动态无功补偿技术及其应用课程课件
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造成北京环网电压降低至0.7
动态无功补偿技术及其应用
7
北京重要负荷点经不起较大负荷突增考验
❖ 突增负荷方式为3s－5s时在王 府井等主要负荷点增加130＋ j260MVA负荷 ❖ 在老君堂、王四营和西大
望各安装50Mvar STATCOM时的 电压动态过程
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
月14日
电
小岛，事故影响到14个州200万人的用电
2003 意大利大 由于潮流转移导致线路过载以及强暴风雨天气影
年9月 28日
停电事故
响，法国和瑞士等国送电至意大利的联网线路相 继发生故障跳闸，乃至切断了意大利与欧洲电网 的联系，使得意大利电网出现6,400MW的功率缺
额（约占意大利总电力的20%）。未能及时采取
8
上海电网接线示意图
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
9
上海网仿真举例 — 黄渡区内故障
❖ 500kv黄渡至石牌线路 中一回停运，另一回短 路断开，电压崩溃
❖ 西郊和黄渡各安装 50MVar的STATCOM一 台，则区内全部电压恢 复至0.8pu以上
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
有效措施，最后导致频率崩溃。
1994 年 8 月 意大利大停电事 南 部 地 区 负 荷 4300MW ， 从 北 部 受 电 2070MW ， 从 西 西 里 受 电
24日
故
300MW。解列后由于低电压使低频减载不能全部动作。
马来西 亚
2003 年 9 月 马来西亚大停电 马来西亚北方5个州（Perlis, Perak, Kelantan, Kedah， Penang），
10
千万千瓦输广东，南方电网将面临复杂的稳定问题
2020年10月18日
清华-四方稳定计算初步结果：
1.广东500KV双环上发生3相 永久故障无稳定问题。
2.广东电网内部故障，如500kV
线路鹏城侧三永，广东和香港机
组对西部系统振荡失步，或贵州、
云南和广西机组相对系统暂态失
稳，要求贵州切机以保稳定;
远距 发端
动补
串补
远距 发端
环形强 受电网
远郊 电厂
远郊 电厂
动补
远距 发端
动补
低频低压减载
接在系统振荡中心附近，
提高送电极限
2020年10月18日
接在覆盖大量电动 动态无功补机偿负技荷术的及较其低应的用电压侧
负荷 中心
实行分时 分质电价
DVR APF 储能 分布 电源 12
动态无功补偿技术
动态无功补偿的应用范围
达旗－永 圣域
永圣域Байду номын сангаас 丰镇
双回 断开
稳定 情况
失稳
备注
存在500/220kV高低压电磁环网，功 率转移至低压线路，仍与京津唐相 联，造成北京环网故障后电压降低
至0.7。
大同二厂 －蔚县
蔚县－房 山
双回 断开
2020年10月18日
失稳
存在500kV的高压环网，功率大量 转移，超过一回线路的稳定极限，
❖ 考虑包括发电机在内的动态无功热备用的影响。 ❖ 采用STATCOM和其它措施的效果。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
6
北京地区稳定计算结果举例（2005） 重要输电走廊经不住N-2考验：大房线双回断开，功
率大量转移到神头—保北单回线路，造成北京环网电 压降至0.7pu。
线路名称
故障 情况
❖ 输电系统补偿：110-500kV变电站
大负荷中心，传输线枢纽点
❖ 用户侧无功补偿：380-35kV配电网
减少380V系统中的无功电流分量，降低线损，提 高电能质量
❖ 冲击负荷（无功负荷大、有谐波分量）
铁路牵引变电站，电弧炉，油国，轧钢厂，铝厂， 整流负荷等（大功率交交变频）
暂态电压崩溃可能性数字仿真效验(结果供参考）
❖ 对电网中所有500kV线路和部分重要220kV线路进行了 “N－1”和“N－2”的故障考核。
❖ 对于直流输电线路，考虑双极闭锁故障造成的潮流转移和 直流进行功率短时提升而引起的暂态电压稳定问题进行考 核。
❖ 考虑负荷突增时系统的暂态电压稳定性。
❖ 考虑励磁和调速的影响，改变原有的静态负荷模型，考虑 不同比例恒电抗 / 恒电流 / 恒功率的影响，考虑不同比例 电动机的影响。
动态无功补偿技术及其应用
内容
1.动态无功补偿的意义 2.动态无功补偿技术 3.国外SVG应用情况 4.国内SVG发展情况 5.电力系统大容量SVG方案
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
