ch10安全穩(wěn)定控制

1、第十章 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制1 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的概念一、安全性電力系統(tǒng)安全運行的目的是，保證電力系統(tǒng)能以質(zhì)量合格的電能充分地對用戶連續(xù)供電。1、電力系統(tǒng)可靠性指一個長時間連續(xù)供電地概率，是按時間的平均特性的函數(shù)，術語電力系統(tǒng)規(guī)劃范疇的問題。2、電力系統(tǒng)安全性表明電力系統(tǒng)短時間內(nèi)抗干擾的特性，即在事故條件下連續(xù)供電的能力，是電力系統(tǒng)實時調(diào)度運行應解決的問題。由于各種干擾和無法預計的原因，絕對不發(fā)生事故是不可能的。安全性是指一個能夠連續(xù)供電的電力系統(tǒng)必須具有經(jīng)受一定干擾和事故的能力。當出現(xiàn)預先規(guī)定性質(zhì)和規(guī)模的干擾或事故后，電力系統(tǒng)憑借其本身的抗干擾能力和繼電保護、自動裝置的作用和調(diào)度運行人員的控

2、制和操作，仍能保持連續(xù)供電。一個安全的電力系統(tǒng)，不僅要求能經(jīng)受特定的事故，也要求在嚴重事故情況下能夠盡量縮小事故范圍，并能盡快消除事故造成的后果，恢復正常供電。二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在擾動后系統(tǒng)內(nèi)所有發(fā)動機能夠保持并列同步運行的能力。穩(wěn)定性是安全性的一個重要條件。/*什么是發(fā)電機的同步運行？同步運行指所有發(fā)發(fā)電機以相同的頻率旋轉，任2臺發(fā)電機的功角差保持在一個小的范圍內(nèi)波動。*/三、影響安全性的因素1、電力系統(tǒng)規(guī)劃設計因素電網(wǎng)的供需應平衡，發(fā)電容量應與負荷增長相適應，并留有一定的備用容量。增強電網(wǎng)結構。常見的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)：距離過長的單回線路、高低壓電磁環(huán)網(wǎng)、弱聯(lián)系大環(huán)網(wǎng)、過弱的受

3、端系統(tǒng)、主要電源t接。2、設備元件問題。設備故障、檢修或未能按時到位，導致采用臨時措施。不如正常的運行方式備用能力充足。盡量保持設備完好，檢修時妥善安排運行方式保證合理的運行備用。3、繼電保護的問題隨著電力系統(tǒng)復雜化，保護設施更加復雜，保護整定與配合更加困難，導致保護的誤動、拒動增多，從而造成供電中斷或事故擴大。采用新的保護原理，減小設備復雜性。增加保護自診斷能力。4、運行人員與調(diào)度系統(tǒng)在事故狀態(tài)下，大量信息涌向調(diào)度自動化系統(tǒng)，需要有經(jīng)驗的調(diào)度員從事故信息中準確判斷事故原因并作出正確處理。調(diào)度自動化系統(tǒng)準確收集信息，事故狀態(tài)下能進行信息過濾。對調(diào)度員進行培訓，提高事故條件下的反應能力。5、運行

4、管理不合理的運行方式使得電力系統(tǒng)缺少足夠的運行備用，在干擾條件下引發(fā)大的事故。加強運行方式研究，進行事故預想，提高系統(tǒng)運行的安全儲備。四、安全運行的要求1、當發(fā)生某些預計的故障（如雙回線或環(huán)網(wǎng)中某線路單相故障）時，整個電力系統(tǒng)保持安全運行，不影響對用戶的供電（系統(tǒng)頻率不低于規(guī)定值，電網(wǎng)各母線電壓不低于與規(guī)定值，不中斷用戶供電）。2、當發(fā)生某些預計的故障（如某單回線單相故障）時，整個電力系統(tǒng)保持安全運行，部分影響對用戶的供電。3、允許故障后局部系統(tǒng)短時間非同步運行。4、當發(fā)生某些不可預料的事故（保護拒誤動，斷路器拒誤動，多重故障），系統(tǒng)無法保持安全運行，必須盡量減小事故范圍，防止系統(tǒng)崩潰，使切除

