電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題

電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題1第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日主要內(nèi)容1.電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的提出2.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義3.電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題的分類4.穩(wěn)定性與可靠性、安全性之間的關(guān)系5.近幾年發(fā)生的大停電事故2第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日1.穩(wěn)定問題的提出隨著電力工業(yè)的出現(xiàn)而出現(xiàn)隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展而變化單電源系統(tǒng)互聯(lián)系統(tǒng)有利于地區(qū)間電力平衡和經(jīng)濟(jì)調(diào)度有利于安排機(jī)組檢修和事故備用容量有利于充分利用水力資源有利于提高供電可靠性有利于提高系統(tǒng)的抗沖擊能力，提高供電質(zhì)量3第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日1.穩(wěn)定問題的提出截至2013年，我國總發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量已達(dá)12.5億kW，年發(fā)電量52451億kW·h，居世界首位南方電網(wǎng)建成“八交七直”共15條500kV及以上的西電東送大通道，最大輸電能力超過3000萬kW早期局限于功角穩(wěn)定系統(tǒng)規(guī)模越來越大，電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定及區(qū)域間震蕩等問題引起越來越多的重視——穩(wěn)定問題的概念需要進(jìn)一步準(zhǔn)確化4第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日2.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義當(dāng)電力系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種擾動(dòng)后，憑借系統(tǒng)本身固有的能力和控制設(shè)備的作用，恢復(fù)到原始穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式，或者達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。tt05第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日討論電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是系統(tǒng)維持在平衡點(diǎn)（初始運(yùn)行狀態(tài)）周圍運(yùn)動(dòng)的一種性質(zhì)實(shí)際電力系統(tǒng)不可能絕對(duì)的停留在某個(gè)狀態(tài)，各種擾動(dòng)時(shí)刻不停地發(fā)生，但系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)應(yīng)趨向于回到平衡點(diǎn)小擾動(dòng)：如負(fù)荷擾動(dòng)大擾動(dòng)：如短路故障、機(jī)組切除等6第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日討論對(duì)大擾動(dòng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與擾動(dòng)類型、地點(diǎn)以及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)不可能要求系統(tǒng)對(duì)所有大擾動(dòng)維持穩(wěn)定大擾動(dòng)下穩(wěn)定平衡點(diǎn)具有一個(gè)有限的吸引域7第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日討論擾動(dòng)下系統(tǒng)的響應(yīng)可能包含很多設(shè)備的動(dòng)作效果短路故障時(shí)繼電保護(hù)的動(dòng)作將引起電壓、電流、功率以及頻率的變化電壓變化引起發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處調(diào)壓設(shè)備的動(dòng)作轉(zhuǎn)速變化將引起調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)作電壓和頻率的變化引起負(fù)荷功率的變化在擾動(dòng)下保護(hù)單一元件的設(shè)備可能引起系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的弱化，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定8第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日討論系統(tǒng)穩(wěn)定：達(dá)到新的平衡狀態(tài)且系統(tǒng)的整體性不被破壞，即幾乎所有發(fā)電機(jī)和負(fù)荷都通過一個(gè)臨近的輸電網(wǎng)保持互聯(lián)部分機(jī)組或負(fù)荷可能因隔離事故的操作而斷開與系統(tǒng)的聯(lián)系互聯(lián)系統(tǒng)在嚴(yán)重故障下可能被主動(dòng)解列9第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日討論系統(tǒng)不穩(wěn)定：將導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)解列或崩潰狀態(tài)轉(zhuǎn)子相對(duì)角持續(xù)不斷上升電壓持續(xù)不斷下降連鎖性的機(jī)組或線路跳閘系統(tǒng)的重要部分停電10第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日關(guān)于穩(wěn)定的分類分類的目的便于理解系統(tǒng)失穩(wěn)的機(jī)理便于識(shí)別系統(tǒng)失穩(wěn)的原因便于選擇合適的分析模型、方法和工具便于發(fā)展正確的應(yīng)對(duì)手段注意點(diǎn)失穩(wěn)現(xiàn)象常常不是純粹的某一類別，系統(tǒng)一旦以某種形式失去穩(wěn)定，常常會(huì)導(dǎo)致其他形式的失穩(wěn)現(xiàn)象必須全面考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定問題，對(duì)某種穩(wěn)定問題的解決方案不應(yīng)以犧牲其他形式的穩(wěn)定性為代價(jià)11第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.