第十五章电力系统运行稳定性的基本概念12-2-22.ppt

典型的十次电网大停电 负荷损失 1965年北美大停电 - 损失 2,100万千瓦1978年法国电网电压崩溃?- 2,900万千瓦1982年加拿大魁北克大停电 - 1,547万千瓦1982年瑞典电压崩溃?- 1,140万千瓦1987年日本东京电压崩溃?- 817万千瓦1994年中国南方电网瓦解 - 173万千瓦1996年7月美西部大停电 - 1,058万千瓦1996年8月美西部大停电 - 3,050万千瓦2003年意大利大停电 - 1,421万千瓦2003年美加大停电 - 7,000万千瓦 事故共同点： 系统发生扰动时，系统的频率和角度基本维持不变，几乎没有出现功角失稳迹象，都是局部出现失稳现象，然后发展成为大面积电压崩溃事故。这些电压崩溃事故虽然发生概率很低，事故的起因也不同，但是一旦出现便造成巨大损失。 第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 本章框架 15-1 概述——稳定问题的提出 一、联网的必要性 1.1831年法拉第发明电磁感应定律，电能成为二次能源，就地使用。 2.1885和1890年发明了单相变压器和三相变压器。 3.1891年出现了三相交流输电，远距离输电成为可能，出现了由发电机、线路和负荷构成的最简单的电力系统。 4.由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄弱，逐渐出现了多电源点的互联运行，从而形成了早期的互联电网。 联网的效益 多个地区联网形成大型互联电网后： 有利于地区间电力的平衡和经济调度 有利于安排机组的检修和事故备用容量 有利于充分利用系统中廉价的水利资源 有利于实现负荷点的多路供电以提高供电可靠性 有利于提高系统的抗冲击能力 有利于提高系统的供电质量 ——由于互联系统在经济上的明显优点，电力系统互联的规模越来越大。 我国电力系统发展历史（电压水平） 二、电力系统稳定问题的提出 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益，因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来了一些新的问题。 随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安全稳定问题越来越突出。 在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。 三、稳定性概念 电力系统受干扰后，凭借系统本身固有能力和控制设备的作用，在有限的时间内，恢复到原始运行状态或稳定到新的稳态运行状态。 稳定性示意图 四、电力系统稳定研究的内容 基本问题——早期稳定研究的内容 1.联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果不能，应该如何确定发电机的最大允许输出功率? 2.线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流(热稳定极限)限制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传送功率? 3.线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能，应该引入什么样的保护装置和／或稳定控制装置? 电力系统稳定研究的内容 随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定问题： 如何在网络结构比较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路的故障产生连锁反应，导致全系统的稳定事故； 如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象； 如何防止由于大型互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的有功冲击加大可能引起的频率稳定问题； 如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压稳定问题。 对电力系统稳定问题的研究发展至今，已形成为一个研究内容日新月异、研究方法多种多样、应用领域十分广阔的综合性研究领域 15-2 功角的概念 一 电路分析 二 功角特性 三 功角 四 功角特性图 一、电路分析 图15-3 功角特性 定义： 功角相对空间的位置 发电机转子上作用着两种转矩： 1 电磁转矩Me，它向系统输出，是制动性转距； 2 机械转矩MT，它由原动机输入，是加速性转距。 功角的物理意义 表示电势Eq和V之间的夹角，即表示系统的电磁关系。 表示了各发电机转子间的相对空间位置，又称为“位置角”。 通过δ，可以把电力系统间的电磁运动和机械运动联系起来。 15-3 静态稳定的初步概念 定义 例如： 个别电动机的接入和切除，加负荷和减负荷； 架空输电线因风吹摆动引起的线间距离的微小变化； 发电机转子的旋转速度不是绝对均匀的，即功角是有微小变化的。 电力系统的静态稳定问题实际上就是确定系统的某个运行稳态能否保持的问题。 一、功角特性分析 稳态运行时有两个平衡点a和b。 一、暂态稳定性与干扰的型式有关，一般有3种基本形式：(原因) 电力系统的结构或参数突然变化，常见的是短