電力系統(tǒng)控制

1、 電力系統(tǒng)控制講座周念成主要內(nèi)容 n1、電力系統(tǒng)控制概述n2、電力系統(tǒng)頻率控制n3、電力系統(tǒng)電壓控制n4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制1、電力系統(tǒng)控制概述n電力系統(tǒng)運行控制的目標（八字目標）n 安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保n1）保證電力系統(tǒng)運行的安全n2）保證電能符合質(zhì)量標準n3）保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性n4）保證符合環(huán)境保護的要求1、電力系統(tǒng)控制概述n現(xiàn)代電力系統(tǒng)2個發(fā)展方向n1）電網(wǎng)互聯(lián)（龐大的跨區(qū)域輸電、單機容量越來越大、高壓直流輸電容量比例變大）n2）分布式發(fā)電接入及微電網(wǎng)n電力系統(tǒng)中的可控點n1）發(fā)電機：調(diào)速器（P）、勵磁（Q）n2）變壓器：檔位（變比，調(diào)節(jié)U）n3）斷路器：投切發(fā)電機/變壓器/線

2、路/負荷/電容器/電抗器等等n4）其他補償設備：SVC/調(diào)相機等控制的控制的復雜性復雜性1、電力系統(tǒng)控制概述n三大自動控制系統(tǒng)（3A系統(tǒng)）n1）自動發(fā)電控制（AGC）n2）自動電壓控制（AVC）n3）自動穩(wěn)定控制（ASC）1、電力系統(tǒng)控制概述n自動發(fā)電控制（AGC）n利用調(diào)度監(jiān)控計算機、通道、遠方終端、執(zhí)行（分配）裝置、發(fā)電機組自動化裝置等組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，監(jiān)測、調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率，以控制發(fā)電機出力。n它是電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的主要內(nèi)容之一。 1、電力系統(tǒng)控制概述n自動電壓控制（AVC）n指在正常運行情況下，通過實時監(jiān)視電網(wǎng)無功電壓情況，進行在線優(yōu)化計算，分層調(diào)節(jié)控制電網(wǎng)無功電源及變壓器分接頭

3、，調(diào)度自動化主站對接入各節(jié)點的無功補償可控設備實行實時的最優(yōu)閉環(huán)控制，滿足全網(wǎng)安全電壓約束條件下的優(yōu)化無功潮流運行，達到電壓優(yōu)質(zhì)和網(wǎng)損最小。n系統(tǒng)電壓的全局控制分為三個層次，一級電壓控制、二級電壓控制、和三級電壓控制。1、電力系統(tǒng)控制概述n自動穩(wěn)定控制（ASC）n為防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定事故而采取的控制措施。n如為抑制低頻振蕩而研究的一種附加勵磁控制n切機、切負荷、解列等等 1、電力系統(tǒng)控制概述n電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)1、電力系統(tǒng)控制概述n正常狀態(tài)n首要任務是監(jiān)視不斷變化的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)（發(fā)電機出力、母線電壓、系統(tǒng)頻率、線路潮流、系統(tǒng)間交換功率)。n根據(jù)日負荷曲線調(diào)節(jié)運行方式和進行正常的操作控制（

4、如啟停發(fā)電機、調(diào)節(jié)發(fā)電機出力、調(diào)整變壓器分接頭等），使系統(tǒng)運行參數(shù)維持在規(guī)定范圍內(nèi)，以滿足對負荷正常供電需要。n在正常運行狀態(tài)時應注意和及早發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)由正常運行狀態(tài)向警戒狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。1、電力系統(tǒng)控制概述n警戒狀態(tài)(1)系統(tǒng)中可用出力減小。如計劃外負荷逐步增長、燃料供應不足、發(fā)電機計劃外停運以及某地外界條件（如循環(huán)水溫度升高）的變化等都會使發(fā)電機出力減小。(2)輸出能力減少。計劃外輸電線或變壓器斷開、負荷的不正常分配以及高溫等自然現(xiàn)象都會使輸電能力減少。(3)干擾概率增大。風暴水災地震等自然災害,以及社會治安等因素.因此，在警戒狀態(tài)時應及時采取預防性控制措施（例如增加和調(diào)整發(fā)電機出力，調(diào)整附和

