電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化第三章穩(wěn)定控制措施

NorthChinaElectricPowerUniversity電氣與電子工程學(xué)院

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化第二章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題討論

1、小擾動(dòng)電壓穩(wěn)定性和大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定性有什麼區(qū)別？

2、電力系統(tǒng)在什么情況下易發(fā)生功角穩(wěn)定性？什麼情況下易發(fā)生電壓穩(wěn)定性？什么情況下需要分析頻率穩(wěn)定性？第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施一、提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施

隨著互聯(lián)電網(wǎng)規(guī)模的增大和系統(tǒng)重大穩(wěn)定事故的發(fā)生，首先引起工程技術(shù)人員和許多學(xué)者重視的是系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。為了提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，大部分工業(yè)界人士除了制定暫態(tài)穩(wěn)定的準(zhǔn)則，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字仿真、物理實(shí)驗(yàn)外，還在此基礎(chǔ)上研究了多種具體的控制措施。

第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

如在聯(lián)絡(luò)線加裝串聯(lián)電容器、快速切除故障、切機(jī)、切負(fù)荷等專(zhuān)門(mén)的穩(wěn)定措施。由于暫態(tài)穩(wěn)定性已獲得高度重視，在提高穩(wěn)定性的方法和措施方面取得的進(jìn)展也非常大。歸納起來(lái)，無(wú)非是提高暫態(tài)穩(wěn)定性的目標(biāo)是獲得以下效果中的一個(gè)或幾個(gè)：第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

1）使故障嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間最小以減少擾動(dòng)的影響；（快速切除故障）第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

2）增加恢復(fù)同步的能力；（切機(jī)、切負(fù)荷）

3）通過(guò)控制原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率，減少加速轉(zhuǎn)矩；（快關(guān)汽門(mén)）第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

4）通過(guò)施加人工負(fù)荷減少加速轉(zhuǎn)矩。（電氣制動(dòng)）第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

在提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施中，我們可將其分為一次系統(tǒng)措施和二次系統(tǒng)措施，一次系統(tǒng)措施主要是從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和增加電氣設(shè)備方面采取有效措施。這種措施可靠性高，但投資較大。二次系統(tǒng)措施是在一次系統(tǒng)不能得到改善的情況下，加裝安全自動(dòng)裝置來(lái)進(jìn)行補(bǔ)救，這種措施投資小，施工周期短，但可靠性相對(duì)較低。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

