电网调度自动化120327解析教学课件

NorthChinaElectricPowerUniversity

电网调度自动化2020/10/161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，采取二次自动化技术措施是提高系统暂态稳定水平的重要手段。

2020/10/162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。2020/10/163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。2020/10/164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。2020/10/165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。2020/10/166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。2020/10/167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；2020/10/168第三章提高电力系统稳定性的措施

因此，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。2020/10/169第三章提高电力系统稳定性的措施

如水电厂经双回线远距离向负荷中心送电，要考虑一回线故障跳开连锁切机（一般都装有连锁切机）。如系统调节能力不够，应切掉相应的负荷。2020/10/1610第三章提高电力系统稳定性的措施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；连锁切机一般要躲过重合闸的动作，也就是线路发生瞬时故障重合闸重合成功，则不必切机。连锁切机首先要判断三相开关全部跳开，同时切部分发电机组。2020/10/1611第三章提高电力系统稳定性的措施事例1：如图：当一回线三相跳开，同时连锁切一台机。对于火电机组，由于切机对锅炉和汽轮机的冲击较大，一般采用多台机组压出力来降低联络线的传输功率。2020/10/1612第三章提高电力系统稳定性的措施事例2：

当330KV线路故障跳开，两回220KV线路过负荷，需要远切发电厂机组。2020/10/1613第三章提高电力系统稳定性的措施4）切集中负荷

切集中负荷，可以提高系统运行频率；可以减轻某些联络线路的过负荷；可以提高受端电压水平，因而有利于系统的安全稳定运行。2020/10/1614第三章提高电力系统稳定性的措施切集中负荷有两种情况，

a)当系统失去一个大电源时，要迅速切除电源附近相当于电源容量的集中负荷（一般采用联切方式），以保证系统的稳定运行。2020/10/1615第三章提高电力系统稳定性的措施b）对于远距离受电的电网，如果联络线为单回线，当联络线故障，联切集中负荷,以维持孤立受端电网的频率。

（判断三相跳开，则联切集中负荷）。2020/10/1616第三章提高电力系统稳定性的措施

切集中负荷对用户的影响较大，而且由于远方控制可能带来误动作，因而要尤为慎重。减少和避免误切机的可行办法是，连锁就地切负荷，远方控制时加入本地判断信号的闭锁功能。另外对实施集中切负荷的用户，要有外来保安电源（保安电源备自投）。2020/10/1617第三章提高电力系统稳定性的措施5）电气制动（多余功率，发电机又不能切）：

电气制动是指在故障切除后，在电厂母线上短时间投入一电阻，以吸收发电机组因故障获得的加速能量，使发电机组在故障切除后得以快速减速，从而减小最大摇摆角。达到提高稳定水平的目的。2020/10/1618第三章提高电力系统稳定性的措施即当系统发生大干扰时，施加一个人工的电气负荷，增加发电机的电磁功率，降低转子的加速度。电气制动一般在故障发生后的0.5秒投入并联电阻器，以降低附近发电机的加速功率和尽快消弱故障时获得的动能。

2020/10/1619第三章提高电力系统稳定性的措施美国BPA电力管理局已采用这种方案加强太平洋西北电网故障时的暂态稳定性，在其管辖的太平洋西北部电网内一个电厂安装了1400MW，240kV分组投切的制动电阻。该电阻器是由很粗的不锈钢丝缠在三个水泥塔上而构成的。2020/10/1620第三章提高电力系统稳定性的措施

对于火电机组施加电气制动，这是一个巨大的冲击负荷，必须事先校核其对轴系疲劳寿命的影响。对远离负荷中心的电厂，联络线路一回故障，可投入制动电阻。2020/10/1621第三章提高电力系统稳定性的措施6）受控的系统解列受控的解列可用于防止互联系统中某一地区内的大扰动波及系统的其它地区并造成严重的系统崩溃。

2020/10/1622第三章提高电力系统稳定性的措施系统稳定破坏（暂态失稳或动态失稳）开始阶段的直接表现一般是2个（或多个）同调机群之间相对功角差不断增大而失去同步。其外在表现为潮流和电压的强烈振荡，且振荡主要发生于互联失步系统间或失步同调机群之间的电气联络线上。

