【漲知識】智能電網的基礎之電力系統(tǒng)穩(wěn)定
壓斷路器,而不是低壓側慢動作的發(fā)電機斷路器。另外,為了快速降低火電機組的功率,快關汽門是一個好辦法。
合理調整系統(tǒng)運行接線
加強受端系統(tǒng)、適當分散外接電源,不但是建設一個安全穩(wěn)定電網所需遵循的原則,在有條件而又需要的情況下,也不失為運行系統(tǒng)一種重要的穩(wěn)定措施。
由遠方電源送來主要電力的系統(tǒng)條件。這種系統(tǒng)運行接線的穩(wěn)定問題,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)的功率搖擺過程中,不能保持有較高水平;更可能在搖擺過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)中的停運機組改調相機運行,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程保持較高電壓。而更為有效的措施則是盡可能設法將遠方電源分開,讓這些電源支路直到受端系統(tǒng)母線處才并聯(lián)運行。這樣,當任一送電支路發(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。
切集中負荷
切集中負菏,可以提高系統(tǒng)運行頻率,可以減輕某些電源線路的過負荷、可以提高受端電壓水平,因而都有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。但是集中切負荷對用戶的影響太大,而且由于遠方控制可能帶來的誤操作,更加劇了它的副作用,因而使用時要慎重。減少和避免誤切負荷的可行辦法之一,是增加被切負荷的某種參量(例如電壓降低)的就地判別監(jiān)控,只有當本地的判別元件動作而又收到遙切命令時才執(zhí)行。
快速勵磁
快速勵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)定的故障切除時間下。快速勵磁對提高暫態(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。采用快速勵磁時,當配出線路發(fā)生短路故障后,可以立即給發(fā)電機轉子回路提供極限勵磁電壓,在故障切除后,發(fā)電機的端電壓可以很快得到恢復乃至短時超過額定值,即增大制動面積,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)絡線上傳輸較大功率時。快速勵磁才能顯出一定效果,比之于快速切除故障,快速勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定效益不大的根本原因,在于它所能增加的制動面積的作用,很難和減少故障切除時間所取得的雙重效果相比擬。
實際電網中,電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制過程如下:
五、電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定
動態(tài)不穩(wěn)定(不衰減的電磁振蕩),在世界各國的其他電力系統(tǒng)中多次發(fā)生過。基本三種情況,即發(fā)電機組經長距離線路接入系統(tǒng),弱聯(lián)系的系統(tǒng)間及長鏈型結構的系統(tǒng)。
產生動態(tài)不穩(wěn)定的根本原因,是系統(tǒng)的阻尼力矩為負。發(fā)生無論大或小的擾動引起的系統(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。
國內外發(fā)生動態(tài)失穩(wěn)的原因,經分析絕大多數(shù)都是由于電壓調節(jié)系統(tǒng)的負阻尼效應。
在國內外系統(tǒng)中,當發(fā)生動態(tài)失穩(wěn)時,往往事先沒有準備,只得采取應急措施.實際采取的臨時有效措施有如下三點。1)降低發(fā)電機有功輸出,以減小配出線路或系統(tǒng)間聯(lián)絡線的傳輸功率(但也有過聯(lián)絡線傳輸功率極小時突然發(fā)生動態(tài)失穩(wěn)的事例)2)提高發(fā)電機端電壓。3)將電壓調節(jié)器退出運行,或降低放大倍數(shù)等等。
而抑制動態(tài)失穩(wěn)的最有效辦法是在電壓調節(jié)器的輸入回路中引入能反應發(fā)電機轉速變化的附加環(huán)節(jié),并做到發(fā)電機端電壓的變化能夠與轉速變化同相,以達到由勵磁系統(tǒng)提供正阻尼力矩的最終要求。實際引入電壓調節(jié)器的這個附加量,引入反應轉速的這個電壓調節(jié)器附加環(huán)節(jié),在美國叫電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS),在歐洲叫附加反饋(AF)。
動態(tài)穩(wěn)定,其實是一個很好的研究方向。它包括:選擇安裝PSS的關健發(fā)電機位置;選擇反應母線電壓頻率或轉子轉速,或輸出功率作為PSS裝置的信號栩入,以及確定主導的振蕩頻率與PSS回路參數(shù)的合理選擇等等,都有許多學問可做。但實際發(fā)生的動態(tài)失穩(wěn)事故,卻往往難予預計。
六、電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定
