電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)

電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)介紹內(nèi)容一前言：近期大停電事故的啟示二三道防線在電網(wǎng)安全防御體系中的地位三穩(wěn)定控制技術(shù)的若干問題⒈暫態(tài)穩(wěn)定控制⒉動態(tài)穩(wěn)定及控制措施⒊頻率緊急控制⒋電壓緊急控制四失步解列控制若干關(guān)鍵技術(shù)問題五設(shè)備過負荷及其控制六穩(wěn)定控制系統(tǒng)的構(gòu)成及可靠性七穩(wěn)定控制有關(guān)判據(jù)（線路跳閘判據(jù)）八電網(wǎng)第三道防線存在的問題及對策

一前言－近期大停電的啟示 03年8月14日北美發(fā)生了震驚世界的大停電，隨后相繼又發(fā)生了澳大利亞、歐洲多國發(fā)生大停電事故，05、06年也出現(xiàn)多次大停電事故，其中05年5月25日莫斯科發(fā)生的俄羅斯歷史上規(guī)模最大的停電事故影響較大，這期間我國海南、西藏電網(wǎng)也發(fā)生過全停事故，華中河南電網(wǎng)06年的“7.1”事故影響范圍也較大。大范圍的停電事故，給國民經(jīng)濟造成巨大損失，并嚴重影響了人們社會生活。大停電事故整個社會的高度關(guān)注。 我們必須搞清大停電的原因，并有針對性地采取措施，防止出現(xiàn)大停電事故?！?14”及國外事故的主要原因是：（1）電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)不合理：高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行情況嚴重，一旦高壓側(cè)輸電回路斷開引起潮流向低壓側(cè)大轉(zhuǎn)移就可能出現(xiàn)災(zāi)難性的后果。（2）繼電保護的不正確動作是事故擴大的直接原因：繼電保護距離三段定值不能有效躲過線路短時過負荷；線路保護裝置的振蕩閉鎖功能不完善，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時就可能出現(xiàn)無序的跳閘，引發(fā)連鎖反應(yīng)。大停電事故中暴露出來的繼電保護問題.doc（3）電網(wǎng)內(nèi)安穩(wěn)控制系統(tǒng)的配置不完善：如過負荷控制、失步解列、低頻低壓解列、低壓切負荷等配置不足或不完善。大停電事故中暴露出穩(wěn)定控制系統(tǒng).doc（4）區(qū)域電網(wǎng)間信息交換較少，調(diào)度員無法監(jiān)視跨區(qū)域電力系統(tǒng)系統(tǒng)運行狀況；過分依靠計算機信息系統(tǒng)。（5）電網(wǎng)運行中聯(lián)絡(luò)線送電接近極限，穩(wěn)定裕度小。一旦線路跳閘引起潮流轉(zhuǎn)移時，就往往造成電壓嚴重下降、輸電線路過載，引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，使事故擴大。(6)按北美電力可靠性委員會（NERC）標(biāo)準，“事故時互聯(lián)電網(wǎng)不要解列，以獲得相互支援”，致使電網(wǎng)各參與者在事故中未采取任何主動解列措施。 此外，在電網(wǎng)穩(wěn)定水平下降時沒能及時調(diào)整方式、限制潮流，線路走廊的樹木沒有及時修剪等方面也有影響，但不是大停電的主要原因。 總之，任何一次大停電事故都是由多種原因、多個因素匯集形成，值得多方面分析和吸取教訓(xùn)，但主要原因必須找對，反措必須有針對性。華北電網(wǎng)1996.5.28沙嶺子電廠事故

1996年5月28日，京津唐電網(wǎng)由于沙嶺子電廠高壓試驗人員誤操作造成保護動作，使3條500kV線路相繼跳閘，引起張家口地區(qū)對主系統(tǒng)振蕩，造成沙嶺子電廠、下花園電廠全停。三回500kV線路跳閘的主要原因是：沙嶺子發(fā)電廠高壓試驗人員做220kV斷路器直流泄漏試驗時，從220kV2245斷路器端子箱取交流試驗電源，誤將端子箱內(nèi)的直流電源正極認為是交流電源的中性線，并接入試驗電路，使得交流工頻電壓串人升壓站直流電源回路。當(dāng)?shù)?次合入試驗用線軸開關(guān)時，導(dǎo)致沙昌

Ⅱ號線、豐沙線保護動作跳閘，約5min后又第2次合上線軸開關(guān)，導(dǎo)致沙昌1號線（最后一條線）保護動作跳閘，造成在一個電站500kV線路全部跳閘，致使電磁環(huán)網(wǎng)中的潮流大轉(zhuǎn)移，穩(wěn)定破壞，進而使兩個電廠全停。這次事故是一次人為誤操作引起的系統(tǒng)振蕩事故。海南及西藏電網(wǎng)大停電主要原因海南2005年“9.26”大停電的直接原因是：達維臺風(fēng)造成了大量線路永久性故障跳閘，線路損壞嚴重，220kV玉官線官塘側(cè)發(fā)生BC相間間歇性短路故障，玉洲側(cè)線路保護拒動（直流電源異常），引起其他線路及發(fā)電機組后備保護動作跳閘，保護拒動是導(dǎo)致海南電網(wǎng)大面積停電事故擴大的直接原因。2005年“10.24”西藏藏中電網(wǎng)大停電的直接原因是：羊西110kV線路一回發(fā)生單相故障斷路器拒動（不設(shè)失靈保護），引起發(fā)電機組遠后備低壓保護無序跳閘，系統(tǒng)最終垮網(wǎng)?！?6.1.8”西藏電網(wǎng)垮網(wǎng)事故直接原因是：羊湖電站的綜自站調(diào)試過程中人員誤操作導(dǎo)致電站出線全部跳閘，另外部分空載線路引起電廠母線電壓升高，發(fā)電機低勵、失磁保護動作跳閘，盡管系統(tǒng)安穩(wěn)裝置正確動作，曾使電網(wǎng)頻率維持在49Hz以上數(shù)分鐘，但終因功率缺額過大（超過60％），電網(wǎng)最終崩潰。

継電保護或斷路器拒動引起發(fā)電機組遠后備保護無序動作，是引起大停電的重要原因。為此，應(yīng)考慮電網(wǎng)事故解列，隔離故障區(qū)，確保剩余電網(wǎng)的安全。1、20:47嵩鄭II線跳閘；10s后嵩鄭I線跳閘；因鄭州站#1母線檢修，隨即鄭祥線、白鄭線均被斷開；豫中豫北豫南豫西獲嘉鄭州嵩山祥符邵陵白河至湖北襄樊至華北牡丹至湖北孝感姚孟沁北柳新焦峽澳苗倉頡安陽洛熱三火三水小浪底至西北首常龍泉萬縣辛洹線萬龍線河南電網(wǎng)“7.1”事故發(fā)展及處理過程123456789102、20:50-20:58小浪底、三水、洛熱、沁北等多個電廠手動跳機或減出力；3、20:54220kV柳新線（豫北－豫中）跳閘；4、20:56220kV焦峽線（豫北－豫中）跳閘；5、20:58220kV澳苗線（豫北－豫西）跳閘；6、20:58220kV首常線（豫西－豫中）跳閘；7、21:00系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，電壓和功率大幅波動。8、21:00靈寶直流閉鎖；10、21:03500kV辛洹線手動解列；11、21:06電網(wǎng)振蕩平息。⒐500kV萬龍線跳閘；河南電網(wǎng)“7.1”事故的教訓(xùn)（1）互聯(lián)電網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)與不聯(lián)網(wǎng)兩種狀態(tài)下系統(tǒng)的穩(wěn)定控制措施是不同的。華中與華北不聯(lián)網(wǎng)時嵩鄭線跳閘采取豫北、豫西切機措施是有效的，而聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下切機不僅無效而且會使事故加劇，此時解列辛洹聯(lián)絡(luò)線后再切機或直接解列與嵩鄭線構(gòu)成電磁環(huán)網(wǎng)的220kV線路才是有效的。（2）任何情況下高一級電壓等級聯(lián)絡(luò)線斷開不允許低一級電壓線路進行大區(qū)聯(lián)網(wǎng)。（3）同一路徑雙回線N-2的事故必須考慮，06-07年曾發(fā)生多起N-2及N-3事故，對這類事故必須有足夠的準備。（4）大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)失步振蕩的模式可能有多種，如果振蕩中心主網(wǎng)內(nèi)部，則目前裝設(shè)的失步解列裝置將拒絕動作，系統(tǒng)無法消除振蕩。應(yīng)該研究這種振蕩模式下的解列對策。（5）220kV及500kV線路保護不應(yīng)有過負荷跳閘功能。二三道防線在電網(wǎng)安全防御體系中的地位