2
动态无功补偿的意义
纽约三次大停电事故
时间 2003.8.14
事故名称
美国东北 部大停电
损失情况
整个系统损失61,800 MW负荷，停电范围 超过二万四千平方公里，受影响区域的人 口达 5000万。单纽约地区停电29小时， 最多切除负荷6180万千瓦，商业营业和食 品损失10.5亿美元，间接损失300亿美元。
1日
事故
发生大停电事故，停电持续约4个小时。
马来西 亚
1996 年 8 月 马来西亚大停电 北部为受电系统，由于机组纷纷解列，有功缺额高达2143MW，而低
3日
事故
频减载容量仅为1580MW，16秒后系统崩溃。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
5
2000年以来清华与有关单位合作对京滬穗三大中心负荷区 及所在电网进行了较详细的探索性的
3. 贵广直流双极停运会因 珠江三角洲电压下降而 失稳（负荷模型取30% 恒电流，40%恒功率， 30%恒阻抗）；
4.三广直流双极停运也可能 会造成因珠江三角洲电压 下降而使南方电网失稳；
5.可见根本问题是受端电压 动态无功补偿技术及其应支用 撑不够又系统联系薄弱！11
未来大中心负荷区受电系统设
想
1977.7.13 1965.11.9
纽约大停 电事故
美国东北 部大停电
停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与 抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过 百万人小时。
最长停电时间达13h，影响居民3000万人， 直接经济损失达1亿美元。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
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国家
美国 美国 美国
意 大 利
意大利
国外近期发生的其他停电事故
发生时间 事故名称
事故描述
1996 年 8 月 美国西部网大停 系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户
10日
电
1996 年 7 月 美国西部网大停 系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户
2日
电
1994 年 12 美国西部网大停 系统解列成东西南北四个大岛，1min后东部和中内华达又形成了一个
动态无功补偿技术及其应用
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北京重要负荷点经不起较大负荷突增考验
❖ 突增负荷方式为3s－5s时在王 府井等主要负荷点增加130＋ j260MVA负荷 ❖ 在老君堂、王四营和西大
望各安装50Mvar STATCOM时的 电压动态过程
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
月14日
电
小岛，事故影响到14个州200万人的用电
2003 意大利大 由于潮流转移导致线路过载以及强暴风雨天气影
年9月 28日
停电事故
响，法国和瑞士等国送电至意大利的联网线路相 继发生故障跳闸，乃至切断了意大利与欧洲电网 的联系，使得意大利电网出现6,400MW的功率缺
额（约占意大利总电力的20%）。未能及时采取
8
上海电网接线示意图
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
9
上海网仿真举例 — 黄渡区内故障
❖ 500kv黄渡至石牌线路 中一回停运，另一回短 路断开，电压崩溃
❖ 西郊和黄渡各安装 50MVar的STATCOM一 台，则区内全部电压恢 复至0.8pu以上
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
有效措施，最后导致频率崩溃。
1994 年 8 月 意大利大停电事 南 部 地 区 负 荷 4300MW ， 从 北 部 受 电 2070MW ， 从 西 西 里 受 电
24日
故
300MW。解列后由于低电压使低频减载不能全部动作。
马来西 亚
2003 年 9 月 马来西亚大停电 马来西亚北方5个州（Perlis, Perak, Kelantan, Kedah， Penang），
10
千万千瓦输广东，南方电网将面临复杂的稳定问题
2020年10月18日
清华-四方稳定计算初步结果：
1.广东500KV双环上发生3相 永久故障无稳定问题。
2.广东电网内部故障，如500kV
