电力系统稳定

1、1、 设置解列点将系统解列成几个独立的部分，尽量做到每个独立的部分发电和负荷基本平衡这是不得已的临时措施，一旦将各部分运行参数调整好后，要尽快并列运行2、短期异步运行和再同步的可能性 调整调速器，减小平均转差率，造成转差率过零的条件调整调速器，减小原动机机械功率，造成偏离稳定异步运行的平衡点，将会引起振荡，振荡就可能出现转差率过零。 调节励磁增大电动势，即增大同步功率，以便使机组进入持续同步状态转差率过零，增大电动势，会增加减速面积，使机组恢复稳定。电压稳定（voltage stability）：指系统维持电压的能力，即系统在正常运行或扰动发生后，若负荷导纳增大，负荷功率亦随之增大，且功率和电

2、压都能保持在一个可控且可接受范围的能力。电压失稳（voltage instability）：在扰动（故障、负荷的缓慢变动等）发生后，电力系统一些母线的电压出现了急剧的、不可逆转的下降。电压崩溃（voltage collapse）：是指由于电压不稳定所导致的系统大面积、大幅度的电压下降过程。初始的电压失稳往往是一个局部现象，但当采取的控制措施不得当时，可能引发系统的电压崩溃。功角稳定性，即发电机保持同步的能力，由同步发电机的转矩平衡所决定。电压稳定性，即系统中的所有母线都持续保持可接受的电压的能力，由系统的无功功率平衡所决定。电压稳定性：电力系统在给定运行状态下，受到一个给定扰动后，负荷电压达到

3、扰动后平衡点的电压值，此时系统扰动后的状态位于系统扰动后稳定平衡点的吸引域内。小扰动电压稳定性：电力系统在给定运行状态下受到一个小扰动后，负荷节点的电压值等于或接近于扰动前平衡点的电压值。提高电压稳定性的方法：1提高系统电压稳定性应从电网规划及系统运行等多方面入手。2加强系统网架结构的建设，特别是从发电侧向负荷侧输送无功功率的能力应引起重视。3加强受端系统电源建设，从根本上提高系统的电压稳定性。4合理的选择并联电容器、静止无功系统及有可能还包括同步调相机的组合，而使无功补偿更为有效。5增加快速响应的无功备用容量，提高系统的电压稳定性。6在一些情况下，减少特定发电机的有功出力可以获得更多的无功功

4、率。7实际应用中，应合理地采用带负荷调节分接头的变压器。8低压减载是解决电压稳定性问题的重要后备手段。9开发出具备强大功能的电压安全监控软件将极大的提高电力系统安全运行的水平，使电力系统运行能够防患于未然。10掌握一个实际系统的负荷特性的详细资料，对系统的规划运行意义重大。11负荷模型的粗糙已经成为制约仿真准确程度的关键因素。12研究解决如何建立符合实际情况的负荷模型，做好事故预案将极大的提高电力系统运行的稳定性。频率稳定：是电力系统在遭受严重扰动导致系统发电-负荷出现严重不平衡时，频率能够保持或恢复到允许的范围内不发生频率崩馈的能力，是电力系统稳定的重要组成部分。长期频率稳定主要评价系统暂态

5、过程结束后系统的稳定频率是否满足系统长时间运行要求。暂态频率稳定主要评价暂态过程中系统频率变化是否满足系统和设备的短期安全稳定约束，关注频率是否会发生持续下降而引发频率崩溃。电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。一次调频的特点是响应速度快，但是只能做到有差控制。二次调频，也称为自动发电控制（AGC），是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率

6、稳定的要求。二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。三次调频的实质是完成在线经济调度，其目的是在满足电力系统频率稳定和系统安全的前提下合理利用能源和设备，以最低的发电成本或费用获得更多的、优质的电能。低频减载：频率稳定与有功平衡密切相关，维持系统频率稳定的核心是维持发电与负荷平衡。低频场景下，系统发电低于负荷，频率稳定控制方法是快速增加有功供给和降低有功消耗以平衡发电与负荷。低频减载是一种重要的频率稳定控制措施，防止电力系统出现频率崩溃，是电力系统第三道防线的重要内容。当电力系统因发电和用电负荷的需求之间出现缺额而引起频率下降时，按照事先整定的动作频率值，依次将系统中

