【漲知識(shí)】智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)之電力系統(tǒng)穩(wěn)定
壓斷路器,而不是低壓側(cè)慢動(dòng)作的發(fā)電機(jī)斷路器。另外,為了快速降低火電機(jī)組的功率,快關(guān)汽門(mén)是一個(gè)好辦法。
合理調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行接線
加強(qiáng)受端系統(tǒng)、適當(dāng)分散外接電源,不但是建設(shè)一個(gè)安全穩(wěn)定電網(wǎng)所需遵循的原則,在有條件而又需要的情況下,也不失為運(yùn)行系統(tǒng)一種重要的穩(wěn)定措施。
由遠(yuǎn)方電源送來(lái)主要電力的系統(tǒng)條件。這種系統(tǒng)運(yùn)行接線的穩(wěn)定問(wèn)題,往往由于受端母線電壓因缺少本地電源支持,在故障后系統(tǒng)的功率搖擺過(guò)程中,不能保持有較高水平;更可能在搖擺過(guò)程中受端母線電壓因電壓崩潰而不斷下降,造成受端電源與外地電源間失步。在運(yùn)行系統(tǒng)中改善這種不穩(wěn)定現(xiàn)象的辦法之一是,將受端系統(tǒng)中的停運(yùn)機(jī)組改調(diào)相機(jī)運(yùn)行,以增大受端母線短路電流水平,從而使受端母線能在搖擺過(guò)程保持較高電壓。而更為有效的措施則是盡可能設(shè)法將遠(yuǎn)方電源分開(kāi),讓這些電源支路直到受端系統(tǒng)母線處才并聯(lián)運(yùn)行。這樣,當(dāng)任一送電支路發(fā)生故障,其他的電源支路,都將作為受端系統(tǒng)電源對(duì)受端母線電壓提供支持,保證受端電壓得以處于較高水平,從而顯著地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
切集中負(fù)荷
切集中負(fù)菏,可以提高系統(tǒng)運(yùn)行頻率,可以減輕某些電源線路的過(guò)負(fù)荷、可以提高受端電壓水平,因而都有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。但是集中切負(fù)荷對(duì)用戶的影響太大,而且由于遠(yuǎn)方控制可能帶來(lái)的誤操作,更加劇了它的副作用,因而使用時(shí)要慎重。減少和避免誤切負(fù)荷的可行辦法之一,是增加被切負(fù)荷的某種參量(例如電壓降低)的就地判別監(jiān)控,只有當(dāng)本地的判別元件動(dòng)作而又收到遙切命令時(shí)才執(zhí)行。
快速勵(lì)磁
快速勵(lì)磁一直是一種提高暫態(tài)穩(wěn)定的常用措施。在弱傳輸系統(tǒng)中、在規(guī)定的故障切除時(shí)間下。快速勵(lì)磁對(duì)提高暫態(tài)穩(wěn)定條件下的線路極限傳輸功率很有好處,具體效果視具體條件而定。采用快速勵(lì)磁時(shí),當(dāng)配出線路發(fā)生短路故障后,可以立即給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供極限勵(lì)磁電壓,在故障切除后,發(fā)電機(jī)的端電壓可以很快得到恢復(fù)乃至短時(shí)超過(guò)額定值,即增大制動(dòng)面積,從而提高了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定,線路允許傳送的極限功率得以增加。
但只有在極弱的聯(lián)絡(luò)線上傳輸較大功率時(shí)。快速勵(lì)磁才能顯出一定效果,比之于快速切除故障,快速勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定效益不大的根本原因,在于它所能增加的制動(dòng)面積的作用,很難和減少故障切除時(shí)間所取得的雙重效果相比擬。
實(shí)際電網(wǎng)中,電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制過(guò)程如下:
五、電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定(不衰減的電磁振蕩),在世界各國(guó)的其他電力系統(tǒng)中多次發(fā)生過(guò)。基本三種情況,即發(fā)電機(jī)組經(jīng)長(zhǎng)距離線路接入系統(tǒng),弱聯(lián)系的系統(tǒng)間及長(zhǎng)鏈型結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。
產(chǎn)生動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定的根本原因,是系統(tǒng)的阻尼力矩為負(fù)。發(fā)生無(wú)論大或小的擾動(dòng)引起的系統(tǒng)振蕩,均因之而使振蕩逐漸發(fā)散。或者引起系統(tǒng)間的解列,或者由于系統(tǒng)中某些參數(shù)的非線性而使振蕩的幅值最終趨于某一定值。
國(guó)內(nèi)外發(fā)生動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的原因,經(jīng)分析絕大多數(shù)都是由于電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負(fù)阻尼效應(yīng)。
