電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 1、暫態(tài)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) 用來考慮大擾動(dòng)對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響，是暫態(tài)穩(wěn)定問題。迄今為止，各國電力系統(tǒng)仍舊利用發(fā)生規(guī)定擾動(dòng)這樣的打算性方法來推斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。實(shí)際發(fā)生過的系統(tǒng)大擾動(dòng)模式多種多樣。有的由于多種特別狀態(tài)同時(shí)或相繼消失而使整個(gè)擾動(dòng)模式極為簡單，而普遍地規(guī)定用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的考核的擾動(dòng)方式，則極為簡潔。例如。最常用的是單一的某電力元件無故障突然開斷以及因短路故障斷開等，同時(shí)認(rèn)為相應(yīng)的繼電愛護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作正確。 擾動(dòng)可按擾動(dòng)嚴(yán)峻程度和消失概率分為三類： 第I類，單一故障（消失概率較高的故障）：a.任何線路單相瞬時(shí)接地故障重

2、合勝利；b.同級電壓的雙回或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回線單相永久故障重合不勝利及無故障三相斷開不重合，任一回線三相故障斷開不重合；c.任一發(fā)電機(jī)跳閘或失磁；d.受端系統(tǒng)任一臺(tái)變壓器故障退出運(yùn)行；e.任一大負(fù)荷突然變化；f.任一回溝通聯(lián)絡(luò)線故障或無故障斷開不重合；g.直流輸電線路單極故障。 第II類，單一嚴(yán)峻故障（消失概率較低的故障）:a.單回線單相永久性故障重合不勝利及無故障三相斷開不重合；b.任一段母線故障；c.同桿并架雙回線的異名兩相同時(shí)發(fā)生單相接地故障重合不勝利，雙回線三相同時(shí)跳開；d.直流輸電線路雙極故障。 第III類，多重嚴(yán)峻故障（消失概率很低的故障）:a.故障時(shí)開關(guān)拒動(dòng)；b.故障時(shí)繼電愛

3、護(hù)、自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)；d.自動(dòng)調(diào)整裝置失靈；e.多重故障;f.失去大容量發(fā)電廠；g.其他偶然因素。這塊目前國內(nèi)也越來越重視，穩(wěn)定規(guī)定導(dǎo)則里面提到，但是詳細(xì)分類沒有這么多，省級調(diào)度運(yùn)行方式對這塊校核也不夠，但以后應(yīng)當(dāng)會(huì)有這方面的預(yù)案。 校核暫態(tài)穩(wěn)定，只需要根據(jù)規(guī)定的故障形態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程計(jì)算，當(dāng)判定在擾動(dòng)去除后系統(tǒng)可以達(dá)到新的或恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，就可以認(rèn)為滿意了要求，而不必再考慮其他額外的裕度。這是由于在計(jì)算過程中已隱含了足夠的平安裕度，如下（本文不涉及詳細(xì)怎么計(jì)算，究竟我們也是用BPA之類的軟件計(jì)算）： 作為慣例，進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，要求選擇在實(shí)際可能的最為不利的一系列運(yùn)行方式，在最不

4、利的地點(diǎn)發(fā)生金屬性短路故障，按給定的故障切除時(shí)間(正常狀況下總是略大于實(shí)際值)等全部不利條件的組合作為前提條件。明顯，必定較之實(shí)際狀況嚴(yán)格，而具有較大的平安性。 作為設(shè)計(jì)與生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性校核，總是忽視短路電流中的直流重量所產(chǎn)生力矩的影響，進(jìn)一步使短路故障形態(tài)下的校核結(jié)果偏于保守。 暫穩(wěn)措施目前采納的主要有切機(jī)、切負(fù)荷、解列聯(lián)絡(luò)線；電氣制動(dòng)、快關(guān)氣門、直流調(diào)制等措施應(yīng)用較少。 2）提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的一次措施 串補(bǔ)：串聯(lián)電容補(bǔ)償，這個(gè)之前無功那塊提到過，但是那不是主要的，其主要作用還是暫態(tài)穩(wěn)定方面，至于串補(bǔ)如何提高暫態(tài)穩(wěn)定性和增加線路輸送極限的內(nèi)容，教科書上都有就不提了，近年來用的比

