電力系統(tǒng)振蕩

1、,電力系統(tǒng)振蕩,2008.12.15,主題,一、了解振蕩 二、振蕩閉鎖與開放,,一、電力系統(tǒng)振蕩,什么是振蕩？并列運(yùn)行的系統(tǒng)或發(fā)電廠失去同步，破壞了穩(wěn)定運(yùn)行，于是出現(xiàn)了振蕩。這是最為嚴(yán)重的一類系統(tǒng)事故。他可能發(fā)展為電網(wǎng)大停電的起因，也可能是發(fā)展為大停電事故過程中的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了避免由于系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，最根本的前提是要有一個(gè)合理的電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)。,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,河南500kV嵩鄭雙回線繼電保護(hù)誤動(dòng)作跳閘，原線路178

2、萬千瓦的負(fù)荷完全轉(zhuǎn)移到和它電磁環(huán)網(wǎng)的220kV系統(tǒng)，先過負(fù)荷繼而全網(wǎng)穩(wěn)定破壞，系統(tǒng)振蕩不僅波及西到四川、南到湖南、東到江西的華中全網(wǎng)，而且波及北到華北電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)組共26臺跳閘、出力損失600多萬千瓦。華中和華北的弱聯(lián)系單回500kV聯(lián)絡(luò)線手動(dòng)解列。華中電網(wǎng)頻率下降到49.1Hz，負(fù)荷損失近380萬千瓦。,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩的起因？穩(wěn)定破壞：靜態(tài)穩(wěn)定破壞、暫態(tài)穩(wěn)定破壞。暫態(tài)穩(wěn)定破壞是由短路引起的，短路故障破壞了系

3、統(tǒng)功率的平衡，此時(shí)若故障切除慢就可能導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 大機(jī)組失磁或線路傳輸功率超過穩(wěn)定極限等原因造成的穩(wěn)定破壞為靜態(tài)穩(wěn)定破壞。,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩的處理方式？由解裂裝置有計(jì)劃的進(jìn)行解裂，以終止振蕩。放任繼電保護(hù)裝置在震蕩中自由動(dòng)作。該方式是西方一些國家長期的習(xí)慣做法。只要是機(jī)電保護(hù)裝置本身沒有問題，在系統(tǒng)震蕩中動(dòng)作導(dǎo)致大面積停電仍然被認(rèn)為是正確的。該觀點(diǎn)的主要根源是這些國家的系統(tǒng)聯(lián)結(jié)較強(qiáng)，但這些觀點(diǎn)直接

4、導(dǎo)致了美國幾次大停電調(diào)度處理。保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，留待調(diào)度處理，我國處理振蕩的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。前提是發(fā)電機(jī)組、線路繼電保護(hù)裝置必須保證在震蕩中不誤動(dòng)，對發(fā)電機(jī)而言主要是失步保護(hù)的整定，對線路保護(hù)主要是可靠的震蕩閉鎖。,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩時(shí)電氣量變化的特征？,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩時(shí)電氣量變化的特征？線路電流作大幅變化全相振蕩時(shí)系統(tǒng)保持對稱性震蕩過程中系統(tǒng)各點(diǎn)電壓和電流間的相角差是變化不定

5、的；振蕩時(shí)電氣量周期性平滑變化；變化周期為振蕩周期振蕩過程中靠近振蕩中心的電壓作大幅度變化。,,,,,,,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩電流及振蕩周期？系統(tǒng)振蕩的周期，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，一般最長不超過3s，最短不低于0.1s；一次系統(tǒng)振蕩，各個(gè)振蕩周期的時(shí)間也不相同。第一個(gè)振蕩周期的時(shí)間較長長，一般要大于0.5s；振蕩一旦開始，振蕩過程中頻率差變大，周期較短，最小可能至0.1s；系統(tǒng)恢復(fù)同步前的一個(gè)振蕩周期最長，一般會(huì)大于1s。電流

6、幅值（包絡(luò)線）以 規(guī)律變化。,,,,,,,,振蕩周期T：,一、電力系統(tǒng)振蕩,振蕩中心電壓Uz振蕩過程中電壓最低的一點(diǎn)稱為振蕩中心電壓。當(dāng)系統(tǒng)各元件阻抗角相等時(shí)，震蕩中心在（Zm+Zn+ZL）/2處，Uz的表達(dá)式：,,,二、振蕩閉鎖與開放,振蕩閉鎖設(shè)計(jì)思想檢測到系統(tǒng)狀態(tài)有突變，經(jīng)短時(shí)開放。在短時(shí)開放期間如果保護(hù)沒有動(dòng)作則立即啟動(dòng)振蕩閉鎖。將可能在振蕩中誤動(dòng)的保護(hù)段閉鎖直至系統(tǒng)振蕩消失。檢測