在國(guó)內(nèi)外系統(tǒng)中,當(dāng)發(fā)生動(dòng)態(tài)失穩(wěn)時(shí),往往事先沒(méi)有準(zhǔn)備,只得采取應(yīng)急措施.實(shí)際采取的臨時(shí)有效措施有如下三點(diǎn)。1)降低發(fā)電機(jī)有功輸出,以減小配出線路或系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線的傳輸功率(但也有過(guò)聯(lián)絡(luò)線傳輸功率極小時(shí)突然發(fā)生動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的事例)2)提高發(fā)電機(jī)端電壓。3)將電壓調(diào)節(jié)器退出運(yùn)行,或降低放大倍數(shù)等等。
而抑制動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的最有效辦法是在電壓調(diào)節(jié)器的輸入回路中引入能反應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的附加環(huán)節(jié),并做到發(fā)電機(jī)端電壓的變化能夠與轉(zhuǎn)速變化同相,以達(dá)到由勵(lì)磁系統(tǒng)提供正阻尼力矩的最終要求。實(shí)際引入電壓調(diào)節(jié)器的這個(gè)附加量,引入反應(yīng)轉(zhuǎn)速的這個(gè)電壓調(diào)節(jié)器附加環(huán)節(jié),在美國(guó)叫電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS),在歐洲叫附加反饋(AF)。
動(dòng)態(tài)穩(wěn)定,其實(shí)是一個(gè)很好的研究方向。它包括:選擇安裝PSS的關(guān)健發(fā)電機(jī)位置;選擇反應(yīng)母線電壓頻率或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,或輸出功率作為PSS裝置的信號(hào)栩入,以及確定主導(dǎo)的振蕩頻率與PSS回路參數(shù)的合理選擇等等,都有許多學(xué)問(wèn)可做。但實(shí)際發(fā)生的動(dòng)態(tài)失穩(wěn)事故,卻往往難予預(yù)計(jì)。
六、電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定
頻率反應(yīng)了電力系統(tǒng)中有功功率供需平衡的基本狀態(tài)。
電力系統(tǒng)運(yùn)行頻率偏離額定值過(guò)多,會(huì)給電力用戶帶來(lái)不利影響,而受影響最大的,當(dāng)首推發(fā)電廠本身,當(dāng)供電頻率下降時(shí),從而使發(fā)電機(jī)輸出的電功率減少,更加劇了供需間的不平衡,進(jìn)一步促使頻率下降,甚至造成發(fā)電廠全停。
主要寫(xiě)的是低頻減載方面的內(nèi)容。1)低頻減載準(zhǔn)則
在電力系統(tǒng)中,必須配置按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷裝置,使保留運(yùn)行的負(fù)荷容量能隨時(shí)與運(yùn)行中的發(fā)電容量相適應(yīng),以保證在突然發(fā)生有功功率缺額后,能迅走使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到接近傾定值。設(shè)計(jì)與整定按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷的準(zhǔn)則,主要考慮如下:
如果沒(méi)有特殊要求,一般宜限制下降到低于某一低頻值(例如47Hz)的時(shí)間在任何情況下都不大于某一規(guī)定時(shí)間(例如0.5s)
在任何可能情況下的頻率下降過(guò)程中,應(yīng)保證系統(tǒng)低頻率值與所經(jīng)歷的時(shí)間,能和大機(jī)組的低頻保護(hù)相配合,保證這些大機(jī)組繼續(xù)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,避免事故進(jìn)一步惡化。
因負(fù)荷過(guò)切引起的系統(tǒng)頻率過(guò)調(diào),最大不得超過(guò)某一定值,例如51HZ,避免引起系統(tǒng)中大型機(jī)組的過(guò)頻率保護(hù)跳閘。這點(diǎn)實(shí)際發(fā)生過(guò)很多切負(fù)荷過(guò)頻事故。(過(guò)頻這時(shí)就要自動(dòng)切機(jī)了)
2)小系統(tǒng)失去大電源
