电网调度自动化第三章稳定控制措施二

NorthChinaElectricPowerUniversity电气与电子工程学院

电网调度自动化第三章提高电力系统稳定性的措施

2、提高暂态稳定的二次系统措施

由于采取一次系统措施需要较多的投资。根据我国的实际情况，除超高压重要联络线外，采取二次技术措施是提高系统暂态稳定水平的重要手段。

第三章提高电力系统稳定性的措施

1)快速切除故障

增加系统的暂态稳定性，首先应当致力于快速切除故障，尤其是应在加速切除近端故障方面挖潜力。这是我国电力系统多年运行的一条宝贵经验。第三章提高电力系统稳定性的措施

目前我国采用的F6S断路器，机械动作时间在50毫秒以下，另外在220KV以上的输电线路，均装设2套主保护，以保证当系统发生故障时快速切除故障。对远距离重负荷输送功率的线路，提高切除故障的速度，降低切除时间，会显著提高输电水平。第三章提高电力系统稳定性的措施2)对于有重合闸装置的线路采用最佳重合闸时间对于单回联络线，以单项瞬时故障为运行准则，采用快速重合闸可有效地提高稳定运行水平。第三章提高电力系统稳定性的措施实例：

甘陕600KM联络线单回线运行时，将重合闸时间从0.8秒降低至0.5秒，提高15%输送功率。第三章提高电力系统稳定性的措施

对于多回联络线是以单相永久故障为运行准则，则要研究最佳重合闸时间。第三章提高电力系统稳定性的措施第三章提高电力系统稳定性的措施

3）连锁切机和火电机组压出力；保证电力系统同步运行稳定性的最根本的前提是，在任何情况下包括在故障后的电网结构下，保证线路的传输能力总是大于系统通过它实际传输的功率。连锁切机实际上是为了保证线路的传输能力总是大于系统通过它传输的最大功率；第三章提高电力系统稳定性的措施

