（电力系统及其自动化专业论文）电力系统低频低压切负荷控制的优化与协调.pdf

东南大学博士学位论文 ( 1 ) 装置布点的优化：综合违规母线( 违规严重程度，不可中断负荷量及代 价) 和控制母线( 控制灵敏度，可中断负荷量及代价) 的各种因素，提出控制母线 贡献度的概念，按控制母线对所有不安全故障的综合贡献度动态排序优化装置布 占 j 、 ( 2 ) 首轮l s 初值优化：兼顾有效控制母线和安全裕度对故障进行排序的基 础上，从有效控制母线数最少和故障严重程度最小的故障开始，按控制母线对单一 故障的贡献度逐个故障地确定l s 点和l s 量，并将已有整定结果作为场景，动态 更新控制母线的贡献度排序。计及后续故障整定结果对较早处理故障的贡献，将后 续故障的整定结果作为固定场景校核、修正前面故障的整定结果，迭代优化首轮初 值； ( 3 ) 后续轮l s 优化：在首轮初值优化的基础上以多工况下各故障的欠切风 险和过切风险代价之和最小为目标进行后续轮次的优化，通过替代前一轮l s 量的 机会性价比对控制母线进行动态排序，优先在机会性价比高的控制母线优化整定后 续轮l s 量，迭代求取所有控制母线的后续轮l s 量，直到目标函数不再明显变化 为止； ( 4 ) u f u v l s 的协调：单独优化基础上，分析暂态频率电压跌落时空分布 特性后，提出按“解耦优化迭代协调”方式协调u f l s 和u v l s ，通过u f u v l s 方案的迭代充分考虑了u f u v l s 间的交互影响，保证了系统的安全性和l s 控制 的经济性。 对实际系统u f u v l s 方案的优化与协调，验证了上述算法的有效性和优越性。 本研究工作受到国家自然科学基金重大项目( 5 0 5 9 5 4 1 3 ) 和国家电网公司科技 项目( s g k j 【2 0 0 7 】9 8 & l8 7 & 2 0 0 9 】) 支持，本文的研究成果对实际工程l s 控制的 协调优化整定具有重要的理论和现实意义。 关键词：校j f 控制；第三道防线；低频切负荷；低压切负荷；量化分析理论；控制 的负效应；风险优化；协调优化；混合优化 u a b s t r a c t o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no f u n d e r f r e q u e n c y 加n d e r - v o l t a g el o a d s h e d d i n gc o n t r o l a bs t r a c t c o r r e c t i v ec o n t r 0 1 w h i c hi sb a s e do nt r a j e c t o r y d r i v e n d e c e n t r a l i z e da n df e e d b a c k c o n t r 0 1 i st h el a s td e l e n s e l i n ef o rd e f e n d i n gb l a c k o u t s i ti sn o to n l yt h ee f f e c t i v e m e a s u r eo fm a k i n gu pt h ed e f i c i e n tc o n t r o lo fp r e v e n t i v ea n de m e r g e n c yc o n t r o l s b u t a l s ot h ek e ym e a s u r eo fc o p i n gw i t ht h ee x t r e m e l ys e v e r ef a u l t sw i t hs i n a i lp r o b a b i l i t y t h ei m p o r t a n c eo fo p t i m i z e d c o o r d i n a t e d a d a p t i v ec o r r e c t i o nc o n t r o li ss e l f - e v i d e n tf o r g u a r a n t e e i n gt h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo f p o w e rs y s t e m s a sa ni m p o r t a n tp a r to fc o r r e c t i v ec o n t r 0 1 u n d e r - f r e q u e n c y u n d e rv o l t a g el o a d s h e d d i n g ( u f u v l s ) ，d r i v e nb y t h ei n s e c u r et r a j e c t o r i e so fu n d e r - f r e q u e n c yo r u n d e r - v o l t a g e i m p r o v e st h eg l o b a ls e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo ft h ep o w e rs y s t e m sb y a c t i v e l ys h e d d i n gm i n i m u ml o a d t h ec o n v e n t i o n a ls e t u pm e t h o df o ru f u v l si sb a s e d o nt h es i n g l e m a c h i n es i n g l e 1 0 a dm o d e la n dc a n n o ts a t i s f yt h er e q u i r e m e n to fm o d e m p o w e rs y s t e