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电力系统稳定与控制

电力系统稳定与控制
电力系统稳定与控制

1.电力系统稳定与控制

电力系统是一个由发电机组、变压器、输配电线路和用电设备等很多单元组成的。

过电压:波过程

电磁暂态:研究电磁过程,机械过程恒定

机电暂态:研究机械过程,电磁过程部分准稳态

静态稳定:电力系统受到小干扰后,不发生自发振荡和非周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力。

暂态稳定:电力系统受到大干扰后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力,通常指保持第一或第二个振荡周期不失步。

动态稳定:电力系统受到小的或大的干扰后,在自动调节和控制装置的作用下,保持长过程的运行稳定性能力。

功角稳定:互联系统中的同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力。

电压稳定:在给定的初始运行状态下,电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力。

频率稳定:电力系统受到严重扰动后,发电和负荷需求出现大的不平衡,系统仍能保持稳定频率的能力。

2.同步发电机及其数学模型

3. 同步发电机的机电特性

静态稳定分析:自动控制理论的方法,微分方程线性化(小干扰法),研究线性微分方程特征根(频域法)

暂态稳定分析: 非线性微分方程数值解法(时域法)

隐极机的功角特性

⑴ 发电机用Eq 、xd 表示 ( 即假设励磁回路电压、电流无变化,Eq 为常数

⑵ 发电机用E ’q 、Xd 表示

⑶ 电机用E',X'd 表示

⑷ 机端电压UG 恒定

凸极机的功角特性

⑴ 发电机用Eq 、xd 表示

⑵ 发电机用E ’q 、xd 表示

δsin ∑∑∑∑==+-=+=d q d d q q d d d d q q q q d d E x U E x U E U x U U x U E I U I U P q δδ2sin 2sin ∑

∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑'''--=''--''=+'-'=+=d d d d d q q d d d d d d d q q d d d d q q q q d d E x x x x U x U E U U x x x x x U E U x U U x U E I U I U P q ∑'+='d x I j U E δ??δ'''=='=''∑'∑sin cos cos sin d E d x U E UI P x I E G l G U x U U P G δsin =δδ2sin 2sin ∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑-+=-+=+-=+=q d q d d q q d q d q d d d q q q d d d q q q q d d E x x x x U x U E U U x x x x x U E U x U U x U E I U I U P q δδ2sin 2sin ∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑''-'+''='-'+''=+'-'=+=q d q d d q q d q d q d d d q q q d d d q q q q d d E x x x x U x U E U U x x x x x U E U x U U x U E I U I U P q

4. 电力系统静态稳定

电力系统受到小扰动之后可能出现的不稳定通常分为两种形式:

(1)由于缺少同步转矩,发电机转子角逐步增大,滑行失步;

(2)由于有效阻尼转矩不足,转子增幅振荡。

小扰动下运行点变化的物理过程分析

简单系统的稳定判据:运行点处功角特性的斜率(导数)大于0,即: 整步功率系数 静态稳定储备系数

0(1)1()T E J

d dt d P P dt T

δωωω=-=-0q E E dP S d δ=>00100%M p P P K P -=?

简单系统的转子运动方程和功角特性曲线

(1)比例式励磁调节器可以提高和改善系统静态稳定性。其扩大了稳定运行范围,发电机可以运行在SEq<0,即的一定范围内,也增大了稳定极限功率,提高了输送能力。

(2)具有比例式励磁调节器的发电机不能运行在情况下。

(3)放大倍数的整定值是应用比例式励磁调节器要特别注意的问题。

提高系统静态稳定性的一般原则: 系统的功率极限愈高则静态稳定性愈高。以单机无穷大系统为例,则可以通过减小发电机与无穷大系统之间的电气距离(电抗)、提高发电机的电动势和电网运行电压来提高系统的功率极限。

减小元件的电抗

(1)采用分裂导线

(2)提高线路额定电压

(3)采用串联电容补偿

5.电力系统暂态稳定极限切除角

()

00 cos T h max h max cm

max max

P P cos P cos

P P

δδδδδ

-+-

=

-

ⅢⅡ

ⅢⅡ

快速切除故障的优点

(1)减小加速面积,增大减速面积;

(2)非故障线路中电动机负荷端电压回升,减小电动机失速危险。

制动电阻的大小及其投切时间对电气制动提高系统暂态稳定性作用的发挥非常重要。合适的制动电阻和投切时间,则可显著提高系统暂态稳定性。否则,存在欠制动和过制动。

欠制动:制动作用过小,发电机仍要失步。

过制动:制动作用过大,发电机虽在第一次振荡中没有失步,却在切除故障和切除制动电阻后的第二次振荡中失步。

不对称短路时,存在零序电流。故障期间,零序电流经过变压器中性点零序电阻时,将消耗有功功率,从而增大发电机在故障期间的电磁功率,减少功率缺额,提高系统的暂态稳定性。正常对称运行时,无零序电流,不影响系统运行。

同样,接地电阻的选择计算很重要。

提高暂态稳定性的措施

(1)、继电保护实现快速切除故障;

(2)、线路采用自动重合闸;

(3)、采用快速励磁系统;

(4)、发电机增加强励倍数;

(5)、汽轮机快速关闭汽门;

(6)、发电机电气制动;

(7)、变压器中性点经小电阻接地;

6.电力系统电压稳定

电压崩溃机理:

1.重负荷运行状态下系统负荷持续增加,系统运行备用(特别是无功)紧张,传输线潮流接近最大功率极限。

2.大的突然扰动,如失去发电机组、输电线相继跳闸等。

3.有载调压变压器ULTC负调压作用。

4.发电机过励限制器OEL。

5.继电保护、低频减载等缺乏协调是导致电压不稳定的一个重要原因。

6.弱连接的交直流系统。

7.电压崩溃通常显示为慢的电压衰减,这是由于许多电压控制设备和保护系统作用及其相互作用积累过程的结果。在许多情况下,电压不稳定和转子角不稳定是相互耦合的。

按研究采用的模型划分,对电压稳定性的研究可以分为四大类:

基于物理概念的定性分析,

基于潮流方程的静态方法,

基于线性化动态方程的小干扰分析方法和

基于非线性动态方程的时域仿真计算。

临界功率为:

从图2. 8中可以看出,功率因数不同,临界因数不同,在领先的最大功率因数即具有最大的电容补偿情况下,临界功率最大,相应的临界电压也具有最大值。

在功率极限前,负荷增加,电压下降,这时增加无功可调整恢复电压;系统表现电压稳定性质,当负荷功率由最大减到PV曲线下半部,功率减小时,节点电压下降,这时系统电压不稳定。

电压有多解,幅值较高的电压解比幅值较低的电压解稳定。若由于某种原因使高幅值解改变为低幅值解,即发生模式转换时,电压失去稳定。对P-V曲线进行灵敏度分析,可看出dp/dv在电压高解区和电压低解区内符号相反,在极值点dp/dv=0.

