系統(tǒng)振蕩處理

1、系統(tǒng)振蕩處理一、振蕩的概念振蕩就是發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電源之間或系統(tǒng)兩部分電源之間功角 的擺動現(xiàn)象。功角 ：二、振蕩的類型1、同步振蕩和異步振蕩：同步振蕩指當(dāng)發(fā)電機(jī)輸入或輸出功率發(fā)生變化時(shí)，功角 將隨之變化，但由于機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的慣性， 不能立即達(dá)到新的穩(wěn)定值，需要經(jīng)過若干次在新的 值附近振蕩之后， 才能穩(wěn)定在新的 之下。異步振蕩指發(fā)電機(jī)因某種原因受到較大的擾動，其功角 在 0360之間周期性的變化，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)失去同步運(yùn)行的狀態(tài)。產(chǎn)生原因：引起電力系統(tǒng)振蕩的主要原因（1）輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞；（2）電網(wǎng)發(fā)生短路故障,切除大容量的發(fā)電、輸電或變電設(shè)備,負(fù)荷瞬間發(fā)生較大突變等造成電力

2、系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞；（3）環(huán)狀系統(tǒng)(或并列雙回線)突然開環(huán),使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大,引啟動穩(wěn)定破壞而失去同步；（4）大容量機(jī)組跳閘或失磁,使系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷增大或使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降,造成聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定極限降低,易引起穩(wěn)定破壞；（5）電源間非同步合閘未能拖入同步（非同期并列）。系統(tǒng)異步振蕩的一般現(xiàn)象為：（1）失去同步的發(fā)電機(jī)的功率表、電流表周期性地劇列擺動，發(fā)電機(jī)、變壓器發(fā)出不正常的、有節(jié)奏的轟鳴聲。（2）失去同步的系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線或發(fā)電廠間的輸送功率往復(fù)擺動。（3 ） 系統(tǒng)中電壓表指針周期性波動，照明燈光忽明忽暗，振蕩中心附近的變電站電壓表波動最大，并周期性地降低到接近于零。（4）發(fā)生振蕩時(shí)系統(tǒng)沒有

3、統(tǒng)一的頻率，失去同步的系統(tǒng)雖還有電氣聯(lián)系，但一般送端系統(tǒng)的頻率升高，受端系統(tǒng)頻率降低，并略有擺動。區(qū)別：異步振蕩其明顯特征是:系統(tǒng)頻率不能保持同一個頻率,且所有電氣量和機(jī)械量波動明顯偏離額定值。如發(fā)電機(jī)、變壓器和聯(lián)絡(luò)線的電流表、功率表周期性地大幅度擺動；電壓表周期性大幅擺動,振蕩中心的電壓擺動最大,并周期性地降到接近于零；失步的發(fā)電廠間的聯(lián)絡(luò)的輸送功率往復(fù)擺動；送端系統(tǒng)頻率升高,受端系統(tǒng)的頻率降低并有擺動。同步振蕩時(shí),其系統(tǒng)頻率能保持相同,各電氣量的波動范圍不大,且振蕩在有限的時(shí)間內(nèi)衰減從而進(jìn)入新的平衡運(yùn)行狀態(tài)。2、低頻振蕩:并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)間在小干擾下發(fā)生的頻率為 0.22.5 赫茲范圍內(nèi)的

4、持續(xù)振蕩現(xiàn)象叫低頻振蕩。低頻振蕩產(chǎn)生的原因是由于電力系統(tǒng)的負(fù)阻尼效應(yīng),常出現(xiàn)在弱聯(lián)系、遠(yuǎn)距離、重負(fù)荷輸電線路上,在采用快速、高放大倍數(shù)勵磁系統(tǒng)的條件下更容易發(fā)生。低頻振蕩的一般現(xiàn)象為：（1）系統(tǒng)頻率發(fā)生小幅變化；（2）部分發(fā)電廠、變電站上報(bào)線路功率發(fā)生周期性擺動、母線電壓發(fā)生小幅擺動，可能出現(xiàn)電壓越限報(bào)警；（3）省網(wǎng)間或大區(qū)聯(lián)絡(luò)線功率發(fā)生周期性擺動。3、次同步振蕩當(dāng)發(fā)動機(jī)經(jīng)由串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)木€路接入系統(tǒng)時(shí)，如果串聯(lián)補(bǔ)償度較高，網(wǎng)絡(luò)的電氣諧振頻率較容易和大型發(fā)電機(jī)軸系的自然扭振頻率產(chǎn)生諧振，造成發(fā)電機(jī)大軸扭振破壞。此諧振頻率通常低于同步頻率。串補(bǔ)：在輸電線路上串聯(lián)電容以補(bǔ)償線路的電抗，使線路的總電

