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章提提高电力系系统稳定性性的措施2）串联电容容器补偿串联补偿的的原理是利利用串联电电容器的容容抗抵消掉掉部分感抗抗，相当于于缩短了线线路的电气气距离，从从而达到提提高系统的的稳定极限限和输电能能力的目的的。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施串联补偿作作为一项成成熟的技术术，在电力力系统中发发挥着多方方面的作用用，如增加加系统的输输电能力；；改善系统统的稳定性性；改善运运行电压和和无功平衡衡；用作潮潮流控制和和降低网损损；且有良良好的经济济性等等。。基于以上上优点，串串联补偿技技术在电力力系统特别别是在远距距离、大容容量输电系系统中得到到了广泛的的应用。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施串联电容补补偿适用于于送端和受受端系统都都比较强大大的情况。。此时线路路阻抗占有有整个串联联阻抗的主主要部分，，因而对它它实现串联联补偿能显显著减小系系统的综合合阻抗，以以取得高送送电容量的的效益。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施如图：由功率特性性方程可知知：如果X＞X1、X＞X2，则则X下降可显著著降低∑X，这种措施施即提高了了暂态稳定定水平，同同时也提高高了静态稳稳定水平。。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施如图为常规规串补装置置的接线示示意图：其中：C---电容器组MOV---氧化锌避雷雷器D---阻尼回路G1---触发间隙S1---旁路开关第三章提提高电力系系统稳定性性的措施MOV与电容器组组并联，当当电容器两两端电压超超过MOV的保护电压压时，MOV中将流过很很大的电流流，将电压压限制在其其保护电压压水平，一一旦故障消消失电容器器瞬时重投投。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施触发间隙的的主要作用用是用于保保护MOV，当通过MOV的能量或电电流超过设设定值时，，触发间隙隙击穿，旁旁路MOV。旁路开关关通常处于于常开状态态，需要有有较快的合合闸速度。。当旁路开开关闭合时时，可将串串联电容退退出。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施1928年串联补偿偿技术首先先应用于美美国的330KV系统，到1998年，世界上上串联电容容安装总量量已超过90000Mvar。我国1972年首次在刘刘家峡---关中330KV线路采用补补偿度为30%的串补装置置。根据加拿大大CEA—ERIS对1978——1983年串补设备备的运行统统计数据表表明：串补补装置事故故率为0.6次/年.组；平均故故障修复时时间为67.9小时/次；可用率率可达99.54%。电容器年年故障率在在0.03以下。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施事例：330KV刘天关600km线路，装设设30%串联电容补补偿，静稳稳水平提高高5万千瓦，暂暂态稳定水水平提高4万千瓦。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施随着电力电电子技术和和晶体管技技术的发展展，串联电电容补偿由由常规不可可控制发展展到可控串串联电容补补偿（TCSC：Thyristorcontrolledseriescompensator)，可控串联联补偿较常常规固定串串联补偿对对提高暂态态稳定水平平更有效。。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施它可以在晶晶闸管触发发角的作用用下，当联联络线输送送功率大或或电压低时时自动提高高补偿度，，降低∑X，而输送功功率小或电电压高时，，回到正常常的补偿水水平。尤其其是当系统统故障扰动动发生后，，出现联络络线功率的的同步振荡荡，它可以以有效地减减低振荡幅幅值，使系系统尽快平平息振荡。。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施如图为可控控串补装置置的接线示示意图：第三章提提高电力系系统稳定性性的措施与固定串补补类似，可可控串补主主要由电容容器组、MOV、阻尼电路路、旁路开开关等主要要部件组成成，不同的的是，可控控串补增加加了一电抗抗器的并联联支路，它它由一双向向可控硅和和电抗器串串联组成。。由于增加加了调控速速度很快的的可控硅并并联支路，，可控串补补通常取消消了火花间间隙支路。。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施可控串补存存在三种典典型的运行行工况：1）可控硅全全开工况（（全导通模模式）。如如图：该工况与固固定串补被被旁路开关关旁路的工工况完全相相同，整个个串补装置置表现为一一个小电抗抗。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施2）可控硅全全关闭工况况（闭锁模模式）。如如图：该工况与固固定串补正正常工况完完全相同，，整个装置置表现为一一固定的容容抗。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施3）可控硅参参与调节的的正常运行行工况，这这也是可控控串补的主主要运行工工况。如图图：第三章提提高电力系系统稳定性性的措施可控硅不同同导通角时时，可控串串补中可控控硅支路电电流不同，，串补装置置表现出的的等值工频频容抗就不不同，因此此，通过调调节可控硅硅的导通角角，可以方方便快速地地调节装置置的等值工工频容抗或或者电抗。