電力系統(tǒng)分析：CH19 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

1、p 提高穩(wěn)定性的一般原則提高穩(wěn)定性的一般原則p 改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)改善電力系統(tǒng)基本元件的特性和參數(shù)u 原動機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)、變壓器、輸電原動機及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)、變壓器、輸電線路、無功補償設(shè)備、直流輸電、繼電保護及開關(guān)設(shè)備；線路、無功補償設(shè)備、直流輸電、繼電保護及開關(guān)設(shè)備；p 采用附加裝置提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性采用附加裝置提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性u 串聯(lián)電容補償、并聯(lián)電抗補償、線路開關(guān)站、中繼調(diào)相、變串聯(lián)電容補償、并聯(lián)電抗補償、線路開關(guān)站、中繼調(diào)相、變壓器中性點經(jīng)小電阻接地、電氣制動壓器中性點經(jīng)小電阻接地、電氣制動p 改善運行條件及其他措施改善運行條件及

2、其他措施u 合理安排接線方式和運行電壓、切機合理安排接線方式和運行電壓、切機/切負荷、直流輸電功率切負荷、直流輸電功率快速調(diào)制、系統(tǒng)解列、短時間異步運行快速調(diào)制、系統(tǒng)解列、短時間異步運行CH19 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高穩(wěn)定性的一般原則提高穩(wěn)定性的一般原則p 盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限提高發(fā)電機電勢、減小系統(tǒng)阻抗、提高發(fā)電機電勢、減小系統(tǒng)阻抗、提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓提高和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓u 輸電線路并聯(lián)電抗補償輸電線路并聯(lián)電抗補償u 采用高電壓等級輸電線路采用高電壓等級輸電線路u 串聯(lián)電容器補償串

3、聯(lián)電容器補償/設(shè)置開關(guān)站；設(shè)置開關(guān)站；u 減小變壓器電抗減小變壓器電抗u 設(shè)置中繼同步調(diào)相機；設(shè)置中繼同步調(diào)相機；p 抑制自發(fā)振蕩的發(fā)生抑制自發(fā)振蕩的發(fā)生選擇合適選擇合適的勵磁調(diào)節(jié)裝置和整定參數(shù)的勵磁調(diào)節(jié)裝置和整定參數(shù)u 多參數(shù)自動勵磁調(diào)節(jié)器多參數(shù)自動勵磁調(diào)節(jié)器u PSS、FACTS，HVDCp 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度幅度減小不平衡功率，減小轉(zhuǎn)子減小不平衡功率，減小轉(zhuǎn)子相對加速度，減少轉(zhuǎn)子相對動能變化相對加速度，減少轉(zhuǎn)子相對動能變化u 快速切除故障快速切除故障u 自動重合閘自動重合閘u 變壓器中性點經(jīng)小電阻接地變壓器中性點經(jīng)小電阻接地u 電氣制動電氣制

4、動u 切機切負荷切機切負荷u HVDC功率快速調(diào)節(jié)功率快速調(diào)節(jié)u 合理確定運行方式、包括系統(tǒng)接線、合理確定運行方式、包括系統(tǒng)接線、運行潮流、運行電壓水平，等；運行潮流、運行電壓水平，等；u 系統(tǒng)解列與異步運行系統(tǒng)解列與異步運行提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限輸電線路并聯(lián)電抗補償，提高發(fā)電機電勢輸電線路并聯(lián)電抗補償，提高發(fā)電機電勢T-1V1V2GLT-1V1V2GLdjXqE2V1TjXLjX2Bj2BjGICQ1VdjXqE2V1TjXLjXGQ2Bj1VGICQ1V()dTGj

5、 XXIGIqEo1V()dTGj XXIGIqEosinsinqmIE VPPX提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限采用高電壓等級輸電線路采用高電壓等級輸電線路T-1V1V2GLdjXqE2V1TjXLjXsinsinqmGTLE VPPXXX()()()222%( . .)100%( . .)100GBGGNSBTTNBBBLLLLBavNXSXpuSVSXpuSSSSXXXXVVV()2mGTLBNEVPaXXbXSab Vu 遠距離輸電采用超高壓，減小輸電線路電抗占系統(tǒng)阻抗的

6、比重遠距離輸電采用超高壓，減小輸電線路電抗占系統(tǒng)阻抗的比重01002003004005006000100200300400500600700800900提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施提高靜態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限盡可能提高電力系統(tǒng)的功率極限輸電線路設(shè)開關(guān)站、串聯(lián)補償、中繼同步調(diào)相輸電線路設(shè)開關(guān)站、串聯(lián)補償、中繼同步調(diào)相GGG=VaV212qmdTLTE VPXXXXXX1234qmdTLTE VPXXXXXX2min,qaamIIIE VV VPXX1212qmdTLCTE VPXXXXXXXG提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定

