ch10安全稳定控制

第十章电力系统安全稳定控制1电力系统安全稳定的概念一、安全性电力系统安全运行的目的是，保证电力系统能以质量合格的电能充分地对用户连续供电。1、电力系统可靠性指一个长时间连续供电地概率，是按时间的平均特性的函数，术语电力系统规划范畴的问题。2、电力系统安全性表明电力系统短时间内抗干扰的特性，即在事故条件下连续供电的能力，是电力系统实时调度运行应解决的问题。由于各种干扰和无法预计的原因，绝对不发生事故是不可能的。安全性是指一个能够连续供电的电力系统必须具有经受一定干扰和事故的能力。当出现预先规定性质和规模的干扰或事故后，电力系统凭借其本身的抗干扰能力和继电保护、自动装置的作用和调度运行人员的控制和操作，仍能保持连续供电。一个安全的电力系统，不仅要求能经受特定的事故，也要求在严重事故情况下能够尽量缩小事故范围，并能尽快消除事故造成的后果，恢复正常供电。二、电力系统稳定性稳定性是指电力系统在扰动后系统内所有发动机能够保持并列同步运行的能力。稳定性是安全性的一个重要条件。/什么是发电机的同步运行同步运行指所有发发电机以相同的频率旋转，任2台发电机的功角差保持在一个小的范围内波动。/三、影响安全性的因素1、电力系统规划设计因素电网的供需应平衡，发电容量应与负荷增长相适应，并留有一定的备用容量。增强电网结构。常见的电网薄弱环节距离过长的单回线路、高低压电磁环网、弱联系大环网、过弱的受端系统、主要电源T接。2、设备元件问题。设备故障、检修或未能按时到位，导致采用临时措施。不如正常的运行方式备用能力充足。尽量保持设备完好，检修时妥善安排运行方式保证合理的运行备用。3、继电保护的问题随着电力系统复杂化，保护设施更加复杂，保护整定与配合更加困难，导致保护的误动、拒动增多，从而造成供电中断或事故扩大。采用新的保护原理，减小设备复杂性。增加保护自诊断能力。4、运行人员与调度系统在事故状态下，大量信息涌向调度自动化系统，需要有经验的调度员从事故信息中准确判断事故原因并作出正确处理。调度自动化系统准确收集信息，事故状态下能进行信息过滤。对调度员进行培训，提高事故条件下的反应能力。5、运行管理不合理的运行方式使得电力系统缺少足够的运行备用，在干扰条件下引发大的事故。加强运行方式研究，进行事故预想，提高系统运行的安全储备。四、安全运行的要求1、当发生某些预计的故障（如双回线或环网中某线路单相故障）时，整个电力系统保持安全运行，不影响对用户的供电（系统频率不低于规定值，电网各母线电压不低于与规定值，不中断用户供电）。2、当发生某些预计的故障（如某单回线单相故障）时，整个电力系统保持安全运行，部分影响对用户的供电。3、允许故障后局部系统短时间非同步运行。4、当发生某些不可预料的事故（保护拒误动，断路器拒误动，多重故障），系统无法保持安全运行，必须尽量减小事故范围，防止系统崩溃，使切除负荷尽可能少。5、系统因故解列为几个部分后，必须保持各部分安全运行，不使发生电压或频率崩溃，并尽快恢复同步并列。五、调度自动化系统的安全运行功能1、安全监视准确收集系统真实状态，使调度运行人员能准确掌握系统的运行状况。2、安全分析在安全监视的基础上对实时状态及预测的未来状态的安全水平作出分析和判断。必须依靠计算机编制安全分析程序。3、安全控制在电力系统各种运行状态下，为保证电力系统安全运行说进行的各种条件、校正和控制功能。2安全分析3安全控制一、正常状态下的安全控制控制目的是使系统运行参数维持在规定范围内，以满足对负荷正常供电的需要。1、正常调度运行功能（1）监视电网运行状态（2）根据日负荷曲线进行控制和调节2、确定安全界限（1）系统最小旋转备用出力（2）系统最小冷备用出力（3）线路两侧电压相角差安全限值（4）线路、变压器的功率潮流安全限值当实际运行参数超出安全限值时应报警。3、预想事故以一组事先确定的假想事故为基础，对电力系统未来的安全性进行分析。如果假想事故发生，系统仍能保持安全运行，则认为系统是安全的，若系统进入警戒或紧急状态，则认为是不安全的。