电压安全性是与无功紧密相连的,V-Q曲线给出负荷母线的无功裕度,它等于运行点与任一曲线底部的距离的有名值。

在V-Q曲线中,右侧代表正常情况,接入电容使电压升高,在大系统中,可通过一系列潮流来模拟,一台假的同步补偿机接在试验母线上,按设定电压发出无功,V一Q曲线描绘出试验母线或临母线电压对无功功率的变化,这母线就是PV母线,它的无功是没有限制的。

V一Q曲线中电压V是独立变量,画在横轴,电容性无功画在直轴。运行点就是无功点处。

V一Q曲线有如下优点:

1)电压安全性与无功有紧密关系,V-Q曲线给出了试验母线的无功裕度,无功裕度就是运

行点到任一曲线的距离(用MVAr 表示),或运行点到电容器的电压平方特性曲线与V-Q 曲线的交点,见图2. 3,试验母线可以是电压控制区中的所有母线。

2 ) V-Q 曲线可沿P-V 曲线各点算出.

3)试验母线的并联无功补偿设备(电容器、无功静止补偿器、同步补偿机)的特性可直接画在V-Q 曲线上,运行点是V-Q 曲线与无功补偿设备特性曲线的交点(图2.3-b).这是很有用的,因为无功补偿是解决电压稳定问题的关键。

4) V-Q 曲线的斜率说明试验母线的刚度

5)甚至发电机的无功也可以画在图上,附近的发电机到达无功极限时,V-Q 曲线的斜率变得平缓。

改善系统电压稳定性的技术

⑴投入必要的发电设备。在事故期间或当新线路或变压器被推迟投运的时候,运行不太经济的发电机以改变潮流或提供电压支持。

⑵串联电容器。使用串联电容器可有效地减小线路电抗,从而降低无功网损。基于这一措施,联络线路可以从一端的强系统向另一端的无功短缺系统传送更多无功功率。

⑶并联电容器。虽然并联电容器的过分使用可能是电压不稳定的原因之一,但有时附加的电容器也能解决电压不稳定问题,因为此时可以在发电机中预留出“旋转无功储备”。通常,所要求的无功功率大多是就地提供的,而发电机主要提供有功功率。

(4)在较高电压水平运行。在较高电压水平运行可减少系统的无功需求,因为它使发电机运行在远离无功极限的状态,因此帮助运行人员预留了对电压的控制。

⑹低电压甩负荷。减少一定的负荷可能避免电压崩溃。在辐射状负荷的场合,甩负荷应该基于一次侧电压。在静态稳定问题中,甩掉受端系统的负荷是最有效的。

⑺低功率因数发电机。在很靠近无功短缺地区或靠近需要大的无功储备的地区新增发电能力时,采用功率因数为0.85或0.8的发电机为宜。然而采用具有无功过负荷能力的高功率因数发电机加并联电容器组可能更灵活,更经济。

⑻利用发电机无功过负荷能力。发电机和励磁机过负荷的能力可被用来推迟电压崩溃。在此期间运行人员可以改变电网运行方式或削减负荷。为此应该进一步定义无功过负荷能力,训练运行人员使用它,并重新整定保护装置以便不妨碍无功过负荷能力的使用。

调压措施:

发电机调压;

同步调相机调压;

利用变压器分接头调压 ;

静电电容器调压;

静止无功补偿器(SVC )调压;

串联补偿调压;

切去部分负荷调压;

改变电网无功功率分布调压。

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DLT723-2000 电力系统安全稳定控制技术导则

F23 备案号:7783—2000 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则 Technical guide for electric power system security and stability control 2000-11-03 发布 2001-01-01 实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准根据原电力工业部综科教[1998]28号文《关于下达1997年修订电力行业标准计划的通知》中所列项目任务《电力系统安全稳定控制技术导则》而编制。 电力系统安全稳定控制是保证电力系统安全稳定运行的重要措施。这类措施虽然已在电力系统中有较普遍的应用,但尚缺乏较全面、系统的技术规定来指导有关的科研、设计、制造和运行工作。本标准即为了适应这一要求而制定。 原电力工业部曾制定了《电力系统安全稳定导则》(1981年),并且正在进行修订。该导则提出了对电力系统在扰动时的安全稳定原则要求。本标准是根据这些原则提出对安全稳定控制的技术要求。 本标准编写格式和规则遵照GB/T 1.1—1993《标准化工作导则第一单元:标准起草与表达规则第1部分标准编写的基本规定》及DL/T600—1996《电力标准编写的基本规定》的要求。 本标准附录A是标准的附录,附录B和附录C是提示的附录。 本标准由中国电机工程学会继电保护专委会提出。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:中国电机工程学会电力系统安全稳定控制分专委会和电力自动化研究院。 本标准主要起草人:袁季修、孙光辉、李发棣。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会负责解释。 目次 前言

DL755-2001电力系统安全稳定导则

电力系统安全稳定导则 中华人民共和国电力行业标准 电力系统安全稳定导则 DL755-2001 Guideonsecurityandstability forpowersystem 2001-04-28发布2001-07-01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准对1981年颁发的《电力系统安全稳定导则》进行了修订。 制定本标准的目的是指导电力系统规划、计划、设计、建设、生产运行、科学试验中有关电力系统安全稳定的工作。同时,为促进科技进步和生产力发展,要鼓励采用新技术,例如,紧凑型线路、常规及可控串联补偿、静止补偿以及电力电子等方面的装备和技术以提高电力系统输电能力和稳定水平。自本标准生效之日起,1981年颁发的《电力系统安全稳定导则》即行废止。 本标准由电力行业电网运行与控制标准化技术委员会提出。 本标准主要修订单位:国家电力调度通信中心、中国电力科学研究院等。 本标准主要修订人员:赵遵廉、舒印彪、雷晓蒙、刘肇旭、朱天游、印永华、郭佳田、曲祖义。 本标准由电力行业电网运行与控制标准化技术委员会负责解释。 目次 1.范围 2.保正电力系统安全稳定运行的基本要求 3.电力系统的安全稳定标准

