组；平均故障障修复时间为为67.9小时/次；可用率可可达99.54%。电容器年故故障率在0.03以下。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施事例：330KV刘天关600km线路，装设30%串联电容补偿偿，静稳水平平提高5万千瓦，暂态态稳定水平提提高4万千瓦。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施随着电力电子子技术和晶体体管技术的发发展，串联电电容补偿由常常规不可控制制发展到可控控串联电容补补偿（TCSC：Thyristorcontrolledseriescompensator)，可控串联补补偿较常规固固定串联补偿偿对提高暂态态稳定水平更更有效。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施它可以在晶闸闸管触发角的的作用下，当当联络线输送送功率大或电电压低时自动动提高补偿度度，降低∑X，而输送功率率小或电压高高时，回到正正常的补偿水水平。尤其是是当系统故障障扰动发生后后，出现联络络线功率的同同步振荡，它它可以有效地地减低振荡幅幅值，使系统统尽快平息振振荡。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施如图为可控串串补装置的接接线示意图：：第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施与固定串补类类似，可控串串补主要由电电容器组、MOV、阻尼电路、、旁路开关等等主要部件组组成，不同的的是，可控串串补增加了一一电抗器的并并联支路，它它由一双向可可控硅和电抗抗器串联组成成。由于增加加了调控速度度很快的可控控硅并联支路路，可控串补补通常取消了了火花间隙支支路。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施可控串补存在在三种典型的的运行工况：：1）可控硅全开开工况（全导导通模式）。。如图：该工况与固定定串补被旁路路开关旁路的的工况完全相相同，整个串串补装置表现现为一个小电电抗。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施2）可控硅全关关闭工况（闭闭锁模式）。。如图：该工况与固定定串补正常工工况完全相同同，整个装置置表现为一固固定的容抗。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施3）可控硅参与与调节的正常常运行工况，，这也是可控控串补的主要要运行工况。。如图：第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施可控硅不同导导通角时，可可控串补中可可控硅支路电电流不同，串串补装置表现现出的等值工工频容抗就不不同，因此，，通过调节可可控硅的导通通角，可以方方便快速地调调节装置的等等值工频容抗抗或者电抗。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施事例：甘肃陇南地区区碧口电厂---成县变电站的的一条140公里220KV线路，当系统统无补偿设备备时，稳定情情况较差，碧碧成线碧口侧侧发生单相瞬瞬时故障时，，碧成线的稳稳定极限为245MW，不能满足电电力送出的需需要，同时系系统在故障后后振荡衰减较较缓慢。为此此，在220KV碧成线上加装装串补，以解解决其电力送送出问题。2004年12月22日，我国第第一个国产化化可控串补工工程－甘肃碧碧成线220kV可控串补工程程一次投运成成功。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施计算分析结果果：1）无串补系统统故障后动态态过程第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施2）对应于70%固定串补稳定定极限时的系系统摇摆过程程（碧成线暂暂稳极限315MW）。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施可以看出，安安装固定串补补可以提高系系统稳定极限限（70MW)，但故障后系系统振荡衰减减较缓慢。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施3）50%可控串补稳定定极限时，系系统的动态摇摇摆过程（碧碧成线暂稳极极限345MW），第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施与固定串补相相比，安装可可控串补可以以较大幅度的的提高碧成线线的稳定极限限(100MW)，安装可控串串补还可以起起到加快故障障后系统振荡荡衰减速度的的作用。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施继甘肃碧成线线220kV可控串补工程程之后，2007年10月，东北电网网伊敏电厂（（装机220万千瓦）～冯冯屯500千伏线路上，，首次采用国国内自主研发发的可控串补补技术。该工工程采用可控控串补+固定串补的混混合方案，其其中固定串补补容量达到2×544兆乏，串补度度30%；可控串补容容量达到2×326兆乏，串补度度15%，是目前世界界上补偿容量量最大、系统统运行环境最最复杂的串补补装置。伊冯可控串补补工程建成后后，将使伊敏敏送出能力提提高100万千瓦左右，，可替代新建建一回500千伏输电线路路，不仅节省省数亿元人民民币的投资，，还保护了珍珍贵原始生态态环境，促进进了环境与经经济的协调可可持续发展。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施3)可控电抗器(controlledshuntreactor，CSR)可控电抗器的的主要作用：：解决限制过电电压和无功补补偿之间的矛矛盾。无功在一定范范围内可调节节，则可实现现电压在一定定范围内的控控制。可控电电抗的控制方方式是：线路路在轻载运行行时，高抗容容量保持在最最高值；线路路正常重载时时，将容量控控制在较低值值。在系统发生故故障时，由于于可控电抗器器可瞬间调整整容量的大小小，因此可以以提高联络线线的稳定运行行水平。抑制工频过电电压和操作过过电压、消除除发电机自励励磁、动态补补偿线路充电电功率、抑制制潜供电流、、阻尼系统谐谐振等。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施目前在电网中中采用的可控控并联电抗器器主要有两种种接线型式：：阻抗分级式可可控并联电抗抗器磁控连续式可可控并联电抗抗器如图为可控电电抗器接线示示意图：第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施在图中，测量量系统（4、5）产生偏差信信号触发控制制设备（3）。然后控制制设备操作晶晶闸管整流器器（2），整流设备备产生的直流流电流去改变变电抗器的磁磁饱和程度，，从而实现了了电抗器（1）的无功平滑滑调节，抑制制安装点的电电压波动。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施随着电压的上上升，对于额额定容量为180Mvar的可控电抗器器，可根据偏偏差信号从3.6Mvar调制180Mvar，整个过程不不超过1秒。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施欧洲一些国家家已有应用可可控电抗器的的成功经验，，在挪威和瑞瑞典间的一条条400KV线路因动态稳稳定问题限制制了正常送电电功率，1981年在联络线靠靠近瑞典侧安安装了360Mvar的晶闸管控制制电抗器，在在控制电压的的同时，将送送电水平由原原来的800MW提高到1000MW，增加功率200MW，随后增加了了对该电抗器器的附加控制制，成功地将将送电极限提提高到了1100MW，每日效益因因此达到45000磅。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施2006年我国湖北江江陵可控高抗抗示范工程投投运。江陵