7、性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度快速切除故障快速切除故障Gu 暫態(tài)穩(wěn)定極限暫態(tài)穩(wěn)定極限PTsl：剛好保持暫態(tài)穩(wěn)定所能：剛好保持暫態(tài)穩(wěn)定所能輸送的最大功率；輸送的最大功率；u 短路點、故障類型、切除時間不同，暫態(tài)短路點、故障類型、切除時間不同，暫態(tài)穩(wěn)定極限不同；穩(wěn)定極限不同；0cmaxP0PIPIIIP0ccrP0PIPIIIP0ccrP0PIPIIIP P0 PTsl, 暫態(tài)失穩(wěn)暫態(tài)失穩(wěn)提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩

8、幅盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度度快速切除故障快速切除故障u 故障越嚴(yán)重，快速切除的穩(wěn)定性效果越好故障越嚴(yán)重，快速切除的穩(wěn)定性效果越好u 三相短路，三相短路，Tc從從0.2秒提高到秒提高到0.1秒，暫穩(wěn)極限秒，暫穩(wěn)極限提高近提高近40%0scrPTslPIPIIIP0ccrPIPIIIPTslP0ccrPIPIIIPTslP tc=0.0秒秒 tc=0.1秒秒 tc=0.2秒秒提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度自動重合閘：三相重合閘、單相重合閘自動重合閘：三相重合閘

9、、單相重合閘u 單相重合閘：必須校核線路潛供電流；單相重合閘：必須校核線路潛供電流；u 潛供電流過大，短路點電弧不會熄滅；潛供電流過大，短路點電弧不會熄滅；u 重合于永久故障，將惡化系統(tǒng)穩(wěn)定性；重合于永久故障，將惡化系統(tǒng)穩(wěn)定性；GG0cmaxP0PRIPIIPIIIP相間電容耦合相間電容耦合潛供電流潛供電流提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度變壓器中性點經(jīng)小電阻變壓器中性點經(jīng)小電阻/小電抗接地小電抗接地u 僅對于不對稱接地故障有效，僅對于不對稱接地故障有效，Rg取值，取值

10、，4%STNu 受端變壓器中性點不宜接入受端變壓器中性點不宜接入Rg，否則會使得正在，否則會使得正在減速的受端機組負載加重，使系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定惡化減速的受端機組負載加重，使系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定惡化T-1T-2VGLgRgR1TjX02Lj X2TjX(0)fV+-3gR3gRdjXEV1TjXLjX2TjXLjXjZ0ccrP0PIPIIPIIIPu 中性點接小電中性點接小電抗，亦可改善抗，亦可改善不對稱接地故不對稱接地故障狀態(tài)下的功障狀態(tài)下的功率特性，但必率特性，但必須考慮中性點須考慮中性點電位升高問題電位升高問題提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p

11、 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度發(fā)電機電氣制動發(fā)電機電氣制動GbR控制保護控制保護bt投投切切0ccrP0P0cmaxP0Pbh0cmaxP0Pbh0h 無電氣制動無電氣制動暫態(tài)失穩(wěn)暫態(tài)失穩(wěn)投電氣制動投電氣制動第一搖擺穩(wěn)定第一搖擺穩(wěn)定切電氣制動切電氣制動第二搖擺穩(wěn)定第二搖擺穩(wěn)定u 多用于水電廠，以水為制動電阻多用于水電廠，以水為制動電阻u 投切開關(guān)可用晶閘管，快速控制投切開關(guān)可用晶閘管，快速控制0cmaxP0Pbh提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相

12、對運動的振蕩幅度發(fā)電機電氣制動發(fā)電機電氣制動u 制動容量與制動時間的配合是關(guān)鍵；制動容量與制動時間的配合是關(guān)鍵；u 制動時間過長，導(dǎo)致第二搖擺失穩(wěn)；制動時間過長，導(dǎo)致第二搖擺失穩(wěn)；GbR控制保護控制保護bt投投切切mincrP0PmaxP0Pminkh第二搖第二搖擺失穩(wěn)擺失穩(wěn)投電氣制動投電氣制動第一搖擺穩(wěn)定第一搖擺穩(wěn)定k k點切制動電阻轉(zhuǎn)點切制動電阻轉(zhuǎn)子搖擺幅度大子搖擺幅度大0cmaxP0P提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度快關(guān)汽門快關(guān)汽門u 功角增大時，快關(guān)中壓調(diào)門，

