500kV电网稳定性研究 综述.docx

500kV电网稳定性分析0 引言目前，虽然我国特高压交流、直流输电项目已进入实施阶段，但国家电网的主体仍是由500kV交流线路组成的超高压电网[1]，全国区域电网也主要采用500kV交流互联。随着负荷的持续增长和电网的不断发展，新的输电技术和电力电子装置的大量应用，以及电力市场的逐步推进，必然导致电网运行方式和稳定特性变得越来越复杂，要求必须研发更加快速、准确有效的稳定分析和控制手段。同时，传统稳定控制装置还存在应用和管理不够方便、控制分散单一、难以实现统一协调和综合优化等缺陷。防止系统稳定破坏，保证用户的持续、可靠供电，仍然是目前电力系统的首要任务。因此，研究500kV电网稳定性及采取不同的措施提高其稳定性，具有重要的现实意义。文献[1]着重研究了含500kV交流长线路的电力系统稳定性，详细模拟了传输功率一定的情况下，采用不同措施时系统的稳定情况。仿真计算的结果表明：增加交流通道的回路数、增加中间开关站可改善网络结构，提高系统稳定性。静止无功补偿器的动态性能与其安装地点有关，单独使用效果不明显。采用串联补偿器或静止无功补偿器与串联补偿器结合的方式可以有效提高系统稳定性。文献[2]针对华北、东北电网交流互联后各自电网中一些线路或断面的暂态稳定极限值下降幅度较大这一现象，从暂态稳定理论和比对计算两个方面进行了分析，指出受端系统惯量显著增大是产生这一现象的主要原因。文献[3][4]对500kV电网的功角稳定、频率稳定、电压稳定和动态稳定进行了对比分析，对电网的稳定性进行了具体的定义。文献[6]指出了电网暂态安全稳定裕度。文献[7][8]则分析了规模化风电的接入对电网稳定性的影响。本文主要论述目前500kV电网稳定性常见的问题、研究方法和提高500kV电网稳定性的措施，总结500kV电网稳定性研究的成果与不足，以及提出可能的研究方向，为500kV电网稳定性研究提供一定的参考。1500kV电网稳定性研究的分类电力系统的稳定性只要分为功角稳定性、电压稳定性和频率稳定性（或者静态稳定、暂态稳定和动态稳定），但目前部分文献对电里系统稳定性研究比较杂乱。对于500kV的大电网，目前多数文献集中在暂态稳定性与动态稳定性的研究，并提出相应的稳定性判据和提高稳定性的措施。500kV电网静态稳定影响较小，在此不做论述。1.1 暂态稳定性暂态稳定是指电力系统受到大扰动后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。常用暂态稳定指标来衡量系统由于同步力矩不足而接近失稳的程度，其理论基础是基于数值积分法的扩展等面积定则（EEAC）。该理论将等面积定则扩展到多机系统，对于一既定扰动，将系统中的发电机分成两个机群，采用两台等值机来代替这两个机群，再用一个单机无穷大系统来代替该等值两机系统，从而得到系统的二维功角关系，通过计算加速面积和减速面积得到系统的稳定指标。设暂态稳定指标定义为式中，的取值范围为，表示系统功角稳定，表示系统功角不稳定。可视为两机系统的电网暂态稳定水平，不仅与整个系统机组的惯量和有关，而且与系统两侧机组各自惯量的大小有关。系统两侧机组惯量的变化将直接影响到暂态过程中两侧系统间的摆动频率及相对角度的变化过程，因而会影响到系统的暂态稳定水平。1.2动态稳定性动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。对动态稳定性的分析，主要是通过实验或仿真得到功率或功角摇摆曲线，判断其收敛性，从而确定运行的稳定性。动态稳定性判据为其振荡模式的阻尼比的正负，一个振荡模式的阻尼比为正时，它是稳定的，阻尼比为负时，它是不稳定的，阻尼比为0时，它是临界的。对于电力系统而言，当一个振荡模式的阻尼比接近0 的正数时(例如小于0.02)，称为弱阻尼或极弱阻尼，应该被视为潜在的不稳定因素。对一个互联电力系统来说，某一个地区振荡模式的不稳定可能影响局部，也有可能影响全局，而区域间振荡模式，尤其是一个区域内的所有发电机，相对另一个区域内的所有发电机振荡的区域间振荡模式不稳定，是影响全局的。互联系统的动态稳定性往往是由区域间振荡模式的稳定性决定的。1.3电压、频率、功角稳定性电压稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，系统电压能够保持或恢复到允许的范围内，不发生电压崩溃的能力。电压是否稳定可通过电压低于/高于阈值电压的持续时间来衡量。如实际电压超出所设定的高于/低于阈值电压的持续时间不大于电压指标定义的最大持续时间，即认为暂态电压是稳定的。电压升/降持续时间指标定义如图所示。暂态电压稳定指标的定义根据2001年颁布的《电力系统安全稳定导则》电压稳定性判据为：电压低于0.75pu的时间不得超过1s。频率稳定的判据为在切机、切负荷后，频率不高于52.5Hz且不低于47.5Hz。文献[4]定义频率指标为：系统频率