4.电力系统安全稳定计算分析 5.电力系统安全稳定工作的管理 附录A(标准的附录)有关术语及定义 l 范围 本导则规定了保证电力系统安全稳定运行的基本要求,电力系统安全稳定标准以及系统安全稳定计算方法,电网经营企业,电网调度机构,电力生产企业,电力供应企业,电力建设企业,电力规划和勘测、设计、科研等单位,均应遵守和执行本导则。 本导则适用于电压等级为220kV及以上的电力系统。220kV以下的电力系统可参照执行。 2 保证电力系统安全稳定运行的基本要求 2.1总体要求 2.1.1为保证电力系统运行的稳定性,维持电网频率、电压的正常水平,系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理,并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调整有功、无功潮流时,均不应发生自发振荡。 2.1.2合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础。在电网的规划设计阶段,应当统筹考虑,合理布局。电网运行方式安排也要注重电网结构的合理性。合理的电网结构应满足如下基本要求: a)能够满足各种运行方式下潮流变化的需要,具有一定的灵活性,并能适应系统发展的要求; b)任一元件无故障断开,应能保持电力系统的稳定运行,且不致使其他元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求; c)应有较大的抗扰动能力,并满足本导则中规定的有关各项安全稳定标准; d)满足分层和分区原则; e)合理控制系统短路电流。 2.1.3在正常运行方式(含计划检修方式,下同)下,系统中任一元件(发电机、线路、变压器、母线)发生单一故障时,不应导致主系统非同步运行,不应发生频率崩溃和电压崩溃。 2.1.4在事故后经调整的运行方式下,电力系统仍应有规定的静态稳定储备,并满足再次发生单一元件故障后的暂态稳定和其它元件不超过规定事故过负荷

电力系统运行和控制

考纲 稳态分析计算题从稳态分析出 1.潮流计算 2.稳态运行(本科教材,有功、无功调节) 3.故障分析(简单故障,对称分量法) 4.状态估计(基本概念) 暂态分析 1.同步电机模型(基本概念) 2.稳定性分析 1)主要是暂态稳定(时域法、直接法——基本概念) 2)低频振荡 重点内容 潮流计算 1.等值参数 变压器模型参数 本科教材上册,P23,2-3 变压器的等值电路和参数 变压器中心点接地方式,对应等值电路,有哪些参数,物理意义 本科教材上册,P126,图6-10、图6-11 变压器Y/△-11接法,原变、副边U、I相位关系 见本科教材上册P156,图7-15 输电线路等值电路,序阻抗怎么定义的,影响因素。各序阻抗大小关系,倍数关系。 见本科教材上册P130,6-4节

2.计算方法 1)基本要求 对于一个潮流算法,其基本要求可归纳成以下四个方面 1)计算速度 2)计算机内存占用量 3)算法的收敛可靠性 4)程序设计的方便性以及算法扩充移植等的灵活通用性 2)各种方法及特点 高斯-塞德尔法:优点是原理简单,程序设计十分容易,占用内存非常节省,且每次迭代所需计算量很小。缺点是收敛速度很慢,迭代次数与计算网络节点数密切相关;并且对于病态条件的系统,往往会收敛困难。 牛顿-拉夫逊法:最基本、最重要的一种算法,是其他一些派生算法的基础,具有快速的收敛性和良好的收敛可靠性。 快速解耦法(P-Q解耦):在计算速度、内存占用量及程序设计简单等方面的优异特性,已经使它成为当前使用最为普遍的一种算法。特别对在线计算,作为一种精确的算法,其计算速度更非其他算法所能比拟。 保留非线性算法:采用了更精确的模型,具有良好收敛可靠性、较快的计算速度。 最小潮流法:在处理病态潮流方面具有优越性。 另外, 随机潮流,直流潮流等,见研究生教材上册,P70 3)牛顿-拉夫逊法计算过程,存在问题 ——计算步骤,见本科教材下册,P43~44 ——性能和特点 突出优点是收敛速度快,若选择到一个较好的初值,算法将具有平方收敛特性,一般迭代4~5次便可以收敛到一个非常精确的解,且迭代次数与所计算网络的规模基本无关。牛顿法也具有良好的收敛可靠性,对于病态系统均能可靠地收敛。 缺点是牛顿法所需的内存量及每次迭代所需时间均较高斯-塞德尔为多,并与程序设计技巧密切相关。牛顿法的可靠收敛取决于有一个良好的启动初值,如果初值选择不当,算法

电力系统稳定与控制作业

华北水利水电大学研究生结课论文 姓名杨双双 学号201420542396 专业控制工程 性质国家统招(√)单考() 工程硕士()同等学力()科目电力系统稳定与控制 成绩

加强电网三道防线建设的建议 开题报告 1、选题的背景及意义 随着电网的发展,电网的动态特性日益复杂,电网运行稳定控制的复杂度也相对提升。然而近年来,美国,澳大利亚,瑞典等国家均发生了大面积停电,给这些国家的经济造成了巨大的损失,并严重影响了这些国家的社会生活,这些引起了国内外对电网安全运行的高度关注。为了确保电网的安全稳定运行,一次系统建立了合理的电网结构、配备完整的电力设施、安排合理的安全运行方式,二次系统应配备性能完备的继电保护系统和适当的安全稳定控制措施,这组成一个完备的防御系统,为三道防线。 《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受最大扰动能力的安全稳定标准分为三级: 第一级标准:保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障(出现概率较高的故障)]; 第二级标准:保持稳定运行,但允许损失部分负荷[单一严重故障(出现概率较低的故障)]; 第三级标准:当系统不能保持稳定运行是,必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障(出现概率很低的故障)]。 三道防线是电力系统防御体系的重要组成部分,设置三道防线来确保电力系统在遇到各事故时的安全稳定运行,其定义如下: 第一道防线:由性能良好的继电保护装置构成,确保快速、正确地切除电力系统的故障元件。 第二道防线:由电力系统安全稳定控制系统、装置及切机、切负荷等稳定控制措施构成,对预先考虑到的存在稳定问题的运行方式与故障进行检测、判断和实施控制,确保电力系统的安全稳定运行。 第三道防线:由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成,当店里系统发生失步震荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制等措施,防止系统崩溃,避免出现大面积停电。第三道防线一般不站队特定的运行方式与

浅谈电力系统自动化

浅谈电力系统自动化 “安全、可靠、经济、优质”的电能供应是现代社会对电力事业的要求,自动化的电力系统成为现代社会的发展趋势,而且电力系统自动化技术也不断地从低级到高级,从局部到整体。本文试对电力系统自动化发展趋势及新技术的应用作简要阐述。 标签:电力系统自动化探讨 1 电力系统自动化总的发展趋势 1.1 当今电力系统的自动控制技术正趋向于: ①在控制策略上日益向最优化、适应化、智能化、协调化、区域化发展。②在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。③在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。④在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用。⑤在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。 1.2 整个电力系统自动化的发展则趋向于: ①由开环监测向闭环控制发展,例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)。②由高电压等级向低电压扩展,例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)。③由单个元件向部分区域及全系统发展,例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展。④由单一功能向多功能、一体化发展,例如变电站综合自动化的发展。⑤装置性能向数字化、快速化、灵活化发展,例如继电保护技术的演变。⑥追求的目标向最优化、协调化、智能化发展,例如励磁控制、潮流控制。⑦由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展,例如MIS(管理信息系统)在电力系统中的应用。 近20年来,随着计算机技术、通信技术、控制技术的发展,现代电力系统已成为一个计算机(Computer)、控制(Control)、通信(Communication)和电力装备及电力电子(Power System Equiqments and Power Electronics)的统一体,简称为“CCCP”。其内涵不断深入,外延不断扩展。电力系统自动化处理的信息量越来越大,考虑的因素越来越多,直接可观可测的范围越来越广,能够闭环控制的对象越来越丰富。 2 具有变革性重要影响的三项新技术 2.1 电力系统的智能控制电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段:基于传递函数的单输入、单输出控制阶段;线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段;智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有:

电力系统的稳定运行及其防范措施

电力系统的稳定运行及其防范措施 摘要:当前,随着我国工农业社会经济的飞速发展,人们对电力需求不断加大,同时对电力系统的稳定运行和电压质量的要求也愈来愈高,这就给我们电力部门 提出了更高的要求和希望。为了保障电力系统安全稳定运行,防止系统稳定破坏,需要我们充分认识电力系统的稳定运行的重要性,防止电网事故的防范措施。 关键词:电力系统;稳定运行;频率;电压;防范措施 1.前言 电力系统稳定性的破坏是事故后影响系统安全运行的最严重后果。随着电力 系统的迅速发展,现代电网以大机组、大电网、超高压、长距离、重负荷、大区 域联网、交直流联合为特点,虽然强有力地保证了社会日益增长的用电需求,但 同时也产生了一系列的系统稳定问题。如果处理不当,不但导致电力系统因不能 继续向负荷正常供电而停止运行,甚至其后果将使电力系统的长期大面积停电, 严重是还会造成系统崩溃事故,带来巨大的经济和社会损失。因此,现代电网对 系统的安全、经济运行提出了很高的要求,即要求系统具有很强的抗干扰能力并 保持电力系统有足够的安全稳定运行裕度,同时也是赋予系统规划设计和电网调 度运行的一项重要任务。 2.电力系统的稳定运行分类 当电力系统受到扰动后,能自动恢复到原来的运行状态,或者凭借控制设备 的作用过渡到新的稳定状态运行,即为电力系统稳定运行。 电力系统的稳定运行从广义角度来看,可分为: 1)发动机同步运行的稳定性问题。根据电力系统所承受的扰动大小的不同,又可分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定三大类。 (1)静态稳定是指当电力系统受到小干扰后不发生非同期性失步,自动恢复到起始运行状态。 (2)暂态稳定功是指当电力系统受到大扰动各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力,通常指保持第一或第二个振荡周期不 失步的功角稳定,是电力系统功角稳定的一种形式。 (3)动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后,在自动调节或控制装置的作用下,保持较长过程的运行稳定的能力。 2)电力系统无功不足引起的电压稳定性问题。电压稳定是指电网电压受到 小的或大的扰动后,能保持或恢复到允许的范围内,不发生电压失稳的能力。电 压失稳可表现为静态失稳、大扰动暂态失稳、大扰动动态失稳或中长期过程失稳。 3)电力系统有功功率不足引起的频率稳定性问题。频率稳定是指电力系统有功功率扰动后,电网运行频率能够保持或恢复到允许的范围内,不发生频率崩溃 的能力。 3.保证电力系统安全稳定的“三道防线” “三道防线”是指电力系统受到不同扰动时,对电网保证安全可靠供电方面提 出的要求: 1)当电网发生常见的概率高的单一故障时,电力系统应当保持稳定运行,同时保持对用户的正常供电; 2)当电网发生了性质较严重但概率较低的单一故障时,要求电力系统保持稳定运行,但允许损失部分负荷(或直接切除某些负荷,或因系统频率下降,负荷 自然降低);

电力系统安全稳定控制

摘要:近年来,伴随着经济社会的快速发展,电力系统规模的不断扩大使得电网体系的结构日趋复杂,电力设备单机容量逐步提高,与之相关的电力系统安全稳定问题也不断涌现。积极研究和运用先进的安全稳定控制技术不但可以使电力系统运行的可靠性大大提高,而且可以直接带来可观的经济效益。从电力系统安全稳定的相关概念入手分析了电力系统安全稳定控制的相关技术,然后就这些技术在电力系统中的实际应用进行了说明,旨在为电力部门提高安全稳定控制水平提供参考。 关键词:电力系统;安全稳定;控制技术;应用 电力作为当今社会最主要的能源,与人民生活和经济建设息息相关。供电系统如果不稳定,往往导致大面积、长时间的停电事故,造成严重的经济损失及社会影响。因此,学习电力系统安全稳定控制理论并研究适应时代发展要求的新的电力系统安全稳定控制技术对于实现当前电力资源的合理配置、提高我国现有电力系统的输电能力和电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。 一、电力系统安全稳定控制概述 1.电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率,它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 2.电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同,电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种:一是就地控制模式。在这种控制模式中,控制装置安装在各个厂站,彼此之间不进行信息交换,只能根据各厂站就地信息进行切换和判断,解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统,在调度中心设置有总控,对系统运行状态进行实时检测,根据系统的运行状态制定相应的控制策略表,发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置,能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送,并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 二、电力系统安全稳定控制的关键技术

电力系统运行和控制

考纲 稳态分析计算题从稳态分析出1. 潮流计算 2.稳态运行(本科教材,有功、无功调节) 3.故障分析(简单故障,对称分量法) 4.状态估计(基本概念) 暂态分析 1.同步电机模型(基本概念) 2. 稳定性分析 1)主要是暂态稳定(时域法、直接法——基本概念) 2)低频振荡 重点内容 潮流计算 1. 等值参数 变压器模型参数 本科教材上册,P23,2-3 变压器的等值电路和参数变压器中心点接地方式,对应等值电路,有哪些参数,物理意义 本科教材上册,P126,图6 —10、图6 —11 变压器Y/ △ -11接法,原变、副边U I相位关系见本科教材上册P156,图7—15 输电线路等值电路,序阻抗怎么定义的,影响因素。各序阻抗大小关系,倍数关系。 见本科教材上册P130,6 —4节 2.计算方法 1)基本要求 对于一个潮流算法,其基本要求可归纳成以下四个方面 1)计算速度