5、較多的可控串補(bǔ)后續(xù)部分再說，其他和串補(bǔ)相關(guān)的有以下幾點(diǎn)： 串聯(lián)電容補(bǔ)償只適用于送端和受端兩端系統(tǒng)都比較強(qiáng)大的狀況。此時(shí)線路阻抗占有整個(gè)聯(lián)絡(luò)阻抗的主要成份，因而對它實(shí)現(xiàn)串聯(lián)補(bǔ)償能顯著削減到系統(tǒng)的綜合阻抗，以取得提高送電容量的效益。但采納串聯(lián)補(bǔ)償也有一些特別的問題。例如，假如采納串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度較大，將使傳統(tǒng)的作為基本愛護(hù)的距離愛護(hù)的正確動(dòng)作發(fā)生困難，而不得不實(shí)行特別措施;串聯(lián)電容間隙非對稱擊穿，將影響零序電流愛護(hù)的正確和有效動(dòng)作;串聯(lián)補(bǔ)償站本身和對串聯(lián)電容的愛護(hù)也是特別問題，近年來開發(fā)的氧化鋅閥片用作串聯(lián)電容的過電壓愛護(hù)，不但可以減化結(jié)構(gòu)，還能比較好地充分發(fā)揮串聯(lián)電容在故障切除后加強(qiáng)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定

6、的作用;而假如在汽輪發(fā)電機(jī)組的高壓配出線路上采納串聯(lián)補(bǔ)償，則必需討論和實(shí)行措施防止發(fā)生次同步諧振的可能性。 所謂次同步諧振，即當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)接在經(jīng)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)妮旊娤到y(tǒng)時(shí)，假如電系統(tǒng)的串聯(lián)諧振額率Fe和發(fā)電機(jī)組軸系的某一扭振頻率Fm對運(yùn)行頻率(例如50Hz)接近互補(bǔ)的話(Fe+Fm=60Hz)，則電系統(tǒng)將與發(fā)電機(jī)組軸系機(jī)械系統(tǒng)間相互交換振蕩能量，使振蕩漸漸增大直至機(jī)組軸損壞。而對于水輪發(fā)電機(jī)組，由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)小于相聯(lián)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，機(jī)械部分的反作用微小。因而不致發(fā)生次同步諧振問題。 其他的一次措施，比如中間并聯(lián)補(bǔ)償、增加開關(guān)站、增設(shè)線路，但都沒有串補(bǔ)來的普遍。 3）提高暫態(tài)穩(wěn)定水平的二次自

7、動(dòng)措施 實(shí)際工程中，二次措施在提高暫穩(wěn)水平上，更為有效。 快速切除故障 系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題，主要消失在電廠的配出線上。而快速切除故障，則是提高線路暫態(tài)穩(wěn)定性的最有效措施，它也是其他平安自動(dòng)措施得以發(fā)揮作用的前提條件。 電力系統(tǒng)原理上，即快速切除故障，增大制動(dòng)能量面積，增加系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。 在一般的系統(tǒng)狀況下，加速切除故障對提高極限送電功率水平的作用。隨電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與電廠在系統(tǒng)中所處位置而異，但可以認(rèn)為，它對于要求傳輸大功率的長距離線路，效果特殊突出。我國電力系統(tǒng)的實(shí)踐說明，有的系統(tǒng)僅加速了電廠出口四周的短路故障切除時(shí)間，就取得了保持三相短路后的暫態(tài)穩(wěn)定性:有的系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)丶涌旃收锨谐龝r(shí)間的同時(shí)，取

