引起系统电压崩溃的主要因素

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1、 引起系统电压崩溃的主要因素 第二章现代电力系统的稳定问题 在实际暂态稳定的分析中 我们要考虑电网结构 运行方式和扰动方式等条件 在一定的条件下系统暂态是稳定的 在另一种条件下 系统暂态是不稳定的 第二章现代电力系统的稳定问题 1 电网结构 考虑正常接线方式和检修方式两种 根据 电力系统安全稳定导则 要求 只考虑N 1元件检修 2 运行方式 考虑系统最恶劣的方式下暂态是稳定的 包括正常方式 事故方式和特殊方式 则其它方式均可满足 第二章现代电力系统的稳定问题 3 扰动模式 对于扰动模式 国际上没有严格规定 各国电力系统的情况不同 对暂态稳定分析规定扰动模式也不尽相同 在我国 分三级标准进行了规

2、定 1981年就制定了 电力系统安全稳定导则 当时由于我国的网架结构较为薄弱 2001年又重新修制定了 电力系统安全稳定导则 使我国电力系统暂态稳定又有了进一步提高 第二章现代电力系统的稳定问题 4 故障切除时间故障切除时间为从故障起始时间至断路器断弧的时间 因220KV及以上电压等级电气元件均投入双套主保护 因此考虑主保护 高频保护 投入运行 第二章现代电力系统的稳定问题 我国规程规定 220KV线路 近故障点0 12秒 远故障点0 15秒考虑重合闸动作 330KV线路 近故障点0 1秒 远故障点0 12秒考虑重合闸动作 500KV线路 近故障点0 09秒 远故障点0 1秒考虑重合闸动作 重

3、合闸时间 包括重合闸整定时间和断路器固有合闸时间 第二章现代电力系统的稳定问题 校核暂态稳定 原则上只需按照规定的故障模式进行系统暂态过程计算 当判定扰动去除后 系统可以达到新的或恢复到原来的平衡状态 就可以认为满足了要求 而不必考虑额外的裕度 第二章现代电力系统的稳定问题 但实际上 考虑到系统运行方式的千变万化和与实际分析的运行方式的差异 计算暂态稳定极限时往往留有一定的裕度 第二章现代电力系统的稳定问题 确定系统暂态稳定的极限 实际上是确定系统内每一回重要联络线的暂态稳定极限 第二章现代电力系统的稳定问题 确定的方法是 给定联络线上一个初值 进行暂态过程计算 根据计算结果 对其潮流进行调整

4、 确定该联络线暂态稳定极限后 在此方式下 再按规定的故障模式对相邻元件进行暂态稳定校核 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 暂态功角失步功率振荡曲线 第二章现代电力系统的稳定问题 暂态保持稳定的功率振荡曲线 第二章现代电力系统的稳定问题 暂态功角失步的功率振荡曲线 第二章现代电力系统的稳定问题 三 电力系统的动态稳定性电力系统动态稳定性是指 电力系统受到小的或大的干扰后 在自动调节和控制装置的作用下 保持长过程运行稳定性的能力 第二章现代电力系统的稳定问题 电力系统动态稳定性是电力系统功角稳定的另一种形式 通常指电力系统受扰动后 不发生发散振荡或持续的振荡 动态稳定的判

5、据是在电力系统受到小的或大的扰动后 在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减状态 电压和频率能恢复到允许的范围内 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 动态稳定研究分析的目的是 在给定运行方式和故障形态 包括小扰动和大扰动 下 1 对系统的动态稳定性进行校核 确定系统中是否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式 2 研究系统中敏感断面的潮流控制 提高系统阻尼特性的措施 3 研究并网机组励磁及其辅助控制系统和调速系统的参数优化以及对各种安全稳定措施提出相应的要求 第二章现代电力系统的稳定问题 电力系统安全稳定导则 规定 电力系统在下列情况下 应作长过程的动态稳定分析 1 系统

6、中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系并列运行 2 采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施 3 有大功率周期性冲击负荷 4 电网经弱联络线路并列运行 5 分析系统事故有必要时 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 第二章现代电力系统的稳定问题 对于动态稳定计算分析中 发电机模型要考虑同步发电机的励磁调节系统和调速系统 各种自动调节 自动控制系统的动作特性及负荷的电压和频率动态特性 第二章现代电力系统的稳定问题 动态稳定包括长期稳定和中期稳定 长期稳定和中期稳定二词在电力系统稳定的文献中是相当新的 它是随

7、着互联网的逐步扩大而出现的新的研究课题 第二章现代电力系统的稳定问题 他们被引入是由于需要研究电力系统遭受严重扰动后动态响应问题的结果 严重的系统扰动对电压 频率和潮流的额定值造成很大的偏离 因而引起慢过程控制和保护的动作 这在通常的暂态稳定研究中是不考虑的 第二章现代电力系统的稳定问题 长期稳定集中研究的是伴随大规模的系统扰动而产生的较慢的和长期的现象 以及所造成的大的持续的发电和用电消耗有功功率和无功功率的不平衡问题 长期稳定性研究的时段一般是 几分钟或几十分钟 第二章现代电力系统的稳定问题 中期稳定的研究 集中于发电机之间的同步振荡 包括一些较慢现象的作用以及大的电压或频率的可能偏离等