5、負荷盡可能少。5、系統(tǒng)因故解列為幾個部分后，必須保持各部分安全運行，不使發(fā)生電壓或頻率崩潰，并盡快恢復同步并列。五、調(diào)度自動化系統(tǒng)的安全運行功能1、安全監(jiān)視準確收集系統(tǒng)真實狀態(tài)，使調(diào)度運行人員能準確掌握系統(tǒng)的運行狀況。2、安全分析在安全監(jiān)視的基礎上對實時狀態(tài)及預測的未來狀態(tài)的安全水平作出分析和判斷。必須依靠計算機編制安全分析程序。3、安全控制在電力系統(tǒng)各種運行狀態(tài)下，為保證電力系統(tǒng)安全運行說進行的各種條件、校正和控制功能。2 安全分析3 安全控制一、正常狀態(tài)下的安全控制控制目的是使系統(tǒng)運行參數(shù)維持在規(guī)定范圍內(nèi)，以滿足對負荷正常供電的需要。1、正常調(diào)度運行功能（1）監(jiān)視電網(wǎng)運行狀態(tài)（2）根據(jù)日負

6、荷曲線進行控制和調(diào)節(jié)2、確定安全界限（1）系統(tǒng)最小旋轉備用出力（2）系統(tǒng)最小冷備用出力（3）線路兩側電壓相角差安全限值（4）線路、變壓器的功率潮流安全限值當實際運行參數(shù)超出安全限值時應報警。3、預想事故以一組事先確定的假想事故為基礎，對電力系統(tǒng)未來的安全性進行分析。如果假想事故發(fā)生，系統(tǒng)仍能保持安全運行，則認為系統(tǒng)是安全的，若系統(tǒng)進入警戒或緊急狀態(tài)，則認為是不安全的。若判斷系統(tǒng)不安全，調(diào)度員需采取相應的措施，如改變運行方式，增加系統(tǒng)運行儲備等。此種方法也能檢查系統(tǒng)在事故條件下的安全儲備能力。實現(xiàn)此功能要求對電力系統(tǒng)下一時刻可能出現(xiàn)的各種事故進行快速詳盡的分析，必須利用計算機實現(xiàn)，并且要求安全分

7、析的算法快速、準確。例如，可以將系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障分為2類。1類故障較輕共131種，包括斷開單臺發(fā)電機12種，斷開單臺變壓器16種，線路故障33種，母線故障70種；2類故障為復雜故障共169種，如同桿雙回線故障等。預想事故分析通常定時運行，由上例可以看出，由于預想故障很多，所以安全分析算法一定要快速才能滿足實際運行的要求。二、緊急狀態(tài)的安全控制控制目的：迅速抑制事故及電力系統(tǒng)異常狀態(tài)的發(fā)展和擴大，盡量縮小故障持續(xù)時間及其對系統(tǒng)非故障部分的影響，使電力系統(tǒng)維持和恢復到合理的運行水平。1、選擇性切除故障階段2、防止事故擴大階段（一）防止頻率崩潰1、什么是頻率崩潰？如果負荷突然增大或系統(tǒng)主要電源斷開

8、，導致電力系統(tǒng)有功嚴重不平衡，會引起頻率大幅度下降。由于頻率下降，發(fā)電廠的輔機不能正常工作，若不采取措施恢復頻率，最終會導致發(fā)電廠輔機停止運轉，發(fā)電機解列，頻率進一步下降，最終導致頻率崩潰，系統(tǒng)瓦解。2、應對措施（1）安排合理的旋轉備用出力，安排一定容量可以快速啟動的備用機組。當頻率下降較大時迅速投入備用容量。（2）在電力系統(tǒng)中設置自動低頻減載裝置。按系統(tǒng)頻率分級切除負荷。一般各級切除的總負荷為系統(tǒng)總負荷的3050，先切除次要負荷，再切除次重要負荷。（3）在系統(tǒng)頻率大幅度下降時，先使一臺發(fā)電機與系統(tǒng)解列，保證本廠的輔機正常工作和機端負荷的正常供電，避免系統(tǒng)頻率過低造成整個電廠與系統(tǒng)解列。（二）