此外，因线路故障失去了电网必要的传输能力时，系统调节能力不够，在终端也应切除相适应的负荷，以减低未故障那部分电网通过的功率。这样才可能保持系统的继续稳定运行。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施如水电厂厂经双回回线远距距离向负负荷中心心送电，，要考虑虑一回线线故障跳跳开连锁锁切机（（一般都都装有连连锁切机机）。如如系统调调节能力力不够，，应切掉掉相应的的负荷。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施连锁切机机实际上上是为了了保证线线路的传传输能力力总是大大于系统统通过它它传输的的最大功功率；连锁切机机一般要要躲过重重合闸的的动作，，也就是是线路发发生瞬时时故障重重合闸重重合成功功，则不不必切机机。连锁锁切机首首先要判判断三相相开关全全部跳开开，同时时切部分分发电机机组。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施事例1：如图：当当一回线线三相跳跳开，同同时连锁锁切一台台机。对于火电电机组，，由于切切机对锅锅炉和汽汽轮机的的冲击较较大，一一般采用用多台机机组压出出力来降降低联络络线的传传输功率率。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施事例2：当330KV线路故障障跳开，，两回220KV线路过负负荷，需需要远切切发电厂厂机组。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施4）切集中中负荷切集中负负荷，可可以提高高系统运运行频率率；可以以减轻某某些联络络线路的的过负荷荷；可以以提高受受端电压压水平，，因而有有利于系系统的安安全稳定定运行。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施切集中负负荷有两两种情况况，a)当系统失失去一个个大电源源时，要要迅速切切除电源源附近相相当于电电源容量量的集中中负荷（（一般采采用联切切方式）），以保保证系统统的稳定定运行。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施b）对于远远距离受受电的电电网，如如果联络络线为单单回线，，当联络络线故障障，联切切集中负负荷,以维持孤孤立受端端电网的的频率。。（判断三三相跳开开，则联联切集中中负荷））。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施切集中负负荷对用用户的影影响较大大，而且且由于远远方控制制可能带带来误动动作，因因而要尤尤为慎重重。减少少和避免免误切机机的可行行办法是是，连锁锁就地切切负荷，，远方控控制时加加入本地地判断信信号的闭闭锁功能能。另外外对实施施集中切切负荷的的用户，，要有外外来保安安电源（（保安电电源备自自投）。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施5）电气制制动（多多余功率率，发电电机又不不能切））电气制动动是指在在故障切切除后，，在电厂厂母线上上短时间间投入一一电阻，，以吸收收发电机机组因故故障获得得的加速速能量，，使发电电机组在在故障切切除后得得以快速速减速，，从而减减小最大大摇摆角角。达到到提高稳稳定水平平的目的的。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施即当系统发生生大干扰时，，施加一个人人工的电气负负荷，增加发发电机的电磁磁功率，降低低转子的加速速度。电气制动一般般在故障发生后的0.5秒投入并联电阻器，以以降低附近发电机的加加速功率和尽快消弱故故障时获得的动能。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施美国BPA电力管理局已已采用这种方方案加强太平平洋西北电网网故障时的暂暂态稳定性，，在其管辖的的太平洋西北北部电网内一一个电厂安装装了1400MW，240kV分组投切的制制动电阻。该该电阻器是由由很粗的不锈锈钢丝缠在三三个水泥塔上上而构成的。。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对于于火火电电机机组组施施加加电电气气制制动动，，这这是是一一个个巨巨大大的的冲冲击击负负荷荷，，必必须须事事先先校校核核其其对对轴轴系系疲疲劳劳寿寿命命的的影影响响。。对远远离离负负荷荷中中心心的的电电厂厂，，联联络络线线路路一一回回故故障障，，可可投投入入制制动动电电阻阻。。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6）受受控控的的系系统统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联联系系统统中中某某一一地地区区内内的的大大扰扰动动波波及及系系统统的的其其它它地地区区并并造造成成严严重重的的系系统统崩崩溃溃。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系统统稳稳定定破破坏坏（（暂暂态态失失稳稳或或动动态态失失稳稳））开开始始阶阶段段的的直直接接表表现现一一般般是是2个（（或或多多个个））同同调调机机群群之之间间相相对对功功角角差差不不断断增增大大而而失失去去同同步步。。其其外外在在表表现现为为潮潮流流和和电电压压的的强强烈烈振振荡荡，，且且振振荡荡主主要要发发生生于于互互联联失失步步系系统统间间或或失失步步同同调调机机群群之之间间的的电电气气联联络络线线上上。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施对失步电电网，发发生同步步振荡或或异步振振荡的联联络线上上各点电电压发生生周期性性的振荡荡，各联联络线上上电压振振荡最剧剧烈的地地方即是是同步振振荡和异异步振荡荡的振荡荡中心的的位置，，在振荡荡联络线线上一般般越靠近近振荡中中心，电电压越低低。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施振荡中心心是在发发生异步步振荡的的联络线线上电压压出现最最低值的的点。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施失步断面面联络线线有功周周期性过过零振荡荡；失步步断面联联络线上上无功沿沿失步中中心附近近的两侧侧总体呈呈现流入入失步中中心的特特征。失失步中心心两侧的的母线电电压的相相位角差差超过180°°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失步解列列一般应应在系统统失步后后2个到3个失步周周期或相相应的时时间延迟迟内执行行，否则则将可能能发展为为多机群群之间的的失步振振荡，进进一步扩扩大事故故。要在失去同同步的系统统中实现合合理的解列列，采取系系统解列措措施要选择择合适的解解列点，选选择解列点点在振荡中中心最佳（（振荡中心心电压最低低或为零））。但还要要考虑两个个基本条件件：①解列后的的两侧系统统必须各自自能保持同同步运行；；②解列后两两侧系统的的供需(第三章提提高电力系系统稳定性性的措施解列点的选选择应即保保证解列后后各独立网网负荷的基基本平衡，，又要兼顾顾设在振荡荡中心。以以便能取得得可靠的控控制信号。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施事例：87年龙羊峡下下闸蓄水控控制方式如如图：第三章提提高电力系系统稳定性性的措施目前国内解解列装置普普遍采用的的方案是通通过离线分分析计算，，确定可能能的系统失失步模式，，并针对可可能的失步步（在可能能发生的多多种运行方方式下），，在电力系系统中预先先选择适当当的解列点点，并配置置合适的解解列装置。。