穩(wěn)定問題的分類短期短期長期短期長期12第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.1功角穩(wěn)定（轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定）互聯(lián)系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)在擾動(dòng)下維持同步的能力。取決于系統(tǒng)中每臺(tái)發(fā)電機(jī)維持或恢復(fù)其電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系的能力。發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速由作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩決定機(jī)械轉(zhuǎn)矩：由原動(dòng)機(jī)提供，推動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，與發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向一致電磁轉(zhuǎn)矩：阻礙發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，與發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反轉(zhuǎn)矩平衡轉(zhuǎn)速恒定13第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.1功角穩(wěn)定（轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定）影響功角穩(wěn)定問題的基本因素是同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角變化時(shí)其電磁轉(zhuǎn)矩的變化方式（功角特性），系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于轉(zhuǎn)子角的變化量能否產(chǎn)生足夠的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。14第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日功角失穩(wěn)的方式在轉(zhuǎn)子角搖擺時(shí)同步機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的變化包含兩個(gè)分量同步轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)子角變化同相位阻尼轉(zhuǎn)矩分量：與轉(zhuǎn)速變化同相位如果發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致非周期失穩(wěn)（或非振蕩失穩(wěn)）如果發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩分量不足將導(dǎo)致振蕩失穩(wěn)15第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.1.1小擾動(dòng)功角穩(wěn)定（靜態(tài)穩(wěn)定）小擾動(dòng)功角穩(wěn)定考慮充分小擾動(dòng)時(shí)的功角穩(wěn)定問題允許采用線性化的模型進(jìn)行分析關(guān)心的時(shí)間尺度為擾動(dòng)后10~20s從失穩(wěn)方式劃分：振蕩失穩(wěn)和非振蕩失穩(wěn)實(shí)際電力系統(tǒng)中通常出現(xiàn)的是阻尼轉(zhuǎn)矩不夠?qū)е碌恼袷幨Х€(wěn)現(xiàn)象由于調(diào)壓器的調(diào)節(jié)作用，實(shí)際電力系統(tǒng)通常不會(huì)出現(xiàn)非振蕩失穩(wěn)，除非采用的是勵(lì)磁電壓為常數(shù)的模型16第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日小擾動(dòng)功角穩(wěn)定從失穩(wěn)區(qū)域劃分局部失穩(wěn)一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)組相對(duì)系統(tǒng)其它部分的增幅振蕩（局部震蕩模式）影響因素：失穩(wěn)機(jī)組與系統(tǒng)的接入方式、調(diào)壓系統(tǒng)以及機(jī)組出力全局失穩(wěn)：一個(gè)地區(qū)的所有機(jī)組相對(duì)另一個(gè)地區(qū)的機(jī)組的振蕩（區(qū)間振蕩模式）影響因素十分復(fù)雜，負(fù)荷特性會(huì)產(chǎn)生重要的影響17第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.1.2大擾動(dòng)功角穩(wěn)定（暫態(tài)穩(wěn)定）大擾動(dòng)功角穩(wěn)定考慮嚴(yán)重?cái)_動(dòng)（如短路故障）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角大幅變化，須采用非線性的功角關(guān)系系統(tǒng)是否失穩(wěn)不僅取決于初始運(yùn)行狀態(tài)，還取決于擾動(dòng)的嚴(yán)重程度時(shí)間尺度通常是擾動(dòng)后3~5s對(duì)具有明顯區(qū)間振蕩模式的大型電力系統(tǒng)可將時(shí)間尺度延長到擾動(dòng)后10~20