1、提高暫態(tài)穩(wěn)定水平的一次系統(tǒng)的措施

1）架線路（采用分裂導(dǎo)線、增加回路數(shù)或架設(shè)高一級(jí)電壓等級(jí)的線路），增加變壓器。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，增加重要線路回路數(shù)已成為現(xiàn)實(shí)。但聯(lián)絡(luò)線的架設(shè)超過(guò)3回后對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平的提高就沒(méi)有顯著的效果。第三章提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施2）串聯(lián)電容容器補(bǔ)償串聯(lián)補(bǔ)償?shù)牡脑硎抢么?lián)電電容器的容容抗抵消掉掉部分感抗抗，相當(dāng)于于縮短了線線路的電氣氣距離，從從而達(dá)到提提高系統(tǒng)的的穩(wěn)定極限限和輸電能能力的目的的。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施串聯(lián)補(bǔ)償作作為一項(xiàng)成成熟的技術(shù)術(shù)，在電力力系統(tǒng)中發(fā)發(fā)揮著多方方面的作用用，如增加加系統(tǒng)的輸輸電能力；；改善系統(tǒng)統(tǒng)的穩(wěn)定性性；改善運(yùn)運(yùn)行電壓和和無(wú)功平衡衡；用作潮潮流控制和和降低網(wǎng)損損；且有良良好的經(jīng)濟(jì)濟(jì)性等等。?；谝陨仙蟽?yōu)點(diǎn)，串串聯(lián)補(bǔ)償技技術(shù)在電力力系統(tǒng)特別別是在遠(yuǎn)距距離、大容容量輸電系系統(tǒng)中得到到了廣泛的的應(yīng)用。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施串聯(lián)電容補(bǔ)補(bǔ)償適用于于送端和受受端系統(tǒng)都都比較強(qiáng)大大的情況。。此時(shí)線路路阻抗占有有整個(gè)串聯(lián)聯(lián)阻抗的主主要部分，，因而對(duì)它它實(shí)現(xiàn)串聯(lián)聯(lián)補(bǔ)償能顯顯著減小系系統(tǒng)的綜合合阻抗，以以取得高送送電容量的的效益。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施如圖：由功率特性性方程可知知：如果X＞X1、X＞X2，則則X下降可顯著著降低∑X，這種措施施即提高了了暫態(tài)穩(wěn)定定水平，同同時(shí)也提高高了靜態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定水平。。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施如圖為常規(guī)規(guī)串補(bǔ)裝置置的接線示示意圖：其中：C---電容器組MOV---氧化鋅避雷雷器D---阻尼回路G1---觸發(fā)間隙S1---旁路開(kāi)關(guān)第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施MOV與電容器組組并聯(lián)，當(dāng)當(dāng)電容器兩兩端電壓超超過(guò)MOV的保護(hù)電壓壓時(shí)，MOV中將流過(guò)很很大的電流流，將電壓壓限制在其其保護(hù)電壓壓水平，一一旦故障消消失電容器器瞬時(shí)重投投。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施觸發(fā)間隙的的主要作用用是用于保保護(hù)MOV，當(dāng)通過(guò)MOV的能量或電電流超過(guò)設(shè)設(shè)定值時(shí)，，觸發(fā)間隙隙擊穿，旁旁路MOV。旁路開(kāi)關(guān)關(guān)通常處于于常開(kāi)狀態(tài)態(tài)，需要有有較快的合合閘速度。。當(dāng)旁路開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)時(shí)，可將串串聯(lián)電容退退出。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施1928年串聯(lián)補(bǔ)償償技術(shù)首先先應(yīng)用于美美國(guó)的330KV系統(tǒng)，到1998年，世界上上串聯(lián)電容容安裝總量量已超過(guò)90000Mvar。我國(guó)1972年首次在劉劉家峽---關(guān)中330KV線路采用補(bǔ)補(bǔ)償度為30%的串補(bǔ)裝置置。根據(jù)加拿大大CEA—ERIS對(duì)1978——1983年串補(bǔ)設(shè)備備的運(yùn)行統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表表明：串補(bǔ)補(bǔ)裝置事故故率為0.6次/年.組；平均故故障修復(fù)時(shí)時(shí)間為67.9小時(shí)/次；可用率率可達(dá)99.54%。電容器年年故障率在在0.03以下。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施事例：330KV劉天關(guān)600km線路，裝設(shè)設(shè)30%串聯(lián)電容補(bǔ)補(bǔ)償，靜穩(wěn)穩(wěn)水平提高高5萬(wàn)千瓦，暫暫態(tài)穩(wěn)定水水平提高4萬(wàn)千瓦。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施隨著電力電電子技術(shù)和和晶體管技技術(shù)的發(fā)展展，串聯(lián)電電容補(bǔ)償由由常規(guī)不可可控制發(fā)展展到可控串串聯(lián)電容補(bǔ)補(bǔ)償（TCSC：Thyristorcontrolledseriescompensator)，可控串聯(lián)聯(lián)補(bǔ)償較常常規(guī)固定串串聯(lián)補(bǔ)償對(duì)對(duì)提高暫態(tài)態(tài)穩(wěn)定水平平更有效。。