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电力系统稳定与控制Power System Stability and Control 电力系统稳定问题概述 概念： 电力系统能够运行于正常运行条件下的平衡状态，在受到干扰后能够恢复到允许的平衡状态。 传统上稳定是一个维持同步运行的问题。 电压不稳定时，系统可能仍然维持同步。 电力系统稳定概述 分类： 转子角（功角）稳定 电压不稳定和电压崩溃 中期和长期稳定 功角稳定和电压稳定 稳定的分类 电力系统稳定概述 小扰动和大扰动稳定问题 时域仿真法和直接法两大类 有模型方法和非模型方法（ANN、灾变理论、专家系统的方法。。。。。。） 电力系统稳定概述 常用仿真程序： PSASP中国电科院（程序运行演示） BPA美国 PowerWorld Simulator美国 UROSTAG法国和比利时 NETOMAC德国西门子公司 PSCAD/EMTDC PSS/E美国 Matlab RTDS实时仿真器 。。。。。。 电力系统稳定概述 转子角（功角）稳定 电力系统稳定概述 转子角（功角）稳定 功角稳定 等面积定则 一个力学实例 电力系统电压稳定概述 电压不稳定和电压崩溃 概念：电力系统在额定运行条件下，遭受扰动之后系统中所有母线都持续地保持可接受的电压的能力。 电力系统电压稳定概述 电压稳定的准则：对系统中的每一母线，在给定的运行条件下，当注入母线的无功功率增加时其母线电压幅值也同时增加。 如果系统中至少有一个母线的电压幅值（V）随注入该母线的无功（Q）的增加而减小，则该系统是电压不稳定的。（对每个节点） 电力系统电压稳定概述 电压不稳定和电压崩溃 电力系统稳定概述 电力系统稳定概述 受端电压、电流和功率对负荷需求量的函数关系 电力系统稳定概述 中期和长期稳定 短期或暂态：0～10s 中期：10s至几分钟 长期：几分钟至十几分钟 电力系统稳定概述 中期和长期稳定：系统受扰动后在较长时间内，出现的持续功率不平衡问题。其中包括：热力机组的锅炉动态、水利机组的引水管动态、自动发电控制、电厂和输电线保护/控制、变压器饱和、负荷和网络的非正常频率效应等。 电力系统的大停电事故 我国电力系统稳定破坏事故： 1972年湖北电网大面积停电事故 1972年浙江电网瓦解事故 1974年陕西电网振荡事故 1979年水丰厂静稳破坏事故 1980年安徽电网大面积停电事故 1982年华中电网稳定破坏事故 1983年华东电网解列事故 1990年广东电网大停电事故 1996年北京部分电网稳定事故 电力系统的大停电事故 世界著名的几次大停电事故： 1965年美国东部大停电事故 1977年纽约大停电事故 1978年法国大停电事故 1982年加拿大魁北克系统大停电事故 1983年瑞典电力系统停电事故 1987年东京电力系统大停电事故 1989年加拿大魁北克系统大停电事故 1996年美国东部大停电事故 2003年美加大停电事故 大停电事故的经验教训 电网结构要合理 具备合适的可靠的继电保护和安全自动装置 无功电源和电压控制 防止负荷大量转移引起的恶性连锁反应 建立好最后一道防线，防止长时间大面积停电和对最重要用户的破坏性停电 “8.14”美加大停电 “8.14”美加大停电分析 大型互联电力系统和电力市场之间存在的问题 大停电对电力系统未来发展的影响和电力系统未来的发展方向 “8.14”美加大停电 2003年8月14日下午3时06分，美国俄亥俄州克里夫兰市郊外一条过热的电线下垂到一棵树上，引发一系列激烈的连锁反应，导致了北美有史以来最大规模的停电。 由于这条输电线路失灵，使俄亥俄州其它电路承受极大的压力，过量电流传给俄亥俄州南部的一家电力公司，造成这家公司自动切断电路，在该州南部和北部之间形成了一道“电路墙”，阻隔了南北电流的互通。 北边的克里夫兰因为电力不足，于是先从密歇根继而从加拿大的安大略省把大量的电吸过来，使更多的电线和发电厂超重负荷，供电系统瘫痪的危机延伸到纽约州的西北部，很快造成整个纽约州大停电。 此次停电持续了29个小时，影响了美加东部9300平方公里的区域，使北美地区5000多万人口受到停电影响。100多个发电厂，包括22个核电厂，几十条高压输电线停运。系统失去了61.8GW负荷。成为有史以来对美加东部影响最大的停电。 “8.14”美加大停电 负责美加大面积停电事故调查的北美电力可靠性委员会披露了大停电的一些情况：这次事故的原因可能是电压变化、输电线故障和发电厂停电等问题共同造成的。 全美国卫星图片 大停电前卫星图片 大停电后卫星图片 大停电事故 2003年8月29日18时26分，英国国家电网中的一条27.5万伏特的高压输电线路发生“非正常”故障，几秒钟后又发生另一个故障，造成了此次停电。从而导致温布尔登、郝斯特等地的电力