m s t r a n s i e n tu v l si sn e e d e df o rt r a n s i e n tv o l t a g es e c u r i t y o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fl o a ds h e d d i n g 化s ) b a s e do nr i s km a n a g e m e n t a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st h e o r yf o rt h ed i s t u r b e dt r a j e c t o r i e si st h em a i nd e v e l o p i n g t r e n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i st h e o r yc a np r o v i d et h ei n f o 舯a t i o no fs e c u r i t yo rs t a b i l i t y m a r g i na n dc o n t r o ls e n s i t i v i t i e so rc o s t p e r f o r m a n c er a t i o s oa st ol a yat h e o r e t i c a l f o u n d a t i o nf o rg u i d i n gt h ed i r e c t i o no fo p t i m i z a t i o na n di n v e s t i g a t i n gc o n t r o l m e c h a n i s m s r i s ki n t e g r a t e sn o n d e t e r m i n i s t i c s e c u r i t ya n de c o n o m i c a lf a c t o r si n t o u n i f i e dm o n e t a r yd i m e n s i o n u s i n gt h eo p t i m a lc o n t r o lc o s tt or e f l e c te c o n o m i cl o s sd u e t ot h es y s t e mi n s e c u r eo ri n s t a b i l i t y , i no t h e rw o r d s u s i n gc o n t r o l l a b l eo u t a g e st or e p l a c e t h eu n c o n t r o l l a b l eo u t a g e sc a nt u r nt h er i s ka s s e s s m e n tr e a l i z a b l e o p t i m i z a t i o na n d c o o r d i n a t i o nb a s e do nr i s km a n a g e m e n tc a nr e a l i z et i l ed e c i s i o n m a k i n gi n t e g r a t e d s e c u r i t ya n de c o n o m i c s o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no ft r a n s i e n tu f u v l si ss t u d i e di nt h i sp a p e r , t h e m a i nw o r ki n c l u d e st h ef o l l o w i n g a s p e c t s ： c o n c e r n i n gt h e ? t i m e s p a c e - p h y s i c s r i s km a n a g e m e n to ft h en o n - a u t o n o m o u s n o n l i n e a rc o n t r o lo fu f 厂u v l s ，t l l i sp a p e rr e v i e w si t se s s e n t i a l s ，c h a r a c t e r i s t i c s p r o b l e m s o l v i n gt e c h n i q u e s c u r r e n ts t a t u sa n dp r o s p e c t s t h e f a c t o r si n c l u d et h e o b i e c t i v ef u n c t i o n ，c o n s t r a i n t s ，f a u l ts e t ，c o n t r o lm o d e s ，c o n t r o l l e rl o c a t i o n ，e x e c u t i n g m o m e n ta n do p t i m i z a t i o ns t r a t e g i e s an e wm e t h o d o l o g yi sp r o p o s e d w h i c hi sb a s e do n r i s km a n a g e m e n ta n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sf o rt h et i m er e s p o n s ec u r v e s f u r t h e r m o r e i t i sp o i n t e do u tt h a tt