系統(tǒng)穩(wěn)定三級標(biāo)準與三道防線的關(guān)系

關(guān)于電力系統(tǒng)防御體系

安全防御體系應(yīng)包含系統(tǒng)的合理的一次網(wǎng)架、優(yōu)質(zhì)的一次設(shè)備、健全的三道防線、良好的調(diào)度運行及管理等方面，它是一個系統(tǒng)工程，從一次、二次、運行、管理多個方面去解決電網(wǎng)的安全問題。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的擴大、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，以及一系列新技術(shù)的應(yīng)用和資金的投入，電力系統(tǒng)安全防御體系也在不斷完善，其功能也在逐步提高。目前電網(wǎng)防御體系存在什么問題？

（1）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，但目前國內(nèi)電網(wǎng)仍不盡合理，500kV/220kV高低壓電磁環(huán)網(wǎng)仍在一些電網(wǎng)存在、一些重要輸電斷面仍較薄弱。（2）電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)是調(diào)度運行與分析控制的基礎(chǔ)，但目前電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)不全面、數(shù)據(jù)的同時性較差（數(shù)秒至數(shù)十秒）、可靠性不夠高等問題。解決這一問題是當(dāng)務(wù)之急。（3）在系統(tǒng)穩(wěn)定分析方面：離線計算程序已比較成熟，但模型、參數(shù)、方便性上急需改進完善；在線安全評估技術(shù)逐步實用化，但受到系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的制約，還需打好基礎(chǔ)，穩(wěn)步發(fā)展。目前電網(wǎng)的安全防御體系存在什么問題（續(xù)）（4）目前調(diào)度運行中用于預(yù)防性控制的工具、手段有限，水平還不高。（5）三道防線在不斷加強，但仍存在不少需要提高完善的方面。這是我們今天要討論的主要內(nèi)容。（6）安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在提高電網(wǎng)輸送能力、防止大事故方面發(fā)揮著重要的作用，但穩(wěn)控裝置/系統(tǒng)標(biāo)準化不夠，一些電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)軟件過于復(fù)雜，測試手段不完善，裝置誤動導(dǎo)致的切機切負荷事故近期時有發(fā)生。目前電網(wǎng)的安全防御體系存在什么問題（續(xù)）（7）電網(wǎng)互聯(lián)后系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定問題突出了，但目前的仿真手段還不能正確分析和再現(xiàn)所發(fā)生的事故，因而誘發(fā)低頻振蕩的真正原因往往還不清楚，低頻振蕩幾乎每年都有發(fā)生，至今我們還沒有有效的手段來預(yù)測和徹底避免。（8）電壓穩(wěn)定問題已成為電網(wǎng)安全的一大潛在問題，失去大電源、事故過程中潮流大轉(zhuǎn)移、主保護拒動及開關(guān)失靈、穩(wěn)控系統(tǒng)拒動等，都有可能會導(dǎo)致電壓崩潰事故。 針對上述存在的問題，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，多方面努力，不斷加強電力系統(tǒng)安全防御體系。2電力系統(tǒng)大擾動分類

大擾動可按擾動嚴重程度和出現(xiàn)概率分為三類：第I類，單一故障（出現(xiàn)概率較高的故障）：a.任何線路單相瞬時接地故障重合成功；b.同級電壓的雙回或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回線單相永久故障重合不成功及無故障三相斷開不重合，任一回線三相故障斷開不重合；c.任一發(fā)電機跳閘或失磁；d.受端系統(tǒng)任一臺變壓器故障退出運行；e.任一大負荷突然變化；f.任一回交流聯(lián)絡(luò)線故障或無故障斷開不重合；g.直流輸電線路單極故障。第II類，單一嚴重故障（出現(xiàn)概率較低的故障）:a.單回線單相永久性故障重合不成功及無故障三相斷開不重合；b.任一段母線故障；c.同桿并架雙回線的異名兩相同時發(fā)生單相接地故障重合不成功，雙回線三相同時跳開；d.直流輸電線路雙極故障。第III類，多重嚴重故障（出現(xiàn)概率很低的故障）:a.故障時開關(guān)拒動；b.故障時繼電保護、自動裝置誤動或拒動；d.自動調(diào)節(jié)裝置失靈；e.多重故障;f.失去大容量發(fā)電廠；g.其他偶然因素。

3電力系統(tǒng)承受大擾動能力的三級標(biāo)準《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的標(biāo)準分為三級：第一級標(biāo)準：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電[對于出現(xiàn)概率較高的單一元件故障，不采取穩(wěn)定控制措施]；第二級標(biāo)準：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷[出現(xiàn)概率較低的嚴重故障];第三級標(biāo)準：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負荷損失[出現(xiàn)概率很低的多重性嚴重事故]。

4什么是三道防線（定義）？針對電網(wǎng)可能發(fā)生的大擾動事故設(shè)置三道防線：第一道防線：由性能良好的繼電保護裝置構(gòu)成，確?？焖?、正確地切除電力系統(tǒng)的故障元件，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定。第二道防線：由電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)及切機、切負荷等穩(wěn)定控制措施構(gòu)成，對預(yù)先考慮到的存在穩(wěn)定問題的故障（事故）進行檢測、判斷和實施控制，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定（包括熱穩(wěn)定）。[主動采取措施]第三道防線：由失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置構(gòu)成，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩、頻率異常、電壓異常等事故時，采取解列、切負荷、切機等控制等措施，防止系統(tǒng)崩潰，避免出現(xiàn)大面積停電。[被動應(yīng)對] 第三道防線一般不針對特定的運行方式與故障形態(tài)，宜分散、就地配置。

三道防線與三級標(biāo)準的關(guān)系

三道防線與導(dǎo)則中規(guī)定的三級標(biāo)準并沒有完全一一對應(yīng)關(guān)系，但總體上三道防線應(yīng)滿足三級標(biāo)準要求。繼電保護是第一道防線，但第一道防線的正確動作并不一定能完全滿足穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的第一級標(biāo)準，例如，一些聯(lián)系相對薄弱的電網(wǎng)連單瞬、單永故障都存在問題，需要采取穩(wěn)定控制措施來提高電網(wǎng)的送電能力；穩(wěn)定控制系統(tǒng)是基于對電網(wǎng)的穩(wěn)定分析而配置的，它只針對預(yù)想的運行方式、預(yù)定的故障類型，如果出現(xiàn)了預(yù)想以外的方式或故障，則穩(wěn)控系統(tǒng)不能保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，即第二道防線是人們主動出擊采取的措施；第三道防線則是兜底的，凡是多重故障、預(yù)想之外的事故導(dǎo)致系統(tǒng)失去同步或頻率、電壓異常，由第三道防線的裝置采取控制措施，防止事故擴大，防止系統(tǒng)崩潰，即第三道防線是被動應(yīng)對大事故的手段。穩(wěn)定控制系統(tǒng)策略需考慮的故障擾動單回線單相永久性故障重合不成功、無故障三相斷開不重合及三相短路跳閘；同桿并架雙回線的異名兩相（非同名相）同時發(fā)生單相接地故障重合不成功跳兩回；直流輸電系統(tǒng)（線路）雙極閉鎖或相繼閉鎖。對于重要的送電斷面，為了保證送電的可靠性，須考慮同一斷面平行兩回線同時跳閘或相繼跳閘。對幾種特殊情況的處理：（1）對于特別重要的受端電網(wǎng)需考慮同一受電斷面兩回線同時或相繼跳閘；（2）對于結(jié)構(gòu)相對固定的雙母線接線的變電站，可考慮一段母線故障跳閘;(3)對于發(fā)展過程中的大機組小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電網(wǎng)可以適當(dāng)放寬故障標(biāo)準。加強三道防線建設(shè)從電力系統(tǒng)全網(wǎng)的高度去檢查繼電保護可能存在的不利因素，尤其是后備保護的定值和級差方面的問題，并逐步加以解決。研究特高壓、交直流并列、互聯(lián)大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題及相應(yīng)的穩(wěn)定控制技術(shù)，研究逐步簡化穩(wěn)定控制策略的方法和簡化現(xiàn)場工程聯(lián)調(diào)的方法，減輕現(xiàn)場運行中修改控制策略和現(xiàn)場聯(lián)調(diào)的負擔(dān)。研究解決復(fù)雜大電網(wǎng)第三道防線存在的問題，尤其是失步解列與低電壓解列，切實防止發(fā)生電網(wǎng)崩潰的大停電事故。5系統(tǒng)穩(wěn)定對繼電保護的要求

