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智能电网的基础(四)电力系统稳定

添加时间:2015-06-29 12:20:46 来源:知乎专栏

 

1)合理选用重合闸时间:可以显著地提高重合于故障未消除线路上时的系统稳定性。具体分析还是和制动能量面积有关,教科书内容就不详述。不论是单相的或三相的重合闸,当重合到故障未消除的线路上时.将显著地减低系统的稳定水平,而采用最佳重合闸时间的单相或三相重合闸,即使重合到故障未消失的线路;对系统的稳定水平将不会有较大的恶劣影响。与不进行电合闸的情况基本相近。

 

分析结果说明,重合时间可以按最大送电功率情况考虑最佳条件整定。一般地说,传输重负荷时,初始角大,故障后的摇摆周期较长:而在同样的系统结构条件下,传输轻负荷时,初始角较小,故障切除后的摇摆周期变短。因而在较轻的传输负荷情况下,满足最佳重合时间的重合闸时间将变短。计算结果证实,即使在轻负荷时偏离最佳重合间较多,一般也无碍于系统的最终稳定。

 

2)220kV线路的重合闸方式:220kV网络较为紧密,一般采用三相重合闸方式,这种方式好处甚多,如重合闸装置本身简单可靠,继电保护的整定配合比较方便。发生接地故障时,一侧先跳开后,另一侧往往可能由零序电流保护相继快速切除故障,起到部分高频保护的作用等。实际系统中的大环网或重负荷单回线上,才宜于按需要整定单相或三相快速重合闸。

 

在这样特殊的电网结构与运行方式下,当线路发生单相或多相故障,如果任其断开而不进行重合闸。系统将失去稳定。而如果线路只是短时断开,依靠成功的快速重合闸使电网得以快速恢复原来的正常接线,则可能保持系统的暂态稳定。对于这种情况,采用重合时间满足需要的快速重合闸,当然是合理的。但如果重合到故障尚未消除的线路上、系统失去稳定则是无疑的,这时只好依靠后备措施来中止振荡、或者切机、切负荷等防止失去稳定。

 

3)500kV线路的重合闸方式:由于500kV线路传输的功率占系统容量的比重大。以及线路故障仍以单相瞬时故障占大多数,而保持这些线路安全运行的有效措施应是采用单相重合闸。和220kV线路不同,在500kV线路上采用单相重合闸必须考虑的一个重要问题是,故障点能否快速自灭弧(中性点小电抗)。

 

切机方案

 

保持电电力系统同步稳定性的最根本前提,在于保证线路的传输能力总是大于系统通过它传输的最大功率。所以线路发生故障引起传输能力不足时,必须切机,才有可能保持系统的继续稳定运行。

 

无论国内外系统,都已把水电厂切机作为常用的对付上述问题的一种有效手段,并早已取得成功的经验。而火电厂切机则未见广泛采用。

 

发挥切机的作用,另一关键问题是希望在故障发生后尽快可能加速切机时间,切得愈慢。效果愈差、等到其他机组已步入失稳边缘,再切机也无济于事了。为了加速切机时间,最好动作于动作快的机组变压器侧高压断路器,而不是低压侧慢动作的发电机断路器。另外,为了快速降低火电机组的功率,快关汽门是一个好办法。

 

合理调整系统运行接线

加强受端系统、适当分散外接电源,不但是建设一个安全稳定电网所需遵循的原则,在有条件而又需要的情况下,也不失为运行系统一种重要的稳定措施。

由远方电源送来主要电力的系统条件。这种系统运行接线的稳定问题,往往由于受端母线电压因缺少本地电源支持,在故障后系统的功率摇摆过程中,不能保持有较高水平;更可能在摇摆过程中受端母线电压因电压崩溃而不断下降,造成受端电源与外地电源间失步。在运行系统中改善这种不稳定现象的办法之一是,将受端系统中的停运机组改调相机运行,以增大受端母线短路电流水平,从而使受端母线能在摇摆过程保持较高电压。而更为有效的措施则是尽可能设法将远方电源分开,让这些电源支路直到受端系统母线处才并联运行。这样,当任一送电支路发生故障,其他的电源支路,都将作为受端系统电源对受端母线电压提供支持,保证受端电压得以处于较高水平,从而显著地提高系统的稳定性。

切集中负荷

切集中负菏,可以提高系统运行频率,可以减轻某些电源线路的过负荷、可以提高受端电压水平,因而都有利于系统的安全稳定运行。但是集中切负荷对用户的影响太大,而且由于远方控制可能带来的误操作,更加剧了它的副作用,因而使用时要慎重。减少和避免误切负荷的可行办法之一,是增加被切负荷的某种参量(例如电压降低)的就地判别监控,只有当本地的判别元件动作而又收到遥切命令时才执行。

快速励磁

快速励磁一直是一种提高暂态稳定的常用措施。在弱传输系统中、在规定的故障切除时间下。快速励磁对提高暂态稳定条件下的线路极限传输功率很有好处,具体效果视具体条件而定。采用快速励磁时,当配出线路发生短路故障后,可以立即给发电机转子回路提供极限励磁电压,在故障切除后,发电机的端电压可以很快得到恢复乃至短时超过额定值,即增大制动面积,从而提高了系统的暂态稳定,线路允许传送的极限功率得以增加。

但只有在极弱的联络线上传输较大功率时。快速励磁才能显出一定效果,比之于快速切除故障,快速励磁对暂态稳定效益不大的根本原因,在于它所能增加的制动面积的作用,很难和减少故障切除时间所取得的双重效果相比拟。

实际电网中,电力系统暂态稳定控制过程如下:


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