2)计算机内存占用量 3)算法的收敛可靠性 4)程序设计的方便性以及算法扩充移植等的灵活通用性 2)各种方法及特点 高斯-塞德尔法:优点是原理简单,程序设计十分容易,占用内存非常节省,且每次迭 代所需计算量很小。缺点是收敛速度很慢,迭代次数与计算网络节点数密切相关;并且 对于病态条件的系统,往往会收敛困难。 牛顿-拉夫逊法:最基本、最重要的一种算法,是其他一些派生算法的基础,具有快速的收敛性和良好的收敛可靠性。 快速解耦法(P- Q解耦):在计算速度、内存占用量及程序设计简单等方面的优异特性, 已经使它成为当前使用最为普遍的一种算法。特别对在线计算,作为一种精确的算法, 其计算速度更非其他算法所能比拟。 保留非线性算法:采用了更精确的模型,具有良好收敛可靠性、较快的计算速度。 最小潮流法:在处理病态潮流方面具有优越性。 另外, 随机潮流,直流潮流等,见研究生教材上册,P70 3)牛顿-拉夫逊法计算过程,存在问题 ――计算步骤,见本科教材下册,P43?44 ――性能和特点 突出优点是收敛速度快,若选择到一个较好的初值,算法将具有平方收敛特性,一般迭代4?5次便可以收敛到一个非常精确的解,且迭代次数与所计算网络的规模基本无关。牛顿法也具有良好的收敛可靠性,对于病态系统均能可靠地收敛。 缺点是牛顿法所需的内存量及每次迭代所需时间均较高斯-塞德尔为多,并与程序设计 技巧密切相关。牛顿法的可靠收敛取决于有一个良好的启动初值, 有可能不收敛 如果初值选择不当,算法 或收敛到一个无法运行的解点上。解决这个问题的办法可以先用高斯-塞德尔发迭代1?2次,以此迭代结果作为牛顿法的初值;也可以先用直流法潮流求解一次以求得一个较好的角度初值,然后转入牛顿法迭代。 4)潮流计算与状态估计的关系

加强三道防线建设确保电网的安全稳定运行(摘要)通用版

安全管理编号:YTO-FS-PD732 加强三道防线建设确保电网的安全稳 定运行(摘要)通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards

加强三道防线建设确保电网的安全稳定运行(摘要)通用版 使用提示:本安全管理文件可用于在生产中,对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理,包含对生产、财物、环境的保护,最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用。 (南瑞继保电气有限公司,江苏南京211100) 《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级: 第一级标准:保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障(出现概率较高的故障)]; 第二级标准:保持稳定运行,但允许损失部分负荷[单一严重故障(出现概率较低的故障)]; 第三级标准:当系统不能保持稳定运行时,必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障(出现概率很低的故障)]。 我们设置三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行: 第一道防线:快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施,确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电; 第二道防线:采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧

电力系统中自动化控制技术的应用()

电力系统中自动化控制技术的应用 电力系统中自动化控制技术的应用 摘要:电气自动化技术在电力行业中的应用,让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。谈谈电气自动化控制技术在电力系统中的应用。关键词电力系统自动化控制技术应用 城市化进程与人们生活水平的飞速发展让人们对电能需求越来越大,因而随着计算机技术的发展,电气自动化控制技术在电力系统中应用范围也在逐步扩大,电气自动化控制技术在电力系统中的应用让劳动生产力、劳动生产时间、劳动成本等都得到了有效的节约,成本节约也只是其中的一项,资源的最大化利用才是其中最为根本的优势所在。电气自动化技术在电力行业中的应用,让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。 1电力系统中电气自动化控制技术的应用 1.1电力系统中应用电气自动化控制技术的发展现状。传统的供变电设备与控制系统已经无法对现代电力生产与配送需求进行满足,所以电气自动化控制技术的快捷、稳定、安全等优势让我国的电力系统的发展更加多元、复杂、广

泛。降低了电力企业生产成本也让电能的配送服务更加高效,电力供应的安全与稳定是电力企业在市场竞争中的重要武器,因此电力自动化控制技术的研究水平标志着我国电力企业发展运行中的进步与创新。 1.2电力系统中电气自动化控制技术的作用和意义。我国科学技术的不断完善与进步,让计算机技术在各个行业的普及度得到了很大跨度的提升。在电气行业的技术发展中也因为得到了计算机技术与PLC技术的辅助获得了长足性的发展。计算机在电力系统中承载着重要的核心作用,是电力系统中供电、变电、输电、配电等各个环节的基础支撑,并起着重要的调控作用。PLC技术是让电力系统进行自动化控制的一项技术,主要的作用是让电力系统的数据信息收集与分析可以更加准确,传输的过程更加稳定,并在此过程中将电力系统的运行成本进行了有效的降低,侧面提升了电力系统的整体运行效率。 2电气自动化控制技术在电力系统中的具体应用 2.1电气自动化控制的仿真技术。电气自动化技术因为得到我国专业科研人员的重点研究与发展,技术创新步伐正在不断加快。电力系统中电气自动化技术也因为科研人员的深入性研究,达到了国际标准。值得一说的是其中的仿真建模技术,不仅提升了数据的精确性与传输数据效率,同

(电力安全)电力系统安全生产的重要性

电力系统安全生产的重要性 安全生产是我国的一项基本国策,是保证经济建设持续、稳定、协调发展和社会安定的基本条件,也是社会文明进步的重要标志。电力的安全生产不仅是电力工业发展的前提和基础,也是电力企业发挥社会效益和提高企业经济效益的保证,“安全第一,预防为主”的方针是电力生产建设的永恒主题。电力生产安全的总体目标是防止发生对社会构成重大影响,对生产力的发展以及对国有资产保值、增值构成重大损失的事故,尤其要杜绝电力生产的人身伤亡事故。为实现这一总体目标,电力安全生产的重点工作要深入贯彻落实、健全完善安全再生产机制和安全教育机制。把搞好安全生产作为企业管理工作核心和基础,加强对电业职工的安全思想教育和安全技术培训工作,提高全员安全技术素质,以确保电力工业的稳步发展。 1、电力安全生产的含义 在电力生产中,安全有着三方面的含义:确保人身安全,杜绝人身伤亡事故;确保电网安全,消灭电网瓦解和大面积停电事故;确保设备安全,保证设备正常运行。这三方面是电力企业安全生产的有机组成部分,互不可分,缺一不可。 2、电力安全生产的重要性和基本方针 电力工业是建立在现代电力能源转换、传输、分配科学技术基础上的高度集中的社会化大生产,是供给国民经济能源的基础行业,也是关系城乡人民生活的公用事业。电力工业具有高度的自动化和发、供、用同时完成的特点。发电、输

电、配电和用户组成一个统一的电网运行系统,任何一个环节出了事故,都会影响整个电网的安全稳定运行。严重的事故则会使电网运行中断,甚至导致电网的崩溃和瓦解,造成长时间、大面积的停电,直接影响到工农业生产和人民生活的正常进行,给社会造成重大的经济损失,影响社会的安定,损害党和政府以及企业的形象。所以电力安全生产不仅是经济问题,也是政治问题。为此,我国电力工业一直坚持“安全第一,预防为主”的方针,并从电网的技术管理、规程制度建设、职工思想行为的规范和职业道德的建设等方面着手,采取一系列措施,加强和改进安全管理工作,努力提高电力生产安全的水平。 “安全第一,预防为主”的方针是由电力工业的特点和电力生产的客观规律决定的,是电力生产多年实践经验的结晶,坚持这一方针,是电力生产、建设、经营等各项工作顺利进行的基础和保证,任何时侯都不能有动摇。

