電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制

電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制2024-01-29匯報(bào)人：CATALOGUE目錄電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述電力系統(tǒng)控制策略與技術(shù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與保護(hù)裝置新能源接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制仿真研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制實(shí)踐案例CHAPTER電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述01穩(wěn)定性定義與分類(lèi)系統(tǒng)受到小擾動(dòng)后，能自動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)的能力。系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后，能過(guò)渡到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。系統(tǒng)受到大擾動(dòng)后的第一或第二搖擺周期內(nèi)不失步。系統(tǒng)維持負(fù)荷點(diǎn)電壓在可接受水平的能力。靜態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性負(fù)荷變化故障發(fā)生操作失誤新能源接入穩(wěn)定性問(wèn)題產(chǎn)生原因01020304負(fù)荷的突然增加或減少會(huì)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。設(shè)備故障或線路故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。人為操作失誤或自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈可能引發(fā)穩(wěn)定性問(wèn)題。大規(guī)模新能源接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。時(shí)域仿真法利用頻域特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)等。頻域分析法通過(guò)分析系統(tǒng)能量變化來(lái)判斷穩(wěn)定性。基于能量的方法結(jié)合多種分析方法，綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性。混合法穩(wěn)定性分析方法CHAPTER電力系統(tǒng)控制策略與技術(shù)02通過(guò)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)電力負(fù)荷需求，合理安排發(fā)電機(jī)組出力，預(yù)防系統(tǒng)過(guò)載。負(fù)荷預(yù)測(cè)與調(diào)度無(wú)功功率補(bǔ)償諧波抑制與濾波在電網(wǎng)中合理配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，減少無(wú)功損耗。采取措施抑制諧波產(chǎn)生，安裝濾波器濾除諧波，保障電能質(zhì)量。030201預(yù)防性控制策略

緊急控制策略暫態(tài)穩(wěn)定控制在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速切除故障元件，調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，保持系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。頻率與電壓緊急控制當(dāng)系統(tǒng)頻率或電壓超出安全范圍時(shí)，采取切負(fù)荷、投切電容器等措施，恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定。解列與再同步控制在系統(tǒng)無(wú)法保持穩(wěn)定時(shí)，將電網(wǎng)分割成若干獨(dú)立子系統(tǒng)，待故障消除后再重新并網(wǎng)。黑啟動(dòng)與孤島運(yùn)行在系統(tǒng)崩潰后，利用黑啟動(dòng)電源逐步恢復(fù)系統(tǒng)供電，孤島運(yùn)行保障關(guān)鍵負(fù)荷供電。網(wǎng)架重構(gòu)與負(fù)荷恢復(fù)根據(jù)系統(tǒng)恢復(fù)情況，逐步重構(gòu)電網(wǎng)網(wǎng)架，恢復(fù)負(fù)荷供電，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式。事后評(píng)估與總結(jié)對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完善恢復(fù)策略?；謴?fù)性控制策略利用計(jì)算機(jī)、通信、控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。自動(dòng)化控制技術(shù)人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)微電網(wǎng)與分布式能源需求側(cè)管理與響應(yīng)引入人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)智能控制，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。發(fā)展微電網(wǎng)、分布式能源等新型電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)靈活性和可靠性。通過(guò)需求側(cè)管理、需求響應(yīng)等手段，引導(dǎo)用戶合理用電，減輕系統(tǒng)壓力?？刂萍夹g(shù)與應(yīng)用CHAPTER電力系統(tǒng)穩(wěn)定器與保護(hù)裝置03通過(guò)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)或引入附加控制，增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼，抑制系統(tǒng)振蕩，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。穩(wěn)定器原理在電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，能夠迅速響應(yīng)并減小系統(tǒng)振蕩幅度，縮短過(guò)渡時(shí)間，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)定器作用穩(wěn)定器原理及作用123根據(jù)電力系統(tǒng)故障時(shí)的電氣量變化，自動(dòng)、迅速、有選擇性地切除故障元件，保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)異常運(yùn)行時(shí)，能夠自動(dòng)、迅速地采取控制措施，如切機(jī)、切負(fù)荷等，防止事故擴(kuò)大和系統(tǒng)崩潰。安全自動(dòng)裝置當(dāng)工作電源因故障被斷開(kāi)后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上，使用戶不致于停電。備用電源自動(dòng)投入裝置保護(hù)裝置類(lèi)型與功能穩(wěn)定器與保護(hù)裝置應(yīng)協(xié)調(diào)配合，共同維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定與安全。在保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障元件后，穩(wěn)定器應(yīng)能迅速響應(yīng)并調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，保證非故障部分繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。配合原則通過(guò)整定計(jì)算和調(diào)整裝置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定器與保護(hù)裝置在動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作值等方面的配合。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)裝置間的信息交換和協(xié)調(diào)控制，提高電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和安全性。