8、消了原來需要的電氣制動(dòng)，同樣取得了良好的暫態(tài)穩(wěn)定效果。對于弱受端系統(tǒng)（受端系統(tǒng)電源較少。聯(lián)系比較松散)，縮短輸電線路的故障切除時(shí)間、更可以獲得較大暫態(tài)穩(wěn)定效益，某些狀況下，你把故障切除時(shí)間從0.12S縮短到0.1s，可以代替切100MW負(fù)荷的效果。 所以故障極限切除時(shí)間，也是電力系統(tǒng)穩(wěn)定相關(guān)工程中需要關(guān)注的內(nèi)容。 在我國現(xiàn)有條件下?？赡苓_(dá)到的最快故障切除時(shí)間是多少，近端故障的切除時(shí)間將不大于0.1s，而遠(yuǎn)端故障切除時(shí)間則為0.1s或0.12s。依據(jù)需要，還可以做到近端故障不超過0.08s。詳細(xì)的故障切除時(shí)間，國網(wǎng)的工程要根據(jù)國家電網(wǎng)平安穩(wěn)定技術(shù)規(guī)范里面規(guī)定的值來分析。 自動(dòng)重合閘 自動(dòng)重合閘的

9、重要作用、不僅在于恢復(fù)因故障斷開的線路，更是在連續(xù)故障狀況下保持系統(tǒng)完整性、避開擴(kuò)大事故的重要手段。1977年的其次次紐約大停電，是多回線連續(xù)故障引起的。在事故過程中，一問345kV電源線路因合閘角的整定過小(為了削減對1000MW機(jī)組的沖擊)而拒絕自動(dòng)重合閘與禁止手動(dòng)合閘。否則，或許這次造成重大社會(huì)損失的系統(tǒng)大停電事故就可能避開，事后不久。就把該合閘角改大了。自動(dòng)重合閘的一些問題： 1）合理選用重合閘時(shí)間：可以顯著地提高重合于故障未消退線路上時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。詳細(xì)分析還是和制動(dòng)能量面積有關(guān)，教科書內(nèi)容就不詳述。不論是單相的或三相的重合閘，當(dāng)重合到故障未消退的線路上時(shí).將顯著地減低系統(tǒng)的穩(wěn)定水平

10、，而采納最佳重合閘時(shí)間的單相或三相重合閘，即使重合到故障未消逝的線路；對系統(tǒng)的穩(wěn)定水平將不會(huì)有較大的惡劣影響。與不進(jìn)行電合閘的狀況基本相近。 分析結(jié)果說明，重合時(shí)間可以按最大送電功率狀況考慮最佳條件整定。一般地說，傳輸重負(fù)荷時(shí)，初始角大，故障后的搖擺周期較長:而在同樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)條件下，傳輸輕負(fù)荷時(shí)，初始角較小，故障切除后的搖擺周期變短。因而在較輕的傳輸負(fù)荷狀況下，滿意最佳重合時(shí)間的重合閘時(shí)間將變短。計(jì)算結(jié)果證明，即使在輕負(fù)荷時(shí)偏離最佳重合間較多，一般也無礙于系統(tǒng)的最終穩(wěn)定。 2）220kV線路的重合閘方式：220kV網(wǎng)絡(luò)較為緊密，一般采納三相重合閘方式，這種方式好處甚多，如重合閘裝置本身簡潔牢

11、靠，繼電愛護(hù)的整定協(xié)作比較便利。發(fā)生接地故障時(shí)，一側(cè)先跳開后，另一側(cè)往往可能由零序電流愛護(hù)相繼快速切除故障，起到部分高頻愛護(hù)的作用等。實(shí)際系統(tǒng)中的大環(huán)網(wǎng)或重負(fù)荷單回線上，才宜于按需要整定單相或三相快速重合閘。 在這樣特別的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行方式下，當(dāng)線路發(fā)生單相或多相故障，假如任其斷開而不進(jìn)行重合閘。系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。而假如線路只是短時(shí)斷開，依靠勝利的快速重合閘使電網(wǎng)得以快速恢復(fù)原來的正常接線，則可能保持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。對于這種狀況，采納重合時(shí)間滿意需要的快速重合閘，當(dāng)然是合理的。但假如重合到故障尚未消退的線路上、系統(tǒng)失去穩(wěn)定則是無疑的，這時(shí)只好依靠后備措施來中止振蕩、或者切機(jī)、切負(fù)荷等防止失去穩(wěn)定