基于响应的电力系统暂态稳定控制技术探讨

基于响应的电力系统暂态稳定控制技术探讨 发表时间:2018-10-01T11:18:49.463Z 来源:《电力设备》2018年第16期作者:孟祥华郭珂 [导读] 摘要:基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势,它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响,也可以不事先预想故障集合与运行方式。 (国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐 830011) 摘要:基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势,它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响,也可以不事先预想故障集合与运行方式。运用该项技术能够有效、全面的制定出合理的控制措施,对电网运行中的暂态安全稳定加以水平提升。 关键词:电力系统;暂态;稳定控制;技术分析 引言:维持电力系统的安全运行一直以来是保障社会安定和经济发展的重要因素之一。为保障电网稳定运行,我国大型互联电网通常配置了特定的继电保护及安全稳定控制系统,构成了电网安全稳定运行的三道防线。其中,常规二道防线具有针对性强、速度快、可靠性高等特点,但若实际扰动超出了它所涵盖的事件范围,则无法做出有效应对。此外,二道防线的失稳判据和控制策略都是基于离线仿真计算得到,其可靠性严重依赖于仿真模型和参数的准确性。因此,我国现有的暂态稳定控制技术在适应性、控制效率、可靠性等方面仍存在诸多不足。 1.电力系统安全稳定性分类 功角稳定:主要指电网中的互联系统内部的同步发电机,在受到扰动冲击之后还能保持同步的运行能力,是电力系统中的重要热点问题。若功角发生失稳现象,则会引起控制系统中正在运行的发动机转子之间产生的相对角度逐渐扩大.最后难以维持同步运行,从而会在电力系统中产生电压、功率等电气量的不断震荡,导致整个系统的崩溃。电压稳定:主要指在电力系统的初始运行状态下,遭受到一定的扰动后,仍然能够保持全部母线维持稳定电压的能力它主要是由于负荷需求和电力系统向负荷供电之间形成的一种保持平衡的能力。若系统提供的负荷功率随着电流的增大而增大时,则系统的电压处于稳定状态。若系统提供的负荷功率不能随着电流的变化而变化,则系统的电压处于失衡状态。 2基于响应的电力系统稳定性判别技术 2.1基于响应的功角稳定判别技术 数值预测技术是用来判别电力系统功角稳定的重要技术,此类方法主要是利用实测相应信息,然后在通过各类数学方法对发电机的功角摇摆曲线进行预测。此项技术的运用能够有效的判断功角的运动数值是否不小于某一闭值,从而确定系统的暂态稳定性。数值预测技术主要是运用数值序列的排列方式进行分析从而发现有效数据,不用依赖电力系统中的数学模型和参数,只通过数学中的三角函数拟合、多项式拟合以及泰勒级数等方式便可对系统的暂态稳定性作出判别。如可以运用响应数据作为判定基础,对量测数据进行插值运算或是进行曲线拟合等数值运算,进而得到发电机的转子角与角速度的高阶导数,从而获得暂态稳定性的有效数据。 2.2基于响应的暂态电压稳定判别技术 当前在电力系统电压稳定的相关问题研究中,基于响应的电力系统暂态稳定研究还较少,主要是集中在长期电压稳定的领域。运用戴维南等值跟踪系统能够有效的对暂态电压下的稳定状态进行很好的判别,并通过与实时测量信息的结合实现对对系统的稳定控制与分析。在电力系统中只需将任意负荷点在任意时间等值为一个电势源经等值阻抗向该节点负荷供电的一个单机系统,就是戴维南等值。若电力系统中的这一负荷节点电压出现崩溃现象,造成电压出现大幅下降但戴维南等值的电势却变化不大,则电压处于失稳状态。 3.基于广域响应的暂态稳定紧急控制 由于系统的广域响应已包含了电网的所有特征信息,包括运行工况、事故信息等,基于广域响应确定最优的紧急控制地点并计算相应控制量已成为可能。该类控制技术无需制定针对性的策略表,省去了繁琐的计算过程,且基于当前系统的真实性状进行计算,达到“全局分析,实时决策”的目的。此外,通过PMU/WAMS开展数据集中分析,可根据全局信息实现各地区控制装置间的协调、经济运行,是最理想的稳定控制模式。目前,基于广域响应的紧急控制方法研究大多建立在EEAC基础上。提出了一种基于量测数据的闭环暂态稳定紧急控制方法:基于等值单机轨迹,应用广义Hamilton理论定量估计所需的紧急控制量,从而实现在线紧急切机决策。根据等值功角-不平衡功率相平面轨迹,利用曲线拟合外推方法预测系统的完整减速面积。基于单机能量函数,以判别失稳时刻等值单机系统的动能作为剩余减速面积,计算系统到达不稳定平衡点前需降低的等值机械功率,并在计算过程中进一步考虑了失稳判别与紧急控制间的时延所带来的影响。在此基础上,根据等值单机面积积分公式,通过迭代求解方法计算需降低的等值机械功率,提高了切机量的计算精度。 该类紧急控制方法基于等值单机受扰轨迹进行切机量计算。对系统模型参数依赖性小,可应对复杂故障场景,具有良好的适应性。但是,该类方法依赖于全网发电机量测,计算量大、通讯要求高。由于当前广域信息尚存在不确定性时滞,可能会严重影响紧急控制的时效性。 4.展望 基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术,摆脱了传统事件驱动型稳控技术对系统元件模型和参数的依赖,可应对各种复杂运行工况与故障情形,具有极大的在线应用前景,是未来电网安全稳定控制技术的重要发展方向。但WAMS技术尚处于发展初期,虽然在广域动态数据的同步采集和通讯方面已经取得了长足的进展,但在如何高效利用PMU数据,挖掘可靠的系统稳定性特征方面还需进行大量工作,应涉及以下几个方面内容: 一是相关研究中尚未涉及时滞问题和坏数据问题。实际电网在采样和通讯过程中,存在不确定性时延和噪声干扰,将对暂态稳定控制技术的时效性产生重大影响。因此,需建立合理的数学模型研究广域通信时滞的机理,分析所带来的影响并制定有效的应对方法。同时,可研究针对性的滤波方法,从而提高暂态稳定控制技术的抗干扰能力。 二是需进行基于多种控制措施的紧急控制策略研究。实际电网中可用于改善系统暂态性能的控制措施包括:切机/切负荷、HVDC功率调节等。因此,可综合各类控制措施的特点,根据系统实际需求启动最佳的紧急控制策略,以最小代价维持电网暂态稳定。 三是基于实际响应的暂态稳定控制技术,无法准确获知系统未来的真实轨迹,不能对控制后系统的特征进行先验评估。为防止紧急控制过控或欠控所造成的损失,可结合一定的系统快速仿真手段,实现失稳判别的防误和控制策略的校核,进一步提高暂态稳定控制技术的