s18第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日擾動(dòng)程度的影響19第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日大擾動(dòng)功角穩(wěn)定失穩(wěn)方式通常是由于缺乏足夠的同步轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生的非振蕩失穩(wěn)，即所謂的第一擺失穩(wěn)大型電力系統(tǒng)中也存在其他失穩(wěn)方式第一擺穩(wěn)定后由于一個(gè)慢的區(qū)間振蕩模式和一個(gè)局部振蕩模式的疊加可能導(dǎo)致大的轉(zhuǎn)子角偏移第一擺穩(wěn)定后由于系統(tǒng)的非線性特性對(duì)某一振蕩模式的影響也可能導(dǎo)致失穩(wěn)——從時(shí)間尺度來看，小擾動(dòng)功角穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定問題都應(yīng)歸類為短期穩(wěn)定20第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定概念的處理動(dòng)態(tài)穩(wěn)定（DynamicStability）也是一類功角穩(wěn)定問題，但各地區(qū)對(duì)其含義有不同的理解北美動(dòng)態(tài)穩(wěn)定指考慮發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)（特別是勵(lì)磁控制系統(tǒng)）時(shí)的小擾動(dòng)穩(wěn)定相對(duì)的，經(jīng)典靜態(tài)穩(wěn)定則特指不考慮發(fā)電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)的小擾動(dòng)穩(wěn)定歐洲通常用來表示暫態(tài)穩(wěn)定，即大擾動(dòng)功角穩(wěn)定因此，CIGRE和IEEE建議不再使用該詞21第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.2電壓穩(wěn)定給定初始運(yùn)行條件下發(fā)生擾動(dòng)后電力系統(tǒng)維持其所有節(jié)點(diǎn)電壓值的能力。取決于電力系統(tǒng)維持或恢復(fù)負(fù)荷需求和負(fù)荷供給之間平衡關(guān)系的能力。電壓失穩(wěn)通常表現(xiàn)為部分節(jié)點(diǎn)電壓逐漸下降或上升?？赡軐?dǎo)致的后果損失部分負(fù)荷保護(hù)系統(tǒng)切除聯(lián)絡(luò)線或其它設(shè)備并導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，部分發(fā)電機(jī)也可能在此過程中失去同步22第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.2電壓穩(wěn)定導(dǎo)致電壓失穩(wěn)的主要原因通常是負(fù)荷特性，如電動(dòng)機(jī)的滑差特性、配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)裝置、帶分接頭調(diào)節(jié)的變壓器等，其試圖恢復(fù)負(fù)荷的努力常常會(huì)增加高壓網(wǎng)無功供應(yīng)的負(fù)荷并進(jìn)一步加大電壓降。輸電網(wǎng)絡(luò)中的電抗限制了功率傳輸和電壓支撐的能力，其導(dǎo)致的電壓降落在電壓失穩(wěn)過程中也起重要作用。23第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.2電壓穩(wěn)定大部分電壓失穩(wěn)現(xiàn)象表現(xiàn)為電壓的持續(xù)下降，但電壓上升的失穩(wěn)情況也是存在并發(fā)生過的HVDC也可能引起電壓穩(wěn)定問題控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)不當(dāng)可能導(dǎo)致交流側(cè)無功供應(yīng)不足，所引起的電壓失穩(wěn)過程通常是快速的（秒級(jí)甚至更快）換流變壓器的分接頭調(diào)節(jié)動(dòng)作也可能引起電壓失穩(wěn)，但失穩(wěn)過程會(huì)慢得多24第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.2.1小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指微小擾動(dòng)（如負(fù)荷增加）下系統(tǒng)維持電壓的能力在適當(dāng)?shù)募僭O(shè)條件下，可以采用線性化模型計(jì)算系統(tǒng)的靈敏度信息從而判斷影響穩(wěn)定性的因素由于線性化模型不能考慮如分接頭調(diào)節(jié)之類的離散控制的影響，常常將線性化分析和非線性分析結(jié)合起來使用25第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.2.2大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定指大擾動(dòng)（如系統(tǒng)故障、切機(jī)、斷線等）下系統(tǒng)維持電壓的能力影響這一過程的因素包括系統(tǒng)和負(fù)荷特性、各種連續(xù)控制和離散控制的效果以及保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作情況確定大擾動(dòng)下的電壓穩(wěn)定性要求對(duì)系統(tǒng)在擾動(dòng)后足夠長時(shí)間的響應(yīng)進(jìn)行分析，并考慮電動(dòng)機(jī)、變壓器分接頭、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等因素的影響時(shí)間尺度可能從幾秒到幾十分鐘26第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電壓穩(wěn)定的時(shí)間尺度分析短期電壓穩(wěn)定：時(shí)間尺度為數(shù)秒包括電動(dòng)機(jī)、HVDC換流器等元件需要對(duì)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)微分方程求解，類似功角穩(wěn)定的分析方法不建議使用“暫態(tài)電壓穩(wěn)定”一詞長期電壓穩(wěn)定：數(shù)分鐘或數(shù)十分鐘考慮分接頭調