h em e c h a n i s mo fl o a ds h e d d i n gs h o u l db ei n v e s t i g a t e d c o o r d i n a t i o n b e t w e e nu f l sa n du v l s t h a tb e t w e e nf e e d b a c ka n df e e d f o r w a r dc o n t r o l s a n dt h a t a m o n gt r a n s i e n tl s m i d d l e t e r ml sa n dl o n g t e r ml ss h o u l db er e a l i z e d a f t e ru n c o v e r i n gt h en e g a t i v ee f f e c t so fa n g l es t a b i l i t yc o n t r o li n19 9 7 ，n e g m i v e e f f e c t so fl sc o n t r o lo nt r a n s i e n t 行e q u e n c ya n dv o l t a g es e c u r i t yw e r ed i s c o v e r e d b a s e d o ne e a ca n dt h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i st h e o r yo ft r a n s i e n tf r e q u e n c ya n dv o l t a g es e c u r i t y ， t h em e c h a n i s mo ft h en e w l yu n c o v e r e dn e g a t i v ee f f e c t si sd e e p l yi n v e s t i g a t e db y a n a l y s i so ft h ea c t i v ea n di n a c t i v ee f f e c t so fl sc o n t r o ld u et ot h ef r e q u e n c yo rv o l t a g e 1 1 i 东南大学博士学位论文 r e g u l a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so ft h ep o w e rl o a d t h ec o r r e c t n e s so ft h em e c h a n i s mi sv e r i f i e d b ya c t u a lc o n t r i b u t e dl s t h em o r et h eo s c i l l a t i o na m p l i t u d eo fp o w e ra n g l e si n c r e a s e s ， t h em o r es e v e r e l yt h ev o l t a g ed i p s i ti sp o s s i b l et oc a u s em o r es e v e r ev o l t a g ed i pd u et o s h i ro fo s c i l l a t i o nc e n t e ra f t e rl s i na d d i t i o n a f t e ro u t a g e so fg e n e r a t o ru n i t si n r e c e i v i n g e n ds y s t e m s u f u v l si ns e n d i n g e n ds y s t e m sm a yl c a dt op o w e ra n g l e i n s t a b i l i t y a3 m a c h i n e9 b u sc a s ew h i c hi se a s yt or e p r o d u c ei sg i v e n a n da l s ot h e c a s e so fp r a c t i c a lp o w e rs y s t e m sa r eg i v e n a f t e rt h es t u d yo nt h en e g a t i v ee f f e c t so f u f u v l s t h ec o m p l e x i t yo fp o w e rs y s t e ms t a b i l i t yi se x p l o r e d ，a n dt h er o b u s t n e s so f o p t i m a ll sc o n t r o li si m p r o v e d o p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o no fu f l sa n du v l si s ah y b r i do p t i m i z a t i o n p r o b l e mi n v o l v i n gd i s c r e t ea n dc o n t i n u o u sv a r i a b l e s ，c o n s i d e r i n gm u l t i - c o n d i t i o n ， m u l t i s c e n a r i o m u l t i c o n t r 0 1 b u sa n dm u l t i s t e p c o n t r 0 1 i th a ss t a b i l i t yc o n s t r a i n t so f t h eh i g h d i m e n s i o n a l 。