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施事例：甘肃陇南南地区碧碧口电厂厂---成县变电电站的一一条140公里220KV线路，当当系统无无补偿设设备时，，稳定情情况较差差，碧成成线碧口口侧发生生单相瞬瞬时故障障时，碧碧成线的的稳定极极限为245MW，不能满满足电力力送出的的需要，，同时系系统在故故障后振振荡衰减减较缓慢慢。为此此，在220KV碧成线上上加装串串补，以以解决其其电力送送出问题题。2004年12月22日，我我国第一一个国产产化可控控串补工工程－甘甘肃碧成成线220kV可控串补补工程一一次投运运成功。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施计算分析析结果：：1）无串补补系统故故障后动动态过程程第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施2）对应于于70%固定串补补稳定极极限时的的系统摇摇摆过程程（碧成成线暂稳稳极限315MW）。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施可以看出出，安装装固定串串补可以以提高系系统稳定定极限（（70MW)，但故障障后系统统振荡衰衰减较缓缓慢。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施3）50%可控串补补稳定极极限时，，系统的的动态摇摇摆过程程（碧成成线暂稳稳极限345MW），第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施与固定串串补相比比，安装装可控串串补可以以较大幅幅度的提提高碧成成线的稳稳定极限限(100MW)，安装可可控串补补还可以以起到加加快故障障后系统统振荡衰衰减速度度的作用用。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施继甘肃碧碧成线220kV可控串补补工程之之后，2007年10月，东北北电网伊伊敏电厂厂（装机机220万千瓦））～冯屯屯500千伏线路路上，首首次采用用国内自自主研发发的可控控串补技技术。该该工程采采用可控控串补+固定串串补的的混合合方案案，其其中固固定串串补容容量达达到2×544兆乏，，串补补度30%；可控控串补补容量量达到到2×326兆乏，，串补补度15%，是目目前世世界上上补偿偿容量量最大大、系系统运运行环环境最最复杂杂的串串补装装置。。伊冯可可控串串补工工程建建成后后，将将使伊伊敏送送出能能力提提高100万千瓦瓦左右右，可可替代代新建建一回回500千伏输输电线线路，，不仅仅节省省数亿亿元人人民币币的投投资，，还保保护了了珍贵贵原始始生态态环境境，促促进了了环境境与经经济的的协调调可持持续发发展。。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施3)可控电电抗器器(controlledshuntreactor，CSR)可控电电抗器器的主主要作作用：：解决限限制过过电压压和无无功补补偿之之间的的矛盾盾。无功在在一定定范围围内可可调节节，则则可实实现电电压在在一定定范围围内的的控制制。可可控电电抗的的控制制方式式是：：线路路在轻轻载运运行时时，高高抗容容量保保持在在最高高值；；线路路正常常重载载时，，将容容量控控制在在较低低值。。在系统统发生生故障障时，，由于于可控控电抗抗器可可瞬间间调整整容量量的大大小，，因此此可以以提高高联络络线的的稳定定运行行水平平。抑制工工频过过电压压和操操作过过电压压、消消除发发电机机自励励磁、、动态态补偿偿线路路充电电功率率、抑抑制潜潜供电电流、、阻尼尼系统统谐振振等。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施目前在在电网网中采采用的的可控控并联联电抗抗器主主要有有两种种接线线型式式：阻抗分分级式式可控控并联联电抗抗器磁控连连续式式可控控并联联电抗抗器如图为为可控控电抗抗器接接线示示意图图：第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施在图中中，测测量系系统（（4、5）产生生偏差差信号号触发发控制制设备备（3）。然然后控控制设设备操操作晶晶闸管管整流流器（（2），整整流设设备产产生的的直流流电流流去改改变电电抗器器的磁磁饱和和程度度，从从而实实现了了电抗抗器（（1）的无无功平平滑调调节，，抑制制安装装点的的电压压波动动。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施随着电电压的的上升升，对对于额额定容容量为为180Mvar的可控控电抗抗器，，可根根据偏偏差信信号从从3.6Mvar调制180Mvar，整个个过程程不超超过1秒。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施欧洲一些国国家已有应应用可控电电抗器的成成功经验，，在挪威和和瑞典间的的一条400KV线路因动态态稳定问题题限制了正正常送电功功率，1981年在联络线线靠近瑞典典侧安装了了360Mvar的晶闸管控控制电抗器器，在控制制电压的同同时，将送送电水平由由原来的800MW提高到1000MW，增加功率率200MW，随后增加加了对该电电抗器的附附加控制，，成功地将将送电极限限提高到了了1100MW，每日效益益因此达到到45000磅。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施2006年我国湖北北江陵可控控高抗示范范工程投运运。江陵可可控高抗额额定容量120Mvar，安装在峡峡江二线江江陵侧，作作为线路高高抗运行。。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施系统实验表表明，可控控电抗器在在稳态状态态下可以