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施它可以在晶晶閘管觸發(fā)發(fā)角的作用用下，當(dāng)聯(lián)聯(lián)絡(luò)線輸送送功率大或或電壓低時(shí)時(shí)自動(dòng)提高高補(bǔ)償度，，降低∑X，而輸送功功率小或電電壓高時(shí)，，回到正常常的補(bǔ)償水水平。尤其其是當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)故障擾動(dòng)動(dòng)發(fā)生后，，出現(xiàn)聯(lián)絡(luò)絡(luò)線功率的的同步振蕩蕩，它可以以有效地減減低振蕩幅幅值，使系系統(tǒng)盡快平平息振蕩。。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施如圖為可控控串補(bǔ)裝置置的接線示示意圖：第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施與固定串補(bǔ)補(bǔ)類(lèi)似，可可控串補(bǔ)主主要由電容容器組、MOV、阻尼電路路、旁路開(kāi)開(kāi)關(guān)等主要要部件組成成，不同的的是，可控控串補(bǔ)增加加了一電抗抗器的并聯(lián)聯(lián)支路，它它由一雙向向可控硅和和電抗器串串聯(lián)組成。。由于增加加了調(diào)控速速度很快的的可控硅并并聯(lián)支路，，可控串補(bǔ)補(bǔ)通常取消消了火花間間隙支路。。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施可控串補(bǔ)存存在三種典典型的運(yùn)行行工況：1）可控硅全全開(kāi)工況（（全導(dǎo)通模模式）。如如圖：該工況與固固定串補(bǔ)被被旁路開(kāi)關(guān)關(guān)旁路的工工況完全相相同，整個(gè)個(gè)串補(bǔ)裝置置表現(xiàn)為一一個(gè)小電抗抗。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施2）可控硅全全關(guān)閉工況況（閉鎖模模式）。如如圖：該工況與固固定串補(bǔ)正正常工況完完全相同，，整個(gè)裝置置表現(xiàn)為一一固定的容容抗。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施3）可控硅參參與調(diào)節(jié)的的正常運(yùn)行行工況，這這也是可控控串補(bǔ)的主主要運(yùn)行工工況。如圖圖：第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施可控硅不同同導(dǎo)通角時(shí)時(shí)，可控串串補(bǔ)中可控控硅支路電電流不同，，串補(bǔ)裝置置表現(xiàn)出的的等值工頻頻容抗就不不同，因此此，通過(guò)調(diào)調(diào)節(jié)可控硅硅的導(dǎo)通角角，可以方方便快速地地調(diào)節(jié)裝置置的等值工工頻容抗或或者電抗。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施事例：甘肅隴南南地區(qū)碧碧口電廠廠---成縣變電電站的一一條140公里220KV線路，當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)無(wú)無(wú)補(bǔ)償設(shè)設(shè)備時(shí)，，穩(wěn)定情情況較差差，碧成成線碧口口側(cè)發(fā)生生單相瞬瞬時(shí)故障障時(shí)，碧碧成線的的穩(wěn)定極極限為245MW，不能滿滿足電力力送出的的需要，，同時(shí)系系統(tǒng)在故故障后振振蕩衰減減較緩慢慢。為此此，在220KV碧成線上上加裝串串補(bǔ)，以以解決其其電力送送出問(wèn)題題。2004年12月22日，我我國(guó)第一一個(gè)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)化可控控串補(bǔ)工工程－甘甘肅碧成成線220kV可控串補(bǔ)補(bǔ)工程一一次投運(yùn)運(yùn)成功。。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施計(jì)算分析析結(jié)果：：1）無(wú)串補(bǔ)補(bǔ)系統(tǒng)故故障后動(dòng)動(dòng)態(tài)過(guò)程程第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施2）對(duì)應(yīng)于于70%固定串補(bǔ)補(bǔ)穩(wěn)定極極限時(shí)的的系統(tǒng)搖搖擺過(guò)程程（碧成成線暫穩(wěn)穩(wěn)極限315MW）。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施可以看出出，安裝裝固定串串補(bǔ)可以以提高系系統(tǒng)穩(wěn)定定極限（（70MW)，但故障障后系統(tǒng)統(tǒng)振蕩衰衰減較緩緩慢。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施3）50%可控串補(bǔ)補(bǔ)穩(wěn)定極極限時(shí)，，系統(tǒng)的的動(dòng)態(tài)搖搖擺過(guò)程程（碧成成線暫穩(wěn)穩(wěn)極限345MW），第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施與固定串串補(bǔ)相比比，安裝裝可控串串補(bǔ)可以以較大幅幅度的提提高碧成成線的穩(wěn)穩(wěn)定極限限(100MW)，安裝可可控串補(bǔ)補(bǔ)還可以以起到加加快故障障后系統(tǒng)統(tǒng)振蕩衰衰減速度度的作用用。第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施第三章提提高電電力系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施施繼甘肅碧碧成線220kV可控串補(bǔ)補(bǔ)工程之之后，2007年10月，東北北電網(wǎng)伊伊敏電廠廠（裝機(jī)機(jī)220萬(wàn)千瓦））～馮屯屯500千伏線路路上，首首次采用用國(guó)內(nèi)自自主研發(fā)發(fā)的可控控串補(bǔ)技技術(shù)。