12、。 3）500kV線路的重合閘方式：由于500kV線路傳輸?shù)墓β收枷到y(tǒng)容量的比重大。以及線路故障仍以單相瞬時(shí)故障占大多數(shù)，而保持這些線路平安運(yùn)行的有效措施應(yīng)是采納單相重合閘。和220kV線路不同，在500kV線路上采納單相重合閘必需考慮的一個(gè)重要問題是，故障點(diǎn)能否快速自滅?。ㄖ行渣c(diǎn)小電抗）。 切機(jī)方案 保持電電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定性的最根本前提，在于保證線路的傳輸力量總是大于系統(tǒng)通過它傳輸?shù)淖畲蠊β?。所以線路發(fā)生故障引起傳輸力量不足時(shí)，必需切機(jī)，才有可能保持系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。 無論國內(nèi)外系統(tǒng)，都已把水電廠切機(jī)作為常用的應(yīng)付上述問題的一種有效手段，并早已取得勝利的閱歷。而火電廠切機(jī)則未見廣泛采納。

13、發(fā)揮切機(jī)的作用，另一關(guān)鍵問題是盼望在故障發(fā)生后盡快可能加速切機(jī)時(shí)間，切得愈慢。效果愈差、等到其他機(jī)組已步入失穩(wěn)邊緣，再切機(jī)也無濟(jì)于事了。為了加速切機(jī)時(shí)間，最好動(dòng)作于動(dòng)作快的機(jī)組變壓器側(cè)高壓斷路器，而不是低壓側(cè)慢動(dòng)作的發(fā)電機(jī)斷路器。另外，為了快速降低火電機(jī)組的功率，快關(guān)汽門是一個(gè)好方法。 合理調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行接線 加強(qiáng)受端系統(tǒng)、適當(dāng)分散外接電源，不但是建設(shè)一個(gè)平安穩(wěn)定電網(wǎng)所需遵循的原則，在有條件而又需要的狀況下，也不失為運(yùn)行系統(tǒng)一種重要的穩(wěn)定措施。 由遠(yuǎn)方電源送來主要電力的系統(tǒng)條件。這種系統(tǒng)運(yùn)行接線的穩(wěn)定問題，往往由于受端母線電壓因缺少本地電源支持，在故障后系統(tǒng)的功率搖擺過程中，不能保持有較高水平；

14、更可能在搖擺過程中受端母線電壓因電壓崩潰而不斷下降，造成受端電源與外地電源間失步。在運(yùn)行系統(tǒng)中改善這種不穩(wěn)定現(xiàn)象的方法之一是，將受端系統(tǒng)中的停運(yùn)機(jī)組改調(diào)相機(jī)運(yùn)行，以增大受端母線短路電流水平，從而使受端母線能在搖擺過程保持較高電壓。而更為有效的措施則是盡可能設(shè)法將遠(yuǎn)方電源分開，讓這些電源支路直到受端系統(tǒng)母線處才并聯(lián)運(yùn)行。這樣，當(dāng)任一送電支路發(fā)生故障，其他的電源支路，都將作為受端系統(tǒng)電源對受端母線電壓供應(yīng)支持，保證受端電壓得以處于較高水平，從而顯著地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 切集中負(fù)荷 切集中負(fù)菏，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行頻率，可以減輕某些電源線路的過負(fù)荷、可以提高受端電壓水平，因而都有利于系統(tǒng)的平安穩(wěn)定運(yùn)行。但是集中切負(fù)荷對用戶的影響太大，而且由于遠(yuǎn)方掌握可能帶來的誤操作，更加劇了它的副作用，因而使用時(shí)要慎重。削減和避開誤切負(fù)荷的可行方法之一，是增加被切負(fù)荷的某種參量(例如電壓降低)的就地判別監(jiān)控，只有當(dāng)本地的判別元件動(dòng)作而又收到遙切命令時(shí)才執(zhí)行。 快速勵(lì)磁 快速勵(lì)磁始終是一種提高暫態(tài)穩(wěn)定的常用措施。在弱傳輸系統(tǒng)中、在規(guī)定的故障切除時(shí)間下?？焖賱?lì)磁對提高暫態(tài)穩(wěn)定條件下的線路極限傳輸功率很有好處，詳細(xì)效果視詳細(xì)條件而定。采納快速勵(lì)磁時(shí)，當(dāng)配出線路發(fā)