若判断系统不安全，调度员需采取相应的措施，如改变运行方式，增加系统运行储备等。此种方法也能检查系统在事故条件下的安全储备能力。实现此功能要求对电力系统下一时刻可能出现的各种事故进行快速详尽的分析，必须利用计算机实现，并且要求安全分析的算法快速、准确。例如，可以将系统可能出现的故障分为2类。1类故障较轻共131种，包括断开单台发电机12种，断开单台变压器16种，线路故障33种，母线故障70种；2类故障为复杂故障共169种，如同杆双回线故障等。预想事故分析通常定时运行，由上例可以看出，由于预想故障很多，所以安全分析算法一定要快速才能满足实际运行的要求。二、紧急状态的安全控制控制目的迅速抑制事故及电力系统异常状态的发展和扩大，尽量缩小故障持续时间及其对系统非故障部分的影响，使电力系统维持和恢复到合理的运行水平。1、选择性切除故障阶段2、防止事故扩大阶段（一）防止频率崩溃1、什么是频率崩溃如果负荷突然增大或系统主要电源断开，导致电力系统有功严重不平衡，会引起频率大幅度下降。由于频率下降，发电厂的辅机不能正常工作，若不采取措施恢复频率，最终会导致发电厂辅机停止运转，发电机解列，频率进一步下降，最终导致频率崩溃，系统瓦解。2、应对措施（1）安排合理的旋转备用出力，安排一定容量可以快速启动的备用机组。当频率下降较大时迅速投入备用容量。（2）在电力系统中设置自动低频减载装置。按系统频率分级切除负荷。一般各级切除的总负荷为系统总负荷的3050，先切除次要负荷，再切除次重要负荷。（3）在系统频率大幅度下降时，先使一台发电机与系统解列，保证本厂的辅机正常工作和机端负荷的正常供电，避免系统频率过低造成整个电厂与系统解列。（二）防止电压崩溃1、什么是电压崩溃由于系统无功电源的突然切除，或在无功不足的系统中，当负荷增大使电压下降到极限电压时会发生电压崩溃。电动机停转，发电机甩负荷，部分线路、变压器或发电机因严重过载而断开，导致系统瓦解。2、应对措施（1）电压崩溃时间一般较长，有足够的时间采取措施。（2）调节发电机励磁，提高发电机无功出力。或投入备用机组。（3）调节变压器分接头，提高枢纽点电压水平（4）投入无功补偿容量，增加系统无功电源，提高电压控制点电压水平。（5）电压仍不能恢复时，可根据设定电压值和时延切除电压最低点的部分负荷。（三）线路变压器断开和过负荷1、后果单端供电线路断开会造成用户供电中断；联络线断开会导致系统解列；并行双回线一条线路断开会导致另一线过载。2、对策（1）增加自动重合闸装置。对架空线路的瞬时故障，利用自动重合闸重新投入线路，恢复正常运行方式。（2）变压器断开和电缆线路断开不能自动重合闸，只能先排除故障，然后合闸。（3）某些线路或变压器断开会造成相关支路过载，必须相应调整运行方式消除过载。（四）稳定控制1、电力系统稳定破坏是事故造成的最严重后果，稳定破坏造成系统振荡，最终导致系统解列。2、对策（1）迅速切除失步机组。一般对水轮机组有效，因为水轮机组能很快重新并网。（2）电气制动。故障切除后，发电机电磁功率下降，发电机原动机输入功率远大于电磁功率时，发电机会加速导致失步。人为地在发电机母线对地接一电阻，吸收发电机的过剩功率。（3）快关汽门。发电机电磁功率下降时，相应快速减少原动机输入功率以避免发电机加速。（4）快速励磁系统。故障情况下，发电机机端电压降低导致电磁功率减小，采用快速励磁，使机端电压在暂态过程中保持顶值。增加电力系统稳定器PSS，在励磁系统引入系统振荡信号，还可在故障干扰后很快衰减振荡。（5）投入线路串联电容。故障情况下，输电线路中短时间接入串联电容器，补偿线路电抗，可暂时提高线路的输送容量，提高暂态稳定性。（五）防止系统振荡1、发电机失磁或非同步合闸或周期性的负荷扰动都可能造成电力系统振荡。振荡发生时，发电机、线路的功率，电流，母线电压都会发生不同程度的波动，振荡中心波动最大。2、平息振荡的方法（1）恢复同步。频率不同是系统振荡的主要原因。恢复同步使频率不同的系统频率尽量接近，最终拖入同步。（2）系统解列。选取合适的地点解列系统，使频率不同的系统解列。三、恢复状态的安全控制控制