這里講的繼電保護應(yīng)包括保護裝置與相關(guān)的通道、二次回路。（1）在被保護的元件沒有故障或故障發(fā)生在區(qū)外時應(yīng)不誤動作。 由于通道接受與發(fā)送時延的不一致引起的光纖縱差保護誤動、由于交流串入直流電源回路引起保護及遠跳裝置誤動、由于線路過載引起的距離三段誤動作等事故國內(nèi)近幾年仍多次發(fā)生，有的誘發(fā)了大范圍停電事故。（2）在被保護的元件區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時應(yīng)不拒動。 由于直流電源消失引起保護拒動導(dǎo)致大范圍停電事故國內(nèi)多次發(fā)生，如：05年“9.26”海南大停電事故；07年“10.27”上午10：10上海徐匯區(qū)220千伏長春變電站停電事故（造成上海徐家匯、田林、龍華等地區(qū)停電，居民、商戶用電受到影響，地鐵1、2、4號線部分區(qū)段失電）等。保護裝置實現(xiàn)了雙重化，但向保護供電的直流電源等回路如果不雙重化保護的可靠性又如何保證。（3）在系統(tǒng)發(fā)生異步振蕩期間保護裝置應(yīng)可靠閉鎖。 國內(nèi)保護這一問題解決得較好，但國外保護這方面問題較大，03年的“8.14”等大事故中在系統(tǒng)振蕩過程中時保護無選擇的動作，使系統(tǒng)事故擴大。系統(tǒng)穩(wěn)定對繼電保護的要求（4）110kV電壓等級以上的線路不應(yīng)配置過負荷跳閘保護，距離三段定置應(yīng)躲過該線路可能出現(xiàn)的嚴重過負荷情況。（5）對于最高電壓等級為110kV的省級電網(wǎng)（西藏等），重要輸電線路的主保護應(yīng)考慮雙重化配置，并應(yīng)設(shè)置斷路器失靈保護。（6）低壓保護裝置中不宜兼管低頻、低壓減載功能。繼電保護與安全自動裝置應(yīng)各司其職，分工明確，管好自己分內(nèi)的事就很好了。（7）遠后備保護的長延時和無選擇性問題。某些電網(wǎng)提出利用區(qū)域電網(wǎng)的信息構(gòu)建“網(wǎng)路保護”、“廣域保護”，試圖解決遠后備的配合問題和無選擇性問題，目前一般僅局限于110kV以下的電網(wǎng)，采取的方法類似于安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的思路。三系統(tǒng)穩(wěn)定控制方面的有關(guān)問題3.1暫態(tài)穩(wěn)定方面問題

暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)遭受大擾動（短路、電源或負荷突然跳閘等）后系統(tǒng)各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運行方式的能力。通常指保持第一或第二個振蕩周期不失步的功角穩(wěn)定。暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)主要是系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機轉(zhuǎn)子角之差（即功角）超過規(guī)定的值（例如180度），所以又稱功角穩(wěn)定。暫態(tài)穩(wěn)定破壞后系統(tǒng)將失去同步。 對于單機無窮大系統(tǒng)發(fā)電機組的轉(zhuǎn)子運動方程：

3.1.1暫態(tài)穩(wěn)定計算及失穩(wěn)判據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定計算分析的目的是在規(guī)定的運行方式和故障形態(tài)下，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行校驗，對繼電保護與自動裝置以及各種措施提出相應(yīng)的要求，確定電廠最大出力和聯(lián)絡(luò)線最大輸送功率。暫穩(wěn)計算條件：（1）在最不利地點發(fā)生金屬性短路故障；（2）發(fā)電機模型應(yīng)考慮采用暫態(tài)電勢變化、甚至次暫態(tài)電勢變化的詳細模型；（3）繼電保護、重合閘和有關(guān)自動裝置的動作狀態(tài)和時間，應(yīng)結(jié)合實際情況考慮；（4）考慮負荷特性。暫穩(wěn)判據(jù)：電網(wǎng)遭受每一次大擾動后，引起電力系統(tǒng)各機組之間功角相對增大，在經(jīng)過第一或第二個振蕩周期不失步，作同步的衰減振蕩，系統(tǒng)中樞點的電壓逐漸恢復(fù)。當(dāng)某一節(jié)點的電壓幅值平均值持續(xù)低于指定的電壓（0.75標(biāo)么值），且連續(xù)低于該電壓的時間超過了給定值（1秒），則也認為系統(tǒng)發(fā)生（電壓）失穩(wěn)。

3.1.2暫態(tài)穩(wěn)定控制措施

目前采用的主要有切機、切負荷、解列聯(lián)絡(luò)線；電氣制動、快關(guān)氣門、直流調(diào)制等措施應(yīng)用較少。3.1.3暫態(tài)穩(wěn)定控制策略

電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的非線性的動態(tài)大系統(tǒng)，暫態(tài)穩(wěn)定過程由于遭受的是大擾動，系統(tǒng)的電氣量變化范圍很大、持續(xù)時間短，分析計算又十分復(fù)雜，這一特點決定了暫穩(wěn)控制策略一般不可能在事故發(fā)生時實時確定，也不可能憑借一個簡單判別式進行判斷，因此控制策略的分析計算應(yīng)在事故前進行。實現(xiàn)方法分為兩種：一是離線方式，由調(diào)度運行方式人員對電網(wǎng)各種運行方式下可能遇到的故障進行穩(wěn)定計算分析，形成控制策略表；另一是在線方式，由在線決策系統(tǒng)的服務(wù)器根據(jù)當(dāng)時電網(wǎng)的實時運行狀態(tài)，對可能發(fā)生的預(yù)想故障集進行穩(wěn)定分析計算，形成當(dāng)前電網(wǎng)的穩(wěn)定控制策略表。穩(wěn)控裝置根據(jù)事故前電網(wǎng)運行方式及有關(guān)送電斷面的功率、發(fā)生的故障的元件及故障類型，查找預(yù)先存放在裝置內(nèi)的控制策略表，按圖索驥采取相應(yīng)的措施。3.1.4暫態(tài)穩(wěn)定控制過程

暫態(tài)穩(wěn)定裝置控制過程如下頁圖所示。南方電網(wǎng)在線穩(wěn)定控制決策系統(tǒng)配置電力系統(tǒng)在線安全分析

電力系統(tǒng)在線動態(tài)安全評估主要是對當(dāng)前運行的電網(wǎng)在發(fā)生各種預(yù)想事故時系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、事故后的過載能力、頻率與電壓的穩(wěn)定性等方面進行分析，并希望能給出電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行極限或安全穩(wěn)定裕度，而且在發(fā)現(xiàn)裕度不足時能夠給出提高穩(wěn)定裕度的調(diào)整、控制措施，因此在線安全評估是調(diào)度員了解當(dāng)前電網(wǎng)安全運行狀態(tài)和進行預(yù)防性控制的重要依據(jù)。

穩(wěn)定控制決策的主要內(nèi)容是對當(dāng)前電網(wǎng)運行狀態(tài)下穩(wěn)定控制系統(tǒng)的控制策略表內(nèi)容進行計算分析，形成新的控制策略，并不斷刷新穩(wěn)控裝置的策略表內(nèi)容。

動態(tài)安全評估主要為調(diào)度員提供信息和指導(dǎo)運行調(diào)整的方向，穩(wěn)定控制決策主要為安穩(wěn)控制系統(tǒng)提供適應(yīng)電網(wǎng)當(dāng)前運行狀態(tài)的控制策略。3-2動態(tài)穩(wěn)定及控制措施動態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置作用下，保持較長過程的運行穩(wěn)定性的能力，通常指電力系統(tǒng)受擾動后不發(fā)生發(fā)散振蕩或持續(xù)振蕩。動態(tài)穩(wěn)定的過程可能持續(xù)數(shù)十秒至幾分鐘。后者包括鍋爐，帶負荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭，負荷自動恢復(fù)等更長響應(yīng)時間的動力系統(tǒng)的調(diào)整，又稱為長過程動態(tài)穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定事故國內(nèi)幾乎每年都有發(fā)生，值得重視。由于使用快速勵磁系統(tǒng)，系統(tǒng)阻尼惡化為弱阻尼或負引起低頻增幅振蕩，低頻振蕩可能出現(xiàn)在正常工況下系統(tǒng)受到小擾動后的動態(tài)過程中，稱之為小擾動動態(tài)穩(wěn)定，或系統(tǒng)受到大擾動后的動態(tài)過程中，一般可持續(xù)發(fā)展10～20s后，進一步導(dǎo)致保護動作，使其它元件跳閘，問題進一步惡化。