7、预先安排好的一部分次要负荷切除，从而使系统有功功率重新趋于平衡，频率得到回升。基本要求：（1）应根据具体的系统可能发生的最大功率缺额由调度确定切除容量。（2）应尽可能少地切除负荷。即按频率分级切除。（3）第一级的确定应兼顾系统的稳定性和供电的可靠性，最后一级的确定由系统允许的最低频率确定。（4）装置的动作要有选择性和时限性（0.5s）。低频减载装置存在的主要缺点：用频率作为起动元件，动作较慢。近年来频率测量技术的进步，测频继电器的发展为低频减载提供了有力的手段。按固定值切除负荷，在不同的故障下会产生过切或欠切现象。对此，有的国家正发展用计算机控制的综合型减载稳定装置。工作方式：事先算出系统中各

8、种假想事故所需切除的相应负荷，存入计算机，一旦当系统发生事故，立即查表选出切除负荷值，动作执行。这种新型装置在动作原理上没有时延，一般能保证故障后0.2秒内发出减负荷指令。同步振荡是功角失稳，但是工作频率仍是工频50Hz。次同步振荡的频率是是小于工频，但是又远大于低频振荡的0.5-2Hz，即为次同步频率的振荡。目前所采用的串联电容补偿大规模送出系统很容易在发电机组引发次同步振荡，对轴系损害很大。主要形成的原因有电气部分的感应发电机效应，自励磁，还有扭转作用以及暂态扭矩放大等；另外FACTS装置以及励磁调速系统、HVDC等也可能会引发次同步振荡，需要加装相应的抑制次同步振荡的装置。大型汽轮发电机

9、组的转子轴系具有弹性，由于机械和电气的相互作用，在特定条件下会自发振荡。输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装，发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步振荡（SSO）现象。有时也发生在发电机非同期并列或系统发生不对称短路等大扰动后的暂态过程中。次同步谐振产生的原因1）感应发电机效应假设发电机转子以常速旋转，由于转子的转速高于由次同步电流分量引起的旋转磁场的转速，在次同步频率下从电枢终端看去转子电阻呈负值。当这个视在负值电阻超过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时，就会发生电气自振荡，这种自激振荡认为是由过电压和过电流引起的。2

10、）扭转相互作用设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡，fm能导出电枢电压分量频率fem，其表达式为fem=fo+fm，当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时，电枢电流产生一个磁场，该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩，这使次同步电压分量导致的次同步转矩得以维持。如果次同步频率分量和转子转速增量的相位相同，而且等于或超过转子固有机械阻尼转矩时，就会使轴系的扭振加剧。电气和机械系统之间的相互作用就被认为是扭转相互作用。3）暂态力矩放大作用当系统发生干扰时，电磁转矩就会施加于发电机转子上，使发电机轴段承受转矩压力。串联电容补偿输电系统中的干扰，会造成在fo-fer频率下的电磁转矩振荡。如

11、果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率fn，会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故障转矩，这是由电气和机械自然频率之间的振荡引起的，称为暂态转矩放大效应。4）由电气装置引起的次同步振荡（1）交流输电产生次同步震荡的原因分析输电系统为了提高输电能力和增加瞬态稳定性，有时在电网中串联补偿电容，使整个电网形成R-L-C 回路，此回路将发生次同步谐振。次同步谐振是电力系统的一种运行状态，在这种状态下，电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振荡频率交换能量。由次同步谐振导致的感应发电机效应，可能出现负阻尼，使次同步电气振荡不衰减或增强。当次同步电气振荡频率e

12、f 与机组轴系某阶扭振固有频率n f 互相耦合，即e n N f + f = f （ N f 为工频），将产生次同步机电谐振。（2）直流输电产生次同步振荡的原因分析高压直流输电（HVDC）引起SSO 的原因在于直流控制器的作用。发电机转子上微小的机械扰动，将引起换相电压尤其是其相位的变化。在等间隔触发的HVDC 系统中，换相电压相位的偏移，会引起触发角发生等量的偏移，从而使直流电压、电流及功率偏离正常工作点。次同步振荡的抑制方法: 抑制措施大体可以分为4类：滤波和阻尼、继电保护及监测保护、系统开关操作和机组切除、发电机组和系统的改造。1）静态滤波器 2）动态滤波器 3）励磁系统阻尼器 4）静止