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁限制等慢變?cè)紤]的擾動(dòng)可能是負(fù)荷的緩慢增長失穩(wěn)的原因可能是無法長期維持負(fù)荷平衡、擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)不穩(wěn)定或者擾動(dòng)后的平衡點(diǎn)的吸引域太小等很多情況下可以采用靜態(tài)分析的靈敏度概念27第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的區(qū)別區(qū)別主要在于二者由不同量的不平衡引起，并且失穩(wěn)現(xiàn)象在不同量上表現(xiàn)得更明顯一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn)功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的差別是由于有功相角和無功電壓之間的弱耦合關(guān)系實(shí)際上功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定都一樣不僅受擾動(dòng)前有功潮流的影響，也受擾動(dòng)前無功潮流的影響28第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.3頻率穩(wěn)定在導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量和負(fù)荷量出現(xiàn)明顯不平衡現(xiàn)象的嚴(yán)重?cái)_動(dòng)發(fā)生后，系統(tǒng)維持頻率的能力取決于在損失最小負(fù)荷的前提下系統(tǒng)維持或恢復(fù)發(fā)電量和負(fù)荷量之間的平衡關(guān)系的能力頻率失穩(wěn)的現(xiàn)象是頻率持續(xù)波動(dòng)并導(dǎo)致切機(jī)和/或切負(fù)荷29第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.3頻率穩(wěn)定嚴(yán)重?cái)_動(dòng)下系統(tǒng)的頻率、電壓、潮流等都會(huì)大幅變化，因此分析時(shí)需要考慮一些常規(guī)的暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定中不會(huì)考慮的過程、控制和保護(hù)手段，如鍋爐、低頻減載等大型互聯(lián)系統(tǒng)中嚴(yán)重故障常常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)解列，此時(shí)穩(wěn)定研究的目的是確定是否可以在最小負(fù)荷損失的前提下達(dá)到每個(gè)解列區(qū)域的平衡狀態(tài)頻率穩(wěn)定的分析常常針對(duì)系統(tǒng)或解列區(qū)域的平均頻率進(jìn)行引起頻率穩(wěn)定問題的原因包括：不適當(dāng)?shù)脑O(shè)備特性、不正確的控制和保護(hù)整定或不充足的發(fā)電備用孤立系統(tǒng)中出現(xiàn)導(dǎo)致切機(jī)或者切負(fù)荷的擾動(dòng)時(shí)常常需要關(guān)注其頻率穩(wěn)定問題30第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日3.3頻率穩(wěn)定在頻率偏移過程中起作用的設(shè)備和調(diào)節(jié)過程的時(shí)間尺度可以是幾分之一秒，如低頻減載、發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)，也可以是數(shù)分鐘，如原動(dòng)機(jī)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和負(fù)荷電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)因此頻率穩(wěn)定過程既可能是短期現(xiàn)象，也可能是長期現(xiàn)象頻率偏移過程中電壓也可能會(huì)明顯變化，特別是在減載裝置動(dòng)作的孤立系統(tǒng)中。電壓變化的百分比甚至可能大于頻率變化的百分比，并進(jìn)一步加劇發(fā)電量和負(fù)荷的不平衡31第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日4.穩(wěn)定性與可靠性、安全性之間的關(guān)系可靠性系統(tǒng)在較長運(yùn)行周期中工作正常的概率表示在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)幾乎不中斷地為用戶提供足夠電力供應(yīng)的能力安全性電力系統(tǒng)在意外事件下不中斷用戶電力供應(yīng)的能力的風(fēng)險(xiǎn)度安全性與系統(tǒng)對(duì)意外事件的魯棒性有關(guān)，并取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件及意外事件的發(fā)生概率穩(wěn)定性擾動(dòng)后系統(tǒng)整體性的維持能力取決于系統(tǒng)的運(yùn)行條件和擾動(dòng)的性質(zhì)32第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日4.穩(wěn)定性與可靠性、安全性之間的關(guān)系可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的總體目標(biāo)為保證可靠性，系統(tǒng)絕大部分時(shí)間必須是安全的為保證安全性，系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，同時(shí)必須對(duì)其它不能歸類為穩(wěn)定問題的偶然事件是安全的，如設(shè)備損壞、桿塔倒塌或者人為破壞等也可從后果來區(qū)分安全性和穩(wěn)定性兩個(gè)具有相同穩(wěn)定裕度的系統(tǒng)，如果一個(gè)系統(tǒng)失穩(wěn)的后果比另一個(gè)差，則前者的安全性相對(duì)較差安全性和穩(wěn)定性是時(shí)變的，可通過對(duì)特定運(yùn)行方式的研究進(jìn)行判斷可靠性是一段時(shí)間內(nèi)的平均性能，只能通過對(duì)一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)性能的整體考慮進(jìn)行判斷33第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電