t i m e v a r y i n g ，n o n l i n e a rd i f f e r e n t i a la l g e b r a i ce q u a t i o n s ，i n c l u d i n g b o u n d e ds t a b i l i t yo fp o w e ra n g l e sa n do s c i l l a t i o nd a m p i n g a sw e l la st h ee x c u r s i o n a c c e p t a b i l i t yo fa l g e b r a i cv a r i a b l e s i ti sd e c o u p l e di n t ot h ef o l l o w i n gs u b p r o b l e m s ： ( 1 ) e q u i p m e n tp l a c e m e n to p t i m i z a t i o n ：i n t e g r a t i n g v a r i o u sf a c t o r so f v i o l a t i o n b u s ( s e c u r i t ym a r g i n u n i n t e r r u p t i b l e l o a d c a p a c i t y a n di t s c o s t ) a n d c o n t r o l b u s ( c o n t r o ls e n s i t i v i t i e s ，i n t e r r u p t i b l el o a dc a p a c i t ya n di t sc o s t ) ，c o n t r i b u t i o n d e g r e e so fc o n t r 0 1 b u s i sp r o p o s e d t h ee q u i p m e n tp l a c e m e n t sa r eo p t i m i z e db y d y n a m i c a l l ys c h e d u l i n gt h ec o n t r o lb u s e sa c c o r d i n gt ot h e i ri n t e g r a t e dc o n t r i b u t i o n d e g r e e st oi n s e c u r ef a u l t s w h e ns o m ef a u l ti ss e c u r e c o n t r i b u t i o nd e g r e e so ft h e c o n t r 0 1 b u s e ss h o u l dd e d u c tt h ec o n t r i b u t i o nt ot h ef a u l t ，a n dt h ec o n t r o lb u s e ss h o u l db e r e s c h e d u l e d ； ( 2 ) o p t i m i z a t i o nf o rt h ei n i t i a lv a l u eo ft h ef i r s ts t e p ：a f t e rr a n k i n gt h ef a u l t sb y c o n s i d e r i n gt h ee f f e c t i v ec o n t r o lb u s e sa n ds e c u r i t ym a r g i n s t h ei n i t i a lv a l u eo ft h ef i r s t s t e pi si t e r a t i v e l yo p t i m i z e di ns e q u e n c eo ff a u l t sb yd y n a m i c a l l ys c h e d u l i n gt h ec o n t r o l b u s e sa c c o r d i n gt ot h e i rc o n t r i b u t i o nd e g r e e st os i n g l ef a u l t t h es u b s e q u e n tf a u l t st ob e p r o c e s s e dt a k ei n t oa c c o u n tt h er e s u l t so fp r e v i o u sp r o c e s s e df a u l t s ，a n dt h ec o n t r i b u t i o n o fs u b s e q u e n tp r o c e s s e df a u l t st op r e v i o u sp r o c e s s e df a u l t si st a k e ni n t oa c c o u n tb y i t e r a t i v em e t h o d ( 3 ) o p t i m i z a t i o nf o rt h es u b s e q u e n ts t e p sl o a ds h e d d i n g ： o p t i m i z i n g1 0 a d s h e d d i n go fs u b s e q u e n ts t e p sa c c o r d i n gt oo p p o r t u n i t yc o s t - p e r f o r m a n c er a t i oo f 也e c o n t r 0 1 b u s e sa f t e ro p t i m i z a t i o nf o rt h ei n i t i a lv a l u eo ft