13、无功补偿装置（SVC）5）可控串联补偿装置（TCSC） 6）静止同步串联补偿器（SSSC） 7）其他FACTS装置l 1）继电保护装置 2）扭振监测装置次同步振荡会使轴系产生很大的扭矩，严重情况下可能会导致大轴出现裂纹甚至断裂，或因反复承受较大转矩造成疲劳积累，使轴系寿命降低。因此，对次同步振荡进行准确的分析和计算，采取有效的监视、防止和保护措施是非常重要的。在小扰动的作用下，发电机转子发生持续的摇摆，同时输电线路的功率也发生相应的振荡，振荡频率在0.12.5Hz之间，这种振荡称为低频振荡。在两个区域系统之间的联络线上，发生低频振荡的频率最低，约为0.10.6Hz。称为区域低频振荡。在两个地区

14、之间的联络线上，发生振荡频率在0.7 1.2Hz左右的低频振荡，称为地区低频振荡。在发电机与系统之间的联络线上，发生低频振荡的频率最高，约为1.32.5Hz。称为本机低频振荡。低频振荡的现象和特点低频振荡时，发电机满负荷运行或线路重载；减少出力，低频振荡现象将消失。低频振荡时，发电机的角速度、转矩、有功功率都周期性变化，电压变化不大。 产生低频振荡的原因产生低频振荡的原因是：系统（或发电机）总阻尼小于0。阻尼，阻尼转矩，阻尼转矩系数，阻尼比 具体原因：（1）远距离、重负荷输电，是引起低频振荡第一原因。远距离重负荷输电，使发电机与系统间的总阻尼减少并可能变为负值；（2）高放大倍数的励磁系统，是引

15、起低频振荡第二原因。高放大倍数不但加剧了电气阻尼的减小，而且由于励磁系统和发电机电磁回路本身的滞后特性，使得动态稳定性下降，导致低频振荡的发生。低频振荡的抑制方法有两方面对策：一次系统方面的对策、二次系统方面的对策。一次系统方面的对策（1）增强网架，减少重负荷输电线路，减少送受之间的电气距离。（2）输电线路采用串联补偿电容，减少联系电抗。（3）采用直流输电方案，使送受端之间不发生功率振荡。（4）在长输电线路中部装设静止无功补偿器（SVC）作电压支撑，并通过其控制系统改善系统的动态性能。二次系统方面的对策一次系统的抑制措施，需要很大的投资，在二次系统采取抑制措施，主要有三种方法：（1） 在发电机

16、组上安装PSS（2） 直流输电附加控制提供附加阻尼（3） FACTS装置 长期稳定性分析时假定发电机间的同步功率振荡已得到阻尼平息，系统频率趋于均一。研究重点为伴随系统扰动的较缓慢和较长持续时间的动态现象及其由此造成的有功和无功出力与负荷间的持续失衡过程。火电机组的锅炉、水电机组进水管和导水管等的动态过程、自动发电控制、发电厂和输电系统的保护及控制、变压器饱和以及负荷和网络的非额定效应均可能对此产生重要影响。中期稳定性研究的是暂态响应和长期响应间的转换过程。研究中期稳定时，重点放在发电机间的同步功率振荡、某些缓慢现象的影响以及可能存在的大的电压和或频率偏移。显然，中期稳定与长期稳定的区别是很小

17、的。长期稳定不同于中期稳定之处，在于它假设系统频率是均一的，且快速动态不再值得注意了。原因：通常，中长期稳定性问题与不适当的设备响应、控制和保护设备的协调不良或有功功率无功功率储备不足有关。 由大的电压和频率变化起动的过程和装置的特征时间，其范围从大约几秒钟至几分钟，前者对应于如发电机控制和保护装置的响应，后者对应于诸如原动机供能系统和负载-电压调节器等装置的响应。中长期动态模拟的目的 中长期动态分析的目的包括下列几点： (1)严重扰动的事后分析。这将有助于搞清发生此类事件的内在原因及研究处理措施。 (2)对发电厂经受扰动的能力进行评估。这将有助于搞清设备的响应及控制和保护系统协调中的缺陷。(3)在