力系統(tǒng)安全性分析方法安全性分析即確定系統(tǒng)對(duì)預(yù)期發(fā)生的擾動(dòng)的魯棒性要求1：系統(tǒng)在擾動(dòng)發(fā)生后能夠達(dá)到新的運(yùn)行狀態(tài)，并且在該狀態(tài)下滿足所有必須的約束要求2：系統(tǒng)在向新的運(yùn)行狀態(tài)過渡過程中不發(fā)生任何失穩(wěn)現(xiàn)象對(duì)要求1的驗(yàn)證稱為靜態(tài)安全分析，對(duì)要求2的驗(yàn)證稱為動(dòng)態(tài)安全分析因此，穩(wěn)定性分析是安全性分析的一個(gè)組成部分，也是可靠性評(píng)估的一部分34第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電力系統(tǒng)安全性分析方法電力系統(tǒng)中目前的安全性分析基于確定性方法設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)要求系統(tǒng)能夠承受一系列正常擾動(dòng)——N-1準(zhǔn)則比正常擾動(dòng)更嚴(yán)重的擾動(dòng)依靠切機(jī)、切負(fù)荷以及解列等緊急控制措施主要不足之處認(rèn)為所有的擾動(dòng)具有相同的發(fā)生概率和相同程度的后果發(fā)展方向：基于風(fēng)險(xiǎn)的安全性評(píng)估考慮運(yùn)行方式和事件發(fā)生的概率，定量分析和研究系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)系統(tǒng)失穩(wěn)的概率和后果35第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日穩(wěn)定分析的一般步驟根據(jù)待研究的時(shí)間尺度和現(xiàn)象選擇建模的假設(shè)條件，建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型選擇適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定定義基于某事件分析和/或仿真，確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)照假設(shè)條件檢查結(jié)果，參照工程經(jīng)驗(yàn)，必要時(shí)重復(fù)進(jìn)行分析36第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日仿真系統(tǒng)37第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日仿真波形38第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日5.近幾年發(fā)生的大停電事故思考：為什么會(huì)發(fā)生大停電事故？如何有效防止發(fā)生大停電事故？39第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日美國8.14大停電事故美國東部時(shí)間2003年8月14日下午16點(diǎn)11分，以北美五大湖為中心的地區(qū)發(fā)生大面積停電事故，包括美國東部的紐約、密歇根、俄亥俄、馬薩諸塞、康涅狄格、新澤西州北部和新英格蘭部分地區(qū)以及加拿大的安大略等地區(qū)。這是北美有史以來最大規(guī)模的停電事故。停電涉及美國整個(gè)東部電網(wǎng)，事故中至少有21座電廠停運(yùn)，停電持續(xù)時(shí)間為29h，損失負(fù)荷61800MW。約5000萬人受到影響，地域約24000平方千米，其中紐約州80%供電中斷。40第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日美國8.14大停電事故簡要經(jīng)過和原因分析a)第一能源公司(FE)的3條輸電線路由于離樹枝太近，短路跳閘，這是大停電的最初原因;b)當(dāng)時(shí)FE公司控制室的報(bào)警系統(tǒng)未正常工作，而控制室內(nèi)的運(yùn)行人員也未注意到這一點(diǎn)，即他們沒有發(fā)現(xiàn)輸電線路跳閘;c)由于公司的監(jiān)控設(shè)備沒有報(bào)警，控制人員就未采取相應(yīng)的措施，如減負(fù)荷等，致使故障擴(kuò)大化，最終失去控制;41第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日美國8.14大停電事故d)正是由于FE公司根本未意識(shí)到出現(xiàn)問題，也就沒有通告相鄰的電力公司和可靠性協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，否則也可協(xié)助解決問題;e)此時(shí)，中西部獨(dú)立電網(wǎng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)MISO作為該地區(qū)(包括FE)的輸電協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，也出現(xiàn)問題;f)MISO的系統(tǒng)分析工具在8月14日下午未能有效地工作，導(dǎo)致MISO沒有及早注意到FE公司的問題并采取措施;g)MISO用過時(shí)的數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，結(jié)果未能檢測(cè)出FE公司的事態(tài)發(fā)展，也未采取緩解措施;42第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日美國8.14大停電事故h)MISO缺乏有效的工具確定是哪條輸電線路的斷路器動(dòng)作及其嚴(yán)重性，否則MISO的運(yùn)行人員可以根據(jù)這些信息更早地意識(shí)到事故的嚴(yán)重性;i)MISO和PJM互聯(lián)機(jī)構(gòu)(控制賓夕法尼亞、馬里蘭和新澤西等地)在其交界處對(duì)突發(fā)事件各自采取的對(duì)策缺乏聯(lián)合協(xié)調(diào)措施;j)總體而言，這次大停電是諸多因素所致，包括通信設(shè)施差、人為錯(cuò)誤、機(jī)械故障、運(yùn)行人員培訓(xùn)不夠及軟件誤差等。從復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)到簡單的輸電走廊樹枝修剪，都未予以足夠的重視。43第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日倫敦大停電事故2003