5、的配置，切換線路等），使系統(tǒng)盡快恢復到正常狀態(tài)，以免在隨后一個不大的干擾或負荷逐漸增大時，有可能使系統(tǒng)進入緊急狀態(tài)。1、電力系統(tǒng)控制概述n緊急狀態(tài)電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)控制是電力系統(tǒng)在遭受大的干擾或事故（例如短路故障，切除大容量機組等）或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象后的運行狀態(tài)。這時，電力系統(tǒng)偏離正常運行方式，電力供需失去平衡，某些保證系統(tǒng)安全性的不等式約束條件遭到破壞（如線路潮流或系統(tǒng)其它元件的負荷超過或低于允許值，直接影響對負荷的正常供電。1、電力系統(tǒng)控制概述n緊急狀態(tài)控制u及時正確地采取一系列緊急措施，使系統(tǒng)恢復到警戒狀態(tài)乃至正常狀態(tài)。u如果不及時采取措施，或者措施不夠有效，就會使系統(tǒng)的運行條件進一步惡化，或

6、者使故障擴大和發(fā)展，從而有可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定而解列成幾個子系統(tǒng) ，并大量切除負荷及發(fā)電機組，導致大面積停電和全系統(tǒng)崩潰。u迅速抑制事故及異常現(xiàn)象的發(fā)展和擴大，盡量縮小故障延續(xù)時間及其對電力系統(tǒng)其它非故障部分的影響，使電力系統(tǒng)能維持和恢復到一個合理的運行水平。u這種緊急狀態(tài)控制一般氛圍 -選擇性切除故障階段 -防止事故擴大階段主要內(nèi)容 n1、電力系統(tǒng)控制概述n2、電力系統(tǒng)頻率控制n3、電力系統(tǒng)電壓控制n4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制2、電力系統(tǒng)頻率控制n對于一個大型互聯(lián)系統(tǒng)，必須實現(xiàn)有功功率和頻率的及時調(diào)整，使整個系統(tǒng)的發(fā)電功率和負荷功率維持平衡，保證系統(tǒng)頻率和聯(lián)絡線交換功率維持恒定。n發(fā)電總有功功率

7、=（負荷+損耗）的有功功率n當系統(tǒng)頻率變化時，整個系統(tǒng)的有功負荷也要隨著改變, 這種有功負荷隨頻率而改變的特性叫做負荷的功率頻率特性。2、電力系統(tǒng)頻率控制電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制系統(tǒng)稱為自動發(fā)電控制（AGC)，亦稱負荷與頻率控制（LFC)； 由自動裝置和計算機程序?qū)︻l率和有功功率進行二次調(diào)整實現(xiàn)?？刂频目刂频哪繕四繕?、電力系統(tǒng)頻率控制AGC的目的：控制系統(tǒng)頻率和區(qū)域凈交換功率。n控制區(qū)域（Control Area)n基本含義：整個電力系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)通過聯(lián)絡線連接起來的互聯(lián)系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)及其控制中心構成一個控制區(qū)域，每個控制區(qū)域的用戶負荷由本區(qū)域的電源和從其它控制區(qū)域交換的電力來滿