8、中期稳定性研究的时段一般为10秒至几分钟 第二章现代电力系统的稳定问题 中期稳定性和长期稳定性除了时间段的不同外 关于动态描述也有区别 长期稳定研究的目的是长时间的有功功率和无功功率的不平衡问题 而中期稳定性研究的是发电机之间的同步振荡 第二章现代电力系统的稳定问题 长期稳定通常与系统遭受大扰动包括那些超出系统正常设计标准的故障方式下的系统响应有关 这通常引起逐级连锁反应并将系统解列为几个分开的孤岛 每一岛中的发电机保持同步 第二章现代电力系统的稳定问题 这种情况下稳定问题是每一岛是否能在损失负荷最小的条件下达到一个可接受的平衡状态 在极端的情况下 系统和机组保护作用可能组合成相反的不利情况

9、使岛的全部或部分崩溃 第二章现代电力系统的稳定问题 中长期稳定性分析应模拟详细的发电机模型 负荷模型 继电保护和安全自动装置的动作 第二章现代电力系统的稳定问题 二 电力系统的电压稳定性电力系统的电压稳定性是指电力系统受到小的或大的扰动后 系统电压能够保持或恢复到允许的范围内 不发生电压崩溃的能力 第二章现代电力系统的稳定问题 随着互联网规模越来越大 远距离大容量的输送功率 使电网能够更加合理的利用自然资源 从而赢得电网运行的最大经济效益 但同时由于远距离的输送电力 使电压稳定问题越来越突出 第二章现代电力系统的稳定问题 1983年12月27日 瑞典电网的电压失稳事故 使南部系统的负荷全部失去

10、 1987年1月12日 法国电网的电压失稳事故影响整个西部系统 甩掉1500MW负荷 1987年7月23日 日本东京电力系统的电压失稳事故 损失负荷8168MW 第二章现代电力系统的稳定问题 这些事故都是因为电压失稳而导致大面积长时间停电 造成了巨大的经济损失和社会生活的紊乱 第二章现代电力系统的稳定问题 当电力系统发生故障以后 或由于无功负荷的突然增加或系统运行条件发生了改变 那么 无功需求量突然增加 这些增加的无功需求由发电机和无功补偿装置的无功储备提供 通常 系统有足够的备用 并且运行在一定的电压水平上 但也可能由于事故和系统条件的合并作用 造成不可控制的电压降落 则系统进入电压不稳定状

11、态 第二章现代电力系统的稳定问题 造成电压不稳定的主要因素是系统不能满足无功功率的需要 问题的核心通常是由于无功不能远距离送电 当过大的无功功率和有功功率流过输电网络时 在感性电抗中产生很大的电压降落 使受端系统电压严重降低 第二章现代电力系统的稳定问题 我们在 电力系统稳态分析 中学过 对于一回输电线路 在一定的传输功率下 它的电压降落为 第二章现代电力系统的稳定问题 输送过大的有功功率 使无功损耗增大 从而更增加了输送的无功功率 第二章现代电力系统的稳定问题 事例 甘肃河西电网1984年电压崩溃事故当220KV联络线有功功率从200MW升至220MW时 小网电压急剧降低 第二章现代电力系统

12、的稳定问题 采取的办法 1 切小网负荷 2 P降低 Q增大 线路暂态稳定运行极限为22万kW 静态稳定运行极限为26万kW 最后采取方案2 后果 几分钟后小网电压崩溃 第二章现代电力系统的稳定问题 电压不稳定本质上是一种局部现象 然而它的后果却会给系统带来广泛的影响 严重时 可能导致电压崩溃 引起系统的一部分或整个系统发生严重瓦解 第二章现代电力系统的稳定问题 发生电压崩溃可能有以下几种情况 1 负荷中心附近的大型机组突然退出运行 造成高压联络线严重过载 发电机无功到达极限 机端电压最低 第二章现代电力系统的稳定问题 事例 如图 小网为嘉酒电网 正常大负荷运行嘉峪关330KV电压为320KV

13、网内酒钢自备电厂一台50MW机组故障 嘉峪关330KV电压骤降至290KV 第二章现代电力系统的稳定问题 2 因故障使重负荷线路跳闸 导致剩下的线路增加额外负荷 这将增大线路的无功损耗 当线路负荷高于自然功率时 线路吸收的无功功率会快速增加 因此引起对系统很大的无功功率需求 不正常的 第二章现代电力系统的稳定问题 3 因系统故障 使负荷中心超高压电压水平降低 引起配电系统中变压器自动调整分接开关装置动作 试图恢复事故前配电网的电压水平 每次分接头调整都会导致增加超高压线路的无功负荷 使超高压线路损耗进一步增加 电压水平进一步降低 第二章现代电力系统的稳定问题 每次变压器分接头调整都会造成流经整

14、个系统的发电机的无功输出增加 从而导致许多发电机过负荷 由于发电机无功极限的限制 使机端电压降低 这有可能加重了低压补偿装置有效性的降低 第二章现代电力系统的稳定问题 综上分析 我们可以将引起系统电压崩溃的主要因素总结如下 1 发电机与负荷距离较远 对远距离受电系统要有一定的无功电源支撑 2 在低电压工况下 变压器带负荷调节分接头装置动作 3 不利的负荷特性 电动机在0 75Un的自起动状态 第二章现代电力系统的稳定问题 4 各种控制和保护系统间协调不好 5 过量的使用并联电容器 对受端系统要根据情况选择并联电容器 静止无功补偿器和调相机组合 从而使无功补偿最有效 第二章现代电力系统的稳定问题 问题 在功角稳定性分析中 静态稳定 暂态稳定和动态稳定有什麽区别 电力系统在那种运行情况下 进行那类稳定性分析