年8

月28

日下午英國倫敦經(jīng)歷了16

年來第1次大停電。英國國家電網(wǎng)公司所屬的倫敦南部電力傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致該系統(tǒng)從18:20

至18:57

電力供應(yīng)中斷。停電影響了EDF

能源公司的410000個(gè)用戶，事故主要發(fā)生在倫敦南部地區(qū)，東至Bexley，西至Kingston，北至Bankside，南至Beckenham，停電共損失負(fù)荷724MW，約為當(dāng)時(shí)整個(gè)倫敦負(fù)荷的20%。

（2）英國國家電網(wǎng)公司事故后調(diào)查得知，故障出現(xiàn)的原因是在2001年更換老設(shè)備時(shí)安裝了一個(gè)不正確的保護(hù)繼電器，致使自動(dòng)保護(hù)設(shè)備被誤啟動(dòng)，而切除Hurst變電所的變壓器不是造成本次事件的直接原因，它使倫敦電力供應(yīng)量瞬間減少了五分之一。由于電力缺額過大造成了這次大停電。44第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日北歐大停電事故2003年9月23日北歐電網(wǎng)中的瑞典中部和南部電網(wǎng)及丹麥的東部電網(wǎng)發(fā)生大面積停電，停電區(qū)包括瑞典首都斯德哥爾摩，重要城市馬爾及丹麥?zhǔn)锥几绫竟Ｈ鸬鋿|部奧斯卡斯?jié)h姆核電廠3號(hào)機(jī)（1135MW）及西部林哈爾斯核電廠3號(hào)機(jī)（920MW）及4號(hào)機(jī)（885MW）停運(yùn)。

（2）據(jù)報(bào)道，停電的主要原因是被暴風(fēng)雪壓倒刮斷的樹木破壞了供電線路，隨之進(jìn)一步引起跳閘停電事件的發(fā)生。45第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日意大利全國大停電事故2003年9月28日凌晨3∶30意大利發(fā)生全國大停電，受停電影響的居民達(dá)5400萬人（約占全國人口的93%）。停電數(shù)小時(shí)后北部城市米蘭等首先恢復(fù)供電，繼之首都羅馬在當(dāng)天中午開始有電。南部地區(qū)到29