8、足。n區(qū)域控制誤差（Area Control Error)：n由于負荷變化和機組出力波動而產(chǎn)生的誤差2、電力系統(tǒng)頻率控制2、電力系統(tǒng)頻率控制2、電力系統(tǒng)頻率控制國內(nèi)電網(wǎng)AGC實施簡介2、電力系統(tǒng)頻率控制電網(wǎng)AGC不同控制方式時的區(qū)域控制目標2、電力系統(tǒng)頻率控制電網(wǎng)(AGC)運行管理辦法為提高電網(wǎng)AGC運行質(zhì)量，確保電網(wǎng)頻率質(zhì)量和網(wǎng)間聯(lián)絡線控制水平，參照電力行業(yè)標準 DL/T 6571998 “火力發(fā)電廠模擬量控制系統(tǒng)在線驗收測試規(guī)程”（測試規(guī)程）有關內(nèi)容，結合各電力集團公司頒發(fā)的有關調(diào)度規(guī)程所制定的AGC 系統(tǒng)調(diào)度管理的內(nèi)容制定。2、電力系統(tǒng)頻率控制AGC機組的相關試驗與技術管理2、電力系統(tǒng)頻

9、率控制AGC主要功能與性能的測試2、電力系統(tǒng)頻率控制電力市場條件下AGC的應用管理電力市場建立后，廠網(wǎng)逐步分離，廠網(wǎng)成為電力市場的買賣雙方，運營方式的轉(zhuǎn)變使傳統(tǒng)的電網(wǎng)AGC面臨一系列問題。n四川省調(diào)提出了電力市場條件下AGC技術的改進方法。n安徽省調(diào)根據(jù)AGC機組性能的差異，貢獻的大小，進行了AGC機組調(diào)節(jié)效能的定量評估與補償方式的研究。2、電力系統(tǒng)頻率控制電力市場對AGC投運的選擇按 “電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設計規(guī)程DL5003-01”條件選擇n根據(jù)最大的可調(diào)容量、最大的加減負荷速率，由高到低的順序依次根據(jù)最大的可調(diào)容量、最大的加減負荷速率，由高到低的順序依次選擇選擇n根據(jù)計劃上網(wǎng)電量成交電價，

10、由低到高的順序依次選擇根據(jù)計劃上網(wǎng)電量成交電價，由低到高的順序依次選擇n根據(jù)備用容量及根據(jù)備用容量及AGCAGC輔助服務價格，由低到高的順序依次選擇。輔助服務價格，由低到高的順序依次選擇。主要內(nèi)容 n1、電力系統(tǒng)控制概述n2、電力系統(tǒng)頻率控制n3、電力系統(tǒng)電壓控制n4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制3、電力系統(tǒng)電壓控制n無功功率分布對系統(tǒng)的影響：n1）網(wǎng)損及線損-影響系統(tǒng)的經(jīng)濟性n2）電壓-影響系統(tǒng)的安全性3、電力系統(tǒng)電壓控制n電壓指標n35kV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%。（如供電電壓上下偏差同號時，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。）n10kV及以下三相供電電壓允許偏差為

11、額定電壓的7%。 n220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。n線路末端電壓合格率90% n配電線路電壓允許波動范圍為標準配電線路電壓允許波動范圍為標準電壓的電壓的7%；n低壓線路到戶電壓允許波動范圍為標準電壓低壓線路到戶電壓允許波動范圍為標準電壓10%。 n功率因數(shù)指標： n農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)線路農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)線路 cos0.85; n工業(yè)、農(nóng)副業(yè)專用線路工業(yè)、農(nóng)副業(yè)專用線路 cos0.90。3、電力系統(tǒng)電壓控制 電壓控制的措施： 改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓； 改變變壓器變比調(diào)壓； 補償設備調(diào)壓。電壓控制的方式： 電壓中樞點的逆調(diào)壓和順調(diào)壓。 自動電壓控制的必要性： 改善電能質(zhì)量的要求

