电力系统的稳定与控制ppt(共66页)

稳定问题的提出和研究内容
电力系统稳定研究的内容
基本问题——早期稳定研究的内容
联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果不能，应该如何 确定发电机的最大允许输出功率?
PNUNINcoN s
线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流(热稳定极限)限 制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传送功率?
线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能，应该引入什么 样的保护装置和／或稳定控制装置?
稳定问题的提出和研究内容
电力系统稳定研究的内容
随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定问题：
如何在网络结构比较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路的故障产生 连锁反应，导致全系统的稳定事故；
发电量：2007年3.256万亿千瓦时，世界第二位
目前全国电网覆盖率：96.4%
全国装机容量
US about 1100GW in 2008
2009年8.74亿千瓦
全国发电量
2009年36506亿千瓦时
大区联网
符合电网发展的一般规律，大范围进行资源优化配 置 ，提高运行经济性、可靠性。
– 水火电互济 – 减少地区备用容量 – 错峰效应 – 事故情况下功率紧急支援等
随着电力工业的不断发展而变化
– 内涵、外延及分类 – 分析方法和工具 – 控制理论和手段
早期局限于功角稳定
– Before 1980s ?
近年来，系统规模越来越大，电压稳定、频率稳定及 区域间振荡等问题引起越来越多的重视
——稳定问题的概念需要进一步准确化
1995年《中国电力百科全书》中关于稳定性的定义
符合我国能源、负荷的实际分布情况
– 我国一次能源资源分布格局特点
• 煤炭资源：全国近80％的煤炭储量在华北和西北地区，东北、 华东和中南地区储量很少。
• 水能资源：全国近80％的水能资源在西部，特别是西南地区， 中、东部地区分布的很少。
– 我国各地区的电力需求状况
• 很不平衡，东部地区经济发达，电力负荷需求旺盛，中、西 部经济落后，电力负荷需求相对要小。全国电力流向
如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象； 如何防止由于大型互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的有功冲击加
大可能引起的频率稳定问题； 如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压稳定问题。
对电力系统稳定问题的研究发展至今，已形成为一个研究内容日 新月异、研究方法多种多样、应用领域十分广阔的综合性研究领 域
– 福建与华东电网联网
2002年4月
– 川渝与华中电网联网
2003年9月19日到9月21日
– 华北－华中联网工程系统调试试验，实现了东北、华北、华 中、川渝电网500KV交流互联。
2010年全国电网示意图
– 三华同步电网（华中+川渝、华北、华东）、东北电网、南方 电网、西北电网，同步电网之间以直流或直流背靠背相联。
电力系统在受到扰动后, 凭借系统本身固有 的能力和控制设备的作用，回复到原始稳 态运行方式，或者达到新的稳态运行方式 （的能力）。
电力系统稳定与控制
清华大学电机工程系 闵勇
概述
我国电力系统的现状 稳定问题的提出和研究内容 电力系统稳定的基本概念 电力系统稳定研究的对象和方法
稳定问题的提出和研究内容
联网的必要性
1831年法拉第发明电磁感应定律，电能成为二次能源，就地使用 1885和1895年（Nicholas Tesla)发明了单相变压器和三相变压器 1891年出现了三相交流输电，远距离输电成为可能，出现了由发电机、线路和负
——由于互联系统在经济上的明显优点，电力系统互联 的规模越来越大
稳定问题的提出和研究内容
我国电力系统发展历史
1880年7月，上海，第一台12KW机组 1949年，发电量43亿KWh ，装机容量1848.6KW 1999年，发电量12331.4亿KWh ，装机容量2.98亿KW
装机容量：96年超过1亿，95年超过2亿， 96年开始世界第二， 2000年超过3亿，07年过7亿，09年过8亿
荷构成的最简单的电力系统 由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄弱，逐渐出现了多
电源点的互联运行，从而形成了早期的互联电网
稳定问题的提出和研究内容
联网的效益
多个地区联网形成大型互联电网后：
– 有利于地区间电力的平衡和经济调度 – 有利于安排机组的检修和事故备用容量 – 有利于充分利用系统中廉价的水利资源 – 有利于实现负荷点的多路供电以提高供电可靠性 – 有利于提高系统的抗冲击能力 – 有利于提高系统的供电质量
电力系统稳定性的定义
发展历史
随着电力工业的出现而出现
– 1920s：C. P. Steinmetz, “Power control and stability of electric generating stations,”AIEE Trans., vol. XXXIX, Part II, pp. 1215–1287, July 1920.
电压等级发展情况
千伏
1000千伏
750千伏 500千伏 AC/DC
330千伏
35~ 110千伏
220千伏
2000 2005
1950 1960 1970 1980 1990
稳定问题的提出和研究内容
电力系统稳定问题的提出
– 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益，因而 得到了十分迅速的发展，但它同时也带来了一些新的问题。
我国大区联网的指导方针
西电东送
– 为了实现资源的优化配置，开发西部的水能、 煤炭资源，满足东部地区电力需求。
–大区域电网互联
全国联网
– 取得周边联网效益
反方意见
我国大区联网的进程
2001年5月
– 东北与华北电网联网
2001年12月
– 随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行方式越 来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安 全稳定问题越来越突出。
– 在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过 程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个 局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成 大面积的系统瓦解。