振蕩機理的初步探討（1）對系統(tǒng)阻尼降低引發(fā)的低頻振蕩研究的已比較多。（2）對于小電廠或小機組擾動引發(fā)的振蕩模式，目前仍處于研究階段。初步認為：如果小機組擾動的頻率接近主網(wǎng)系統(tǒng)的固有機電諧振頻率時會激發(fā)產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，使主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的振幅愈來愈大，好像低壓電網(wǎng)小機組產(chǎn)生的相對系統(tǒng)來說不大的一個功率振蕩（搖擺），在主網(wǎng)內(nèi)被“放大”了。南方電網(wǎng)05年“513‘振蕩事故、華中電網(wǎng)05年10月29日發(fā)生的振蕩事故都說明了這一現(xiàn)象。由于電力系統(tǒng)的非線性、數(shù)學(xué)模型的不準確性、機組勵磁系統(tǒng)及調(diào)速系統(tǒng)控制模式的復(fù)雜性、運行方式的多變性以及事故動態(tài)過程中多種因素的相互作用和影響等，給數(shù)字仿真的研究帶來很多困難。系統(tǒng)出現(xiàn)的低頻范圍內(nèi)的振蕩現(xiàn)象很難用仿真手段再現(xiàn)，使振蕩的預(yù)測很困難。華中電網(wǎng)“1029”振蕩情況

本次功率振蕩涉及全網(wǎng)500kV線路、主要大機組和鄂西北220kV電網(wǎng)功率振蕩頻率為0.77Hz。全網(wǎng)500kV線路大部分線路有振蕩，三峽外送系統(tǒng)振蕩幅度較大，其中斗雙線振蕩最大，振幅為780MW。機組中，三峽電廠機組振蕩最大，單機振幅為270MW。500kV中樞點中，左二500kV母線電壓振蕩最大，振幅為40kV。斗雙線最大功率變化：700~1200MW，

振蕩幅度：500MW三峽左一＃3機組出力

最大功率變化：510~650MW

振蕩幅度：140MW低頻振蕩的控制措施（1）在易于誘發(fā)低頻振蕩的電廠安裝振蕩檢測及控制裝置，一旦檢測出機組發(fā)生功率增幅振蕩（如振蕩頻率在0.6～1Hz范圍內(nèi)）及失步振蕩，，迅速采取對該機組進行減出力或解列的控制，及時消除誘發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)低頻振蕩的源。（2）在聯(lián)網(wǎng)點的變電站裝設(shè)低頻振蕩檢測裝置，對網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線進行低頻振蕩的檢測，當(dāng)出現(xiàn)增幅振蕩（振蕩頻率在整定范圍內(nèi)，如0.5～1Hz）事故，及時報警或進行送端電廠遠方減出力控制，采取同一輸電斷面直流線路功率提升，解列弱聯(lián)系的聯(lián)網(wǎng)線措施來消除低頻振蕩。3-3頻率緊急控制3.3.1概述電力系統(tǒng)發(fā)生突然的有功功率變化時，系統(tǒng)的頻率將要發(fā)生變化，當(dāng)功率缺額時頻率下降，功率過剩時頻率上升。當(dāng)功率變化較大時若不及時采取措施，頻率將超越正常范圍，甚至引起系統(tǒng)頻率崩潰。頻率緊急控制的措施：頻率下降時，基本措施是自動低頻減負荷；頻率上升時，基本措施是過頻自動切機；聯(lián)絡(luò)線低頻解列。頻率緊急控制的判據(jù)：按頻率值、頻率變化率及動作延時綜合進行判斷，但必須防止暫態(tài)過程中頻率測量的不正確及系統(tǒng)內(nèi)負荷反饋等問題引起的裝置誤動作。當(dāng)系統(tǒng)功率缺額過大（例如缺額達20％）時，應(yīng)裝設(shè)聯(lián)絡(luò)線跳閘或大機組跳閘時聯(lián)切負荷（或聯(lián)切蓄能電廠的抽水機組），快速制止頻率大幅度下降。聯(lián)切負荷與低頻減載兩者應(yīng)協(xié)調(diào)，例如切除對象不能完全重迭，控制量需進行配合。電力系統(tǒng)頻率特性

當(dāng)系統(tǒng)負荷突然變化時系統(tǒng)頻率運行點的變化過程：負荷增加引起頻率降低，負荷減少頻率升高電力系統(tǒng)頻率特性

當(dāng)系統(tǒng)機組（或受電聯(lián)絡(luò)線）突然跳閘時系統(tǒng)頻率運行點降低的變化過程。電力系統(tǒng)頻率特性

當(dāng)系統(tǒng)頻率下降過程中采用低頻減載措施可以制止頻率下降并恢復(fù)系統(tǒng)運行頻率。

自動低頻減負荷低頻減載裝置配置方案方面的若干問題：（1）設(shè)有快速動作的基本輪：對于大型電力系統(tǒng)動作的頻率級差為0.2Hz，每輪動作延時為0.2秒；一般配置9～11級。（2）設(shè)有長延時動作的特殊輪：其整定值應(yīng)考慮使系統(tǒng)不能長期懸浮在49Hz以下，一般動作頻率值與基本輪的第一輪一致，按動作延時可分為2～3級。（3）為了提高動作可靠性，應(yīng)設(shè)有頻率啟動級和頻率變化率df/dt閉鎖。（4）為了在大功率缺額時能快速動作，應(yīng)設(shè)有按頻率變化率df/dt加快動作的功能，例如在第一輪動作時可加速第二或第二、三輪動作。（5）為了防止過切，在每輪動作的延時過程中應(yīng)檢查df/dt符號是否從負變?yōu)檎l(fā)現(xiàn)已變?yōu)檎禃r立即停止延時。（6）第一輪的頻率定值應(yīng)考慮利用系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用，一般不大于49.2Hz。（7）對于可能從主網(wǎng)解列出來的地區(qū)電網(wǎng)，除了服從主網(wǎng)安排外，還應(yīng)考慮孤立運行時確保地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的減載措施。（8）國內(nèi)某些電網(wǎng)開始采用分輪按整定功率值自動選擇被切負荷線路的方案，技術(shù)上更加完善。