当解列装装置判断当当前的状态态属于失步步状态时，，在选定的的地点完成成解列操作作。第三章提提高电力系系统稳定性性的措施第三章提提高电力系系统稳定性性的措施近年来，广广域测量系系统（WAMS）的发展，，为系统振振荡中心和和解列点的的实时选择择和确定创创造了条件件。由变电电站安装的的PMU组成的广域域测量系统统（WAMS）可得到联联络线变电电站的母线线电压有效效值和相角角，经过分分析，找到到电压最低低点、电压压最低点出出现的时间间以及联络络线两端母母线相角差差是否平滑滑变化180º，再根据据同调机机群的特特性而确确定振荡荡中心位位置，并并根据系系统情况况确定解解列点。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施二、提高高频率稳稳定性的的二次系系统措施施1按频率降降低自动动减负荷荷（低频频减载））在电力系系统中，，对于有有可能发发生功率率缺额的的电网（（可能是是全网，，也可能能是局部部电网）），必须须配置按按频率降降低自动动减负荷荷装置（（简称低低频减负负荷或叫叫低频减减载装置置），以以保证在在发生突突然意想想不到的的事故造造成有功功功率缺缺额时，，能迅速速使系统统频率恢恢复到接接近额定定值。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施低频减负负荷整定定与设计计准则为为：1）当发生生有功功功率缺额额，系统统频率突突然下降降时，必必须及时时切除与与有功功功率缺额额相当的的负荷，，使系统统频率保保持稳定定（接近近额定值值）。不不能发生生频率崩崩溃或频频率长期期悬浮在在某一低低值下。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施2）在任何何可能的的情况下下，低频频切荷的的低频定定值和切切荷时间间必须和和大机组组的低频频保护相相配合，，并留有有一定的的裕度。。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施如我们前前面讲的的，大机机组低频频保护为为47.5HZ，延时9秒跳开，，则低频频切荷的的低频值值应大于于47.5HZ，延时时时间小于于9秒。目前前我国一一般切荷荷低频值值为49-48HZ，延时0.2秒，以保证系系统事故时先先切负荷，保保证大机组联联网运行。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施3）因负荷过切切引起频率过过调，最大不不得超过某一一定值（51～52Hz）。例如我国国300MW机组高频切机机频率整定一一般为51--52HZ，则一定要防防止过切负荷荷引起频率的的升高超过51HZ，防止大型机机组高频切机机保护动作，，避免事故进进一步恶化。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施4）低频切负荷荷要从最不重重要的负荷开开始切（第三三类、第二类类），以保证证重要负荷供供电。5）对于带有大大型同步电动动机负荷的变变电站要增设设（（频率变化化率）闭锁和和低电压闭锁锁功能，避免免低频减载装装置的误动作作。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施事例：如图变电站供供电的两回线线路，正常运运行时一条线线路断开备用用，一条线路路供电。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施当供电线路三三相重合闸重重合后，变电电站已无运行行负荷，这就就是低频减载载装置的误动动作。在此种种情况下，很很大，U很小，采用＞＞某某一值，U＜某值，使低低频减载装置置不动作，可可有效地防止止低频减负荷荷装置的误动动作。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施6）设计的切荷荷量一般要大大于实际所需需切荷量（考考虑线路负荷荷变化可能预预计值比实际际值大、低频频继电器拒动动、低频切荷荷压板未投入入等因素），，但要防止过过切。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施传统的方法是是将系统的网网络结构和参参数的集合、、系统潮流方方式的集合以以及预想事故故的集合按照照某种方式进进行组合，离离线计算出各各种组合方式式下最大功率率缺额，进而而计算出各级级的减载量。。但是这种离离线整定的方方法往往是根根据系统最严严重故障下的的频率绝对值值情况来整定定，存在如下下缺陷：①减载量不准准确②减载速度慢慢③频率恢复缓缓慢第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施复杂电力系统统出现功率缺缺额时，系统统各点的频率率变化是不一一致的，即频频率的动态过过程具有空间间分布性。各各节点的频率率动态过程都都不同，可能能导致同一级级装置动作时时间上的差异异。另外根据据传统方法整整定的减负荷荷装置切负荷荷必须要等到到频率降低到到整定值以下下才动作，可可能会错过最最佳切除时间间。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施目前我国国家家调度通信中中心统一规定定，低频切荷荷定值为频率率49--48HZ，级差0.2HZ，延时0.2秒，为防止频频率长期悬浮浮在49HZ附近，设49HZ、延时20秒动作作为特特殊轮轮。低低频总总切荷荷量大大于最最大负负荷的的47％。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施具体切切荷轮轮次49～48Hz级差0.2Hz延时0.2s49Hz0.2s49Hz20s特殊轮轮第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施在系统统发生生功率率缺额额的动动态过过程中中，能能够明明确表表征系系统频频率变变化的的变量量有频频率f、频率率变化化率，，因此此装置置可以以有效效利用用的参参量也也只有有频率率f、频率率变化化率、、时时限等等为数数较少少的几几个量量。近年新新生产产的一一些低低频减减载装装置具具有比比较检检测的的频率率变化化率和和整定定的频频率变变化率率定值值的功功能，，可以以确定定是否否实施施加速速切除除1、2、3轮负荷荷，当当系统统功率率缺额额较大大时，，可加加快切切负荷荷的速速度，，防止止发生生频率率崩溃溃事故故。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施对于无无大机机组又又有可可能系系统事事故造造成孤孤网运运行的的地区区小网网，如如果切切荷量量不够够，一一般增增设48HZ——47.5HZ之间切切荷轮轮数。。这样样，在在主网网事故故时，，增设设的切切荷轮轮数不不动作作。增增设切切荷量量要根根据预预计的的有功功功率率缺额额确定定。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施事例：：如图，，当主主变压压器故故障，，该小小网孤孤网运运行，，需增增设低低频减减载。。设置置时，，按电电厂开开机最最小，，网内内功率率缺额额最大大安排排低频频切荷荷轮数数和切切荷量量。。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施河南电电网““6.25””事故2004年6月25日豫东东南地地区川川汇变变电站站2号主变变停运运检修修，110kV川汇变变电站站所接接隆达达电厂厂1、2号机组组总出出力160MW,110kV系统总总用户户负荷荷73MW,有87MW的剩余余有功功功率率通过过川汇汇变电电站1号主变变送往往220kV系统。。下午豫豫东南南地区区天气气突变变，出现现雷雷雨雨大大风风。。19∶10川汇变1号主变中中压侧开