电力系统安全稳定计算规范

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1、国家电网安全稳定计算技术规范,2011年11月,国家电网安全稳定计算技术规范Q/GDW404-2010是国家电网公司电力系统安全稳定计算的指导性文件。 适用于国家电网公司所属220kV及以上电力系统的安全稳定计算分析工作。电网经营企业、电网调度机构、电力生产企业、电力供应企业、电力建设企业、电力规划和勘测设计、 科研等单位在开展电力系统安全稳定计算分析时，均应遵守和执行本标准。,主要内容,总则,电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,电力系统安全稳定计算分析的基础条件,安全稳定计算的方法和判据,稳定计算分析和提高稳定性的措施,稳定计算分析的管理,1 总则,1.1为了准确有效地贯彻执行电力系统安全

2、稳定导则，指导并规范各有关部门、企业和单位对运行的或规划的电力系统的安全稳定性进行全面分析研究，提高仿真计算的准确度，全面掌握所研究系统的稳定特性，有针对性地采取切实可行的措施，保障电力系统安全，特制定本规定。,1.2 国家电网公司电力系统安全稳定计算规定： 遵循电力系统安全稳定导则的基本原则； 明确了电力系统安全稳定计算分析的基本内容； 规定了进行电力系统安全稳定计算分析的基本要求、计算方法和稳定性判据。,1 总则,1.3 国家电网公司电力系统安全稳定计算规定适用范围： 适用于国家电网公司所属220kV及以上电力系统的安全稳定计算分析工作。 220kV以下电力系统的安全稳定计算工作可参照本规

3、定的要求进行。 电网经营企业、电网调度机构、电力生产企业、电力供应企业、电力建设企业、电力规划和勘测设计、科研等单位在开展电力系统安全稳定计算分析时，均应遵守和执行本规定。,1 总则,主要内容,总则,电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,电力系统安全稳定计算分析的基础条件,安全稳定计算的方法和判据,稳定计算分析和提高稳定性的措施,稳定计算分析的管理,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.1 安全稳定计算分析的目的和总体要求 2.1.1安全稳定计算分析的目的通过对电力系统进行详细的仿真计算和分析研究，确定系统稳定问题的主要特征和稳定水平，提出提高系统稳定水平的措施和保证系统安全稳定运行的

4、控制策略，用以指导电网规划、设计、建设、生产运行以及科研、试验中的相关工作。,2.1.2 安全稳定计算分析的总体要求电力系统安全稳定计算应根据系统的具体情况和要求，开展对系统静态安全分析、短路电流安全校核、静态稳定计算、暂态稳定计算、动态稳定计算(大扰动、小扰动）、电压稳定计算、频率稳定计算以及再同步计算，并对计算结果进行认真、详细的分析，研究系统的基本稳定特性，检验规划电网的安全稳定水平，优化电网规划方案，提出保证电网安全稳定运行的控制策略和提高系统稳定水平的措施。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.2 无功电压分析 无功电压分析目的是分析无功平衡状况与电压水平， 发现电压无功薄

5、弱环节，制定电压无功控制策略，实现无功 的分层分区就地平衡， 确保在正常、 检修及特殊方式下各电压等级母线电压均能控制在合理水平， 并具有灵活的电压调节手段。 对于联系薄弱的电网联络线、网络中的薄弱断面等有必要开展电压波动计算分析。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.3 短路电流安全校核 短路电流安全校核的目的是在规定的运行方式或网络拓扑结构下，校验系统中各母线短路电流水平是否满足相关断路器开断能力的要求，研究限制短路电流水平的措施。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.4 静态安全分析 电力系统静态安全分析指应用潮流计算的方法，根据 N-1原则，逐个无故障断开线路、变压

6、器等单一元件，检查其他元件是否因此过负荷和电网电压水平是否符合要求，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行的要求。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.5 静态稳定计算分析 电力系统静态稳定（包括静态功角稳定和静态电压稳定）计算分析的目的是应用相应的判据确定电力系统逐个被加载运行点的静态稳定性，求取在给定方式下的静态输送功率极限和静稳定储备，检验给定运行方式的静稳定储备是否满足要求。 计算范围：对于大电源送出线、联系薄弱的电网联络线、大受端系统、网络中的薄弱断面等需要进行静态稳定分析。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.6 暂态稳定计算分析 暂态稳定计算分析的目的

7、是在规定的运行方式和故障形态下，对系统的暂态稳定性进行校验，研究保证电网安全稳定的控制策略，并对继电保护和自动装置以及各种安全稳定措施提出相应的要求。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.7 动态稳定计算分析 动态稳定可分小扰动动态稳定和大扰动动态稳定。小扰动动态稳定是指扰动量足够小，系统可用线性化状态方程描述的动态稳定过程。大扰动动态稳定是指扰动量大到系统必须用非线性方程来描述的动态稳定过程。 动态稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态（包括小扰动和大扰动）下，对系统的动态稳定性进行校验，确定系统中是否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式，并对系统中敏感断面的潮流控制、提高系统阻尼特

8、性的措施、并网机组励磁及其附加控制系统和调速系统的配置和参数优化以及各种安全稳定措施提出相应的要求。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.8 电压稳定计算分析 电压稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态下，对系统的电压稳定性进行校验，并对系统电压稳定控制策略、低电压减负荷方案、无功补偿配置以及各种安全稳定措施提出相应的要求。 2.9 频率稳定计算分析 频率稳定计算目的是，当系统的全部或解列后的局部出现较大的有功功率扰动造成系统频率大范围波动时，对系统的频率稳定性进行计算分析，并对系统的频率稳定控制对策、低频减负荷方案、机网协调策略以及各种安全稳定措施提出相应的要求。,2 电力