2020/10/1623第三章提高电力系统稳定性的措施对失步电网，发生同步振荡或异步振荡的联络线上各点电压发生周期性的振荡，各联络线上电压振荡最剧烈的地方即是同步振荡和异步振荡的振荡中心的位置，在振荡联络线上一般越靠近振荡中心，电压振荡剧烈。振荡中心是在发生异步振荡的联络线上电压出现最低值的点，即发生异步振荡联络线的振荡中心的位置。2020/10/1624第三章提高电力系统稳定性的措施2020/10/1625第三章提高电力系统稳定性的措施失步断面联络线有功周期性过零振荡；失步断面联络线上无功沿失步中心附近的两侧总体呈现流入失步断面的特征。失步中心两侧的母线电压的相位角差超过180°2020/10/1626第三章提高电力系统稳定性的措施2020/10/1627第三章提高电力系统稳定性的措施失步解列一般应在系统失步后2个到3个失步周期或相应的时间延迟内执行，否则将可能发展为多机群之间的失步振荡，进一步扩大事故。要在失去同步的系统中实现合理的解列，采取系统解列措施要选择合适的解列点，选择解列点在振荡中心最佳（振荡中心电压最低或为零）。但还要考虑两个基本条件：①解列后的两侧系统必须各自能保持同步运行；②解列后两侧系统的供需(有功及无功功率，考虑自动装置的作用)能基本平衡。2020/10/1628第三章提高电力系统稳定性的措施解列点的选择应即保证解列后各独立网负荷的基本平衡，又要兼顾设在振荡中心。以便能取得可靠的控制信号。2020/10/1629第三章提高电力系统稳定性的措施事例：87年龙羊峡下闸蓄水控制方式如图：2020/10/1630第三章提高电力系统稳定性的措施目前国内解列装置普遍采用的方案是通过离线分析计算，确定可能的系统失步模式，并针对可能的失步（在可能发生的多种运行方式下），在电力系统中预先选择适当的解列点，并配置合适的解列装置。当解列装置判断当前的状态属于失步状态时，在选定的地点完成解列操作。2020/10/1631第三章提高电力系统稳定性的措施2020/10/1632第三章提高电力系统稳定性的措施近年来，广域测量系统（WAMS）的发展，为系统振荡中心和解列点的实时选择和确定创造了条件。由变电站安装的PMU组成的广域测量系统（WAMS）可得到联络线变电站的母线电压有效值和相角，经过分析，找到电压最低点、电压最低点出现的时间以及联络线两端母线相角差是否平滑变化180º，再根据同调机群的特性而确定振荡中心位置，并根据系统情况确定解列点。2020/10/1633第三章提高电力系统稳定性的措施二、提高频率稳定性的措施1按频率降低自动减负荷（低频减载）在电力系统中，对于有可能发生功率缺额的电网（可能是全网，也可能是局部电网），必须配置按频率降低自动减负荷装置（简称低频减负荷或叫低频减载装置），以保证在发生突然意想不到的事故造成有功功率缺额时，能迅速使系统频率恢复到接近额定值。2020/10/1634第三章提高电力系统稳定性的措施低频减负荷整定与设计准则为：

1）当发生有功功率缺额，系统频率突然下降时，必须及时切除与有功功率缺额相当的负荷，使系统频率保持稳定（接近额定值）。不能发生频率崩溃或频率长期悬浮在某一低值下。2020/10/1635第三章提高电力系统稳定性的措施2）在任何可能的情况下，低频切荷的低频定值和切荷时间必须和大机组的低频保护相配合，并留有一定的裕度。2020/10/1636第三章提高电力系统稳定性的措施如我们前面讲的，大机组低频保护为47.5HZ，延时9秒跳开，则低频切荷的低频值应大于47.5HZ，延时时间小于9秒。目前我国一般切荷低频值为49-48HZ，延时0.2秒，以保证系统事故时先切负荷，保证大机组联网运行。2020/10/1637第三章提高电力系统稳定性的措施3）因负荷过切引起频率过调，最大不得超过某一定值（51～52Hz）。例如我国300MW机组高频切机频率整定一般为51--52HZ，则一定要防止过切负荷引起频率的升高超过51HZ，防止大型机组高频切机保护动作，避免事故进一步恶化。2020/10/1638第三章提高电力系统稳定性的措施

4）低频切负荷要从最不重要的负荷开始切（第三类、第二类），以保证重要负荷供电。5）对于带有大型同步电动机负荷的变电站要增设（频率变化率）闭锁和低电压闭锁功能，避免低频减载装置的误动作。2020/10/1639第三章提高电力系统稳定性的措施事例：如图变电站供电的两回线路，正常运行时一条线路断开备用，一条线路供电。

