电压崩溃通常显示为慢电压衰减,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。
科研学术中很多理论运用于电压稳定研究中,比如分叉理论,但是实际工程中,还是一些比较普遍的方法。
首先是静态分析法,主要是计算一些指标,结合QV曲线来分析电压的安全稳定裕度。比如灵敏度法,dQ/dV节点判据等,一般可根据软件潮流计算,并结合一定指标分析电压静态安全稳定。
至于动态分析法,电压稳定从本质上而言是一个动态问题,比较典型的有时域仿真法。电压的暂态稳定和功角稳定处于一个时间框架;至于动态稳定则持续较长时间,国际上发生的一些事故都属于此类。
举一个例子:大型发电机组跳闸,接着一条500KV重要线路跳开。
暂态分析看出:事故后20s内,频率和电压经过摇摆后稳定;电压有所下降。系统显现了比较乐观的响应。
动态分析来看,是一个长期的时间框架,考虑负荷,发电机,ULTC,励磁保护,AGC,气机等。模拟下比较坏的情况:
调速器动作,增加发电功率(有差调节)―――AGC作用,全网功率再调度―――加重了电网的压力(原因:按经济调度的原则,而不是按最合适的地点。这样,有些线路可能压力加大);
电压下降导致负荷功率下降(考虑负荷电压静特性)―――功率过剩―――频率升高―――AGC作用,降低发电功率.
80s后,一些达到无功极限的发电机的OEL动作,使Qlimit致Qnominal―――进一步电压水平下降。其它发电机增加无功输出。
120s后,负荷动态和ULTC二者动态结合导致系统电压下降―――被AGC进一步被加剧(AGC减少发电功率以降低频率,而降低发电功率的发电机正好位于负荷中心―-相当于负荷过重,需要无功支持加大―――电压下降;)
160s后,另外一些发电机由于OEL作用而使Qlimit致Qnominal,减少无功输出,加大了和加速了电压下降―――发电机失步,低压保护而失去一些发电机。
电压崩溃,频率失稳。
功角不稳定和电压不稳定经常同时发生,一种形式的不稳定可导致另一种形式的不稳定。提高电压稳定性的控制措施主要有发电机无功控制(励磁控制)、低电压切负荷、静止补偿设备(SVC、STATCOM)等,低电压切负荷措施是电压紧急控制最基本而有效的措施。对于复杂电网,仅靠分散安装的低压切负荷装置往往不能有效解决电压稳定问题,需要配置多个厂站的电压稳定控制系统,根据多个相关站点的电压水平及系统的运行状态(包括故障)来进行决策。
八、失稳对策
所有国内外重大系统事故的产生,几乎都是由系统失去稳定而扩大,因无预定对策,而后发展为灾害性后果的。长期的运行实践证实。不管对系统稳定性的要求如何严格、措施如何完善,总可能因一些事先不可预计的各种偶然因素叠加,产生稳定破坏事故。而过份提高对系统稳定性的要求。需要大量的投资。一个较弱而有措施准备的系统,会比较强而无措施准备的系统有更好的运行效果。
当主系统发生隐定破坏后,关键问题在于如何能合理而快速地平息振荡,和最快地使系统恢复正常。将振荡着的两侧系统解列,可以平息振荡,但要在失去同步的系统中实现合理的解列,必须满足两个基本条件:1)解列后的两侧系统必须各自能保持同步运行;2)解列后两侧系统的有功无功供需能够基本平衡。很明显,不同时满足这两个条件的解列,只能给系统带来更大的混乱,必然以长时间大面积停电而告终,这是国外和国内都不止一次出现过的情况。
故障下选择性解列,或者保持系统的完整性,一直是业内讨论的问题,没有定论。