h ef i r s ts t e p t h es u mo f o v e r - s h e d d i n gr i s ka n du n d e r s h e d d i n gr i s ko fd i f f e r e n tf a u l t si na l lo p e r a t i o nc o n d i t i o n s i st a k e na st h eo b i e c t i v ef u n c t i o n f i r s t l y , l o a ds h e d d i n go fs u b s e q u e n ts t 印sa tt h e c o n t r o lb u sw h i c hh a sm a x i m u mo p p o r t u n i t yc o s t p e r f o r m a n c er a t i oi so p t i m i z e d a n d m a to fa l lc o n t r 0 1 b u s e si si t e r a t i v e l yo p t i m i z e db yd y n a m i c a l l ys c h e d u l i n gc o n t r o l - b u s e s b a s e do no p p o r t u n i t yc o s t p e r f o r m a n c er a t i o s u n t i lt h ev a l u eo fo b j e c t i v ef u n c t i o nd o e s n o tc h a n g ea n y m o r e r 4 ) c o o r d i n a t i o no fu f u v l s ：b a s e do ni s o l a t e do p t i m i z a t i o no fu f 刖f v l sa n d a n a l y s i so fe a c ht i m e s p a c ec h a r a c t e r i s t i c so ft r a n s i e n tf r e q u e n c ya n dv o l t a g ed i p ，t h e “d e c o u p l e do p t i m i z a t i o n i t e r a t i v ec o o r d i n a t i o n ”a l g o r i t h mi sp r o p o s e da n du s e dt o c o o r d i n a t eu f l sa n du v l s t h ei n t e r a c t i o no fu f ，u v l si st a k e ni n t oa c c o u n tb y i t e r a t i o nb e t w e e nu f l sa n du v l so p t i m i z a t i o n a n dt h ef i n a lu f u v l ss c h e m e r e a l i z e st h es e c u r i t ya n de c o n o m i c so fl sc o n t r 0 1 t h ee f f e c t i v e n e s sa n da d v a n t a g e so ft h eo p t i m i z a t i o na n dc o o r d i n a t i o na l g o r i t h m s h a v eb e e nv e r i f i e db yt h ec a s eo fa c t u a lg u a n g d o n g x i a n g g a n gp o w e r s y s t e m a b s t r a c t t h i sw o r ki sj o i n t l ys u p p o r t e db yn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c ef o u n d m i o no fc h i n a ( n o 5 0 5 9 5 4 13 ) a n ds t a t eg r i dc o r p o r a t i o no fc h i n a ( n o s g k j 2 0 0 7 1 9 8 & 1 8 7 & 2 0 0 9 ) t h er e s e a r c hw o r ki so fs i g n i f i c a n c eb o t ho nt h e o r ya n di np r a c t i c et oo p t i m i z a t i o na n d c o o r d i n a t i o no fl sc o n t r o li ne n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：c o r r e c t i v e c o n t r o l ；t h et h i r d - d e f e n s e l i n e ；u n d e r - f r e q u e n c y l o a d s h e d d i n g ( u f l s ) ；u n d e r - v o l t a g el o a ds h e d d i n g ( u v l s ) ；q u a n t i t a t i v ea n a l y s i st h e o r y b a s e do nd i s t u r b e dt r a j e c t o r i e s ；n e g m i v ee f f e c t so fs t a b i l