试论机组跳闸对电网频率及电压稳定性的影响

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试论机组跳闸对电网频率及电压稳 定性的影响 【摘 要】电力供应事关国民经 济发展全局，也决定着居民生活质量， 而机组跳闸则会对电力稳定供应带来直 接影响。在容量较小的电力系统中机组 跳闸势必会对系统运行带来严重影响， 低频切负荷虽然维持电网频率的稳定却 会导致无功功率大幅增加，电压瞬间激 增，反之切除负荷量过多又会导致电压 稳定性严重下降，容易损毁设备。本文 从机组跳闸作为研究的切入点，分析了 机组跳闸后对电网频率以及电压稳定性 所带来的不良影响并据此探讨了电抗器 应用效果，为电网安全平稳运行提供帮 助。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中国论文网 /8/view-12932556.htm 【关键词】机组跳闸；电网频率； 电压稳定性 中图分类号： TM732 文献标识 码： A 文章编号： 2095- 2457（2018）01-0161-002 Influence of Unit Trip on Power Grid Frequency and Voltage Stability DU Ze-yuan LUO Xi ZHANG Zhi- wen （State Grid Hubei Electric Power Co.，Ltd.Shiyan Power Supply Company，Shiyan 442000，China） 【Abstract】The supply of electricity is related to the overall economic development of the country and the quality of life of the residents.However，the unit trip will have a direct impact on the stable supply of electricity.In a smaller power system，the unit trip will inevitably have a serious -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 impact on the system operation.Although the low frequency load shedding maintains the stability of the grid frequency，the reactive power will increase sharply and the voltage surge instantaneously.On the contrary，if the load is cut too much，Resulting in a serious decline in voltage stability， easy to damage the device.In this paper，the tripping of the unit is taken as the starting point of the study. The adverse effects on the frequency and the voltage stability after the tripping of the unit are analyzed. The application effect of the reactor is discussed to provide help for the safe and stable operation of the power network. 【Key words】Unit trip；Grid frequency；Voltage stability 我国地域幅员辽阔，经济发展水 平参差不齐，各地区电力系统规模以及 电力结构存在着较大的差异性，经济发 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 达地区对于大容量、高参数的电力系统 需求较高，而经济欠发达地区则普遍采 用小容量电力系统，一方面满足本地区 电力供应，另一方面有效的避免了电力 以及其他能源的浪费情形，得到了广泛 的使用1。然而，虽然小容量电力系统 总装机容量较低，但 50MW 及以上的 机组占比却处于较高水平，在电力系统 实际运行中机组跳闸情形并非罕见，电 网频率以及电压稳定性亦会受到不同程 度影响，所以围绕此方面内容展开研究 与分析无疑具有重要研究价值和现实意 义。 1 小容量电力系统特点 小容量电力系统多用于偏远的经 济欠发达地区，但随着国民经济的飞速 发展以及精准扶贫的深入开展，该类地 区对于电力的需求随之提高，既往所使 用的小容量电力系统逐渐无法满足电力 供应需求，机组跳闸情形屡屡发生，已 经成为制约当地经济发展的重要因素之 一。