电力系统中长期稳定性分析.ppt

;目 录 ;第六章电力系统中、长期稳定性研究;第一节 概述 电力系统的中长期稳定性与电力系统对严重扰动的响应相关。这些严重扰动使系统的频率、电压、潮流产生较大及持续的偏移，以致引起系统一些较慢的动态过程的变化、保护和控制系统的动作等等，这些现象在一般的暂态稳定研究中是不模拟的。; 本章简单介绍系统承受严重扰动时的响应，介绍模拟中长期动态过程时对模型的要求及分析技术。此外，还给出了增强电力系统应付严重扰动的能力的一些基本原则。;一、电力系统的中长期动态过程 研究系统的中长期动态过程时，将电力系统的运行状况构想成图6-1所示的五种状态是很有帮助的。在正常状态下，系统所有运行变量都在额定范围内，没有过负荷的设备。系统运行于安全的方式下，能够承受偶然事故而不超出任何约束条件。;图6-1 电力系统运行状态 ; 对实际系统的调查表明，某些导致系统故障的事件存在如图6-2所示的方式。图6-2给出了由警戒状态向极端状态转移的一些事件。起始事件可能为一种自然原因的干扰、设备的一次误动或一些人为的因素。现代电力系统应按最可能发生的事故进行设计和操作，以确保安全运行。绝大多数情况下，电力系统能承受任何单一事故及许多多重事故。保护和控制系统的动作阻止了扰动传至电网的其他部分。 ;图6-2 严重扰动时系统状态的转移 ; 然而，偶而会有一种不经常发生的情况和事件的组合，造成互联系统的一部分完全解列并形成一个或多个电气上孤立的电网。起始事件通常为较正常设计远为严重的事故，例如由闪电、冰雹或通信设备的误动引起的几条输电线跳开。由起始事件引发的一些事件，使系统状况进一步恶化，从而造成不可控的连锁性停运。; 在后续的状况中，可能存在频率的大范围波动(48-53Hz)和电压的大幅度变化(为扰动前的50％-120％)，使系统状况恶化至极端状态，结果使系统失去相当大部分负荷。在这些情况下，控制系统和保护系统的动作将支配系统的响应。但系统状况常常因保护和控制系统的协调不良而恶化。紧急控制的目的就是尽可能多地挽救系统以避免整体瓦解。;二、系统解列时孤岛的??行状况 系统对孤岛运行状况的响应基本为一持续的频率动态过程。因此在确定系统动态特性时，速度控制及随后的原动机和能量供应系统的响应起着主要作用。同时还常常伴随着电压偏高或偏低的现象。 ;1．发电量不足的孤立电网 在一个总发电出力小于总负荷的子电网中，频率将下降。如该电网的旋转备用充足，几秒钟内系统频率便可恢复到接近正常值。若是能快速增加的发电量不足，则频率可能降低到导致低频保护继电器动作切除火电机组，使情况更为严重。因此，通常采用低周减载方案，将子电网中的负荷减少，使现有发电量满足负荷需求。; 因此，在一个发电量不足的孤立电网中，系统初始的暂态过程取决于发电厂旋转备用和低周减载的响应。几秒钟内便可到达频率的最低值。过了该点后，系统频率响应取决于原动机及其调速器的特性。;2．发电量过剩的孤立电网 在一个发电量过剩的孤立电网中，频率将上升，调速系统的响应将降低汽轮机产生的机械功率。实际上发电厂经受了一次“部分甩负荷”。该孤立电网的性能及其维持稳定而不失负荷的能力取决于电厂承受部分甩负荷的能力。;3．无功功率平衡 孤立电网的性能也受电网无功功率平衡的影响。无功出力和无功负荷的严重不平衡会导致电压偏高或偏低的情况。发电机过励／欠励限制器可能会动作。极端情况下，保护会导致发电机组跳闸。例如，孤立电网超高压线路和／或电缆轻载时，会使发电机吸收大量的无功功率，若不迅速调整，则发电机会因失磁保护而切机。;4．发电厂厂用电 供电电压和频率的变化，特别是下降，会降低由感应电动机驱动的发电厂辅机性能。如循环水、冷凝水、加热器疏水及给水相关的泵。这些泵的性能下降可能导致冷凝器失去真空、汽轮机排汽温度增高以及冷凝水／给水流量不足。; 许多核电厂有低电压和低频率继电器，当电压过低(典型值为额定值的70％)和频率过低 (典型值为49.2Hz) 时断开电厂。 发电厂的电动机，通常在其起动和保护回路中应用电磁式接触器和继电器，当发生严重的或长时间的电压下降时，这些接触器和继电器将动作使电动机与电源断开。;5．系统恢复 当孤立电网达到稳态时，运行人员将分步恢复互联系统。这涉及到调整每个孤立电网的发电和负荷，使这些孤立电网再同步及恢复系统扰动时切除的发电机组、负荷和其他设备。; 火电机组的起动和重带负荷要受一些因素制约，故需数小时才能使机组带满负荷。如果火电机组可快速重带负荷，则电力的恢复能大大加快。电力公司经常采用的有以下实施方法： (1).在电厂与电网解列时熄火，并靠锅炉的余热维持约20分钟。 (2).同(1)，但重新点燃锅炉，靠点火燃烧器维持锅炉运行。;(3).在极低负荷下应用特