i t y c o n t r o l ；r i s kb a s e d o p t i m i z a t i o n ；c o o r d i n a t i o n ；h y b r i do p t i m i z a t i o n v 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：垒墨查 e t 期：塑2 ：土j7 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：翌避 导师签名： 日期：研多，7 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的背景和意义 1 1 1 电力系统发展与面i 临的挑战 自1 9 世纪8 0 年代应用电能开始，极大地推动了社会生产力的发展，改变了人 类的社会生活方式，使2 0 世纪以“电世纪”载入史册。2 0 世纪中叶以来出现的集发 电、变电、输电、配电、用电于一体的大电力系统是一切工业体系中空间跨度最广、 时间协调要求严格、层次分工极为复杂的人造实体工程系统，是人类工程科学史上 最重要的成就之一。电力系统的出现和发展推动了人类文明的加速前进，带动了一 系列科学技术革新和进步。随着当今经济、社会的快速发展以及科学技术的进步， 以能量流、信息流和资金流为要素的现代电力系统也面临着前所未有的变革与挑 战，主要体现在以下几个方面： 首先，电力能源需求伴随着经济持续快速的发展急剧增长，导致电网规模越来 越大，且结构日趋复杂，系统不断向超高压、远距离、大容量方向发展。以我国为 例，三峡电站开始投入运行，不仅实现了国内主要大电网的交直流互联，形成了“西 电东送，北电南送”的超大规模电力系统，而且国内两大电力公司在电网互联上“南 北开花”即将实现跨国互联，北边国网公司与俄罗斯统一电力系统股份公司联网实 现俄罗斯向中国供电，南边南方电网公司与包括越南、老挝、泰国等在内的东南亚 国家电网互联实现电力输出，一边是引进来，一边是输出去，这对缓解我国电力资 源相对匮乏、优化资源配置起到了积极作用。但是跨区互联的发展在实现资源互补 促进经济发展的同时，也对电力供应的物理安全稳定性提出了挑战，互联不但使系 统的动态行为更加复杂，也使局部故障波及的范围增大，容易引发相继的大面积停 电事故。我国电网结构依旧薄弱、大容量远距离输电、弱互联和存在电磁环网的现 状使得提高电网的安全性和经济性迫在眉睫。目前特高压电网( 1 0 0 0 k v 交流和 + 8 0 0 k v 直流) 的建设有利于缩短电网之间的电气距离，加强系统之间的互联i l j ， 但系统罩任何一部分发生自然灾害或一个偶然的误操作、元件拒动都会波及全网， 而且当特高压电网还不够坚强时，新形成的电磁环网也会制约电网的安全稳定性， 这些因素都增加了全网发生大规模停电事故的风险，且广域信息关联程度的增强使 系统的安全稳定分析与控制决策更加复杂，不再能简单采用原先外部等值模型。 其次，电力市场化体制的改革，终结了传统从发电到配电都属一个利益实体的 垂直管理模式，打破垄断，放开管制，引入竞争，使电力作为一种特殊的商品进行 交易，发电侧、输电侧、配电侧出现了许多具有独立经济利益的运营商，他们都在 追求自己的经济利益最大化。电力市场的出现使得系统的运行工况由市场需求来决 定，系统间大量的电能交换和交易、不可预测的潮流和线损等因素都增加了运行调 度的不确定性，工程师们更容易遇到离线分析没有考虑到的工况，另一方面，在各 利益体追求自己利益最大化的同时，容易使得系统运行条件更加紧张，接近系统的 物理稳定极限。保证电力市场化条件下安全可靠地供电必须同时满足电力市场稳定 性和电力系统物理稳定性的要求，电力市场以电力系统为物理基础，电力系统又以 电力市场为运营模式，物理系统的稳定程度通过对电网输电能力的限制而影响电力 市场竞争的充分性，进而影响电力市场的稳定性，电力市场的运营通过对阻塞的管 东南大学博士学位论文 理来影响电力系统的物理稳定性，电力市场稳定性和物理稳定性相互影响、相互制 约、彼此密切相关，任一方的稳定问题都会影响另一方面的稳定性，都会带来严重 的社会问题，甚至危及国家的安全。市场化条件下市场稳定性和物理稳定性的相互 影响和制约关系对电力系统稳定分析、运行调度构成巨大的挑战【2 - 3 1 。 再者，基于提高供电可靠性和节能环保的考虑，现代电力系统的另一个发展趋 势是分布式发电和微型电网的兴起 4 1 。分布式发电也称分散式发电或分布式供能， 一般指将相对小型的发电装置( 功率为数k w 至5 0 m w ) 分散布置在用户负荷现场 或用户附近的发电供能方式，发电装置一般采用光伏电池、风力发电、太阳能发电、 微型水电、燃料电池、小型燃气轮机、以及超级电容、飞轮、蓄电池等储能装置等。 分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布延缓了 输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互为备用也使供电可靠性 得以改善。为协调大电网与分布式电源之间在系统故障时控制方面的矛盾，充分挖 掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，在本世纪初，学者们提出了微电 网的概念，微电网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结 合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。它们接在用户侧。具 有低成本、低电压、低污染等特点。微电网既可与大电网联网运行，也可在电网故 障或需要时与主网断开单独运行。分布式发电和微电网技术的发展在充分利用地域 清洁能源维持电力功率的就地平衡、保持重要用户的供电可靠性方面配合大电网做 出了重要贡献，但是大量分布式电源的接入对电力系统的功角、频率、电压、谐波 等造成冲击，显著地影响系统的安全稳定与控制。 