线路鹏城侧三永，广东和香港机
组对西部系统振荡失步，或贵州、
云南和广西机组相对系统暂态失
稳，要求贵州切机以保稳定;
远距 发端
动补
串补
远距 发端
环形强 受电网
远郊 电厂
远郊 电厂
动补
远距 发端
动补
低频低压减载
接在系统振荡中心附近，
提高送电极限
2020年10月18日
接在覆盖大量电动 动态无功补机偿负技荷术的及较其低应的用电压侧
负荷 中心
实行分时 分质电价
DVR APF 储能 分布 电源 12
动态无功补偿技术
动态无功补偿的应用范围
达旗－永 圣域
永圣域Байду номын сангаас 丰镇
双回 断开
稳定 情况
失稳
备注
存在500/220kV高低压电磁环网，功 率转移至低压线路，仍与京津唐相 联，造成北京环网故障后电压降低
至0.7。
大同二厂 －蔚县
蔚县－房 山
双回 断开
2020年10月18日
失稳
存在500kV的高压环网，功率大量 转移，超过一回线路的稳定极限，
❖ 考虑包括发电机在内的动态无功热备用的影响。 ❖ 采用STATCOM和其它措施的效果。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
6
北京地区稳定计算结果举例（2005） 重要输电走廊经不住N-2考验：大房线双回断开，功
率大量转移到神头—保北单回线路，造成北京环网电 压降至0.7pu。
线路名称
故障 情况
❖ 输电系统补偿：110-500kV变电站
大负荷中心，传输线枢纽点
❖ 用户侧无功补偿：380-35kV配电网
减少380V系统中的无功电流分量，降低线损，提 高电能质量
❖ 冲击负荷（无功负荷大、有谐波分量）
铁路牵引变电站，电弧炉，油国，轧钢厂，铝厂， 整流负荷等（大功率交交变频）
暂态电压崩溃可能性数字仿真效验(结果供参考）
❖ 对电网中所有500kV线路和部分重要220kV线路进行了 “N－1”和“N－2”的故障考核。
❖ 对于直流输电线路，考虑双极闭锁故障造成的潮流转移和 直流进行功率短时提升而引起的暂态电压稳定问题进行考 核。
❖ 考虑负荷突增时系统的暂态电压稳定性。
❖ 考虑励磁和调速的影响，改变原有的静态负荷模型，考虑 不同比例恒电抗 / 恒电流 / 恒功率的影响，考虑不同比例 电动机的影响。
动态无功补偿技术及其应用
内容
1.动态无功补偿的意义 2.动态无功补偿技术 3.国外SVG应用情况 4.国内SVG发展情况 5.电力系统大容量SVG方案
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
2
动态无功补偿的意义
纽约三次大停电事故
时间 2003.8.14
事故名称
美国东北 部大停电
损失情况
整个系统损失61,800 MW负荷，停电范围 超过二万四千平方公里，受影响区域的人 口达 5000万。单纽约地区停电29小时， 最多切除负荷6180万千瓦，商业营业和食 品损失10.5亿美元，间接损失300亿美元。
1日
事故
发生大停电事故，停电持续约4个小时。
马来西 亚
1996 年 8 月 马来西亚大停电 北部为受电系统，由于机组纷纷解列，有功缺额高达2143MW，而低
3日
事故
频减载容量仅为1580MW，16秒后系统崩溃。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
5
2000年以来清华与有关单位合作对京滬穗三大中心负荷区 及所在电网进行了较详细的探索性的
3. 贵广直流双极停运会因 珠江三角洲电压下降而 失稳（负荷模型取30% 恒电流，40%恒功率， 30%恒阻抗）；
4.三广直流双极停运也可能 会造成因珠江三角洲电压 下降而使南方电网失稳；
5.可见根本问题是受端电压 动态无功补偿技术及其应支用 撑不够又系统联系薄弱！11
未来大中心负荷区受电系统设
想
1977.7.13 1965.11.9
纽约大停 电事故
美国东北 部大停电
停电时间达25h，停电引起贫民区纵火与 抢劫，华尔街计算机停电，损失价值超过 百万人小时。
最长停电时间达13h，影响居民3000万人， 直接经济损失达1亿美元。
2020年10月18日
动态无功补偿技术及其应用
4
国家
美国 美国 美国
意 大 利
意大利
国外近期发生的其他停电事故
发生时间 事故名称
事故描述
1996 年 8 月 美国西部网大停 系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用户
10日
电
1996 年 7 月 美国西部网大停 系统解列成五个孤岛，事故影响14个州200万用户
2日
电
1994 年 12 美国西部网大停 系统解列成东西南北四个大岛，1min后东部和中内华达又形成了一个