电力系统稳定性分析.PDF

电力系统的稳定性分析 南京农业大学工学院 彭雪峰 向蝶 一、 什么是电力系统的稳定性，可靠性? 电力系统的任务是向用户提供源源不断、质量合格的电能。由于电力系统各 种设备，包括发电机、变压器、输电线路、断路器等一次设备及与之配套的二次 设备，都会发生不同类型的故障，从而影响电力系统正常运行和对用户正常供电。 电力系统故障，对电力企业、用户和国民经济某些环节，都会造成不同程度的经 济损失。随着社会现代化进程的加快，生产和生活对电源的依赖性也越来越大， 而停电造成的损失也日益增大。因此，要求电力系统应有很高的稳定性和可靠性。 我国“七五”期间，电站建设总规模为6000万千瓦至6500万千瓦，主要是 20万千瓦以上机组。而我国单机容量20万千瓦至32万千瓦机组的可靠性指标 —可用率低于国外先进水平5%一12%，如果能将发电机组可用率提高5%，则相 当于同期在国家不增加投资的情况下，多增加300万千瓦至325万千瓦发电容量， 这是非常大的经济效益。可靠性一般可理解为:元件、设备、系统等在规定的条 件下和预定的时间内，完成其规定功能的性能。电力系统的可靠性是指在规定频 率和一定的电压偏移范围内，保证电力供应的性能。电力系统可靠性基本上可以 用供电不间断性和可维修性来描述。 电力系统运行可靠性，就是系统承受这样或那样扰动的能力，可以以系统的 稳定程度来描述。系统稳定又可分为在系统中常发生的小扰动时的静稳定性和大 扰动时的动稳定性。扰动是多种多样的，例如，输电线短路、失去发电功率、增 加负荷或甩负荷等等。 电力系统可靠性取决于发供电设备和线路的可靠性、电力系统结构和接线、 备用容量、运行方式(静态稳定和动态稳定储备)以及防止事故连锁发展的能力。 二、 为什么要提高电力系统稳定性? 电力系统是由发电、供电和用电设备组合在一起的一个整体，各设备之间相 互关联，某一个设备运行情况变化(如参数改变、发生事故等)，都会影响到其他 设备，有时甚至会波及整个电力系统。因此，当电力系统的生产秩序遭受扰乱时， 系统应能自动地迅速消除扰乱，继续正常工作，这就是电力系统应该具备的稳定 运行能力。这种能力的大小取决于系统结构、设备性能和运行参数等多方面的因 素。换言之，对于具体的电力系统，保持稳定运行的能力有大小，如果超过能力 的限度，电力系统就会失去稳定，发电机就不能正常发电，用户就不能正常用电， 并且引起系统运行参数的巨大变化，往往会造成大面积停电事故。可见电力系统 稳定运行是关系安全生产的重大问题。 通常，为了分析方便，把电力系统稳定分为两类:静态稳定和动态稳定。 静 态稳定是指发电机在稳定状态运行时，经受某种极其微弱的干扰后，能自动恢复 到原来运行状态的能力，其恢复能力用静态稳定储备系数来衡量。电力系统具备 静态稳定性是正常运行的基本条件。 动态稳定是指电力系统受到大的干扰时， 例如:大容量负荷突然切除;运行中发电设备突然切除;以及发生短路故障等等， 能从原来的状态迅速过渡到新的运行状态，并在新的状态下稳定运行的能力。 为了防止发生电力系统稳定破坏事故，调度人员应该进行计算和分析工作， 掌握稳定情况，寻求提高稳定性的措施，在进行电力系统运行和事故处理时，也 应该保持足够的发电储备。 三、 电力系统稳定运行的基本要求是什么? 为了保证电力系统稳定运行，电力系统必须满足以下要求： (1)为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有 足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。在正常负荷 波动和调节有功、无功潮流时， 均不应发生自发振荡。 (2)要有合理的电网结构。 (3)在正常方式(包括正常检修方式)下，系统任意一个元件(发电机、线路 设备、变压器、母线)发生单一故障时，不应导致主系统发生非同步运行， 不应 发生频率崩溃和电压崩溃。 (4)在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有符合规定的静稳定储 备，其他元件按规定的事故过负荷运行。 (5)电力系统发生稳定破坏时，必须有预定措施，以缩小事故范围减少事故 损失。 四、电力系统安全稳定性方面存在的问题 随着计算机技术、通讯技术、控制技术以及电力电子技术的飞速发展及其 在电力系统中的应用，有关电力系统的安全稳定性分析方面