過頻自動切機當(dāng)送電聯(lián)絡(luò)線跳閘時，送端電網(wǎng)因功率過剩而使發(fā)電機加速，電網(wǎng)頻率升高，如果頻率過高則會危機電網(wǎng)的安全。過頻切機是防止頻率升高的基本措施。 過頻切機應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)具體情況設(shè)置2－3輪，動作級差0.2Hz，延時0.2秒。例如50.6Hz、50.8Hz、51.0Hz。應(yīng)考慮全網(wǎng)電源的分布情況，合理地配置過頻切機裝置和協(xié)調(diào)這些裝置的動作值。例如，優(yōu)先切除水電，優(yōu)先切除小容量機組，過頻切機后不應(yīng)引起低頻事故而導(dǎo)致低頻減載動作。過頻切機應(yīng)與機組的OPC配合、協(xié)調(diào)。為防止大機組的過切，可加df/dt低定值閉鎖。當(dāng)系統(tǒng)功率突然過剩太大（例如過剩達20％）時，應(yīng)裝設(shè)聯(lián)絡(luò)線跳閘聯(lián)切發(fā)電機組的措施，可有效制止頻率的大幅度上升。3-4電壓穩(wěn)定及低電壓緊急控制電壓穩(wěn)定性是指系統(tǒng)維持電壓的能力,電力系統(tǒng)在正常運行條件下和遭受擾動之后系統(tǒng)中所有母線都持續(xù)地保持可接受的電壓的能力，并且功率和電壓都是能控的。當(dāng)發(fā)生擾動、增加負荷或改變系統(tǒng)運行方式造成漸進的、不可控制的電壓降低時（至少有一個母線的電壓幅值隨注入母線的無功功率的增加而減少），則系統(tǒng)進入電壓不穩(wěn)定狀態(tài)。電壓不穩(wěn)定的主要因素是系統(tǒng)不能滿足無功功率的需求。電壓不穩(wěn)定本質(zhì)上是一種局部現(xiàn)象，但其后果卻給系統(tǒng)帶來廣泛的影響。電壓崩潰是伴隨電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致系統(tǒng)大面積、大幅度的電壓下降的過程，致使大范圍內(nèi)停電。美加“814”大停電過程中，最后階段就是發(fā)生電壓崩潰。電壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，系統(tǒng)電壓能夠保持或恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)，不發(fā)生電壓崩潰的能力。無功功率的分層分區(qū)供需平衡是電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)。500kV以上線路原則上不輸送無功，無功功率應(yīng)分區(qū)平衡。在線路跳閘引起潮流轉(zhuǎn)移、線路本身的無功消耗增大時，原來無功的平衡狀態(tài)將不能保持。電壓失穩(wěn)可表現(xiàn)在靜態(tài)小擾動失穩(wěn)、暫態(tài)大擾動失穩(wěn)及大擾動動態(tài)失穩(wěn)或長過程失穩(wěn)。電壓失穩(wěn)可以發(fā)生在正常工況，電壓基本正常的情況下，也可能發(fā)生在正常工況，母線電壓已明顯降低的情況下，也可能發(fā)生在受擾動以后。功角不穩(wěn)定和電壓不穩(wěn)定經(jīng)常同時發(fā)生，一種形式的不穩(wěn)定可導(dǎo)致另一種形式的不穩(wěn)定。區(qū)別功角穩(wěn)定與電壓穩(wěn)定對弄清楚問題的根本原因，改進電網(wǎng)設(shè)計、合理安排運行方式、以及針對性的控制有著重要的意義。提高電壓穩(wěn)定性的控制措施主要有發(fā)電機無功控制（勵磁控制）、低電壓切負荷、靜止補償設(shè)備（SVC、STATCOM)等，低電壓切負荷措施是電壓緊急控制最基本而有效的措施。對于復(fù)雜電網(wǎng)，僅靠分散安裝的低壓切負荷裝置往往不能有效解決電壓穩(wěn)定問題，需要配置多個廠站的電壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)，根據(jù)多個相關(guān)站點的電壓水平及系統(tǒng)的運行狀態(tài)（包括故障）來進行決策；在線電壓穩(wěn)定控制在福建已經(jīng)投運，取得了良好運行經(jīng)驗，是今后發(fā)展的方向。電壓失穩(wěn)的機理（5）發(fā)電機的勵磁及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)無功及電壓的基本控制設(shè)備，機組必要的無功備用容量和良好的勵磁調(diào)節(jié)性能對系統(tǒng)電壓支持起著關(guān)鍵性的作用。但是，一旦機組達到勵磁的規(guī)定限制，將失去維持電壓的作用；如果強勵動作后電壓未能及時恢復(fù)，因轉(zhuǎn)子電流過載而被迫返回時，所造成的勵磁減少將使系統(tǒng)無功大量短缺，會導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓不穩(wěn)定；（6）直流輸電（HVDC）的整流和逆變環(huán)節(jié)需要消耗大量的無功，直流線路（尤其多直流多落點）對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性將產(chǎn)生不利影響；SVC等FACTS設(shè)備在其有效控制范圍內(nèi)對電壓起到一定支撐作用，但達到其最大容量后對電壓穩(wěn)定也可能產(chǎn)生不利作用。在線電壓穩(wěn)定分析及控制利用EMS系統(tǒng)采集的當(dāng)前系統(tǒng)數(shù)據(jù)、電壓穩(wěn)定控制廠站采集的數(shù)據(jù)及針對可能造成電壓不穩(wěn)定的予想事故，進行短期（暫態(tài)）電壓穩(wěn)定（<10秒）和中期電壓穩(wěn)定（10秒-30秒）分析計算，提出電壓預(yù)防性控制的措施，并刷新電壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)策略表的內(nèi)容。對電壓崩潰最脆弱的母線和地區(qū)進行監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)相關(guān)廠站電壓均低于警戒水平時應(yīng)立即采取措施，經(jīng)規(guī)定時限電壓仍不能恢復(fù)時則應(yīng)果斷采取人工限制負荷或自動切負荷措施。電壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)與分散的低壓切負荷裝置功能上分工和協(xié)調(diào)，以達到互補效果。四失步解列控制電力系統(tǒng)遇到極為嚴重故障或突然出現(xiàn)惡劣的運行方式時（如多重事故、保護或穩(wěn)控系統(tǒng)拒動、斷路器失靈等）有可能穩(wěn)定破壞，發(fā)生失步振蕩事故。電力系統(tǒng)在失去同步時依靠失步解列裝置將電網(wǎng)解列為各自獨立的兩個部分，可以消除失步振蕩，防止事故進一步擴大。失步解列是電網(wǎng)第三道防線的重要組成部分。4-1關(guān)于電力系統(tǒng)失步解列的

幾個關(guān)鍵問題關(guān)于失步振蕩概念：兩個同調(diào)機群慣量中心發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的功角擺幅超過180度即判為該系統(tǒng)失去同步，隨后功角將在0至360度范圍內(nèi)周期變化，該過程稱為失步振蕩。由于同調(diào)機群慣量中心發(fā)電機轉(zhuǎn)子之間的功角測量的復(fù)雜性和困難性，為了便于實際測量，通常將振蕩中心兩側(cè)母線電壓相量之間的相位角從正常運行角度逐步增加并超過180度定義為該系統(tǒng)已失去同步。關(guān)于電力系統(tǒng)失步解列的

幾個關(guān)鍵問題－2關(guān)于解列點的選擇：目標(biāo)是在預(yù)定的解列點將電網(wǎng)解列后系統(tǒng)失步振蕩現(xiàn)象被消除，電網(wǎng)的解列點應(yīng)盡量選在網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線。系統(tǒng)解列后形成送端與受端兩部分電網(wǎng)，各部分電網(wǎng)內(nèi)的功率一般不可能平衡，送端電網(wǎng)通過切機、減出力，受端電網(wǎng)通過切負荷措施可保持各部分電網(wǎng)的頻率或電壓的穩(wěn)定性。在解列點選擇時應(yīng)盡量把帶負荷的變電站或本站的負荷留在送端電網(wǎng)一側(cè)。關(guān)于電力系統(tǒng)失步解列的