因此，不仅需要对各种分布式 发电或微电网接入大电网的相关技术进行研究，而且对大电网安全稳定的影响以及 相应控制措施的制定也需要进行大量的研究。 另外，直流输电、f a c t s 以及分布式发电装置的投入，引入了大量的电力电 子设备，增加了系统的非线性程度。同时系统负荷侧也引入各种控制环节，使得负 荷的动态特性越来越复杂，这导致了电力系统的稳定问题更加复杂，给稳定分析与 控制带来一定的挑战p 叫。 当今电力系统互联和市场化的大背景下，电力系统的安全稳定性不仅取决于物 理系统本身的静态和暂态输电能力限制，而且与电力市场的稳定性密切相关，再加 上输电网中大量分布式电源或微电网的接入和强非线性电力电子设备的投入，使得 系统的安全稳定问题更加复杂，如果再遇上极端自然灾害( 如持续冻雨、强台风、 大地震等) 的影响，那电力系统的安全稳定更是雪上加霜。某一时间和空间上，一 个偶然的物理的、经济的或自然界的扰动，稍有不慎都可能引发灾难性的一般性或 群发性相继大停电事故。近年来，世界范围内发生了多次大停电事故，给国民经济 和社会造成了巨大的损失，这就需要我们以这些历史教训为素材，归纳总结大停电 事故的特点、规律和机理，结合物理的、经济的、自然的信息在不同的时间和空间 上进行控制的决策，尽早阻断系统多米诺骨牌式的倾覆，最大程度地降低对社会和 经济造成的损失。 1 1 2 大停电事故及其特点 1 1 2 1 世界范围内的大停电事故 进入二十世纪以来，为了适应社会和经济的蓬勃发展电力系统得到了高速发 2 第一章绪论 展，同时也给电力系统的安全稳定分析与控制带来极大的挑战，世界范围内发生的 多次大停电事故给社会和经济带来巨大的损失。反过来这些大停电事故对电力研究 者也是极好的案例，为研究电力系统大停电事故的特点、规律、机理以及相应的保 护与控制措施提供了宝贵的材料。以下列举一些国内外典型的大停电事故，其它的 大停电事故参见文献【7 - 8 】。 ( 1 ) 国内大停电事故 我国1 9 9 0 年9 月2 0 日发生广东电网大面积停电事故，事故起因是2 2 0 k v 芳 顺线( 芳村一顺德) a 、c 相雷击短路接地故障，但由于芳顺线保护拒动，引发一系 列的线路保护误动或拒动，造成3 个2 2 0 k v 变电站和1 3 条2 2 0 k v 线路停电，黄埔 发电厂4 台机组与系统解列，1 5 m i n 后棠下郭塘线严重过载对跨越的1 0 k v 线路放 电而跳闸，造成粤北电网与主网解列，粤北电网发生大功率缺额，但u f l s 装置没 有动作，最终发生频率崩溃。事故使广州、佛山、清远、肇庆、韶关5 个市部分或 全部停电，损失负荷8 0 0 m w 。 河北电网1 9 9 2 年1 月1 5 日由于羊范变电站人员误操作事故发展为系统性的恶 性振荡事故，造成u f l s 装置动作和低电压甩负荷，共损失负荷8 4 3 m w 。 1 9 9 4 年5 月2 5 日南方电网( 云南电网未接入) 大亚湾核电1 号机进行保护系 统试验时发生故障跳闸引发系统功率振荡，导致贵州一天生桥系统与广西广东一 香港系统解列，且造成部分机组因低压、高频、失步保护跳闸，系统发生低频切掉 大量负荷，事故中共有3 台发电机组跳闸，损失7 2 5 m w 的有功出力，切掉负荷 1 7 3 0 m w 。 台湾电力系统1 9 9 8 年7 月2 9 日因山体滑坡致2 3 6 号铁塔倾斜，相应3 4 5 k v 同杆双回线跳闸，导致南电北送通道上发生大量潮流转移，破坏了系统的功角稳定， 南部与中部系统解列，中北部发生大功率缺额频率急速下降，u f l s 措施未能阻止 频率的下降，最终发电机短时间内相继跳闸，系统频率崩溃，南部电网部分火电及 核电机组因高频跳闸。 海南电网2 0 0 5 年9 月2 6 日在持续2 0 h 的1 2 级强台风下，2 2 0 k v 线路跳闸5 条次，11 0 k v 线路跳闸2 6 条次，由于3 5 k v 及以下配电设备受损和主网l1 0 k v 、2 2 0 k v 线路大量发生永久性故障跳闸，事故后海南全网崩溃，仅剩金海浆纸自备厂孤网运 行自带厂内负荷、牛路岭2 号和4 号机组解列带厂用电及生活区负荷、部分小水电 孤网运行。随后海南电网紧急启用黑启动预案并获得成功，次日统调负荷恢复到 8 0 以上，至2 0 0 5 年1 0 月1 日3 5 k v 变电站全部恢复供电。本次事故是我国近年 来最大的因自然灾害引发的省级电网大面积停电事故，也是我国第一次因电网大面 积停电而成功实施黑启动的实例，为大停电的恢复控制提供了极其宝贵的经验。 2 0 0 6 年7 月1 日，河南电网由于线路保护装置的误动作和线路过载保护相继 将5 0 0 k v 嵩郑双回线切除，1 7 8 0 m w 的负荷完全转移到电磁环网的2 2 0 k v 线路上， 造成5 回2 2 0 k v 线路过载相继跳闸，发生系统性振荡，振荡范围波及到华中全网 和以交流联网的华北电网，由于西北、华东、南方对华中电网都是通过直流联网， 所以都不受到事故波及影响。事故中共2 6 台发电机组跳闸，损失出力6 0 0 0 m w ， 华中和华北的弱联系单5 0 0 k v 联络线手动解列，使华中电网的正常频率从5 0 h z 下 降到4 9 1 h z ，低频切除负荷近2 5 8 0 m w 。这次华中电网事故虽未造成全网大停电， 但却是2 0 年来我国电网事故中波及范围最广、跳闸发电机组最多的罕见电网事故。 东南大学博士学位论文 2 0 0 8 年1 月初，我国华中、华东、南方等区域遭遇了罕见的持续低温、雨雪 和冰冻极端天气，全国共有1 4 个省级( 含直辖市) 电网( 约占全国省级( 直辖市) 电网总数的4 3 ) 、近5 7 0 个县的用户供电受到不同程度的影响，先后造成超过 3 6 0 0 0 条1 0 k v 以上的电力线路、2 0 0 0 多座3 5 k v 及以上变电站群发性停运【9 】，有 些地区直到3 月底才基本恢复供电，造成的损失难以估计。 (