5、抗減小，從而加強(qiáng)線路兩端的電氣聯(lián)系，縮小兩端的相角差，使輸電線路獲得較高的穩(wěn)定限額，并提高線路的傳輸功率。振蕩解列裝置？答:當(dāng)電力系統(tǒng)受到較大干擾而發(fā)生非同步振蕩時(shí),為防止整個系統(tǒng)的穩(wěn)定被破壞,經(jīng)過一段時(shí)間或超過規(guī)定的振蕩周期數(shù)后,在預(yù)定地點(diǎn)將系統(tǒng)進(jìn)行解列,執(zhí)行振蕩解列的自動裝置稱為振蕩解列裝置。關(guān)于完善運(yùn)行規(guī)程中系統(tǒng)振蕩的識別與處理有關(guān)內(nèi)容的通知7.7.1低頻振蕩處理措施：判斷出現(xiàn)波動地區(qū)間送受端關(guān)系，并令送端機(jī)組減少出力，受端機(jī)組增加出力。令振蕩地區(qū)的機(jī)組退出 AGC、AVC，并令相關(guān)機(jī)組在不超電壓運(yùn)行控制上限條件下盡量增加機(jī)組無功功率。令出現(xiàn)振蕩的廠站嚴(yán)密監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異常立即上

6、報(bào)。了解有關(guān)廠站有無解列情況，并對解列后系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。如涉及聯(lián)絡(luò)線的振蕩，應(yīng)立即上報(bào)上級調(diào)度機(jī)構(gòu)，并聽從上級調(diào)度機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一指揮。7.7.2 異步振蕩的處理措施1、要求所有的發(fā)電廠運(yùn)行值班人員不待調(diào)度指令，立即主動采取恢復(fù)正常頻率的措施。2、振蕩時(shí)各發(fā)電廠以及有調(diào)壓設(shè)備的變電站，應(yīng)不待省調(diào)值班調(diào)度員的指令，盡快利用設(shè)備的過載能力提高系統(tǒng)電壓到振蕩消除或到最高允許值為止，禁止停用電壓調(diào)整裝置和強(qiáng)行勵磁裝置（在現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定的允許時(shí)間內(nèi)），并迅速報(bào)告省調(diào)值班調(diào)度員。3、省調(diào)值班調(diào)度員根據(jù)各廠、站報(bào)告的情況判斷振蕩屬于系統(tǒng)間的振蕩時(shí)，應(yīng)按以下辦法發(fā)布調(diào)度指令：a. 振蕩時(shí)頻率降低系統(tǒng)的發(fā)電廠，應(yīng)將有功出

7、力按現(xiàn)場規(guī)程所允許的最大加出力速度和過負(fù)荷能力增加機(jī)組有功出力，直至振蕩消除為止。b. 振蕩時(shí)頻率升高系統(tǒng)的發(fā)電廠，應(yīng)迅速減少機(jī)組有功出力，使與受端系統(tǒng)頻率一致，但頻率最低不得低于 49.5 赫茲。c. 振蕩時(shí)頻率降低系統(tǒng)，除低頻減載裝置動作切除部分負(fù)荷外，必要時(shí)，省調(diào)值班調(diào)度員還可按事故拉閘順序拉閘限電，以盡速恢復(fù)頻率，使系統(tǒng)恢復(fù)同步運(yùn)行。采取上述方法后，消除異步振蕩的成功標(biāo)志是受端和送端系統(tǒng)間的頻率差減至零，表針擺動消除，系統(tǒng)已拖入同步第 7.9 條從系統(tǒng)發(fā)生異步振蕩時(shí)起，在采取人工恢復(fù)同步的方法后 （一般大約為 3 至 4 分鐘），若異步振蕩仍未消除，而振蕩解列裝置又不動作時(shí)，則省調(diào)值班