本文中小容量电力系统在运行时自 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 身负荷相对较小并且受覆盖范围的影响， 负荷分布极为不均，峰谷之间的差值尤 为明显，继而引发无功功率过剩情形。 距离电站较远的地区负荷较低，故此在 系统布局上采取 220kV 线路传输的策略， 而此种方式电力输送功率远低于电路自 身的自然功率。此外，目前我国普遍使 用的 220kV 线路多为双分裂导线，在电 力系统运行时充电功率大，由此所致的 无功过剩情形更为明显2。当 50MW 及以上的机组跳闸之后虽然无功功率随 之下降，但大量无功负荷亦被同时切除， 故此无功功率的总量并未明显降低，反 而处于持续增加之中。所以小容量电力 系统中 50MW 及以上的机组跳闸后进 一步加剧了无功功率过剩情形，导致整 个电力系统的电压失稳，瞬间电压激增 并长期处于高电压负荷运行。 2 机组跳闸对电网频率及电压稳 定性的影响 本文中小容量电力系统一共安装 了 2 台 50MW 发电机组负责日常的电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 力供应。由于本地区晚间 18：0022：00 为用电高峰时段，晚高 峰对于电力的需求更为强烈。当一台发 电机跳闸后无功功率瞬间激增，电压骤 变之下对电网频率以及电压稳定性均会 带来直接影响，而协同效应（Synergy Effects）下另一台机组亦会受此影响相 继出现跳闸情形。因本地区经济发展水 平较低，电力系统备用容量建设滞后， 使得两台 50MW 发电机跳闸后备用容 量严重不足，从而造成了电网频率急剧 下降，在第 1 轮、第 2 轮即发生动作。 在切除大量负荷之后整个电力系统的电 网频率在跳闸情形发生后 5s 左右级恢 复至正常负荷电压，其余低功率发电机 在调速作用下于 25s 后振荡得到了有效 恢复并接近于额定频率。在 22：00次 日 6：00 则儆诘凸仁倍危 发电机组 跳闸之后整个电力系统存在明显的功率 缺额情形，在第 1 轮动作中电力系统将 过高的负荷切除，使得电网频率呈现出 了典型的振荡衰减表现，系统潮流流向 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 明显改变并对低频振荡带来了强烈的干 扰，在最初的 40s 内整个振荡频率维持 在 0.25Hz0.6Hz 之间， 40s 之后系统 频率加减衰减并趋向于稳定。具体的高 峰时段以及低谷时段电网频率曲线如下 图 1 所示。 为了保障电力的平 稳供应以及系统的稳定运行，小容量电 力系统之中普遍安装有低频减载装置以 实现整个供电网络内有功负荷的切除， 与此同时大量的无功负荷亦会随之被切 除，使得不同地区之间的联络线潮流大 幅降低，充电功率持续增加之下电压随 之升高，输电线路中充电功率亦随之发 生正向改变，造成系统电压失衡3。用 电高峰时段处于供电系统边缘的地区供 电呈现出瞬间过电压情形，具有高电压 幅值、长时间持续、剧烈波动等特点， 即便是暂态过程结束电压幅值依然居高 不下，使得电压质量十分低下并对继电 保护装置的准确启动带来不良影响。标 准 220kV 供电系统中机组跳闸后瞬间电 压最高能够达到 242kV，暂态过程结束 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 后依然维持于高电位（240kV） 。用电低 谷时段机组跳闸时整个电网频率以低频 振荡为表现，整个电力系统电压波动尤 为强烈，振荡幅度一般在 0.95（p.u.）1.15（p.u.） ，在 1min 后 震荡幅度渐渐趋于平稳，维持在 1.07（p.u.） 。当降低至 0.05（p.u.）r 电压最高可达 248kV。故此通过上述分 析可知，机组跳闸后均会给电网频率及 电压稳定性带来不良影响。 3 电抗器应用后电网频率及电压 稳定性的影响 随着科学技术的快速发展，各种 保护监控装置陆续走入电力行业之中。 针对机组跳闸对电网频率以及电压稳定 性带来的不良影响，本文采取了加用电 抗器的处置策略。该装置既属于保护监 控装置，又为进线备自投装置，集保护、 监视、控制、人机接口和通讯等多种功 能于一身，在本质上是以电流、电压保 护为基本配置的数字式保护单元，尤为 适用于小容量电力系统。将其接入电力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 系统后经过励磁变压器变压后形成中压， 通过改变调频电源输出频率以促使电流 回路处于串联谐振状态，再调节调频电 源输出电压，促使电压维持在稳定的数 值。本文中电抗器应用后高峰时段整个 电力系统的电压瞬时值、稳态值均较之 前大幅降低，而低谷时段虽然电压瞬时 值虽然并未彻底消除振荡，但偏远地区 的电压瞬时值、稳态值已得到了一定控 制，有效的抑制了低频振荡，具体数值 见下表 1。 由上表结果可知，电抗器应用后 小容量电力系统电压更为稳定，而随着 电压稳定性的提高，电网频率同样能够 得到有效调整，加之该装置采用 32 位 单片微型计算机作为微控制器芯片，内 置有大容量的随机存取存储器和闪存， 具有较强的数据运算、逻辑处