該該工程采采用可控控串補(bǔ)+固定串串補(bǔ)的的混合合方案案，其其中固固定串串補(bǔ)容容量達(dá)達(dá)到2×544兆乏，，串補(bǔ)補(bǔ)度30%；可控控串補(bǔ)補(bǔ)容量量達(dá)到到2×326兆乏，，串補(bǔ)補(bǔ)度15%，是目目前世世界上上補(bǔ)償償容量量最大大、系系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行環(huán)環(huán)境最最復(fù)雜雜的串串補(bǔ)裝裝置。。伊馮可可控串串補(bǔ)工工程建建成后后，將將使伊伊敏送送出能能力提提高100萬(wàn)千瓦瓦左右右，可可替代代新建建一回回500千伏輸輸電線線路，，不僅僅節(jié)省省數(shù)億億元人人民幣幣的投投資，，還保保護(hù)了了珍貴貴原始始生態(tài)態(tài)環(huán)境境，促促進(jìn)了了環(huán)境境與經(jīng)經(jīng)濟(jì)的的協(xié)調(diào)調(diào)可持持續(xù)發(fā)發(fā)展。。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施3)可控電電抗器器(controlledshuntreactor，CSR)可控電電抗器器的主主要作作用：：解決限限制過(guò)過(guò)電壓壓和無(wú)無(wú)功補(bǔ)補(bǔ)償之之間的的矛盾盾。無(wú)功在在一定定范圍圍內(nèi)可可調(diào)節(jié)節(jié)，則則可實(shí)實(shí)現(xiàn)電電壓在在一定定范圍圍內(nèi)的的控制制?？煽煽仉婋娍沟牡目刂浦品绞绞绞牵海壕€路路在輕輕載運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)，高高抗容容量保保持在在最高高值；；線路路正常常重載載時(shí)，，將容容量控控制在在較低低值。。在系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生生故障障時(shí)，，由于于可控控電抗抗器可可瞬間間調(diào)整整容量量的大大小，，因此此可以以提高高聯(lián)絡(luò)絡(luò)線的的穩(wěn)定定運(yùn)行行水平平。抑制工工頻過(guò)過(guò)電壓壓和操操作過(guò)過(guò)電壓壓、消消除發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)自勵(lì)勵(lì)磁、、動(dòng)態(tài)態(tài)補(bǔ)償償線路路充電電功率率、抑抑制潛潛供電電流、、阻尼尼系統(tǒng)統(tǒng)諧振振等。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施目前在在電網(wǎng)網(wǎng)中采采用的的可控控并聯(lián)聯(lián)電抗抗器主主要有有兩種種接線線型式式：阻抗分分級(jí)式式可控控并聯(lián)聯(lián)電抗抗器磁控連連續(xù)式式可控控并聯(lián)聯(lián)電抗抗器如圖為為可控控電抗抗器接接線示示意圖圖：第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施在圖中中，測(cè)測(cè)量系系統(tǒng)（（4、5）產(chǎn)生生偏差差信號(hào)號(hào)觸發(fā)發(fā)控制制設(shè)備備（3）。然然后控控制設(shè)設(shè)備操操作晶晶閘管管整流流器（（2），整整流設(shè)設(shè)備產(chǎn)產(chǎn)生的的直流流電流流去改改變電電抗器器的磁磁飽和和程度度，從從而實(shí)實(shí)現(xiàn)了了電抗抗器（（1）的無(wú)無(wú)功平平滑調(diào)調(diào)節(jié)，，抑制制安裝裝點(diǎn)的的電壓壓波動(dòng)動(dòng)。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施隨著電電壓的的上升升，對(duì)對(duì)于額額定容容量為為180Mvar的可控控電抗抗器，，可根根據(jù)偏偏差信信號(hào)從從3.6Mvar調(diào)制180Mvar，整個(gè)個(gè)過(guò)程程不超超過(guò)1秒。第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施第三章章提提高電電力系系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性性的措措施歐洲一些國(guó)國(guó)家已有應(yīng)應(yīng)用可控電電抗器的成成功經(jīng)驗(yàn)，，在挪威和和瑞典間的的一條400KV線路因動(dòng)態(tài)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題題限制了正正常送電功功率，1981年在聯(lián)絡(luò)線線靠近瑞典典側(cè)安裝了了360Mvar的晶閘管控控制電抗器器，在控制制電壓的同同時(shí)，將送送電水平由由原來(lái)的800MW提高到1000MW，增加功率率200MW，隨后增加加了對(duì)該電電抗器的附附加控制，，成功地將將送電極限限提高到了了1100MW，每日效益益因此達(dá)到到45000磅。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施2006年我國(guó)湖北北江陵可控控高抗示范范工程投運(yùn)運(yùn)。江陵可可控高抗額額定容量120Mvar，安裝在峽峽江二線江江陵側(cè)，作作為線路高高抗運(yùn)行。。第三章提提高電力系系統(tǒng)穩(wěn)定性性的措施系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表表明，可控控電抗器在在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)態(tài)下可以