8、調(diào)度員應(yīng)在事先規(guī)定的（或視當(dāng)時(shí)具體情況選擇）適當(dāng)解列點(diǎn)解列系統(tǒng)，解列點(diǎn)的選擇應(yīng)使失去同期的系統(tǒng)分離，并使解列后的系統(tǒng)供需電力盡可能平衡。解列點(diǎn)的開關(guān)應(yīng)裝有同期裝置，以便振蕩消除后，易于進(jìn)行系統(tǒng)并列操作。第 7.10 條系統(tǒng)異步振蕩已消除或解列后又重新并網(wǎng)后，省調(diào)值班調(diào)度員應(yīng)盡快發(fā)布指令將自動跳閘或手動拉限的負(fù)荷恢復(fù)供電。勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定的影響勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平上和提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。勵磁系統(tǒng)能夠維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為恒定值，能夠有效提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的功率極限；勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵頂值倍數(shù)越高、勵磁系統(tǒng)頂值電壓響應(yīng)比越大、頂值倍數(shù)的利用程度越充分

9、，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平就越高，但保護(hù)動作時(shí)間和開關(guān)動作時(shí)間的縮短對暫態(tài)穩(wěn)定的改善起主要作用，在故障開斷時(shí)間很短的情況下，勵磁系統(tǒng)對暫態(tài)穩(wěn)定的貢獻(xiàn)是有限的；勵磁系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)作用是造成電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩阻尼變?nèi)醯闹匾?，在一定的運(yùn)行方式及勵磁系統(tǒng)參數(shù)下，電壓調(diào)節(jié)器維持發(fā)電機(jī)電壓恒定的同時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的阻尼作用，因此勵磁系統(tǒng)降低了系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定水平。振蕩事故案例二、華中電網(wǎng)“10.29”低頻振蕩初步結(jié)論根據(jù)目前已開展的工作，認(rèn)為鄂西北電網(wǎng)由弱阻尼引發(fā)的同步振蕩導(dǎo)致主網(wǎng)相近頻率強(qiáng)迫振蕩的可能性較大，但需對鄂西北電網(wǎng)阻尼變化敏感因素作進(jìn)一步分析，也需要進(jìn)一步研究系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)迫振蕩的機(jī)理。同時(shí)，仍需對由三峽自

10、身原因誘發(fā)或擴(kuò)大功率振蕩的可能性作進(jìn)一步研究分析。三、蒙西電網(wǎng)機(jī)組低頻振蕩過程簡述2005 年 9 月 1 日 18 點(diǎn) 53 分至 21 點(diǎn) 12 分發(fā)生了三次蒙西電網(wǎng)機(jī)組對主網(wǎng)的低頻振蕩。三次振蕩的持續(xù)時(shí)間分別為 6 分 40 秒、2 分 25 秒、13 分 55 秒。前兩次振蕩自行平息，第三次振蕩有逐漸加大的趨勢，隨著蒙西電網(wǎng)萬家寨電廠#1 機(jī)、#3 機(jī)相繼掉閘，蒙西電網(wǎng)機(jī)組對主網(wǎng)的振蕩平息。（振蕩持續(xù)時(shí)間均以 PMU 動態(tài)監(jiān)測裝置記錄為依據(jù)）三、蒙西電網(wǎng)機(jī)組低頻振蕩過程簡述第一次振蕩過程：（18:53:1018:59:50 持續(xù) 6 分 40 秒）第二次振蕩過程：（19:44:3019

11、:46:55 持續(xù) 2 分 25 秒）沒有現(xiàn)場反映此次振蕩情況，后依據(jù) PMU 裝置記錄分析此段時(shí)間內(nèi)蒙西電網(wǎng)有一次明顯的擺動過程。第三次振蕩過程：（20:57:3021:11:25 持續(xù) 13 分 55 秒）分析結(jié)論“9.1”蒙西電網(wǎng)機(jī)組的擺動為低頻振蕩。在整個三次振蕩過程中，蒙西電網(wǎng)所有機(jī)組均未失步，本次振蕩屬低頻同步振蕩。本次振蕩的引發(fā)地點(diǎn)在萬家寨電廠，振蕩的引發(fā)原因是由于振蕩前方式下萬家寨電廠機(jī)組 對系統(tǒng)振蕩模式的阻尼已經(jīng)較弱，隨著擺動發(fā)生前電廠有功出力的增加或無功出力的減少， 進(jìn)一步降低了該振蕩模式的阻尼，引發(fā)了萬家寨機(jī)組對系統(tǒng)的低頻同步振蕩，由此激發(fā)了 蒙西電網(wǎng)機(jī)組對主網(wǎng)的低頻振蕩

