电网调度自动化第三章稳定措施

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三、提高电压稳定性的措施

1、串联电容器补偿（减少网络阻抗、减少网损，提高静态稳定性效果最明显）；串联电容补偿可有效地减小线路的电抗，缩小输电的电气距离，提高系统的静态电压稳定输电能力。此外，串联电容补偿还可以降低线路的无功网损。通过联络线可以从其一端的强系统向另一端无功短缺的受端系统输送更多的无功功率。第三章提高电力系统稳定性的措施2、并联电容器补偿

中压、低压都可装并联电容器虽然电容器的过渡使用可能是动态电压不稳定问题的部分原因，但在较大的静态电压裕度的情况下，在电压稳定问题的薄弱点或区域装设并联电容器补偿可以提高系统的静态电压水平。第三章提高电力系统稳定性的措施3、静止无功补偿器（SVC）和调相机

SVC和同步调相机可以提供动态的无功支持，对系统的静态和动态电压水平的提高都是有效的。其主要缺点是与固定的电容器相比，价格十分昂贵。此外，当SVC达到调节极限时，其对系统的动态电压稳定水平可能起到不良的作用。第三章提高电力系统稳定性的措施

如图为SVC结构示意图和运行特性曲线：

SVC常装在系统的一些枢纽站（500kV、330kV）的低压侧。第三章提高电力系统稳定性的措施

调相机是动态无功补偿设备，运行中即能发无功又可根据需要吸收无功，其机端电压具有逆调节的特性，对提高系统静态电压稳定性和动态电压稳定性水平都具有很好的作用。但由于调相机是旋转设备，运行维护量大，价格昂贵，随着电力电子的发展，逐渐被SVC所取代。第三章提高电力系统稳定性的措施4、低压减负荷装置

低电压切负荷类似于低频切负荷，它是应付故障情况下无功功率缺额造成电压急剧降低的最后一道防线。低电压切负荷应从电压稳定最薄弱地点开始，防止局部电压稳定问题的扩大和蔓延。第三章提高电力系统稳定性的措施

我国目前生产的低频减负荷装置都具有低电压切负荷的功能。低电压和低频率可同时切一条线路的负荷，也可分别进行。考虑到事故状态下频率不稳定和电压不稳定是互相伴随，因此，一般整定为同切一条线路的负荷。对于电压稳定的薄弱点可单独设置低电压切负荷装置。第三章提高电力系统稳定性的措施四、提高动态稳定性的措施