12、； 提高電壓安全性的要求； 大規(guī)模電力系統(tǒng)中，人工調(diào)壓的方式難以勝任。3、電力系統(tǒng)電壓控制電壓控制的特點 無功電源的設備種類繁多，運行狀況和特性差別很大。 系統(tǒng)電壓主要受本地區(qū)無功平衡情況的制約，具有很強的區(qū)域性。 從系統(tǒng)正常運行的角度看，允許電壓在相對較大的范圍內(nèi)變化。3、電力系統(tǒng)電壓控制電壓控制的特點實現(xiàn)全網(wǎng)統(tǒng)一的AVC在結構上要解決以下兩個問題1）是動態(tài)性問題，即AVC要在時域上分級，至少要有控制周期內(nèi)的統(tǒng)籌計劃、運行模式發(fā)生變化時的局部調(diào)整以及實時控制三個環(huán)節(jié)。2）是空間上的關聯(lián)問題，即AVC要在地域上分層，層上分區(qū)，這是由電壓控制和無功平衡的特點決定的。 3、電力系統(tǒng)電壓控制電壓控制

13、的模式借鑒歐洲一些國家普遍采用的三級電壓優(yōu)化控制模式，一般將AVC分成三級控制，即一級電壓控制(primary voltage control)，二級電壓控制(secondary voltage control)，三級電壓控制(tertiary voltage control)。 3、電力系統(tǒng)電壓控制三級電壓控制3、電力系統(tǒng)電壓控制一級電壓控制為本地控制（local control），只用到本地的信息。控制器由本區(qū)域內(nèi)控制發(fā)電機的自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）、有載調(diào)壓分接頭（OLTC）及可投切的電容器組成，控制時間常數(shù)一般為幾秒鐘。在這級控制中，控制設備通過保持輸出變量盡可能的接近設定值來補償電壓

14、的快速的和隨機的變化。3、電力系統(tǒng)電壓控制二級電壓控制時間常數(shù)約為幾十秒鐘到分鐘級，控制的主要目的是保證中樞母線（Pilot Node）電壓等于設定值，如果中樞母線的電壓幅值產(chǎn)生偏差，二級電壓控制器則按照預定的控制規(guī)律改變一級電壓控制器的設定參考值，二級電壓控制是一種區(qū)域控制（Region Control），只用到本區(qū)域內(nèi)的信息。3、電力系統(tǒng)電壓控制三級電壓控制是其中的最高層，它以全系統(tǒng)的經(jīng)濟運行為優(yōu)化目標，并考慮穩(wěn)定性指標，最后給出中樞母線電壓幅值的設定參考值，供二級電壓控制使用。在三級電壓控制中要充分考慮到協(xié)調(diào)的因素，利用了整個系統(tǒng)（System-wide）的信息來進行優(yōu)化計算，一般來說它

15、的時間常數(shù)在十幾分鐘到小時級。3、電力系統(tǒng)電壓控制一級電壓控制-VQC裝置電電壓壓無無功功上上限限下下限限下下限限上上限限QV3、電力系統(tǒng)電壓控制n二級電壓控制-分區(qū)原則：分區(qū)原則：n(1)樞紐母線(Pilot Bus)電壓的典型性：在區(qū)域內(nèi)，樞紐母線是少量最重要的高壓母線，它們的電壓行為足以代表區(qū)域的電壓行為n(2)區(qū)域可控性：在區(qū)域內(nèi)，有足夠的無功容量用于電壓控制n(3)區(qū)域間的解藕性：區(qū)域內(nèi)的控制受區(qū)域外的控制操作影響很小3、電力系統(tǒng)電壓控制n我國地區(qū)電網(wǎng)的運行特點3、電力系統(tǒng)電壓控制n電網(wǎng)中安裝配置有一級或一級以上變壓器有載調(diào)節(jié)分接頭。目前，絕大部分220kV變電所主變的220kV和1