电力系统稳定与控制

电力系统稳定与控制 廖欢悦电自101 2 电力系统的功能是将能量从一种自然存在的形式转换为电的形式,并将它输送到各个用户。电能的优点是输送和控制相对容易,效率和可靠性高。为了可靠供电,一个大规模电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。因此系统的设计和运行应使系统能承受更多可能的故障而不损失负荷(连接到故障元件的负荷除外),能在最不利的可能故障情况些不知产生不可靠的广泛的连锁反应式的停电。 由此,电力系统控制所要实现的目的: 1.运行成本的控制:系统应该以最为经济的方式供电; 2.系统安全稳定运行的控制:系统能够根据不断变化的负荷变化及发电资源变化情况调整功率 分配情况; 3.供电质量的控制:必须满足包括频率、电压以及供电可靠性在内的一系列基本要求;一.电力系统的稳定性设计与基本准则 首先,一个正确设计和运行的电力系统: 1.系统必须能适应不断变化的负荷有功和无功功率需求。与其他形式的能量不同,电能不能方便地以足够数量储存。因而,必须保持适当的有功和无功的旋转备用。 2.系统应以最低成本供电并具有最小的生态影响 3.考虑到如下因素,系统供电质量必须满足一定的最低标准: a)频率的不变性 b)电压的不变性 c)可靠性水平 对于一个大的互联电力系统,以最低成本保证其稳定性运行的设计是一个非常复杂的问题。通过解决这一问题能得到的经济效益是巨大的。从控制理论的观点来看,电力系统具有非常高阶的多变量过程,运行于不断变化的环境。由于系统的高维数和复杂性,对系统作简化假定并采用恰当详细详细的系统描述来分析特定的问题是非常重要的。 二、电力系统安全性及三道防线可靠性-安全性-稳定性 电力系统可靠性:是在所有可能的运行方式、故障下,供给所有用电点符合质量标准和所需数量的电力的能力。是保证供电的综合特性(安全性和充裕性)。可靠性是通过设备投入、合理结构及全面质量管理保证的。 电力系统安全性:是指电力系统在运行中承受故障扰动的能力。通过两个特征表征(1)电力系统能承受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工况,不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反应;(2)在新的运行工况下,各种运行条件得到满足,设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范围内。 电力系统充裕性:是指电力系统在静态条件下,并且系统元件负载不超出定额、电压与频率在允许范围内,考虑元件计划和非计划停运情况下,供给用户要求的总的电力和电量的能力。 电力系统稳定性:是电力系统受到事故扰动(例如功率或阻抗变化)后保持稳定运行的能力。包括功角稳定性、电压稳定性、频率稳定性。 正常运行状态下,通过调度手段让电力系统保持必要的安全稳定裕度以抵御可能遭遇的干扰。要实现预防性控制,首先应掌握当前电力系统运行状态的实时数据和必要的信息,并及时分析电网在发生各种可能故障时的稳定状况,如存在问题,则应提示调度人员立即调整运行方式,例如重新分配电厂有功、无功出力,限制某些用电负荷,改变联络线的送电潮流等,以改善系统的稳定状况。 目前电网运行方式主要靠调度运行方式人员预先安排,一般只能兼顾几种极端运行方式,且往往以牺牲经济性来确保安全性。调度员按照预先的安排和运行经验监视和调整电网的运行状态,但他并不清楚当前实际电网的安全裕度,也就无法通过预防性控制来增强电网抗扰动的能力。因此,实现电力系统在线安全稳定分析和决策,得出当前电网的稳定状况、存在问题、以及相应的处理措

电力系统安全稳定导则.doc

电力系统安全稳定导则 DL 755-2001 1范围 本导则规定了保证电力系统安全稳定运行的基本要求,电力系统安全稳定标准以及系统安全稳定计算方法,电网经营企业、电网调度机构、电力生产企业、电力供应企业、电力建设企业、电力规划和勘测设计、科研等单位,均应遵守和执行本导则。 本导则适用于电压等级为220kV 及以上的电力系统。220kV 以下的电力系统可参照执行。 2保证电力系统安全稳定运行的基本要求 2.1总体要求 2.1.1为保证电力系统运行的稳定性,维持电网频率、电压的正常水平,系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理,并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调整有功、无功潮流时,均不应发生自发振荡。 2.1.2合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础。在电网的规划设计阶段,应当统筹考虑,合理布局。电网运行方式安排也要注重电网结构的合理性。合理的电网结构应满足如下基本要求:a)能够满足各种运行方式下潮流变化的需要,具有一定的灵活性,并能适应系统发展的要求; b)任一元件无故障断开,应能保持电力系统的稳定运行,且不致使其它元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求; c)应有较大的抗扰动能力,并满足本导则中规定的有关各项安全稳定标准; d)满足分层和分区原则; e)合理控制系统短路电流。 2.1.3在正常运行方式(含计划检修方式,下同)下,系统中任一元件(发电机、线路、变压器、母线)发生单一故障时,不应导致主系统非同步运行,不应发生频率崩溃和电压崩溃。 2.1.4在事故后经调整的运行方式下,电力系统仍应有规定的静态稳定储备,并满足再次发生单一元件故障后的暂态稳定和其它元件不超过规定事故过负荷能力的要求。 2.1.5电力系统发生稳定破坏时,必须有预定的措施,以防止事故范围扩大,减少事故损失。 2.1.6低一级电网中的任何元件(包括线路、母线、变压器等)发生各种类型的单一故障均不得影响高一级电压电网的稳定运行。 2.2电网结构 2.2.1受端系统的建设 2.2.1.1受端系统是指以负荷集中地区为中心,包括区内和邻近电厂在内,用较密集的电力网络将负荷和这些电源联接在一起的电力系统。受端系统通过接受外部及远方电源输入的有功电力和电能,以实现供需平衡。 2.2.1.2受端系统是整个电力系统的重要组成部分,应作为实现合理的电网结构的一个关键环节予以加强,从根本上提高整个电力系统的安全稳定水平。加强受端系统安全稳定水平的要点有: a.加强受端系统内部最高一级电压的网络联系;

电力系统稳定与控制

电力系统稳定与控制 廖欢悦电自101201010401164 电力系统的功能是将能量从一种自然存在的形式转换为电的形式,并将它输送到各个用户。电能的优点是输送和控制相对容易,效率和可靠性高。为了可靠供电,一个大规模电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。因此系统的设计和运行应使系统能承受更多可能的故障而不损失负荷(连接到故障元件的负荷除外),能在最不利的可能故障情况些不知产生不可靠的广泛的连锁反应式的停电。 由此,电力系统控制所要实现的目的: 1.运行成本的控制:系统应该以最为经济的方式供电; 2.系统安全稳定运行的控制:系统能够根据不断变化的负荷变化及发电资源变 化情况调整功率分配情况; 3.供电质量的控制:必须满足包括频率、电压以及供电可靠性在内的一系列基 本要求; 一.电力系统的稳定性设计与基本准则 首先,一个正确设计和运行的电力系统: 1.系统必须能适应不断变化的负荷有功和无功功率需求。与其他形式的能量不同,电能不能方便地以足够数量储存。因而,必须保持适当的有功和无功的旋转备用。