7、到系統(tǒng)失去靜態(tài)穩(wěn)定直接進(jìn)入震蕩閉鎖。在阻抗平面上設(shè)定靈敏度不同的阻抗元件，通過測定兩個(gè)動(dòng)作元件動(dòng)作時(shí)間之差來識別振蕩。,,,,,,二、振蕩閉鎖與開放,系統(tǒng)振蕩時(shí)的測量阻抗保護(hù)安裝處的測量阻抗周期性變化,,,,,,,,,閉鎖阻抗保護(hù),二、振蕩閉鎖與開放,振蕩閉鎖設(shè)計(jì)思想的缺點(diǎn)“四統(tǒng)一”設(shè)計(jì)的振蕩閉鎖有兩大缺陷:1)突變量啟動(dòng)十分靈敏，在很遠(yuǎn)處的擾動(dòng)都可能引起保護(hù)啟動(dòng)，保護(hù)啟動(dòng)進(jìn)入振蕩閉鎖模塊后，導(dǎo)致距離保護(hù)一、二段及高頻距離被

8、閉鎖，使得線路在振蕩閉鎖期間失去快速保護(hù)。2)振蕩閉鎖期間再發(fā)生區(qū)內(nèi)相間故障，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長，一則可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，二則相鄰線路的相間保護(hù)可能會(huì)越級跳閘。,,,,,二、振蕩閉鎖與開放,振蕩閉鎖后的短路故障識別 全相運(yùn)行不對稱短路故障識別 全相運(yùn)行對稱短路故障識別非全相運(yùn)行短路故障識別,,,,,二、振蕩閉鎖與開放,不對稱短路故障識別,,,,,,,,,兩側(cè)電源功角為0時(shí)，在故障支路中單相故障：兩相短路：兩相短路

9、接地：,二、振蕩閉鎖與開放,不對稱短路故障識別,,,,,,,,,兩側(cè)電源功角為180°時(shí)，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，I1的震蕩分量很大，不能瞬時(shí)開放保護(hù)，當(dāng)功角減小時(shí)可滿足判據(jù)。,二、振蕩閉鎖與開放,對稱短路故障識別利用檢測振蕩中心電壓變化來識別,,,,,,,,,二、振蕩閉鎖與開放,余弦電壓Ucos電壓在電流方向上的投影，稱為余弦電壓，是標(biāo)量。,,,二、振蕩閉鎖與開放,電弧電阻壓降相間短路故障時(shí)，故障環(huán)路方程電弧壓降，當(dāng)弧

10、電流超過100A時(shí)，壓降與流過的電流無關(guān)。壓降一般小于額定相間電壓的6%。,,,二、振蕩閉鎖與開放,電弧壓降與余弦電壓的關(guān)系在單側(cè)電源故障，忽略線路阻抗的電阻分量時(shí)，在雙側(cè)電源下，電弧中有對側(cè)電源的助增電流，但弧光電壓不變。如果線路阻抗的相角較小，例如為75度，則余弦電壓將增大到0.26p.u.。為了獲得弧光壓降，采取補(bǔ)償?shù)姆椒ā?,,二、振蕩閉鎖與開放,振蕩中心電壓Uz振蕩時(shí)Ucos等于振蕩中心的電壓,,,二、振蕩閉鎖與

11、開放,振蕩時(shí)Uz的變化通過實(shí)時(shí)計(jì)算余弦電壓。可把系統(tǒng)兩側(cè)電動(dòng)勢的相位差劃分為3個(gè)區(qū)域：1、預(yù)備區(qū)。0°~164°，0.14~12、測速區(qū)。 164°~171°，0.08~0.143、動(dòng)作區(qū)。 171°~183°，-0.03~0.08,,,二、振蕩閉鎖與開放,對稱故障開放延時(shí),,,第一判據(jù)延時(shí)150ms,二、振蕩閉鎖與開放,對稱故障開放延時(shí),,,第二判據(jù)延時(shí)500ms,二