系统出现动态不稳定性最典型的特征就是出现不衰减的电磁振荡现象。随着互联电网的不断增大和大容量机组的投入运行，动态不稳定问题越来越引起人们的关注。动态不稳定现象在我国和国际上的电力系统中都多次发生过。第三章提高电力系统稳定性的措施事例：1983年5月21日，葛洲坝＃1、3、5机组在一条母线上运行。如图：180--350MW区间摆动数分钟。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施事故前双回线线输送功率400MW，，当一回联络络线单相永久久故障时联切切＃1机，另另一回非故障障线路输送功功率230MW（如果按按保持规定的的静态稳定储储备考虑，事事故后静稳最最大输送功率率250MW）。但实际上，在在一回线故障障，另一回线线送230MW的情况下下，非故障相相线路输送功功率在180--350MW区间摆摆动数分钟。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施随后，运行人人员将一回线线功率调整到到223MW，线路功率率仍然摆动，，将线路输送送功率再降低低20MW至至203MW，功率摆动动结束。这说说明存在负阻阻尼，发生了了动态不稳定定现象。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施2006年8月29日凌凌晨00：00：21～～00：06：34之间间，南方电网网主要联络线线观察到功率率振荡。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施南网总调调度度员发现功率率振荡后，立立即采取了措措施，即下令令提升天广直直流功率200MW，并并通知云南、、贵州各减少少外送100MW，00：08左右右调整操作结结束，系统恢恢复正常。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第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施蒙西电网机组组低频振荡图图（未发生大大干扰）500kV丰丰万一线有功功功率第一次次振荡PMU录波图第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施在大规模的电电力系统中，，一个干扰的的全部影响有有时要在它发发生后几秒钟钟甚至更长的的时间以后才才能反映出来来，它们对电电力系统稳定定性的影响事事先难以预料料。由于自动动装置的配置置或参数整定定不合理，有有时甚至使电电力系统稳定定运行的条件件变弱，有可可能在第一振振荡周期后发发生幅值不断断增大的振荡荡甚至失步。。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施1、产生动态态不稳定的根根本原因是由由于系统的阻阻尼力矩减弱弱，当系统发发生大的或小小的扰动引起起系统振荡，，均因之而使使振荡逐渐发发散（增幅失失步）或者引引起系统间的的解列。或者者由于系统中中某些参数的的非线性而使使振荡的幅值值最终趋于某某一值（等幅幅振荡）。第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施2、使其系统统阻尼力矩减减弱的原因：：①联系薄弱（（大型弱联系系的电力系统统本身固有的的薄弱的自然然阻尼，是发发生这种现象象的主要原因因）；②由于大机组组的投运出现现快速励磁（（时间常数较较小，放大倍倍数高，加重重了弱阻尼或或负阻尼的情情况）；③负荷特性———非线性负负荷；第三章提高高电力系统稳稳定性的措施施3、抑制动动态失步且提提高动稳定水水平的措施从以上分析可可以看出，提提高动稳定的的措施除了一一次系统方面面的措施（如如增强网架结结构、减少重重负荷输电线线路的输送功功率、采用串串联补偿电容容、减小送、、受端的电气气距离等）外外，解决快速速励磁产生的的负阻尼问题题最有效的二二次措施是在在电压调节器器的输入回路路增加PSS装置（电力力系统稳定器器，PowerSystemStabilizer））。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施在大型型互联联电力力系统统遭受受到负负的阻阻尼，，出现现很低低的振振荡频频率下下，就就某一一个特特定的的发电电机来来说，，必须须在仔仔细地地研究究了电电力系系统动动态特特性和和发电电机-励磁磁机的的动态态响应应特性性以后后，对对PSS的的参数数仔细细地加加以调调节。。第三章章提提高电电力系系统稳稳定性性的措措施最好用用现场场测试试的方方法。。如果果现场场测量量做不不到，，可以以进行行数字字仿真真，但但要准准备在在现场场安装装以后后能够够调节节PSS的的参数数。通通常是是在电电机的的自然然振荡荡频率率和互互联电电力系系统的的主要要振荡荡频率率之间间的范范围内内，使使PSS的的参数数为最最佳值值。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pss的的简要原原理是在在发电机机电压调调节器的的输入回回路中引引入能反反应发电电机转速速变化的的附加环环节，并并做到发发电机端端电压的的变化，，能够与与转速变变化同相相，使△△ω增加加时，发发电机端端电压增增加。而当定子子电流不不变时，，发电机机机端电电压增加加，发电电机输出出电磁功功率增加加；电磁磁功率增增加，原原动机功功率不变变时，发发电机转转速降低低，以达达到由励励磁系统统提供正正阻尼力力矩的目目的。第三章提提高电电力系统统稳定性性的措施施PSS装装置可取取频率偏偏差信号号，经过过一个惯惯性微分分环节，，滤掉固固定偏差差部分，，再经过过两个相相位导前前环节，，导前一一定的角角度如90°，，最后所所得到的的由Vs提供的的附加转转矩基本本上与△△ω相同同，即提提供了正正的阻尼尼转矩。。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响合理的电电网结构构，是保保证电网网安全稳稳定运行行的基础础，在电电网建设设和规划划电网发发展时，，必须考考虑电网网结构问问题，使使电力系系统尽可可能有一一个较好好的运行行环境。。但由于能能源分布布情况以以及投资资技术经经济等原原因，电电网不可可能一开开始就是是完善的的、结构构紧凑的的电网。。下面我们们对电网网经过简简化分为为9种结结构进行行分析总总结。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响1、容量有余余额的系系统与互互联系统统中更大大容量的的部分相相联接如图：对于此种种电网结结构，应应避免功功角稳定定事故的的发生。。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响其引起的的原因是是，重负负荷联络络线故障障跳开，，送端功功率输出出受阻，，导致送送端系统统频率升升高；如如果受端端调节容容量足够够大，则则频率降降低可能能相对不不大，但但会造成成联络线线两端发发电机群群的功角角和功率率的振荡荡，严重重时会引引起稳定定破坏。。如果受端端调节容容量较小小，频率率可能严严重降低低，从而而引起低低频减负负荷装置置动作，，切除相相应负荷荷。