幾個關(guān)鍵問題－3最佳的解列時刻：系統(tǒng)發(fā)生失后應(yīng)盡快將電網(wǎng)解列，但判斷系統(tǒng)失步的判據(jù)是系統(tǒng)送受端兩個等值機的功角擺過180度，因此最快的解列時刻是功角過180度那一時刻（聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)母線電壓相位差也是180度）。①解列時刻能否比功角過180度時再快？由于電力系統(tǒng)的非線性等因素的影響，很難簡單的根據(jù)計算功角及其變化率來提前預(yù)測系統(tǒng)是否一定失步，容易造成誤解列。 另外，穩(wěn)定控制裝置采用的策略就是事故前進行預(yù)測的控制方案，這是二道防線內(nèi)容，而非三道防線任務(wù)，失步解列只能判出失步以后才能解列。②180度時解列存在的問題：功角180度時兩端等值機的電勢剛好反相，斷路器流過的電流值最大，此時解列，斷路器的開斷電流很大，對系統(tǒng)沖擊也較大。③最佳解列時刻應(yīng)選在一個振蕩周期快結(jié)束時解列：此時斷路器開斷電流最小，對系統(tǒng)沖擊也很小。一個周期解列與半個周期解列對系統(tǒng)穩(wěn)定不會有明顯差別。④對于較低電壓等級的電網(wǎng)選擇2～3個振蕩周期解列是比較合適的。對于500kV電網(wǎng)則要求在1～2個周期時盡快解列。4-2失步解列的判據(jù)關(guān)于失步判據(jù)的選擇：失步判據(jù)是在研究失步振蕩過程中電氣量的變化規(guī)律基礎(chǔ)上，找出最具有特征的量，并且在系統(tǒng)發(fā)生各種短路故障、電壓或電流回路出現(xiàn)各種異常狀態(tài)時不會誤判。一般設(shè)有主判據(jù)和輔助判據(jù)，主判據(jù)用于判失步，輔助判據(jù)用于選擇性、裝置之間的協(xié)調(diào)配合、以及保證動作可靠性的閉鎖措施。失步振蕩解列判據(jù)的發(fā)展過程（1）在50-70年代，即電網(wǎng)建立初期，失步解列裝置由繼電保護專業(yè)人員負責(zé)，很自然想到利用測量阻抗的軌跡變化來判斷失步，即檢測阻抗穿越多個阻抗圓（或阻抗矩形）判斷失步，對于相對簡單的電網(wǎng)，這一判據(jù)能夠滿足失步解列的需要，所以一直沿用到80-90代。（2）隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大，大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜化，阻抗原理的判據(jù)由于整定計算復(fù)雜、運行管理難度較大、對電網(wǎng)發(fā)展變化適應(yīng)性較差，在此背景下，九十年代中期研究采用了電壓與電流之間相位角判失步的判據(jù)，后來又研究推廣應(yīng)用了振蕩中心電壓Ucos判斷失步的判據(jù)，這兩種判據(jù)解決了阻抗原理存在的一些問題，得到廣泛應(yīng)用。（3）前蘇聯(lián)在八十年代采用了聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)電壓比相的原理判斷失步，限于當(dāng)時條件，他們采用將本側(cè)電壓、電流加到阻抗模擬網(wǎng)絡(luò)的輸入端，在輸出端得到對側(cè)母線的電壓相量，然后進行比相。日本電力公司也九十年代也采用了電壓比相的方法判斷失步，數(shù)據(jù)傳送通道采用微波通道。（4）目前電網(wǎng)更加復(fù)雜，簡單、分散的解列裝置已難適應(yīng)系統(tǒng)的需求，同時光纖通信技術(shù)的發(fā)展和普及、線路光纖縱差保護的成功廣泛采用、以及同步采樣技術(shù)的成熟，為電壓比相原理失步判據(jù)的實現(xiàn)提供了有利的條件。1阻抗循序判別原理人們很早就發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)失步振蕩時在裝置安裝處檢測到的阻抗是周期變化的，并研究了阻抗變化的軌跡,利用阻抗繼電器的組合構(gòu)成失步判斷裝置，并利用穿越相鄰繼電器動作邊界的時間差區(qū)分短路故障與失步振蕩。RCS993-A失步繼電器的比相方程式：其中：ZM為從裝置安裝點往線路方向的整定阻抗；ZN為從裝置安裝點往本側(cè)電網(wǎng)方向的整定阻抗。失步判據(jù)-2UCOSφ原理：利用裝置安裝處采集到的電壓、電流，計算出振蕩中心的電壓UCOSφ，根據(jù)振蕩中心電壓的變化規(guī)律來區(qū)分失步振蕩和同步振蕩及短路故障，概念清晰、明確。系統(tǒng)振蕩中心電壓的變化規(guī)律，能自動適應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行方式的變化，即與系統(tǒng)運行方式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，只反應(yīng)被測線路所在斷面的失步狀態(tài)。不需要用戶提供判斷失步的定值，使用方便。失步判據(jù)-3

聯(lián)絡(luò)線電壓與電流相位角判別原理失步判據(jù)4利用聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)母線電壓相位差變化判斷失步： 根據(jù)振蕩中心兩側(cè)母線（可跨越幾個變電站）的電壓相量的相位差θ擺過180度時來判斷電力系統(tǒng)已經(jīng)失去同步。如果利用光纖通道把線路對側(cè)母線（或隔幾個站的母線）電壓采樣值傳送過來與本側(cè)母線的電壓采樣值在同一時刻進行比相，則可以準確測量聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)（或聯(lián)絡(luò)斷面）母線電壓的相位差。根據(jù)該相位差的變化軌跡則可以準確判斷系統(tǒng)是否失步及振蕩中心的位置。失步判據(jù)44-3設(shè)置低壓解列的必要性互聯(lián)電網(wǎng)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的可能性：（1）主保護拒動，短路故障切除時間加長或切不掉（無失靈保護）；（2）直流雙極閉鎖引起潮流向同一輸電斷面的交流線路轉(zhuǎn)移，送端又沒有及時切機，將導(dǎo)致受端電網(wǎng)電壓急劇下降；（3）同一輸電斷面多回輸電線路遇到N-2事故引起潮流大幅度轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致受端電網(wǎng)電壓急劇下降；（4）高低壓電磁環(huán)網(wǎng)在高壓側(cè)斷開潮流大幅度向低壓側(cè)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致受端電網(wǎng)電壓急劇下降。2-4種情況類似。低壓解列是第三道防線的組成部分遇到上述情況，如果沒有穩(wěn)定控制措施或穩(wěn)控裝置拒動，系統(tǒng)的暫穩(wěn)問題就會轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍€(wěn)定問題。此時由于電壓下降速度太快，常規(guī)的低壓切負荷裝置及低壓解列裝置可能因dU/dt過大而被閉鎖；而系統(tǒng)的功角又沒有擺開，即不會出現(xiàn)失步振蕩的特征，常規(guī)的失步解列裝置也動作不了，系統(tǒng)面臨電壓崩潰。設(shè)置專用的低壓解列裝置可解決上述問題；系統(tǒng)解列后電壓穩(wěn)定問題消失轉(zhuǎn)為送受端電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題，處理起來相對簡單的多。五設(shè)備過負荷及其控制線路或變壓器等設(shè)備允許長時間流過的電流值稱為安全電流，如果設(shè)備實際流過的電流超過其安全電流則出現(xiàn)過負荷現(xiàn)象。設(shè)備的過負荷屬于熱穩(wěn)定問題。一般來說，電力設(shè)備都有一定過負荷能力，設(shè)備允許過負荷的時間與過載的倍數(shù)、環(huán)境溫度、風(fēng)速、日照等因素有關(guān)，過載倍數(shù)小允許時間較長，過載倍數(shù)越大，允許的時間越短，具有反時限特性。輸電回路中串接多種設(shè)備(導(dǎo)線、金具、阻波器、電流互感器、開關(guān)、刀閘等），輸送電流受允許電流最小設(shè)備的限制。設(shè)備過負荷如果處理不及時則可能導(dǎo)致嚴重后果：（1）設(shè)備因過熱而損壞，導(dǎo)線變形，弛度增加，甚至線路燒斷、變壓器燒毀。（2）線路因弧垂增加與下方物體（線路、樹木）發(fā)生短路，導(dǎo)致線路跳閘，引起與之平行的線路更嚴重的過載。（3）引發(fā)電力系統(tǒng)連鎖反應(yīng)，出現(xiàn)大面積停電事故。從1965年11月美國東北部大停電到2005年莫斯科大停電，很多次事故都是由于線路過負荷引起的。設(shè)備過負荷的原因線路與主變過負荷分為兩類：突然過負荷與緩慢過負荷。緩慢過負荷是由負荷的增長引起的。引起線路突然過負荷的原因有：（1）平行線中一回線突然跳閘；（2）電磁環(huán)網(wǎng)高壓側(cè)線跳閘潮流向低壓側(cè)轉(zhuǎn)移；環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)在不平衡點解開；（3）突然失去大電源，引起潮流重新分布；（4）線路突然跳閘后潮流重新分布引起某些線路過負荷。

引起變壓器突然過負荷的原因有：（1）并聯(lián)變壓器一臺跳閘，引起另一臺過負荷；（2）電磁環(huán)網(wǎng)高壓側(cè)線路跳閘潮流向低壓側(cè)轉(zhuǎn)移。緩慢過負荷因過載倍數(shù)低、允許時間長，可通過調(diào)度員調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)予以消除（一般15分鐘以上）；突然過負荷一般過載倍數(shù)大，允許時間短，需要采取過負荷控制來解決。影響導(dǎo)線載流量的邊界條件