13、可有效降低機組輸入蒸汽功率，減少轉(zhuǎn)子加速能量；功角增大時，快關(guān)中壓調(diào)門，可有效降低機組輸入蒸汽功率，減少轉(zhuǎn)子加速能量；u 功角開始減小時，逐步打開中壓調(diào)門，減小減速面積（功角開始減小時，逐步打開中壓調(diào)門，減小減速面積（f123），從而降低功角振蕩幅度；），從而降低功角振蕩幅度；u 需要考慮對火力發(fā)電機組機械系統(tǒng)的沖擊影響；需要考慮對火力發(fā)電機組機械系統(tǒng)的沖擊影響；0cmaxP0Ps0PcrIPIIIP123IPLPHPReheaterPHP: 30% PIP: 30%PLP: 40%ReheaterCondenser提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施提高暫態(tài)穩(wěn)

14、定性的措施p 盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度盡可能減小發(fā)電機相對運動的振蕩幅度切除發(fā)電機切除發(fā)電機GGG0ccrP0P0cmaxP0Ps023PcrIPIIIPIIIPu 切除部分發(fā)電機，可有效增加最大可能減速面積；切除部分發(fā)電機，可有效增加最大可能減速面積；u 切除部分發(fā)電機，需要配合切除部分負荷，否則會切除部分發(fā)電機，需要配合切除部分負荷，否則會引起系統(tǒng)頻率和電壓降低，嚴(yán)重時導(dǎo)致頻率或電壓引起系統(tǒng)頻率和電壓降低，嚴(yán)重時導(dǎo)致頻率或電壓崩潰；崩潰；u 切除火力發(fā)電機組，會帶來較大的熱力和燃料損失切除火力發(fā)電機組，會帶來較大的熱力和燃料損失注意：切機后系統(tǒng)電磁注意：切機后系統(tǒng)電磁功率特性發(fā)生

15、變化功率特性發(fā)生變化提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施其他提高穩(wěn)定性的措施其他提高穩(wěn)定性的措施p 合理確定系統(tǒng)接線合理確定系統(tǒng)接線u 并聯(lián)接線：線路故障切除后，其余機并聯(lián)接線：線路故障切除后，其余機組功率能夠送出，但是機組同時受到組功率能夠送出，但是機組同時受到大的擾動；大的擾動；GGGGGGGGu 分組接線：線路故障影響范圍小，但分組接線：線路故障影響范圍小，但是與故障線路相連的機組功率無法送是與故障線路相連的機組功率無法送出，系統(tǒng)失去電源；出，系統(tǒng)失去電源；提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施其他提高穩(wěn)定性的措施其他提高穩(wěn)定性的措施p 系統(tǒng)解列系統(tǒng)解列u 解列點的

16、選擇解列點的選擇 解列后各子系統(tǒng)電源與負解列后各子系統(tǒng)電源與負荷基本平衡，可以各自保荷基本平衡，可以各自保持同步穩(wěn)定運行；持同步穩(wěn)定運行；u 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定裝置：電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定裝置： 切除發(fā)電機切除發(fā)電機 切除部分負荷切除部分負荷 系統(tǒng)解列系統(tǒng)解列正確解列正確解列解列失誤解列失誤p 高壓直流輸電（高壓直流輸電（HVDC）非同步互聯(lián)；快速功率調(diào)節(jié)（暫穩(wěn)、靜穩(wěn)）非同步互聯(lián)；快速功率調(diào)節(jié)（暫穩(wěn)、靜穩(wěn)）本章小結(jié)本章小結(jié)Huazhong University of Science and Technology 提高靜態(tài)穩(wěn)定性的原則提高靜態(tài)穩(wěn)定性的原則盡可能提高功率極限和抑制自發(fā)振蕩；盡可能提高功率極

17、限和抑制自發(fā)振蕩； 提高暫態(tài)穩(wěn)定性的原則提高暫態(tài)穩(wěn)定性的原則盡可能減小發(fā)電機受大擾動后相對運動的振蕩盡可能減小發(fā)電機受大擾動后相對運動的振蕩幅度幅度 對每一種提高穩(wěn)定性的措施，了解其作用原理及對提高靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)對每一種提高穩(wěn)定性的措施，了解其作用原理及對提高靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性的作用；穩(wěn)定性的作用； 應(yīng)能熟練地應(yīng)用等面積定則分析自動重合閘、快關(guān)汽門、電氣制動、切機應(yīng)能熟練地應(yīng)用等面積定則分析自動重合閘、快關(guān)汽門、電氣制動、切機切負荷等暫態(tài)穩(wěn)定過程；切負荷等暫態(tài)穩(wěn)定過程； 應(yīng)注意了解各種措施的技術(shù)經(jīng)濟性，綜合考慮其實際應(yīng)用的可行性；應(yīng)注意了解各種措施的技術(shù)經(jīng)濟性，綜合考慮其實際應(yīng)用的可行性；習(xí)題習(xí)題Huazhong University