16、10kV繞組的有載分接頭不具備遠方遙調(diào)的條件。110V變電所主變的110kV繞組有載分接頭中，只有部分具備遠方遙調(diào)的條件，其余只能就地操作。n電網(wǎng)中110kV變電所的二次側(cè)母線（10kV或6kV），一般均安裝有并聯(lián)電容器。這些并聯(lián)電容器中，只有部分具備遠方遙控的條件，其余只能就地操作。3、電力系統(tǒng)電壓控制地區(qū)二級電壓控制采用啟發(fā)式搜索方法：最大優(yōu)化控制范圍 設置：具有遠方遙控遙調(diào)條件的110kV變電所以及供其電源的220kV變電所 控制目標n主要目標：提高各110kV變電所的10kV 考核母線的電壓合格率n第二目標：提高各220kV變電所高壓側(cè)繞組的功率因數(shù)合格率3、電力系統(tǒng)電壓控制國內(nèi)AVC

17、發(fā)展現(xiàn)狀江蘇、河南、湖南、福建、安徽以及山東等省的電力系統(tǒng)都在開展對AVC的研究，一些系統(tǒng)也做了初步的工程實現(xiàn)。例子：安徽省電網(wǎng)AVC系統(tǒng) 安徽電網(wǎng)按地理位置分為七個控制區(qū)。 樞紐母線取區(qū)域內(nèi)重要廠站的高壓母線。 電壓上下限的確定滿足在此電壓范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)所有廠站的母線電壓都在合格范圍內(nèi)。 主要內(nèi)容 n1、電力系統(tǒng)控制概述n2、電力系統(tǒng)頻率控制n3、電力系統(tǒng)電壓控制n4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制大停電事故將產(chǎn)生非常大的影響2003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、倫敦、瑞典、丹麥、意大利大停電，接著在2004年7月12日希臘首都雅典、11月1

18、8日西班牙首都馬德里市中心發(fā)生大停電，2005年1月8日瑞典南部颶風襲擊引起的大停電、5月25日上午11時10分莫斯科發(fā)生俄羅斯歷史上規(guī)模最大的停電事故?！?14”大停電歷時29小時、損失負荷6180萬千瓦,影及5千萬人口, 損失達300億美元；意大利數(shù)小時的大面積停電，僅直接經(jīng)濟損失就達數(shù)億歐元；莫斯科大停電直接經(jīng)濟損失至少10億美元，200萬人停水斷電，兩萬人被困在地鐵，間接損失無法估計。為什么為什么產(chǎn)生？產(chǎn)生？怎么防止怎么防止4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n“814”事故的最終調(diào)查報告已經(jīng)公布，事故的直接原因已比較清楚。但更深層次的原因仍值得分析，從中接收教訓：（1）電網(wǎng)整體結構不合理：美國電

19、網(wǎng)建設缺乏總體規(guī)劃，高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行；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)全貌。（2）繼電保護定值不協(xié)調(diào)：美國繼電保護距離三段定值不能區(qū)分線路短時過負荷，定值缺乏統(tǒng)一協(xié)調(diào)；保護裝置的振蕩閉鎖功能不完善，當線路出現(xiàn)嚴重過載或系統(tǒng)發(fā)生振蕩時會誤跳閘，引發(fā)連鎖反應。（3）安穩(wěn)控制裝置的配置不完善：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根本就沒有，不能及時有效制止電網(wǎng)事故的擴大。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制（4）調(diào)度過分依靠計算機系統(tǒng)，一旦計算機系統(tǒng)異常，造成信息不全、不可靠，電網(wǎng)調(diào)度就無所作為，陷于癱瘓狀態(tài)。（5）電網(wǎng)運行追求高經(jīng)濟效益，送電接近輸送極限，安全

