电力系统稳定问题1.ppt

3.3 频率稳定 在频率偏移过程中起作用的设备和调节过程的时间尺度可以是几分之一秒，如低频减载、发电机控制系统和保护系统，也可以是数分钟，如原动机功率调节系统和负荷电压调节系统 因此频率稳定过程既可能是短期现象，也可能是长期现象 频率偏移过程中电压也可能会明显变化，特别是在减载装置动作的孤立系统中。电压变化的百分比甚至可能大于频率变化的百分比，并进一步加剧发电量和负荷的不平衡 第*页 4. 稳定性与可靠性、安全性之间的关系 可靠性 系统在较长运行周期中工作正常的概率 表示在相当长的时间内几乎不中断地为用户提供足够电力供应的能力 安全性 电力系统在意外事件下不中断用户电力供应的能力的风险度 安全性与系统对意外事件的鲁棒性有关，并取决于系统的运行条件及意外事件的发生概率 稳定性 扰动后系统整体性的维持能力 取决于系统的运行条件和扰动的性质 第*页 4. 稳定性与可靠性、安全性之间的关系 可靠性是系统设计和运行的总体目标 为保证可靠性，系统绝大部分时间必须是安全的 为保证安全性，系统必须是稳定的，同时必须对其它不能归类为稳定问题的偶然事件是安全的，如设备损坏、杆塔倒塌或者人为破坏等 也可从后果来区分安全性和稳定性 两个具有相同稳定裕度的系统，如果一个系统失稳的后果比另一个差，则前者的安全性相对较差 安全性和稳定性是时变的，可通过对特定运行方式的研究进行判断 可靠性是一段时间内的平均性能，只能通过对一段时间内系统性能的整体考虑进行判断 第*页 电力系统安全性分析方法 安全性分析即确定系统对预期发生的扰动的鲁棒性 要求1：系统在扰动发生后能够达到新的运行状态，并且在该状态下满足所有必须的约束 要求2：系统在向新的运行状态过渡过程中不发生任何失稳现象 对要求1的验证称为静态安全分析，对要求2的验证称为动态安全分析 因此，稳定性分析是安全性分析的一个组成部分，也是可靠性评估的一部分 第*页 电力系统安全性分析方法 电力系统中目前的安全性分析基于确定性方法 设计和运行时要求系统能够承受一系列正常扰动——N-1准则 比正常扰动更严重的扰动依靠切机、切负荷以及解列等紧急控制措施 主要不足之处 认为所有的扰动具有相同的发生概率和相同程度的后果 发展方向：基于风险的安全性评估 考虑运行方式和事件发生的概率，定量分析和研究系统的风险 检验系统失稳 的概率和后果 第*页 稳定分析的一般步骤 根据待研究的时间尺度和现象选择建模的假设条件，建立适当的数学模型 选择适当的稳定定义 基于某事件分析和/或仿真，确定系统的稳定性 对照假设条件检查结果，参照工程经验，必要时重复进行分析 第*页 第*页 仿真系统 第*页 仿真波形 5. 近几年发生的大停电事故 思考： 为什么会发生大停电事故？ 如何有效防止发生大停电事故？ 第*页 美国8.14大停电事故 美国东部时间2003年8月14日下午16点11分，以北美五大湖为中心的地区发生大面积停电事故，包括美国东部的纽约、密歇根、俄亥俄、马萨诸塞、康涅狄格、新泽西州北部和新英格兰部分地区以及加拿大的安大略等地区。这是北美有史以来最大规模的停电事故。 停电涉及美国整个东部电网，事故中至少有21座电厂停运，停电持续时间为29h，损失负荷61800MW。约5000万人受到影响，地域约24000平方千米，其中纽约州80% 供电中断。 第*页 美国8.14大停电事故 简要经过和原因分析 a) 第一能源公司(FE) 的3条输电线路由于离树枝太近，短路跳闸，这是大停电的最初原因; b) 当时FE公司控制室的报警系统未正常工作，而控制室内的运行人员也未注意到这一点，即他们没有发现输电线路跳闸; c) 由于公司的监控设备没有报警，控制人员就未采取相应的措施，如减负荷等，致使故障扩大化，最终失去控制; 第*页 美国8.14大停电事故 d) 正是由于FE公司根本未意识到出现问题，也就没有通告相邻的电力公司和可靠性协调机构，否则也可协助解决问题; e) 此时，中西部独立电网运营机构MISO 作为该地区(包括FE) 的输电协调机构，也出现问题; f) MISO 的系统分析工具在8 月14 日下午未能有效地工作，导致MISO 没有及早注意到FE 公司的问题并采取措施; g) MISO 用过时的数据支持系统的实时监测，结果未能检测出FE公司的事态发展，也未采取缓解措施; 第*页 美国8.14大停电事故 h) MISO 缺乏有效的工具确定是哪条输电线路的断路器动作及其严重性，否则MISO 的运行人员可以根据这些信息更早地意识到事故的严重性; i) MISO 和PJM互联机构(控制宾夕法尼亚、马里兰和新泽西等地) 在其交界处对突发事件各自采取的对策缺乏联合协调措施; j) 总体而言，这次大停电是诸多因素所致，包括通信设施差、人为错误、机械故