分為外界環(huán)境條件（如風(fēng)速、日照強度、環(huán)境溫度等，這是由輸電線路所處的自然條件有關(guān)）及與導(dǎo)線本身有關(guān)的條件（如導(dǎo)線的吸熱系數(shù)、輻射系數(shù)、導(dǎo)線允許溫度、導(dǎo)線直徑等）。導(dǎo)線的吸熱、輻射系數(shù)綜合影響載流量是不大的，當(dāng)導(dǎo)線直徑（截面）一定時，導(dǎo)線允許溫度和邊境條件的取值就成為影響載流量的主要因素。國外在線動態(tài)確定輸電線路熱穩(wěn)定限額得到了廣泛應(yīng)用。如美國EPS公司生產(chǎn)的CAT-1已在18個國家共300多條線路上使用。國外統(tǒng)計結(jié)果表明：按裝實時限額的輸電線路，在一年中達90至120天可多輸容量達10%--30%（迎峰度夏期），經(jīng)濟效益十分明顯。六安穩(wěn)控制系統(tǒng)構(gòu)成及可靠性11.1安穩(wěn)控制系統(tǒng)構(gòu)成 安穩(wěn)控制系統(tǒng)由控制主站、子站、執(zhí)行站及站間通道組成；一般在調(diào)度中心還設(shè)有穩(wěn)控管理系統(tǒng)，對安穩(wěn)控制系統(tǒng)進行監(jiān)視。控制主站：一般安裝在樞紐變電站，與各子站進行信息交換，收集全網(wǎng)信息，識別電網(wǎng)運行方式，綜合判斷多重事故和控制決策，轉(zhuǎn)發(fā)有關(guān)命令。如貴州網(wǎng)的安順變主站，廣東網(wǎng)的羅洞變主站。控制子站：安裝在重要的變電站及電廠（500kV），監(jiān)視本站出線及主變等設(shè)備運行狀態(tài)，將信息上送主站，接收主站下發(fā)的運行方式及控制命令，進行本站當(dāng)?shù)乜刂萍跋蛴嘘P(guān)執(zhí)行站發(fā)送控制命令。執(zhí)行站：安裝在需要切機的電廠及需要切負荷的變電站，將本站控制量上送上一級子站或主站，接收上一級站下發(fā)的控制命令，并按要求選擇被控對象，進行輸出控制。根據(jù)需要當(dāng)?shù)剡€具有出線過載切負荷、低頻低壓切負荷功能。站間通道及接口：以光纖通道為主，采用2Mbps或64kbps數(shù)字接口（如MUX-22或MUX-2M)，傳送數(shù)據(jù)和命令；在暫時不具備光纖通道的地方，也可使用載波或微波通道，以音頻傳送方式（MODEM方式），傳送速率為1200波特；不推薦采用收發(fā)信機傳送接點命令。穩(wěn)控管理系統(tǒng)：安裝在調(diào)度中心，采用服務(wù)器或PC機，經(jīng)通道收集各主站與子站的運行狀態(tài)、事件記錄及數(shù)據(jù)記錄、裝置的異常信息，以表格、曲線的形式提供給運行人員；可以下發(fā)控制策略表、定值。通道采用光纖，一般用以太網(wǎng)－2M（64k）接口，103規(guī)約。在線決策主站：設(shè)在調(diào)度中心，經(jīng)接口從EMS、穩(wěn)控站等取電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)和信息，在多數(shù)據(jù)源的狀態(tài)估計軟件處理后，進行潮流、穩(wěn)定分析及控制策略優(yōu)化，并不斷刷新穩(wěn)控站裝置的控制策略表。為了下發(fā)控制策略的快速性和可靠性，決策主站與各安穩(wěn)站的通信方式最好采用點對點、2M光纖接口方式。提高安穩(wěn)裝置可靠性的措施⒈裝置自檢和閉鎖措施CPU硬件自檢軟件自檢電壓、電流回路自檢開入回路自檢開出回路自檢和閉鎖提高安穩(wěn)裝置可靠性的措施－2⒉判據(jù)方面保證可靠性的措施多重相關(guān)條件的判斷確認，即判別條件的冗余：如功率量變化時檢查電流是否變化；開關(guān)量變化時檢查電氣量是否變化；檢查相鄰線路功率的變化。多次確認：安穩(wěn)裝置的程序都設(shè)計成按一定的周期（如0.833ms或1.66ms）循環(huán)判斷，為了避免某一次數(shù)據(jù)、某一幀報文或某一個狀態(tài)的錯誤，應(yīng)采用多次確認的方法防止誤判，一般至少三次確認。電氣量或開關(guān)量應(yīng)采用變化過程：如功率在啟動前大于某個定值，而啟動后應(yīng)小于一個定值；開關(guān)量從ON(或OFF）變?yōu)镺FF（或ON）。對于雙回線（或雙主變），判出一回線跳閘時應(yīng)檢查另一回線電流（功率）增加；一回線突然過載時檢查另一回線在跳開狀態(tài)。提高安穩(wěn)裝置可靠性的措施－3⒊通信方面的可靠性措施報文的檢錯：如數(shù)字報文的CRC校驗等命令報文的特殊編碼識別（報文頭、地址碼、命令碼等的識別）命令報文的連續(xù)多次確認（光纖通信每幀的間隔一般為1.67ms時，確認幀數(shù)不少于3次）如果采用收發(fā)信機傳命令時可加方波鑒別（如發(fā)信20ms、停信20ms）設(shè)置各通信環(huán)節(jié)的報文錄波，記錄接收的錯誤報文，命令報文，以便進行通信回路的事故分析。提高安穩(wěn)裝置可靠性的措施－44加強運行管理，完善現(xiàn)場操作管理規(guī)程。5做好運行維護人員的培訓(xùn)，掌握穩(wěn)控裝置的基本動作原理、外部接線及操作的注意事項。七穩(wěn)定控制有關(guān)判據(jù)1線路、主變及機組的投停狀態(tài)判別：（1）采用有功功率值(P＞PT)，判別線路、主變、機組的投/停運行狀態(tài)投運狀態(tài)：P>PT或I>IT（PT為投運的功率門檻值、IT為投運的電流門檻值）；停運狀態(tài)：P<PT，且I<IT。（2）對某些聯(lián)絡(luò)線正常潮流可能為零的線路，應(yīng)采用斷路器位置信號（HWJ）[或線路電壓]進行輔助判別。投運狀態(tài)：HWJ為閉合[或線路有電壓]；停運狀態(tài)：HWJ為斷開[或線路無電壓]；不對應(yīng)狀態(tài)：HWJ為斷開，但P>PT或I>IT，判為投運狀態(tài)，發(fā)告警信號。穩(wěn)定控制有關(guān)判據(jù)－22交流系統(tǒng)故障類型判據(jù)：1）依靠電氣量的設(shè)備跳閘判據(jù)：突變量啟動P-0.2S≥PS1（事故前有功功率應(yīng)大于定值PS1）Pt≤PS2（事故后有功功率應(yīng)小于定值PS2）兩相電流I≤IS1 （電流應(yīng)小于投運電流，躲過充電電流）電流變化量滿足t≥tS1 （確認滿足上述判據(jù)的延時）式中：PS1應(yīng)小于對穩(wěn)定有影響的輸送功率值；PS2應(yīng)稍大于0，且大于零功率時的最大漂移值；投運電流IS1應(yīng)略大于空載線路的充電電流；延時是為了防止在潮流轉(zhuǎn)移過程中引起誤判為設(shè)備跳閘；|ΔI|dt為浮動門檻；α、β為系數(shù)。2.1判據(jù)有關(guān)判別條件的作用、含義及定值設(shè)定（?。┩蛔兞繂邮菫榱瞬蹲降较到y(tǒng)的擾動，使裝置做好事故判別的準備，并確定跳閘前電氣量的初始狀態(tài)值。（ⅱ）P-0.2S是跳閘前200ms有功功率值，定值PS1愈大對判別愈有利，但該值必須小于對穩(wěn)定有影響的線路輸送功率值。（ⅲ）Pt是跳閘后測到的有功功率值，線路本側(cè)跳閘后該值為零，對側(cè)跳閘時充電電流引起的有功損耗一般也小于1～2MW，定值PS2愈小對判別愈有利，但考慮到測量回路可能存在的誤差，一般對于500kV線路建議定值PS2設(shè)為10~20MW。（ⅳ）判據(jù)中引進電流I≤IS1條件主要是考慮到當(dāng)TV回路斷線時上述三個條件也能滿足，在出現(xiàn)這種情況時用此條件閉鎖判據(jù)的進一步判斷。IS1是線路的投運電流定值，IS1應(yīng)略大于本線在對側(cè)跳閘后線路空載電容電流，一般建議IS1設(shè)為充電電流ILC實際測量值的1.2倍。對于沒有并聯(lián)補償電抗器的常規(guī)500kV線路ILC≈138A/100km，如果線路裝有并聯(lián)補償電抗器，則計算時應(yīng)扣除補償?shù)牟糠帧?.1判據(jù)有關(guān)判別條件的作用、含義及定值設(shè)定2（ⅴ）電流變化量ΔI判別條件主要用于區(qū)分系統(tǒng)失步振蕩等變化相對緩慢的動態(tài)過程。式中|ΔI|dt為浮動門檻；α、β為系數(shù)，注意ΔI為電流有效值當(dāng)前值與一個周期前值之差，且為負值,此值存在時間短暫。采用浮動門檻技術(shù)可以跟蹤電流的變化，使判別更為有效。（ⅵ）tS1延時是為了躲開環(huán)網(wǎng)情況下潮流轉(zhuǎn)移過程中有功功率可能為零而引起的誤判，tS1定值建議取20ms，延時從上述5個條件都同時滿足時刻開始，延時的過程中除ΔI條件外均應(yīng)繼續(xù)滿足。另外，考慮到可能出現(xiàn)以下情況：跳閘前線路只送有功功率，其流過的電流與對側(cè)跳閘后的空載電容電流很接近，則條件（5）不滿足，線路跳閘也就判不出來，但這種情況一般不會影響到系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。為防止此種情況的發(fā)生，同時也為了提高電流變化量ΔI判別條件的靈敏度和避免線路電容電流帶來的整定麻煩，建議采用線路電流的有功分量進行判斷，但一定注意當(dāng)檢測到電壓消失時仍應(yīng)采用全電流。當(dāng)對線路跳閘的判斷不需要區(qū)分故障類型、時間要求不十分嚴格（例如允許斷路器跳開后40ms）的場合，可不引入繼電保護的動作信號，僅采用電氣量的跳閘判據(jù)來判斷線路跳閘，既簡化了裝置外部接線，又提高了可靠性。2.2輸電線路跳閘時電氣量變化特征及其他動態(tài)過程的影響(1)輸電線路跳閘時電氣量的變化特征C故障跳本側(cè)I變化d故障跳對側(cè)I變化