小系統(tǒng)失去大電源有兩種小系統(tǒng)失去大電源的情況。一種是終端系統(tǒng)由主系統(tǒng)供應(yīng)相當(dāng)大比重的電源,另一種是新建立的電網(wǎng),小系統(tǒng)裝大容量機(jī)組。當(dāng)失去主系統(tǒng)電源或大機(jī)組時(shí),系統(tǒng)的有功功率缺額可能大到50%以上乃至百分之?dāng)?shù)百。這是一種特別嚴(yán)重的情況。我國(guó)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證實(shí),當(dāng)有功功率缺額過(guò)大時(shí),在發(fā)生頻率崩潰的同時(shí),還可能發(fā)生電壓崩潰,甚至電壓崩潰快于頻率崩潰,出現(xiàn)電壓全面降低,運(yùn)行機(jī)組全面過(guò)電流而系統(tǒng)頻率下降并不突出嚴(yán)重的現(xiàn)象。顯然,在這樣的特殊電網(wǎng)條件下,對(duì)付如此大有功功率缺額的辦法。不能再是一般的低頻減負(fù)荷。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明,正確處理這種事故的辦法,是按照預(yù)先安排好隨時(shí)準(zhǔn)備著的電網(wǎng)運(yùn)行接線(例如安排好電源與負(fù)荷相適應(yīng)的解列母線),當(dāng)失去主電源大機(jī)組的同時(shí),自動(dòng)或聯(lián)鎖切除相適應(yīng)的集中負(fù)荷。
頻率穩(wěn)定這塊確實(shí)涉及不多,所以內(nèi)容也不夠豐富。
七、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定
電壓穩(wěn)定這塊比較復(fù)雜,很多東西也沒(méi)有定論,所以自己對(duì)這塊也只是略知一二。
很多在之前的無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)整里面提到過(guò),主要寫(xiě)些其余的東西。
導(dǎo)則里將電壓穩(wěn)定定義為:電力系統(tǒng)受到小的擾動(dòng)或大的擾動(dòng)后,系統(tǒng)能保持或恢復(fù)到容許的范圍內(nèi),不發(fā)生電壓崩潰的能力。這樣來(lái)說(shuō),電壓穩(wěn)定也分靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)三方面。具體意思和前述功角的差不多。
全球范圍內(nèi),大部分大停電事故發(fā)展到某個(gè)階段,都由于引起了電壓崩潰問(wèn)題,然后導(dǎo)致嚴(yán)重后果,其核心問(wèn)題,還是無(wú)功不足,具體還是以下:
重負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)負(fù)荷持續(xù)增加,系統(tǒng)運(yùn)行備用(特別是無(wú)功)緊張,傳輸線潮流接近最大功率極限。
大的突然擾動(dòng),如失去發(fā)電機(jī)組、輸電線相繼跳閘等。?有載調(diào)壓變壓器ULTC負(fù)調(diào)壓作用。
發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)限制器OEL。
繼電保護(hù)、低頻減載等缺乏協(xié)調(diào)是導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定的一個(gè)重要原因。
弱連接的交直流系統(tǒng)。電壓崩潰通常顯示為慢電壓衰減,這是由于許多電壓控制設(shè)備和保護(hù)系統(tǒng)作用及其相互作用積累的結(jié)果。在許多情況下,電壓不穩(wěn)定和轉(zhuǎn)子角不穩(wěn)定是相互耦合的。
科研學(xué)術(shù)中很多理論運(yùn)用于電壓穩(wěn)定研究中,比如分叉理論,但是實(shí)際工程中,還是一些比較普遍的方法。
首先是靜態(tài)分析法,主要是計(jì)算一些指標(biāo),結(jié)合QV曲線來(lái)分析電壓的安全穩(wěn)定裕度。比如靈敏度法,dQ/dV節(jié)點(diǎn)判據(jù)等,一般可根據(jù)軟件潮流計(jì)算,并結(jié)合一定指標(biāo)分析電壓靜態(tài)安全穩(wěn)定。
至于動(dòng)態(tài)分析法,電壓穩(wěn)定從本質(zhì)上而言是一個(gè)動(dòng)態(tài)問(wèn)題,比較典型的有時(shí)域仿真法。電壓的暫態(tài)穩(wěn)定和功角穩(wěn)定處于一個(gè)時(shí)間框架;至于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定則持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,國(guó)際上發(fā)生的一些事故都屬于此類(lèi)。
舉一個(gè)例子:大型發(fā)電機(jī)組跳閘,接著一條500KV重要線路跳開(kāi)。
暫態(tài)分析看出:事故后20s內(nèi),頻率和電壓經(jīng)過(guò)搖擺后穩(wěn)定;電壓有所下降。系統(tǒng)顯現(xiàn)了比較樂(lè)觀的響應(yīng)。
動(dòng)態(tài)分析來(lái)看,是一個(gè)長(zhǎng)期的時(shí)間框架,考慮負(fù)荷,發(fā)電機(jī),ULTC,勵(lì)磁保護(hù),AGC,氣機(jī)等。模擬下比較壞的情況:
調(diào)速器動(dòng)作,增加發(fā)電功率(有差調(diào)節(jié))―――AGC作用,全網(wǎng)功率再調(diào)度―――加重了電網(wǎng)的壓力(原因:按經(jīng)濟(jì)調(diào)度的原則,而不是按最合適的地點(diǎn)。這樣,有些線路可能壓力加大);
電壓下降導(dǎo)致負(fù)荷功率下降(考慮負(fù)荷電壓靜特性)―――功率過(guò)剩―――頻率升高―――AGC作用,

責(zé)任編輯:售電小陳
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