配合方式穩(wěn)定器與保護(hù)裝置配合CHAPTER新能源接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響0403電力電子裝置廣泛應(yīng)用電力電子裝置在新能源接入中發(fā)揮著重要作用，其廣泛應(yīng)用對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。01新能源接入規(guī)模不斷擴(kuò)大隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源在電力系統(tǒng)中的接入規(guī)模不斷擴(kuò)大，逐漸成為主導(dǎo)能源之一。02分布式能源快速發(fā)展分布式能源以其靈活、高效的特點(diǎn)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生了新的影響。新能源接入現(xiàn)狀及趨勢(shì)新能源的大規(guī)模接入改變了電力系統(tǒng)的潮流分布和電壓水平，可能導(dǎo)致電壓穩(wěn)定性問(wèn)題。對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響新能源出力具有波動(dòng)性和間歇性，可能對(duì)電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性造成影響。對(duì)頻率穩(wěn)定性的影響新能源的接入改變了電力系統(tǒng)的功角特性，可能對(duì)功角穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。對(duì)功角穩(wěn)定性的影響新能源接入對(duì)穩(wěn)定性影響分析合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)的輸電能力和抗擾能力，以適應(yīng)新能源的大規(guī)模接入。加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)采用先進(jìn)的新能源并網(wǎng)技術(shù)，如最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)、低電壓穿越技術(shù)等，提高新能源并網(wǎng)性能。優(yōu)化新能源并網(wǎng)技術(shù)利用儲(chǔ)能技術(shù)平抑新能源出力的波動(dòng)性和間歇性，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用加強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理，合理安排新能源的運(yùn)行方式，降低新能源對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。完善電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行提高新能源接入后系統(tǒng)穩(wěn)定性措施CHAPTER電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制仿真研究05系統(tǒng)組件模型化將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等組件進(jìn)行模型化，建立其數(shù)學(xué)描述。模型參數(shù)確定根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和特性，確定模型中各組件的參數(shù)值。模型驗(yàn)證與校準(zhǔn)通過(guò)與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性，并進(jìn)行必要的校準(zhǔn)。仿真模型建立與驗(yàn)證典型故障場(chǎng)景設(shè)置針對(duì)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障，如短路、斷線等，設(shè)置相應(yīng)的仿真場(chǎng)景。運(yùn)行方式變化考慮考慮電力系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下的穩(wěn)定性問(wèn)題，設(shè)置多種運(yùn)行方式下的仿真場(chǎng)景。參數(shù)靈敏度分析分析模型中各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響程度，確定關(guān)鍵參數(shù)并進(jìn)行調(diào)整。仿真場(chǎng)景設(shè)置與參數(shù)調(diào)整ABCD仿真結(jié)果分析與優(yōu)化建議系統(tǒng)穩(wěn)定性評(píng)估根據(jù)仿真結(jié)果，評(píng)估電力系統(tǒng)在不同場(chǎng)景下的穩(wěn)定性水平。優(yōu)化控制策略建議根據(jù)仿真結(jié)果和分析，提出相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性水平。故障原因分析與定位針對(duì)仿真中出現(xiàn)的故障或不穩(wěn)定現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生的原因并進(jìn)行定位。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)基于當(dāng)前仿真結(jié)果和電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)可能面臨的挑戰(zhàn)并提出相應(yīng)對(duì)策。CHAPTER電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制實(shí)踐案例062003年美加大停電2003年8月14日，美國(guó)東北部和加拿大聯(lián)合電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故，約5000萬(wàn)人口受到影響。事故原因包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題、保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作、調(diào)度運(yùn)行失誤等。此次事故對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。2012年印度大停電2012年7月30日和31日，印度連續(xù)兩天發(fā)生大面積停電事故，影響人口約6.7億。事故原因包括電網(wǎng)過(guò)載、設(shè)備故障、調(diào)度運(yùn)行問(wèn)題等。此次事故暴露了印度電力系統(tǒng)在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行方面的不足。國(guó)內(nèi)外典型事故案例分析強(qiáng)化電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)01提高電網(wǎng)的輸電能力和抗擾能力，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低故障風(fēng)險(xiǎn)。例如，中國(guó)近年來(lái)大力發(fā)展特高壓電網(wǎng)，提高了跨區(qū)域輸電能力，有效保障了電力供應(yīng)安全。完善調(diào)度運(yùn)行管理02加強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，提高調(diào)度員的業(yè)務(wù)水平和應(yīng)急處理能力。例如，美國(guó)PJM電力市場(chǎng)采用先進(jìn)的能量管理系統(tǒng)和實(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡和穩(wěn)定運(yùn)行。加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)維管理03建立健全設(shè)備運(yùn)維管理制度，加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。例如，德國(guó)采用先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警，有效降低了設(shè)備故障率。成功經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與啟示智能化發(fā)展隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)電力系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更加智能化的穩(wěn)定控制。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，提高穩(wěn)定控制的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。分布式能源接入隨著分布式能源（如光伏、