12、。機(jī)組勵磁系統(tǒng)的模型參數(shù)對仿真計(jì)算結(jié)果影響很大。采用典型的模型參數(shù)計(jì)算，萬家寨電廠對系統(tǒng)振蕩模式的阻尼較強(qiáng)。采用現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合出的勵磁系統(tǒng)模型參數(shù)計(jì)算，萬家寨電廠對系統(tǒng)振蕩模式呈現(xiàn)弱阻尼，在萬家寨電廠三臺機(jī)滿發(fā)且機(jī)端電壓較低的情況下， 甚至出現(xiàn)負(fù)阻尼。振蕩中有益的經(jīng)驗(yàn)1、調(diào)度事故處理得當(dāng)。華北網(wǎng)調(diào)調(diào)度員采取的提高受端系統(tǒng)機(jī)組出力，減少蒙西電網(wǎng)東送潮流的措施，有利于保持系統(tǒng)穩(wěn)定。2、動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)（豐鎮(zhèn)及新投產(chǎn)的烏海、德嶺山安裝的功角及動態(tài)測量裝置） 在本次振蕩分析中發(fā)揮了重要作用。振蕩中暴露的問題1、萬家寨電廠機(jī)組勵磁、調(diào)速系統(tǒng)模型參數(shù)尚未進(jìn)行實(shí)測，無法準(zhǔn)確模擬機(jī)組的動態(tài)過程進(jìn)而采取

13、相應(yīng)措施，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2、萬家寨電廠不同控制系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)存在問題，對電網(wǎng)安全運(yùn)行不利。3、萬家寨電廠 PSS 未投入運(yùn)行，不利于電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定。4、由于各地時(shí)鐘不統(tǒng)一，為分析帶來一定難度。四、7.1 電網(wǎng)功率振蕩振蕩期間的現(xiàn)象對山東電網(wǎng)的影響辛聊 I 線有功功率振蕩曲線聊城站 500kV 電壓振蕩曲線聊城站頻率振蕩曲線五、云南電網(wǎng)低頻振蕩事件調(diào)查分析報(bào)告2008 年 4 月 21 日 10:28:0210:34:05 電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩，在南方電網(wǎng)各主要送出斷面線路上均不同程度有所反映，振蕩持續(xù)時(shí)間約 6 分 3 秒，振蕩頻率 0.360.38Hz。云南電網(wǎng)內(nèi)振幅最大的線路是 500

14、kV 羅百雙回線（500kV 羅馬線停運(yùn)），最大振蕩幅值達(dá) 231.9MW,其次為大唐紅河電廠的#2 機(jī)組，最大振蕩幅值達(dá) 66.6MW。振蕩期間大唐紅河#2 機(jī)組的操作過程大體如下：z 4 月 21 日 01：00，因大唐紅河#2 爐#3 回料腿泄漏壓火處理；z 07：13 #2 爐#3 回料腿泄漏工作結(jié)束開始升負(fù)荷，10：25，#2 機(jī)組以負(fù)荷率 3.5MW/min 升負(fù)荷 145MW，此期間機(jī)組手動方式運(yùn)行，閥門在單閥方式；z 10：262 機(jī)負(fù)荷達(dá) 148.51MW，開始單閥切為順閥運(yùn)行，切動過程中，發(fā)生波動，電廠監(jiān)控系統(tǒng)顯示機(jī)組負(fù)荷在 142 MW165 MW 之間波動，由于發(fā)現(xiàn)負(fù)荷

15、波動大，采取加出力的措施:10：28：01，目標(biāo)負(fù)荷由 150MW 設(shè)定為 160MW，10：31：21，目標(biāo)負(fù)荷又由 160MW 設(shè)定為 165MW；16 ：35 完成由“單閥”切為“順閥”運(yùn)行的操作，此時(shí)2 機(jī)負(fù)荷 169.04MW， GV 閥位給定 44.89%，主蒸汽壓力 16.5MPa、溫度 537.55，再蒸汽壓力 1.7MPa、溫度 524。從電廠 DCS 系統(tǒng)記錄情況看，整個過程中機(jī)組閥門擺動引起機(jī)組功率波動的時(shí)間與系統(tǒng)振蕩的時(shí)間比較吻合。電網(wǎng)振蕩原因及過程分析電網(wǎng)振蕩之初，系統(tǒng)阻尼相對比較弱，大唐紅河電廠2 機(jī)組在進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整及汽輪機(jī)閥門控制由“單閥”切換到“順閥”的過程中，由于切