2.系统应以最低成本供电并具有最小的生态影响 3.考虑到如下因素,系统供电质量必须满足一定的最低标准: a)频率的不变性 b)电压的不变性 c)可靠性水平 对于一个大的互联电力系统,以最低成本保证其稳定性运行的设计是一个非常复杂的问题。通过解决这一问题能得到的经济效益是巨大的。从控制理论的观点来看,电力系统具有非常高阶的多变量过程,运行于不断变化的环境。由于系统的高维数和复杂性,对系统作简化假定并采用恰当详细详细的系统描述来分析特定的问题是非常重要的。 二、电力系统安全性及三道防线可靠性-安全性-稳定性 电力系统可靠性:是在所有可能的运行方式、故障下,供给所有用电点符合质量标准和所需数量的电力的能力。是保证供电的综合特性(安全性和充裕性)。可靠性是通过设备投入、合理结构及全面质量管理保证的。 电力系统安全性:是指电力系统在运行中承受故障扰动的能力。通过两个特征表征(1)电力系统能承受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工况,不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反应;(2)在新的运行工况下,各种运行条件得到满足,设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范围内。 电力系统充裕性:是指电力系统在静态条件下,并且系统元件负载不超出定额、电压与

电力系统安全稳定控制技术分析 刘向楠

电力系统安全稳定控制技术分析刘向楠 发表时间:2018-01-06T20:25:24.343Z 来源:《电力设备》2017年第26期作者:刘向楠李文翔 [导读] 摘要:随着科学信息技术的发展,采用先进的技术是保障电力系统的安全稳定运行的关键。 (国网江西赣西供电公司江西新余 338000) 摘要:随着科学信息技术的发展,采用先进的技术是保障电力系统的安全稳定运行的关键。充分发掘与综合运用信息技术和计算机网络以及控制领域的先进技术来为电力系统安全稳定控制服务,是提升电力安全系统稳定控制水平的有效方式。本文主要对几项重点的技术手段进行了分析,希望对今后的工作有所帮助。 关键词:电力系统;安全稳定;控制技术;应用 1 电力系统安全稳定控制概述 1.1电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率,它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 1.2电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同,电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种:一是就地控制模式。在这种控制模式中,控制装置安装在各个厂站,彼此之间不进行信息交换,只能根据各厂站就地信息进行切换和判断,解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统,在调度中心设置有总控,对系统运行状态进行实时检测,根据系统的运行状态制定相应的控制策略表,发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置,能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送,并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 2 电力系统安全稳定控制技术 2.1 低频控制技术 低频振荡与系统网络结构、运行状况及发电机磁系统参数密切相关,产生的原因主要包括远距离的输电电路发生功率摆动、大区间联系弱、大机组系统阻尼变弱、远距离输电线路中部或受端的电压不足等。在安全稳定控制装置内增加低频检测判据和控制策略就可实现对低频振荡进行及时的检测和控制。具体措施包括增强网架、串联补偿电容、采用直流输电方案和在远距离输电线路中部装设同步调相机以加强电压支撑的作用。 2.2 低压控制技术 由于电压不稳定会导致整个系统的不稳定。电压崩溃是伴随电压不稳定导致电力系统大面积、大幅度的电压下降的过程,致使大范围内停电。低压控制技术能利用相关的信息管理系统采集当前系统运行时的各种数据,同时还可以针对可能造成电压崩溃的预想事故进行暂态电压稳定(小于 10秒)和中期电压稳定(10~30 秒)分析计算,提出电压预防性控制措施。 2.3 过频控制技术 过频切机是目前电网系统所普遍采用的防止频率过高的防护措施。过频切机的运行机制就是根据电网电源的分布情况合理配置过频切机装置和这些装置的动作值。为了提高动作的可靠性,还应设有频率启动级和频率变化率闭锁。 2.4 基于光电传感器的新技术 与传统的电压和电流互感器相比,新型光学电流和电压互感器具有非常明显的优势,譬如良好的绝缘性能、较强的抗电磁干扰能力等。与现代数字信号处理器(DSP)技术紧密结合的光电传感器成为电力系统安全稳定控制技术的新导向,同时将其应用于全球定位系统(GPS)中可以使广域中采集实时量的统一时标问题得到有效的解决。这一问题的解决对促进继电保护技术的进一步发展发挥了至关重要的作用。 2.5 自适应稳定控制技术 使控制系统对未建模部分的动态过程以及对过程参数的变化变得不敏感是自适应控制的最终目标。其作用原理是这样的:当系统控制过程发生动态变化时,自适应控制系统就能及时捕捉到这一变化并实时调节控制策略和相关的控制器参数,从而实现系统的稳定控制。除此之外,为了使控制操作更为精确,安装有自适应稳定控制系统的电力系统主站或调度中心还可以根据其所接收的电网实测数据及时完成紧急控制策略的自动优化,从而有效实现电力系统的自适应稳定控制,同时还具备相关的事故自动处理功能。目前,自适应稳定控制技术与电力系统紧急控制在线决策技术以及广域测量技术的有效结合实现了电力系统安全稳定的广域测量分析控制一体化,为实现电力系统安全稳定提供了极为重要的技术支撑。 3 电力系统安全稳定控制技术应用分析 3.1 电力系统安全稳定控制体系的构建 在进行电力系统规划设计时要把电力系统的安全性放在首要位置,确保电力系统的持续安全稳定。电力系统安全稳定控制体系可以分为受扰动前的电力系统安全保障体系和受扰动后的电力系统安全稳定控制体系。整个体系由三道防线构成。第一道防线:用于保证系统正常运行和承受各类电力系统大扰动的安全要求。在发生安全故障时该防线可以借助继电保护机制安全快速切除故障元件,确保电网发生常见的单一故障时能够正常稳定运行。该防线主要应用了继电保护、一次性系统设备以及安全稳定预防性控制技术等措施。 第二道防线:该防线借助稳定控制装置及切机、切负荷等稳定控制、功率紧急调制以及串联补偿等技术措施来有效预防稳定破坏,实现系统参数发生严重越限时的紧急控制,从而确保在发生严重故障时电网能继续保持稳定运行。 第三道防线:该防线采用系统解列、再同步以及频率及电压紧急控制等技术实现系统崩溃时的紧急控制,从而当电网遇到多重严重事故而稳定破坏时可以有效防止事故扩大,从源头上杜绝电力供应中大面积停电的出现。 3.2 电力系统安全稳定控制过程分析 电力系统作为一个极其复杂的非线性的动态大系统,由于系统的电气量变化范围相对比较大,而且持续的时间短,分析计算又相对比

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