日才恢復(fù)供電。

（2）這次事故的直接原因是從法國通往意大利的兩條400kV高壓電線因暴雨中斷。但是在短暫的電力中斷之后，意大利方面未能及時(shí)連通法、意之間的電力電纜，引起這2條400kV線路相繼跳閘，導(dǎo)致意大利有功出力不足，引起一連串的停電事件。46第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日莫斯科大停電事故2005年5月23日晚19:57起，俄羅斯莫斯科地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生一系列故障，到5月25日11:00左右，莫斯科市大部分地區(qū)及附近25個(gè)城市發(fā)生大面積停電事故，莫斯科電網(wǎng)共斷開了321座變電站，除最先停電的500kV恰吉諾變電站外，還包括16座220kV變電站，201座110kV變電站，104座35kV變電站。直接損失負(fù)荷達(dá)3539.5MW，近400萬人的生活受到影響，造成了15～20億美元的直接經(jīng)濟(jì)損失。

47第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日莫斯科大停電事故事故的直接原因是氣溫高，用電負(fù)荷大幅增長，線路過負(fù)荷跳閘引起連鎖反應(yīng)，線路相繼跳閘，導(dǎo)致大面積停電。前一天運(yùn)行40多年的變電站電流互感器爆炸起火，造成220kV線路停運(yùn)，改由110kV線路帶負(fù)荷是過載的直接原因。而設(shè)備運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)造成電流互感器爆炸是事故發(fā)生的導(dǎo)火索。引起事故的恰吉諾變電站建于1963年，設(shè)備均已老化。且電網(wǎng)處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行人員也未引起注意，缺乏嚴(yán)格的操作規(guī)程約束及協(xié)調(diào)手段。48第四十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印尼大停電事故2005

年8

月18

日上午，印尼發(fā)生了包括首都雅加達(dá)在內(nèi)的大面積停電事故，首都雅加達(dá)徹底斷電，總共波及近1

億人口，接近總?cè)丝诘囊话?。城市交通、鐵路及航班也受到嚴(yán)重影響。造成大停電的原因，主要是爪哇島和巴厘島的電力輸電網(wǎng)發(fā)生故障，連帶影響到雅加達(dá)等地區(qū)的供電，導(dǎo)致供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題。49第四十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日中國海南大停電事故2005年9月26日清晨1時(shí)左右，第18號(hào)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”對(duì)海南電力設(shè)施造成了嚴(yán)重破壞，引發(fā)了部分電廠連續(xù)跳機(jī)解列，最終系統(tǒng)全部瓦解，導(dǎo)致了罕見的全省范圍大停電。分析認(rèn)為，電網(wǎng)設(shè)計(jì)水平偏低、孤立運(yùn)行、設(shè)備老化嚴(yán)重、大機(jī)小網(wǎng)和弱聯(lián)系的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是海南“9.26”大停電的主要原因。50第五十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日西歐大停電事故歐洲當(dāng)?shù)貢r(shí)間2006年11月4日22:10(北京時(shí)間2006年11月5日5:10)，歐洲電網(wǎng)發(fā)生一起大面積停電事故，事故中歐洲輸電協(xié)調(diào)聯(lián)盟(UCTE)

電網(wǎng)解列為3個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域發(fā)供電嚴(yán)重不平衡，相繼出現(xiàn)頻率低周或高周情況。事故影響范圍廣泛，波及法國和德國人口最密集的地區(qū)以及比利時(shí)、意大利、西班牙、奧地利的多個(gè)重要城市，大多數(shù)地區(qū)在半小時(shí)內(nèi)恢復(fù)供電，最嚴(yán)重的地區(qū)停電達(dá)1.5h。整個(gè)事故損失負(fù)荷高達(dá)16.72

GW，約1500萬用戶受到影響。51第五十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日西歐大停電事故事件的起因是:

德國最大的能源公司—E.

ON