20、穩(wěn)定裕度很小。一旦線路跳閘引起潮流轉(zhuǎn)移時，就往往引起線路的嚴重過載，再加上述原因，就容易發(fā)生一系列連鎖反應，事故擴大。 (6) 按北美電力可靠性委員會（NERC）標準，“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)各參與者在本次事故中未采取任何主動解列操作措施。對這項標準值得重新反思。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制我國電力系統(tǒng)迅猛發(fā)展，實行“西電東送、南北互濟、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略方針。但由于電網(wǎng)的建設滯后于電源的建設，輸電能力不足的問題日益突出，加劇了電網(wǎng)與電源發(fā)展不協(xié)調(diào)的矛盾，存在國外電網(wǎng)類似問題，甚至更加嚴峻： （1）我國大區(qū)電網(wǎng)之間采用弱聯(lián)網(wǎng)，某些電網(wǎng)存在結構上的不合理；電網(wǎng)的樞紐點及負荷

21、中心電壓支撐不足；一些電網(wǎng)的500kV與220kV高低壓電磁環(huán)網(wǎng)仍在運行；電網(wǎng)負荷越來越重，大城市空調(diào)負荷比重已占高峰負荷30%40%，高峰備用嚴重不足（尤其無功更不足）。 （2）某些電網(wǎng)的規(guī)劃設計中過于依賴二次系統(tǒng)，一些工程把穩(wěn)控裝置作為正常方式送電的基本措施。 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制（3）近年來高壓微機保護裝置動作可靠性有了顯著提高，但還存在一些問題，例如，保護級差時間過長、保護的距離三段定值的配合問題（有的躲不過嚴重過載）、某些進口保護振蕩閉鎖不完善等。（4）不少電網(wǎng)尚未按導則要求建立起三道防線的防御體系，例如，只考慮N-1事故，沒有N-2、N-3時的對策；高低壓環(huán)網(wǎng)運行，高壓電網(wǎng)解開

22、時低壓電網(wǎng)措施準備不足；不少電網(wǎng)沒有設置合適的解列點，甚至沒有配備解列裝置；防止電壓崩潰的基本措施低電壓切負荷裝置沒有配或沒有投或不知如何整定；低頻、低壓減載的容量沒有隨電網(wǎng)負荷的增長相應增加（5）安全自動裝置的管理體制不夠健全，現(xiàn)場誤操作引起自動裝置的誤切機、切負荷事故多次發(fā)生;尚未形成全國統(tǒng)一的安全穩(wěn)定控制裝置的技術條件、運行與檢驗標準，穩(wěn)控裝置誤動作的事件仍有發(fā)生。（6）電網(wǎng)安全自動裝置培訓工作有待加強。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)安全性是指電力系統(tǒng)在運行中承受故障擾動的能力，通過兩個特征表征（1）電力系統(tǒng)能承受住故障擾動引起的暫態(tài)過程并過渡到一個可接受的運行工況，不發(fā)生穩(wěn)定破壞、系

23、統(tǒng)崩潰或連鎖反應；（2）在新的運行工況下，各種運行條件得到滿足，設備不過負荷、母線電壓、系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題就是當系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定的時間后回到原來的運行狀態(tài)或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的問題。如果能，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。包括功角穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性。根據(jù)功角失穩(wěn)的原因和發(fā)展過程，功角穩(wěn)定可分為如下三類：靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾）暫態(tài)穩(wěn)定（大干擾）動態(tài)穩(wěn)定（長過程）靜態(tài)穩(wěn)定(Static Stability)n定義：定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受指電

24、力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到到小干擾小干擾后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，后，不發(fā)生自發(fā)振蕩或非周期性失步，自動自動恢復到恢復到原始原始運行狀態(tài)的能力。如果能，則運行狀態(tài)的能力。如果能，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是靜態(tài)穩(wěn)定的。認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是靜態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。不能，則系統(tǒng)是靜態(tài)失穩(wěn)的。n特點：特點：靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運靜態(tài)穩(wěn)定研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)行狀態(tài)下受到微小干擾時的穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生是否能夠維持靜態(tài)穩(wěn)定主要與系統(tǒng)在擾動發(fā)生前的原始運行狀態(tài)有關，而與小干擾的大小

