低频低压减载及其协调控制研究

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1、低频低压减载及其协调控制研究第1章绪论1.1引言电力系统的安全稳定运行关系到国计民生和国家安全。当前，随着我国互联电网规模和范围的扩大，区域电网之间的电气联系和电网特性日趋复杂；电力市场的不断发展使电网运行方式变化多样，难以按照离线分析来判断安全稳定性。在现代电力系统中，尽管稳定破坏事故不会频繁发生，但是一旦发生，其后果将会非常严重。对此，世界各国不乏惨痛教训，并引起相关部门的高度关注。电力系统稳定分析和控制的工程实践一直是理论和技术创新的土壤。在电力系统稳定技术领域中，无论是理论研究和技术开发，还是产品生产

2、和工程应用，都已经取得了长足的发展。特别是原始创新的理论导致了一系列的高级应用开发技术和新的稳定设备的应用。目前，其已被广泛用于电力系统安全稳定运行分析技术，以及电力系统的第二，三道防线，对全国互联大电网的安全稳定经济运行起着重要的作用。为了使大电网的安全性和稳定性进一步增强，各大电网都正在构筑以现代电力系统稳定分析与控制技术、信息技术和计算机技术为基础的电力系统安全防御体系，这些技术革新将会促进电力系统运行和控制水平产生突破性进展。中国的《电力系统安全稳定导则》[1]根据电力系统承受大扰动能力的不同，把安全

3、稳定标准在三个层面上分级：第一级是常见的单个故障，要求系统在这样的故障情况下一定要维持运行稳定和系统可靠供电；第二级是更严重的故障，规定这种故障出现后，保护、开关和重合闸正确可靠动作，必要时采取切机和减载等稳定控制措施；第三级标准是少见的严重故障，系统在发生此类故障，并且导致稳定遭到破坏时，必须采取措施，以防止系统崩溃，尽量避免长时间、大面积停电事故以及对最重要电力用户的灾难性停电事故，尽可能多的减少损失的电力负荷，系统应尽快再一次正常运行，在保证系统安全稳定运行的同时尽量使系统的负载率最大化。根据上述三个标

4、准采取的手段，就是确保电力系统安全稳定运行的三道防线。通常认为低频减载（UFLS）、低压减载（UVLS）都属于第三道防线的范畴。.........1.2电力系统安全稳定控制的研究现状为了电力系统安稳水平的的提升，一般可采用以下两种控制方式：一种是对于系统已经出现紧急状态的情况，以便降低事故的不利影响而采用的紧急控制方式；另一种是针对安全裕度较小的系统，以避免系统进入紧急状态而实施的预防控制方法。下面主要探讨如何在紧急状态下保持系统稳定性的控制方法。处于安全状态的电力系统受到某一扰动引起的状态变化可能转入警戒状

5、态。通过一些必要的控制如调整发电机电压或出力、切换线路等，使系统转为安全状态，这种控制称为预防控制，也称为正常状态的安全控制或静态安全控制。这种控制一般由电力系统调度部门的能量管理系统实施。电力系统的预防控制、紧急控制和恢复控制总称为安全控制。安全控制是维持一个电力系统安全运行所不可缺少的。不过在电力系统发展初始阶段，这种控制比较容易实现，一般可使用就地设置等比较简单的装置。随着电力系统的发展和扩大，对安全稳定控制提出了越来越高的要求，安全稳定控制也成为电力系统控制和运行的一个极为重要的课题。根据DL755－

6、2001，电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。相对应的，在DL/T723－2000《电力系统安全稳定控制技术导则》中，为保证电力系统安全稳定运行，二次系统配备的完备防御系统应分为三道防线。第一道防线：快速可靠的继电保护快速切除故障元件，确保电网发生常见的单一故障时稳定运行和正常供电[2]；第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等稳定控制措施，确保电网在发生概率较低的严重故障时能继续保持稳定运行[2]；第三道防线：设置失步解列、频率及电压紧急控制装置，当电网遇到多重严重事故而稳定破坏时，依靠这些装

7、置防止事故扩大、防止出现大面积停电[2]。...........第2章电力系统频率及低频减载控制大区电网互联在带来显著效益的同时也因其庞大的规模和复杂度对系统的运行管理带来巨大的挑战。频率稳定作为电力系统稳定问题中一个分支，反映了系统有功的供求平衡状况，因此，要观测并控制频率，就必须先研究频率的相关特性。2.1频率的概念电力系统的频率变化主要是因原动机功率和发电机产生的电磁功率不平衡导致发电机转速的变化而引起的。在众多发电机并列运行的系统中，发电机的原动机和调速特性共同作用决定了本台原动机的功率，因此原动机的

8、功率是相对容易控制的因素。电力系统频率波动除了与发电机电磁功率变化有关外，还与电力系统的负荷特性等其他因素有关。...........2.2电力系统频率特性(1)系统负荷有功功率频率静态特性电力系统中负荷的有功功率是随着频率的变化而变化的。负荷的静态频率特性是指，当电力系统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的变化特性。根据负荷所需的有功功率和频率之间的关系，可以把负荷分为这几种[22]：1)与频率