電力系統(tǒng)振蕩

電力系統(tǒng)振蕩第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月主題一、了解振蕩二、振蕩閉鎖與開放第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩什么是振蕩？并列運(yùn)行的系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步，破壞了穩(wěn)定運(yùn)行，于是出現(xiàn)了振蕩。這是最為嚴(yán)重的一類系統(tǒng)事故。他可能發(fā)展為電網(wǎng)大停電的起因，也可能是發(fā)展為大停電事故過程中的一個環(huán)節(jié)。為了避免由于系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，最根本的前提是要有一個合理的電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。

第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩

河南500kV嵩鄭雙回線繼電保護(hù)誤動作跳閘，原線路178萬千瓦的負(fù)荷完全轉(zhuǎn)移到和它電磁環(huán)網(wǎng)的220kV系統(tǒng)，先過負(fù)荷繼而全網(wǎng)穩(wěn)定破壞，系統(tǒng)振蕩不僅波及西到四川、南到湖南、東到江西的華中全網(wǎng)，而且波及北到華北電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)組共26臺跳閘、出力損失600多萬千瓦。華中和華北的弱聯(lián)系單回500kV聯(lián)絡(luò)線手動解列。華中電網(wǎng)頻率下降到49.1Hz，負(fù)荷損失近380萬千瓦。第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩的起因？穩(wěn)定破壞：靜態(tài)穩(wěn)定破壞、暫態(tài)穩(wěn)定破壞。暫態(tài)穩(wěn)定破壞是由短路引起的，短路故障破壞了系統(tǒng)功率的平衡，此時若故障切除慢就可能導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。

大機(jī)組失磁或線路傳輸功率超過穩(wěn)定極限等原因造成的穩(wěn)定破壞為靜態(tài)穩(wěn)定破壞。第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩的處理方式？由解裂裝置有計(jì)劃的進(jìn)行解裂，以終止振蕩。放任繼電保護(hù)裝置在震蕩中自由動作。 該方式是西方一些國家長期的習(xí)慣做法。只要是機(jī)電保護(hù)裝置本身沒有問題，在系統(tǒng)震蕩中動作導(dǎo)致大面積停電仍然被認(rèn)為是正確的。該觀點(diǎn)的主要根源是這些國家的系統(tǒng)聯(lián)結(jié)較強(qiáng)，但這些觀點(diǎn)直接導(dǎo)致了美國幾次大停電調(diào)度處理 。 保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，留待調(diào)度處理，我國處理振蕩的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 前提是發(fā)電機(jī)組、線路繼電保護(hù)裝置必須保證在震蕩中不誤動，對發(fā)電機(jī)而言主要是失步保護(hù)的整定，對線路保護(hù)主要是可靠的震蕩閉鎖。第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩時電氣量變化的特征？第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩時電氣量變化的特征？線路電流作大幅變化全相振蕩時系統(tǒng)保持對稱性震蕩過程中系統(tǒng)各點(diǎn)電壓和電流間的相角差是變化不定的；振蕩時電氣量周期性平滑變化；變化周期為振蕩周期振蕩過程中靠近振蕩中心的電壓作大幅度變化。第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩電流及振蕩周期？

系統(tǒng)振蕩的周期，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，一般最長不超過3s，最短不低于0.1s；一次系統(tǒng)振蕩，各個振蕩周期的時間也不相同。第一個振蕩周期的時間較長長，一般要大于0.5s；振蕩一旦開始，振蕩過程中頻率差變大，周期較短，最小可能至0.1s；系統(tǒng)恢復(fù)同步前的一個振蕩周期最長，一般會大于1s。電流幅值（包絡(luò)線）以規(guī)律變化。振蕩周期T：第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電力系統(tǒng)振蕩振蕩中心電壓Uz振蕩過程中電壓最低的一點(diǎn)稱為振蕩中心電壓。當(dāng)系統(tǒng)各元件阻抗角相等時，震蕩中心在（Zm+Zn+ZL）/2處，Uz的表達(dá)式：第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放振蕩閉鎖設(shè)計(jì)思想 檢測到系統(tǒng)狀態(tài)有突變，經(jīng)短時開放。在短時開放期間如果保護(hù)沒有動作則立即啟動振蕩閉鎖。將可能在振蕩中誤動的保護(hù)段閉鎖直至系統(tǒng)振蕩消失。檢測到系統(tǒng)失去靜態(tài)穩(wěn)定直接進(jìn)入震蕩閉鎖。在阻抗平面上設(shè)定靈敏度不同的阻抗元件，通過測定兩個動作元件動作時間之差來識別振蕩。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放系統(tǒng)振蕩時的測量阻抗保護(hù)安裝處的測量阻抗周期性變化 閉鎖阻抗保護(hù)第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放振蕩閉鎖設(shè)計(jì)思想的缺點(diǎn)“四統(tǒng)一”設(shè)計(jì)的振蕩閉鎖有兩大缺陷:1)突變量啟動十分靈敏，在很遠(yuǎn)處的擾動都可能引起保護(hù)啟動，保護(hù)啟動進(jìn)入振蕩閉鎖模塊后，導(dǎo)致距離保護(hù)一、二段及高頻距離被閉鎖，使得線路在振蕩閉鎖期間失去快速保護(hù)。2)振蕩閉鎖期間再發(fā)生區(qū)內(nèi)相間故障，保護(hù)動作時間過長，一則可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，二則相鄰線路的相間保護(hù)可能會越級跳閘。第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放振蕩閉鎖后的短路故障識別全相運(yùn)行不對稱短路故障識別全相運(yùn)行對稱短路故障識別非全相運(yùn)行短路故障識別第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放不對稱短路故障識別兩側(cè)電源功角為0時，在故障支路中單相故障：兩相短路：兩相短路接地：第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放不對稱短路故障識別兩側(cè)電源功角為180°時，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，I1的震蕩分量很大，不能瞬時開放保護(hù)，當(dāng)功角減小時可滿足判據(jù)。第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放對稱短路故障識別利用檢測振蕩中心電壓變化來識別第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放余弦電壓Ucos電壓在電流方向上的投影，稱為余弦電壓，是標(biāo)量。第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放電弧電阻壓降相間短路故障時，故障環(huán)路方程電弧壓降，當(dāng)弧電流超過100A時，壓降與流過的電流無關(guān)。壓降一般小于額定相間電壓的6%。第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放電弧壓降與余弦電壓的關(guān)系在單側(cè)電源故障，忽略線路阻抗的電阻分量時，在雙側(cè)電源下，電弧中有對側(cè)電源的助增電流，但弧光電壓不變。如果線路阻抗的相角較小，例如為75度，則余弦電壓將增大到0.26p.u.。為了獲得弧光壓降，采取補(bǔ)償?shù)姆椒?。?0頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放振蕩中心電壓Uz振蕩時Ucos等于振蕩中心的電壓第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放振蕩時Uz的變化通過實(shí)時計(jì)算余弦電壓。可把系統(tǒng)兩側(cè)電動勢的相位差劃分為3個區(qū)域：1、預(yù)備區(qū)。0°~164°，0.14~12、測速區(qū)。164°~171°，0.08~0.143、動作區(qū)。171°~183°，-0.03~0.08第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放對稱故障開放延時第一判據(jù)延時150ms第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放對稱故障開放延時第二判據(jù)延時500ms第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖與開放非全相振蕩健全相再故障利用序電流選相不在跳開相，判斷健全相發(fā)生了接地故障；利用監(jiān)測震蕩中心電壓變化來開放保護(hù)。第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、振蕩閉鎖