电力系统基本概念及巴西两次大停电事故分析.pdf

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1、电力系统基本概念及巴西两次大停电事故分析2012.2北京内容提要•1.电力系统稳定的分类•2.电力系统一次设备•3.电力系统二次设备•4.电力系统运行中常用的概念•5.巴西两次大停电事故介绍1.电力系统稳定的分类1.1电力系统的组成•电力系统的基本任务和目的是不间断地向用户供应质量（电压和频率）合乎规定的电能。•稳定是指电力系统可以连续向负荷正常供电。•电力系统由发电、输电、变电、配电、用电及其辅助系统组成•运行中一般分为送端系统、输电回路和受端系统Bus3Bus4Bus1Line3Bus6G1DLine1Line5Line4Load11.2电力系统暂态过程

2、•波过程：–由运行操作或雷击过电压引起的电流、电压波传播的过程–持续时间最短暂，微秒级•电磁暂态过程–由短路引起的电流、电压突变及其后在电感、电容、电阻型储能元件中引起的过渡过程。–持续时间为毫秒级•机电暂态过程–由大扰动引起的发电机输出电功率突变所造成的转子摇摆、振荡过程–持续时间为秒级1.3电力系统稳定的分类•功角稳定：–维持发电机间的同步运行的稳定性问题•频率稳定–故障期间因电力系统有功功率不足引起的频率稳定性问题•电压稳定–由于电力系统无功功率不足引起的电压稳定性问题功角稳定1•大干扰功角稳定（暂态稳定）–遭受输电线路短路等大干扰时保持同步运行的能力

3、–第一摆失稳，或者对大系统来讲多摆失稳–措施：•一次为安装串补和增设开关站等（改变其电气距离）•二次为快速切除故障、自动重合闸、切机或压出力、切负荷等–仿真时间：一般是3-5秒或对大系统10-20秒功角稳定2•小干扰功角稳定–遭受小干扰时保持同步运行的能力–非周期失稳或者增幅振荡失稳–措施：安装PSS等–仿真时间：10-20秒，或进行特征值分析频率稳定•频率稳定–故障期间因电力系统有功功率不足引起的稳定性问题•频率是电力系统运行的重要质量指标，反映系统中有功功率供需平衡的基本状态。•现象：频率崩溃•措施：低频减载、高频切机、解列等电压稳定•电压稳定：–系统遭

4、受干扰后所有母线保持稳定电压的能力•失稳原因：–由于电力系统无功功率不足引起的稳定性问题•现象：电压崩溃•措施：安装电容器、电抗器、SVC等无功补偿设备，以及低压切负荷等1.4电力系统安全稳定导则•《电力系统安全稳定导则》是电力行业标准体系中的一项强制性标准，最新的版本DL755-2001。•是指导电力系统规划、计划、设计、建设、生产运行、科学试验中有关电力系统安全稳定的工作。•三道防线–常见故障，保持稳定，不损失负荷，保护–性质严重故障，保持稳定，允许损失部分负荷，稳控–多重故障，不能保持稳定时，防止系统崩溃，尽量减少负荷损失，解列•N-1准则：正常运行时

5、任一元件无故障或因故障断开1.5稳定问题的常见分析工具及其适用范围•电力系统仿真的概念–把建模和在模型上做试验的过程称为系统仿真•“时域分析”是指对信号的幅值和时间之间的关系进行分析.•“频域分析”是指对信号的幅值和频率之间的关系进行分析稳定分析常用工具及分类•时域仿真–电磁暂态：常用的有EMTP，NETMAC–机电暂态：国内常用的有BPA和PSASP，•频域仿真–小干扰分析:PSASP,BPA•实验仿真–RTDS2.电力系统一次设备2.1一次设备与二次设备的定义•电气一次设备–指直接用于生产、运输和分配电能的生产过程中的高压电气设备–主要包括：发电机、变压

6、器、输电线、电动机、断路器、电抗器、电容器等•电气二次设备–指对一次设备的工作进行检测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需要的低压电气设备–主要包括：测量仪表、检查装置、信号装置、继电器等。2.2发电机•功角稳定问题本质上为发电机稳定问题。•发电机分为：–火力发电机，基本不受地域限制–水力发电机，分布在西南、西北水力资源丰富–核电，分布在沿海地区等电力紧张地区–抽水蓄能，调峰–风力等其他发电机常见参数的含义•额定容量：–单机容量–电厂的装机容量•发电机送出：–一般大的发电机均是单元接线，即发变组–与升压变容量的关系•出力：发电

7、机的功率发电机的控制系统•励磁系统–向发电机提供励磁功率，主要来调节电压和无功功率分配。•调速系统–通过控制汽轮机的气门开度或水轮机的导水叶开度，来实现功率－频率调节。2.3线路•架空交流线路的电压等级–西北750、330、220、110kV–其他500、220、110/66kV•电网中常用的是钢芯铝绞线•线路的传输限值–一般情况下，电压等级越高，导线的截面积越大，线路的极限越高–热稳定，与温度有关，绝对限值条件，例子500一般在2000MW左右–自然功率，对超高压电网防止电压过高的影响较大（500kV，无功），举例500一般在1000MW左右–稳定极限，受

8、系统稳定限制，例子500的一般大于自然功率，小于热稳