9、防止電壓崩潰1、什么是電壓崩潰？由于系統(tǒng)無功電源的突然切除，或在無功不足的系統(tǒng)中，當負荷增大使電壓下降到極限電壓時會發(fā)生電壓崩潰。電動機停轉，發(fā)電機甩負荷，部分線路、變壓器或發(fā)電機因嚴重過載而斷開，導致系統(tǒng)瓦解。2、應對措施待添加的隱藏文字內(nèi)容3（1）電壓崩潰時間一般較長，有足夠的時間采取措施。（2）調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁，提高發(fā)電機無功出力?；蛲度雮溆脵C組。（3）調(diào)節(jié)變壓器分接頭，提高樞紐點電壓水平（4）投入無功補償容量，增加系統(tǒng)無功電源，提高電壓控制點電壓水平。（5）電壓仍不能恢復時，可根據(jù)設定電壓值和時延切除電壓最低點的部分負荷。（三）線路變壓器斷開和過負荷1、后果：單端供電線路斷開會造成用戶供

10、電中斷；聯(lián)絡線斷開會導致系統(tǒng)解列；并行雙回線一條線路斷開會導致另一線過載。2、對策（1）增加自動重合閘裝置。對架空線路的瞬時故障，利用自動重合閘重新投入線路，恢復正常運行方式。（2）變壓器斷開和電纜線路斷開不能自動重合閘，只能先排除故障，然后合閘。（3）某些線路或變壓器斷開會造成相關支路過載，必須相應調(diào)整運行方式消除過載。（四）穩(wěn)定控制1、電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞是事故造成的最嚴重后果，穩(wěn)定破壞造成系統(tǒng)振蕩，最終導致系統(tǒng)解列。2、對策：（1）迅速切除失步機組。一般對水輪機組有效，因為水輪機組能很快重新并網(wǎng)。（2）電氣制動。故障切除后，發(fā)電機電磁功率下降，發(fā)電機原動機輸入功率遠大于電磁功率時，發(fā)電機會加

11、速導致失步。人為地在發(fā)電機母線對地接一電阻，吸收發(fā)電機的過剩功率。（3）快關汽門。發(fā)電機電磁功率下降時，相應快速減少原動機輸入功率以避免發(fā)電機加速。（4）快速勵磁系統(tǒng)。故障情況下，發(fā)電機機端電壓降低導致電磁功率減小，采用快速勵磁，使機端電壓在暫態(tài)過程中保持頂值。增加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器pss，在勵磁系統(tǒng)引入系統(tǒng)振蕩信號，還可在故障干擾后很快衰減振蕩。（5）投入線路串聯(lián)電容。故障情況下，輸電線路中短時間接入串聯(lián)電容器，補償線路電抗，可暫時提高線路的輸送容量，提高暫態(tài)穩(wěn)定性。（五）防止系統(tǒng)振蕩1、發(fā)電機失磁或非同步合閘或周期性的負荷擾動都可能造成電力系統(tǒng)振蕩。振蕩發(fā)生時，發(fā)電機、線路的功率，電流，母線電壓都會發(fā)生不同程度的波動，振蕩中心波動最大。2、平息振蕩的方法（1）恢復同步。頻率不同是系統(tǒng)振蕩的主要原因?；謴屯绞诡l率不同的系統(tǒng)頻率盡量接近，最終拖入同步。（2）系統(tǒng)解列。選取合適的地點解列系統(tǒng)，使頻率不同的系統(tǒng)解列。三、恢復狀態(tài)的安全控制控