9、系统安全稳定计算分析的目的和要求,2.10 再同步计算分析 电力系统再同步计算分析的目的是，当运行中稳定破坏后或线路采用非同步重合闸时，研究系统运行状态的变化趋向，并找出适当措施，使失去同步的机组经过短时间的异步运行，能较快再拉入同步运行。 再同步的计算分析一般在特殊要求或事故分析需要时进行。,2 电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,主要内容,总则,电力系统安全稳定计算分析的目的和要求,电力系统安全稳定计算分析的基础条件,安全稳定计算的方法和判据,稳定计算分析和提高稳定性的措施,稳定计算分析的管理,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.1 计算条件和基础数据 3.1.1 安全稳定计算分

10、析前应首先确定的基础条件包括： （1）元件类 电力系统接线和运行方式 电力系统各元件及其控制系统的模型和参数 负荷模型和参数 （2）事件类 故障类型和故障切除时间 重合闸动作时间 继电保护和安全自动装置的模型和动作时间等。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.1.2 应通过建模研究和实测工作，建立适用于电力系统安全稳定计算的各种元件、控制装置及负荷的详细模型和参数。计算分析中应使用合理的模型和参数，以保证仿真计算的准确度。 3.1.3 在系统设计、生产运行和试验研究的计算分析中，应保证所采用模型和参数的准确性和一致性，在规划设计阶段的计算分析中对现有系统以外部分可采用典型模型和参数。,

11、3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.2 系统接线和运行方式 3.2.1 选取系统接线和运行方式的原则应根据计算分析的目的，针对系统运行中实际可能出现的不利情况，设定系统接线和运行方式。应从下列三种运行方式（正常方式、事故后方式、特殊方式）中分别选择可能出现的对系统安全稳定不利的情况，进行计算分析。 3.2.2 正常方式包括按照负荷曲线以及季节变化出现的水电大发、火电大发、最大或最小负荷、最小开机和抽水蓄能运行工况等可能出现的运行方式，以及计划检修方式。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.2.3 事故后方式电力系统事故消除后，在恢复到正常运行方式前所出现的短期稳态运行方式。 3

12、.2.4 特殊方式包括节假日运行方式、主干线路、变压器或其他系统重要元件、计划外检修，电网主要安全稳定控制装置退出，以及其它对系统安全稳定运行影响较为严重的方式。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.3 电力系统的简化和等值 3.3.1 根据计算分析的目的和要求，必要时可以对外部电网等值简化或对所研究电网的低压网络进行合理简化。 3.3.2 网络接线的简化原则 （1）研究网络简化前后各主要线路和输电断面的潮流、电压分布基本不变。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,(2)研究网络一般可以只保留两级电压的网络接线，例如在500kV系统，保留500kV和220kV网络；但负荷宜挂在变压

13、器的中压侧或低压侧（如220kV/110kV变压器的110kV侧）。在1000/750kV电网中应至少保留三级电压的网络接线，远期规划可适当简化。西北电网的330kV和220kV系统可根据需要保留110kV网络。低压电磁环网线路原则上应保留。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,(3)被简化的低压网络中的小电源，原则上可与本地负荷抵消，对系统特性影响较大的小电源可根据需要予以保留。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.3.3 互联电网外部系统等值的原则 可根据研究目的，对所研究系统的外部系统进行适当等值。应保持等值前后联络线潮流和电压分布不变，所研究系统稳定特性和稳定水平基本保持不

14、变。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.3.4 动态等值方法动态等值与电力系统稳定计算分析的物理问题紧密相关。在电力系统安全稳定计算分析中，可根据所研究的问题，分别针对以下情况进行等值： （1）适用于大规模电力系统的暂态和动态（大扰动）稳定性分析的等值方法，要求研究系统在同一大扰动下，等值前后有接近的转子摇摆曲线。 （2）适用于大规模电力系统的小扰动动态稳定性分析的等值方法，要求研究系统在等值前后有接近的振荡模式和模态分布。 （3）适用于大规模电力系统的在线动态安全分析的等值方法，要求研究系统在等值前后有接近的动态安全分析结果。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,关于电力系统的

15、简化和等值特别说明： 在进行低压网络或局部电网简化时，应保持主网的系统特性基本不变，对系统特性影响较大的低压网络或局部电网，应予以保留。 应保证被简化或等值系统的稳定性，不要因简化或等值系统的不稳定影响主网的安全稳定运行。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,3.4 故障类型、地点、重合闸及故障切除时间 3.4.1 故障地点和故障类型 故障地点应选取对系统稳定不利的地点。线路故障一般应选在线路两侧变电站出口，变压器故障一般应选在高压侧或中压侧出口，因主变低压侧切除故障时间较长，有时会成为制约故障，低压侧故障切除时间按实际情况确定，发电机出口故障应选在升压变高压侧出口。 故障类型应根据电力系

16、统安全稳定导则的要求，根据计算的具体需要选取（三级安全稳定标准）。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,电力系统安全稳定导则规定：电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,第一级安全稳定标准正常运行方式下的电力系统受到下述单一元件故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其它元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。 任何线路单相瞬时接地故障重合成功； 同级电压的双回或多回线和环网，任一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合；,3 电力系统安全稳定计算分析的基础条件,同级电压的双回或多回线和环网，任一回线三相故障断开不重合； 任一发电机跳闸或失磁； 受端系统任一台变压器故障退出运行； 任一大负荷突然变化； 任一回交流联络线故障或无故障断开不重合； 直流输电线路单极故障。 说明：必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施的情况：发电厂的交流送出线路三相故障，发电厂的直流送出线路单极故障，两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开。,