頻率反應了電力系統(tǒng)中有功功率供需平衡的基本狀態(tài)。
電力系統(tǒng)運行頻率偏離額定值過多,會給電力用戶帶來不利影響,而受影響最大的,當首推發(fā)電廠本身,當供電頻率下降時,從而使發(fā)電機輸出的電功率減少,更加劇了供需間的不平衡,進一步促使頻率下降,甚至造成發(fā)電廠全停。
主要寫的是低頻減載方面的內容。1)低頻減載準則
在電力系統(tǒng)中,必須配置按頻率降低自動減負荷裝置,使保留運行的負荷容量能隨時與運行中的發(fā)電容量相適應,以保證在突然發(fā)生有功功率缺額后,能迅走使系統(tǒng)頻率恢復到接近傾定值。設計與整定按頻率降低自動減負荷的準則,主要考慮如下:
如果沒有特殊要求,一般宜限制下降到低于某一低頻值(例如47Hz)的時間在任何情況下都不大于某一規(guī)定時間(例如0.5s)
在任何可能情況下的頻率下降過程中,應保證系統(tǒng)低頻率值與所經歷的時間,能和大機組的低頻保護相配合,保證這些大機組繼續(xù)聯(lián)網運行,避免事故進一步惡化。
因負荷過切引起的系統(tǒng)頻率過調,最大不得超過某一定值,例如51HZ,避免引起系統(tǒng)中大型機組的過頻率保護跳閘。這點實際發(fā)生過很多切負荷過頻事故。(過頻這時就要自動切機了)
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)供應相當大比重的電源,另一種是新建立的電網,小系統(tǒng)裝大容量機組。當失去主系統(tǒng)電源或大機組時,系統(tǒng)的有功功率缺額可能大到50%以上乃至百分之數(shù)百。這是一種特別嚴重的情況。我國的運行經驗證實,當有功功率缺額過大時,在發(fā)生頻率崩潰的同時,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,運行機組全面過電流而系統(tǒng)頻率下降并不突出嚴重的現(xiàn)象。顯然,在這樣的特殊電網條件下,對付如此大有功功率缺額的辦法。不能再是一般的低頻減負荷。實踐經驗說明,正確處理這種事故的辦法,是按照預先安排好隨時準備著的電網運行接線(例如安排好電源與負荷相適應的解列母線),當失去主電源大機組的同時,自動或聯(lián)鎖切除相適應的集中負荷。
頻率穩(wěn)定這塊確實涉及不多,所以內容也不夠豐富。
七、電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定
電壓穩(wěn)定這塊比較復雜,很多東西也沒有定論,所以自己對這塊也只是略知一二。
很多在之前的無功補償和電壓調整里面提到過,主要寫些其余的東西。
導則里將電壓穩(wěn)定定義為:電力系統(tǒng)受到小的擾動或大的擾動后,系統(tǒng)能保持或恢復到容許的范圍內,不發(fā)生電壓崩潰的能力。這樣來說,電壓穩(wěn)定也分靜態(tài)、暫態(tài)和動態(tài)三方面。具體意思和前述功角的差不多。
全球范圍內,大部分大停電事故發(fā)展到某個階段,都由于引起了電壓崩潰問題,然后導致嚴重后果,其核心問題,還是無功不足,具體還是以下:
重負荷運行狀態(tài)下系統(tǒng)負荷持續(xù)增加,系統(tǒng)運行備用(特別是無功)緊張,傳輸線潮流接近最大功率極限。
大的突然擾動,如失去發(fā)電機組、輸電線相繼跳閘等。?有載調壓變壓器ULTC負調壓作用。
發(fā)電機過勵限制器OEL。
繼電保護、低頻減載等缺乏協(xié)調是導致電壓不穩(wěn)定的一個重要原因。
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備和保護系統(tǒng)作用及其相互作用積累的結果。在許多情況下,電壓不穩(wěn)定和轉子角不穩(wěn)定是相互耦合的。
科研學術中很多理論運用于電壓穩(wěn)定研究中,比如分叉理論,但是實際工程中,還是一些比較普遍的方法。
首先是靜態(tài)分析法,主要是計算一些指標,結合QV曲線來分析電壓的安全穩(wěn)定裕度。比如靈敏度法,dQ/dV節(jié)點判據等,一般可根據軟件潮流計算,并結合一定指標分析電壓靜態(tài)安全穩(wěn)定。
至于動態(tài)分析法,電壓穩(wěn)定從本質上而言是一個動態(tài)問題,比較典型的有時域仿真法。電壓的暫態(tài)穩(wěn)定和功角穩(wěn)定處于一個時間框架;至于動態(tài)穩(wěn)定則持續(xù)較長時間,國際上發(fā)生的一些事故都屬于此類。
舉一個例子:大型發(fā)電機組跳閘,接著一條500KV重要線路跳開。
暫態(tài)分析看出:事故后20s內,頻率和電壓經過搖擺后穩(wěn)定;電壓有所下降。系統(tǒng)顯現(xiàn)了比較樂觀的響應。
動態(tài)分析來看,是一個長期的時間框架,考慮負荷,發(fā)電機,ULTC,勵磁保護,AGC,氣機等。模擬下比較壞的情況:
調速器動作,增加發(fā)電功率(有差調節(jié))―――AGC作用,全網功率再調度―――加重了電網的壓力(原因:按經濟調度的原則,而不是按最合適的地點。這樣,有些線路可能壓力加大);
電壓下降導致負荷功率下降(考慮負荷電壓靜特性)―――功率過剩―――頻率升高―――AGC作用,
責任編輯:售電小陳
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