25、、前的原始運行狀態(tài)有關，而與小干擾的大小、類型和地點無關。類型和地點無關。暫態(tài)穩(wěn)定 (Transient Stability)n定義：定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到大干擾大干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復過渡到新的或恢復到原來的到原來的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。通常指第一或第二振穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。通常指第一或第二振蕩周期不失步。如果能，則認為系統(tǒng)在蕩周期不失步。如果能，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀該正常運行狀態(tài)下該擾動下態(tài)下該擾動下是暫態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是暫態(tài)失是暫態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是暫態(tài)失穩(wěn)的。穩(wěn)的。

26、n特點：特點：研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到較大研究的是電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下受到較大干擾時的穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)干擾時的穩(wěn)定性問題。系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不僅與系統(tǒng)在擾動前的運行狀態(tài)有關，而且與擾動的類型、地點在擾動前的運行狀態(tài)有關，而且與擾動的類型、地點及持續(xù)時間均有關。及持續(xù)時間均有關。動態(tài)穩(wěn)定 (Dynamic Stability)n定義：定義：指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受指電力系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下受到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。如的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。如

27、果能，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是動態(tài)果能，則認為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是動態(tài)穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是動態(tài)失穩(wěn)的。穩(wěn)定的。不能，則系統(tǒng)是動態(tài)失穩(wěn)的。n特點：特點：動態(tài)穩(wěn)定的動態(tài)穩(wěn)定的過程較長過程較長，參與動作的元，參與動作的元件和控制系統(tǒng)更多、更復雜。件和控制系統(tǒng)更多、更復雜。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制（1）按電網(wǎng)運行狀態(tài)穩(wěn)定控制分為：預防性控制、緊急控制、失步控制、解列后控制及恢復性控制；（2）按控制范圍劃分：局部穩(wěn)定控制、區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定控制、大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制；（3）按穩(wěn)定類型分為： 暫態(tài)穩(wěn)定控制；動態(tài)穩(wěn)定控制； 頻率緊急控制；電壓緊急控制； 失步控制（解列）；設備過負荷控制

28、（熱穩(wěn)定）4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n局部穩(wěn)定控制與區(qū)域穩(wěn)定控制局部穩(wěn)定控制：單獨安裝在12個廠站，解決的是本廠站母線、主變或出線故障時出現(xiàn)的穩(wěn)定問題。區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定控制：為解決一個區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的穩(wěn)定問題而安裝在多個廠站的穩(wěn)定控制裝置，經(jīng)通道和通信接口聯(lián)系在一起，組成穩(wěn)定控制系統(tǒng)，站間相互交換運行信息，傳送控制命令，可在較大范圍內(nèi)實施穩(wěn)定控制。區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)一般設有一個主站、多個子站和執(zhí)行站，主站一般設在樞紐變電所或處于樞紐位置的發(fā)電廠。主站負責匯總各站的運行工況信息，識別區(qū)域電網(wǎng)的運行方式，并將有關運行方式信息傳送到各個子站。大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制：按分層分區(qū)原則，互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定控制主要解決與聯(lián)絡線

29、有關的緊急控制，必要時需交換相關區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的某些重要信息。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的標準分為三級：第一級標準：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電出現(xiàn)概率較高的單一故障；第二級標準：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負荷出現(xiàn)概率較低的單一嚴重故障;第三級標準：當系統(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、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制為滿足三級標準的要求，首先應規(guī)劃、建設一個結構合理的電網(wǎng)，好的網(wǎng)架是電力系統(tǒng)運行的基礎，同時在我國多年來已經(jīng)形成了“三道防線”的概念，電網(wǎng)的建設應按三道防線進行規(guī)劃和配置，電網(wǎng)安全運行應