圖11-1線路無故障跳閘與故障跳閘電流變化（虛線為測量值）輸電線路跳閘時電氣量變化特征及其他動態(tài)過程的影響2上圖中示出線路無故障跳閘與故障跳閘時電流有效值I與有功功率P的變化情況，其中虛線部分是裝置經(jīng)積分算法（延遲20ms）測出的P與I的變化。圖a為本側(cè)跳閘時I的變化，圖b為對側(cè)跳閘時I的變化；圖c為故障跳線路本側(cè)斷路器時電流的變化，圖d為故障跳線路對側(cè)斷路器時電流的變化。從圖中可見，跳本側(cè)斷路器與跳對側(cè)斷路器引起的電流變化不同，對側(cè)跳閘時電流的最低值為線路的充電電容電流，該值主要取決于線路的電壓等級（500kV普通線路約為120MVA/100km,緊湊型線路約為147MVA/100km）和線路長度。潮流轉(zhuǎn)移時引起線路電氣量的變化潮流轉(zhuǎn)移可能存在以下兩種情況： （1）同一輸電斷面相鄰線路的投停引起的潮流轉(zhuǎn)移。對本線來說只是電流、有功功率數(shù)量上大小的變化，不會導(dǎo)致有功功率方向的改變，也不會使有功功率為零。（2）環(huán)網(wǎng)（包括同一電壓等級環(huán)網(wǎng)、高低壓電磁環(huán)網(wǎng)）的合環(huán)與解環(huán)引起的潮流轉(zhuǎn)移。對于本線來說可能是數(shù)量上大小的變化（如圖11-2中曲線1所示），也可能是有功潮流方向的變化（如圖11-2中曲線2所示）。當(dāng)潮流方向改變時有功必然存在過零點的過程，這一過程中將有滿足線路跳閘電氣量變化特征的時刻，但瞬間（幾個毫秒）即能過渡到新的穩(wěn)態(tài)值。對于線路功率因潮流轉(zhuǎn)移而變?yōu)榱愀浇那闆r的概率非常低,且存在于電磁環(huán)網(wǎng)的低壓側(cè)線路或主變低壓側(cè)，一般可不考慮，對于需要區(qū)分跳閘與潮流轉(zhuǎn)移的場合，應(yīng)引入相關(guān)信息進行綜合判斷。潮流轉(zhuǎn)移時引起線路電氣量的變化大機組跳閘引起系統(tǒng)內(nèi)潮流的重新分配

電力系統(tǒng)內(nèi)大機組跳閘或某一大電源突然失去，將引起電網(wǎng)內(nèi)潮流的重新分配，導(dǎo)致某些輸電線路電氣量發(fā)生較大變化，圖11-3所示為某省電網(wǎng)一臺600MW機組跳閘后在與大區(qū)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上引起的功率變化，對此我們簡要的分析如下。圖11-3大機組跳閘引起某一聯(lián)絡(luò)線有功功率的變化過程大機組跳閘引起系統(tǒng)內(nèi)潮流的重新分配2大機組跳閘對系統(tǒng)的影響可分為三個階段：初始瞬間，系統(tǒng)內(nèi)其他機組按與跳閘機組電氣距離遠近來分配突然出現(xiàn)的功率缺額，距離越近承擔(dān)的越多，距離越遠承擔(dān)的越少。圖11-3表示在第10個周波一臺600MW機組跳閘，聯(lián)絡(luò)線功率突然從240MW下降到120MW，這降低的120MW就是與該聯(lián)絡(luò)線相連的受端系統(tǒng)內(nèi)機組所分擔(dān)的機組跳閘缺額功率（20%）；隨后由于這些機組輸出的電功率突變，而輸入機械功率不變，則各機組在減速力矩的作用下出現(xiàn)擺動，按轉(zhuǎn)動慣量的大小重新分配因機組跳閘所缺的功率，慣量較大的機組將承擔(dān)的比例較大，圖11-3中第10個周波后功率曲線的擺動就反映與該聯(lián)絡(luò)線相連的受端系統(tǒng)內(nèi)機組所分擔(dān)功率的擺動過程；第三階段是在經(jīng)過若干次功率擺動后，系統(tǒng)頻率有所下降，網(wǎng)內(nèi)參入一次調(diào)頻的機組根據(jù)各自調(diào)速器特性（如調(diào)差系數(shù)）最終分配缺額的功率值。大機組跳閘引起系統(tǒng)內(nèi)潮流的重新分配3大機組跳閘初始瞬間在聯(lián)絡(luò)線上功率的突降情況是我們最關(guān)心的，因為后續(xù)的擺動過程中電氣量的變化比較緩慢，與斷路器跳閘引起的變化差別較大，而初始瞬間聯(lián)絡(luò)線有功功率如果突降接近零值（圖11-4），若不加較長的延時或采用其他輔助判別條件，則僅從線路的電氣量本身幾乎無法區(qū)分是大機組跳閘還是線路跳閘。圖11-4聯(lián)絡(luò)線送端大機組在特定的出力下跳閘時線路有功的變化經(jīng)計算分析，初始瞬間聯(lián)絡(luò)線有功功率突降接近零值發(fā)生在以下特定情況：聯(lián)絡(luò)線送端一側(cè)的變電站母線接有大機組送出線路，經(jīng)仿真分析可確定在某一方式下該機組跳閘初始瞬間聯(lián)絡(luò)線分擔(dān)功率缺額的比例k，如果當(dāng)時跳閘機組出力是該聯(lián)絡(luò)線有功潮流的1/k倍,就會發(fā)生圖4所示的情況。但出現(xiàn)這一巧合的概率是極其低的。系統(tǒng)失步振蕩過程中電氣量的變化

系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩時處于失步斷面的線路流過的有功功率及電流將發(fā)生周期性變化，且每個周期存在過零的時刻（圖11-5）。失步振蕩的動態(tài)過程與線路跳閘最大的區(qū)別特征是：跳閘時功率與電流變化快，實際是瞬時的，測量也僅延時了20ms;失步振蕩過程變化較慢，振蕩周期一般都大于0.2s，按1/4周期算也都大于50ms。圖11-5-a失步振蕩時聯(lián)絡(luò)線電壓、電流實錄波形系統(tǒng)失步振蕩過程中電氣量的變化圖11-5-b失步振蕩時聯(lián)絡(luò)線有功功率