2020/10/1640第三章提高电力系统稳定性的措施当供电线路三相重合闸重合后，变电站已无运行负荷，这就是低频减载装置的误动作。在此种情况下，很大，U很小，采用＞某一值，U＜某值，使低频减载装置不动作，可有效地防止低频减负荷装置的误动作。2020/10/1641第三章提高电力系统稳定性的措施6）设计的切荷量一般要大于实际所需切荷量（考虑线路负荷变化可能预计值比实际值大、低频继电器拒动、低频切荷压板未投入等因素），但要防止过切。2020/10/1642第三章提高电力系统稳定性的措施传统的方法是将系统的网络结构和参数的集合、系统潮流方式的集合以及预想事故的集合按照某种方式进行组合，离线计算出各种组合方式下最大功率缺额，进而计算出各级的减载量。但是这种离线整定的方法往往是根据系统最严重故障下的频率绝对值情况来整定，存在如下缺陷：①减载量不准确②减载速度慢③频率恢复缓慢2020/10/1643第三章提高电力系统稳定性的措施复杂电力系统出现功率缺额时，系统各点的频率变化是不一致的，即频率的动态过程具有空间分布性。各节点的频率动态过程都不同，可能导致同一级装置动作时间上的差异。另外根据传统方法整定的减负荷装置切负荷必须要等到频率降低到整定值以下才动作，可能会错过最佳切除时间。

2020/10/1644第三章提高电力系统稳定性的措施目前我国国家调度通信中心统一规定，低频切荷定值为频率49--48HZ，级差0.2HZ，延时0.2秒，为防止频率长期悬浮在49HZ附近，设49HZ、延时20秒动作为特殊轮。低频总切荷量大于最大负荷的47％。2020/10/1645第三章提高电力系统稳定性的措施

具体切荷轮次49～48Hz级差0.2Hz延时0.2s49Hz0.2s48.8Hz0.2s48.6Hz0.2s48.4Hz0.2s48.2Hz0.2s48.0Hz0.2s49Hz20s特殊轮2020/10/1646第三章提高电力系统稳定性的措施在系统发生功率缺额的动态过程中，能够明确表征系统频率变化的变量有频率f、频率变化率，因此装置可以有效利用的参量也只有频率f、频率变化率、时限等为数较少的几个量。

近年新生产的一些低频减载装置在第一个低频减载的整定值处通过比较检测的频率变化率和整定的频率变化率定值，确定是否实施加速切除1、2、3轮负荷，当系统功率缺额较大时，可加快切负荷的速度，防止发生频率崩溃事故。2020/10/1647第三章提高电力系统稳定性的措施对于无大机组又有可能系统事故造成孤网运行的地区小网，如果切荷量不够，一般增设48HZ—47.5HZ之间切荷轮数。这样，在主网事故时，增设的切荷轮数不动作。增设切荷量要根据预计的有功功率缺额确定。2020/10/1648第三章提高电力系统稳定性的措施事例：

如图，当主变压器故障，该小网孤网运行，需增设低频减载。设置时，按电厂开机最小，网内功率缺额最大安排低频切荷轮数和切荷量。2020/10/1649第三章提高电力系统稳定性的措施河南电网“6.25”事故

2004年6月25日豫东南地区川汇变电站2号主变停运检修，110kV川汇变电站所接隆达电厂1、2号机组总出力160MW,110kV系统总用户负荷73MW,有87MW的剩余有功功率通过川汇变电站1号主变送往220kV系统。下午豫东南地区天气突变，出现雷雨大风。19∶10川汇变1号主变中压侧开关及母联220开关跳闸。2020/10/1650第三章提高电力系统稳定性的措施形成了隆达电厂带110kV系统小网孤网运行的特殊运行方式,送往220kV系统的87MW多余出力约为当时小系统总用电负荷的120%,出现严重的负荷不平衡，引起110kV系统频率迅速上升、机组超速。1号机组在23min内OPC（超速保护控制系统）反复动作252次,2号机组在4min内动作50次,使机组的调速汽门周期性动作,频率在51.5Hz至49Hz之间频繁波动，以5s的周期进行近乎等幅的剧烈振荡,给小网稳定运行及机组设备安全都造成了严重的威胁。至隆达电厂2号发电机被迫手动解列并手动降低1号发电机出力。甩负荷88MW至总出力72MW。隆达电厂1号机组OPC动作停止,小网频率恢复稳定。2020/10/1651第三章提高电力系统稳定性的措施2、低频自起动装置（作用于电源上）

对于可能发生功率缺额的电网，除了采用低频切负荷装置外，如果有性能较好的中小型水电机组（无振动区或振动区较小），可在这些电厂加装低频自起动装置。2020/10/1652第三章提高电力系统稳定性的措施若发生有功功率缺额时，部分装有自起动装置的机组正处于备用状态，则根据设定定值自行起动，以减少电网有功功率缺额。目前应用的整定值是48HZ，0.5秒起动（较低频减载最后一轮延时时间长0.3秒）。2020/10/1653第三章提高电力系统稳定性电网增设48HZ—47.5HZ之间切荷轮数电厂加装低频自起动装置2020/10/1654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。2020/10/1655第三章提高电力系统稳定性的措施此外，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。2020/10/1656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、低压都装有并联电容器对大干扰下的电压稳定性不利虽然电容器的过渡使用可能是动态电