30、按三道防線調(diào)度管理。 4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制針對電網(wǎng)可能遇到的擾動設置三道防線 ：第一道防線：快速可靠的繼電保護快速切除故障元件，確保電網(wǎng)發(fā)生常見的單一故障時穩(wěn)定運行和正常供電；第二道防線：采用穩(wěn)定控制裝置及切機、切負荷等穩(wěn)定控制措施，確保電網(wǎng)在發(fā)生概率較低的嚴重故障時能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行；第三道防線：設置失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置，當電網(wǎng)遇到多重嚴重事故而穩(wěn)定破壞時，依靠這些裝置防止事故擴大、防止出現(xiàn)大面積停電。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制正 常 狀 態(tài)警 戒 狀 態(tài)緊 急 狀 態(tài)恢 復 狀 態(tài)失 步 狀 態(tài)崩 潰合 理 的 電 網(wǎng) 結 構有 效 的 預 防 控 制第 一 道 防 線快 速

31、 繼 電 保 護第 二 道 防 線穩(wěn) 定 控 制 裝 置第 三 道 防 線失 步 解 列 、 頻 率與 電 壓 緊 急 控 制電 網(wǎng) 黑 啟 動電 力 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 換及 三 道 防 線 示 意 圖4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制為保證電力系統(tǒng)承受第II類大擾動時的安全穩(wěn)定要求，應采取緊急控制措施，防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和參數(shù)嚴重越限，實現(xiàn)電網(wǎng)的第二道防線。常用的緊急控制措施有切除發(fā)電機（簡稱切機）、集中切負荷（簡稱切負荷）、互聯(lián)系統(tǒng)解列（聯(lián)絡線）、 HVDC功率緊急調(diào)制、可控串聯(lián)補償?shù)?，其他措施（如快關汽門、電氣制動等）目前應用很少。解決功角穩(wěn)定控制的裝置其動作速度要求很快（

32、50ms內(nèi)），解決設備熱穩(wěn)定的過負荷控制裝置的動作速度要求較慢（數(shù)秒數(shù)十秒）4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制為保證電力系統(tǒng)承受第III類大擾動時的安全要求，應配備防止事故擴大避免系統(tǒng)崩潰的緊急控制，如系統(tǒng)失步解列(或有條件時實現(xiàn)再同步）、頻率和電壓緊急控制等，同時應避免線路和機組保護在系統(tǒng)振蕩時誤動作，防止線路及機組的連鎖跳閘，以實現(xiàn)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第三道防線。失步解列裝置按設定的振蕩周期次數(shù)動作，500kV失步解列裝置一般12個振蕩周期動作；解決電壓穩(wěn)定與頻率穩(wěn)定的緊急控制裝置的動作延時為0.10.5s（一般整定延時為0.2s）。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)由于受到嚴重擾動引起部分停電或事

33、故擴大引起大范圍停電時，為使系統(tǒng)恢復正常運行和供電，各區(qū)域系統(tǒng)應配備必要的全停后的黑啟動 (black start)措施，并采取必要的恢復控制（包括自動控制和人工控制 ）。自動恢復控制包括電源自動快速啟動和并列，輸電線路自動重新帶電，系統(tǒng)被解列部分自動恢復并列運行，以及用戶恢復供電等。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n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前運行的電網(wǎng)在發(fā)生各種預想事故時系統(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

34、了解當前電網(wǎng)安全運行狀態(tài)和進行預防性控制的重要依據(jù)。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n頻率緊急控制電力系統(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，當功率缺額時頻率下降，功率過剩時頻率上升。當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。n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（低頻減載）；頻率上升時，基本措施是過頻自動切機（高周切機）；聯(lián)絡線低頻解列。n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。（低頻減載、過頻切機）n當系統(tǒng)功率缺額過大（例如缺額達2

35、0）時，應裝設聯(lián)絡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），可有效制止頻率的大幅度降低。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n電壓穩(wěn)定及低電壓緊急控制n電壓穩(wěn)定性是指系統(tǒng)維持電壓的能力,電力系統(tǒng)在額定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。n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。4、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制n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、靜止補償設備等，低電壓切負荷措施是電壓緊急控制最基本