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响为了防止止稳定事事故的发发生，在在受端应应采取切切负荷的的措施，，在送端端采取切切机或减减少发电电功率，，或采取取联络线线解列的的策略，，将部分分电源解解列到受受端，或或将部分分受端负负荷解列列到送端端，以平平息振荡荡。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响降低发电电机功率率或解列列机组，，可有效效防止功功率余额额部分中中发生危危险的频频率升高高，必要要时将发发电厂连连同其平平衡负荷荷一起解解列。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响2、互联系统中中具有功功率缺额额的部分分从大容容量部分分获得功功率如图：此种结构构，应避避免互联联系统功功角稳定定和受端端系统电电压稳定定的事故故发生。。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响引起的原原因是：：重负荷荷联络线线故障跳跳开，有有功功率率缺额的的部分中中，引起起频率急急剧降低低使受端端系统与与送端系系统功角角失步。。此时，，应迅速速切断联联络线，，并在受受端电网网中切除除不重要要的负荷荷。也可可能会在在受端系系统由于于无功功功率的严严重缺额额造成受受端电网网电压崩崩溃。因因此，在在受端系系统须加加装低频频减负荷荷、低压压减负荷荷装置。。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响事例：甘甘肃河西西电网1984年电压压崩溃事事故当当220KV联络线线有功功功率从200MW升至至220MW时时，小网网电压急急剧降低低。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响3、两个个功率相相当的系系统经较较强联络络线相连连接。如如图：第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响此种结构构具有稳稳定运行行水平高高，网架架结构坚坚强的特特点，不不容易发发生稳定定破坏事事故。但但在严重重的联锁锁故障中中，可能能会发生生联络线线过载或或功角失失步。此此种情况况应采取取发电机机减出力力和切除除一定的的负荷等等策略，，在联络络线上还还应装设设振荡解解列装置置。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响如图；采采取的二二次措施施；1、、切机、、切负荷荷区域安安全自动动装置；；2、联联络线振振荡解列列装置；；3、低低频、低低压减负负荷装置置。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响4、互联联系统的的两部分分由弱联联络线连连接如图：此种结构构一般在在互联系系统的初初期。该该种结构构容易发发生动态态稳定性性失步。。即造成成系统产产生负阻阻尼或弱弱阻尼。。发生长长过程的的振荡不不衰减和和发散。。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响这种情况况，应尽尽快加强强网架结结构的建建设，减减少联络络线的阻阻抗，加加装提高高系统正正阻尼的的自动装装置，如如PSS，并辅辅以切机机切负荷荷措施，，减少联联络线输输送功率率。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响2004年，东东北、华华北、华华中和川川渝联网网后，出现了东北和川川渝机组组强相关关的频率在0.17HZ左左右的主主要振荡荡模式。在山东东电网接接入系统统后，进进一步恶恶化了电电网的动动态特性性。第四章电电网结结构对系系统稳定定运行的的影响为了维持持互联系系统的稳稳定运行行，在东东北、华华北、华华中、川川渝电网网内部109台台机组装装设了PSS装装置，山山东电网网接入主主网后，，在山东东电网内内部67台机组组装设了了PSS装置。。主要用用于抑制制由于区区域电网网接入新新产生的的低频振振荡。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响5、更复杂杂的三机接接线如图：第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响此种结构的的运行特点点是系统联联络线之间间具有相互互影响，当当一条重载载联络线因因故障断开开，可能导导致另一条条或两条联联络线运行行方式的危危险变化。。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响此种情况应应采取防止止一条联络络线断开后后造成连锁锁反应而使使系统进一一步扩大的的反事故策策略。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响此种结构应应考虑可能能出现的多多种运行方方式，所装装设的安全全自动装置置应具有在在各种可能能发生的运运行方式下下防止事故故扩大的功功能，因此此应装设较较高级或高高级智能型型安全自动动装置系统统，以提高高对运行方方式的适应应能力。同同时还要与与本地控制制的自动装装置相配合合。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响6、链形接接线结构如图：此种接线结结构，一般般情况下，，一部分联联络线总是是向一个方方向送电，，其它联络络线上的送送电功率随随着不同的的时间周期期而变化。。在一昼夜夜之内，连连接在一起起的一些电电力系统有有时是缺少少功率的，，有时又是是功率有余余的。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响因此，可能能的事故破破坏程度，，以及事故故过程中联联络线的相相互作用，，也会相应应的变化。。其特点是是：系统的的运行方式式对故障时时联络线的的影响很大大，可能会会发生功角角稳定、电电压稳定和和频率稳定定问题，也也可能会发发生由于接接线中的个个别环节危危险过载，，使事故进进一步扩大大。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响为了防止由由于此接线线方式中，，功率大幅幅度的变化化所引起事事故进一步步发展，一一般采用在在功率缺额额系统采取取增大发电电机功率、、切负荷、、低频、低低压减负荷荷；在功率率余额系统统中降低发发电功率或或切机；在在联络线上上装设系统统解列等综综合控制策策略来实现现。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响实例：甘肃肃河西电网网结构仿真计算结结果：在可能发生生的运行方方式下，可可能会发生生功角稳定定、电压稳稳定和频率率稳定问题题。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响1）主网向小小网输送功功率，可能能发生电压压稳定问题题采取的措施施：装设调调相机（金金昌）、中中间接入小小电厂（张张掖）、并并联电容补补偿、切集集中负荷（（嘉酒）、、加装低压压减载、小小电网建设设电源。第四章电电网结构对对系统稳定定运行的影影响2）小网向向主网输送送功率，可可能发生功功角稳定采取的措施施：切机（（张掖、嘉嘉酒