第一讲：安全自动装置概念及作用..

从大停电事故看安全自动装置重要性（3）
大停电的直接原因分析：

在部分元件停运检修状态下，局部发生故障； 故障切除后运行状态转移中部分输电元件运行异常或保护误 动； 后备保护和自动装置切除过载的输电元件；

电力系统安全自动装置的概念（1）


概念 反应电力系统及其部件运行异常，并能自动控制其 在尽可能短的时间内恢复到正常运行状态的控制装 置或系统。 可能的系统或元件不正常状态： 因为切除故障或误动造成的发电功率与输用电功 率不平衡。 可采用备用电源或设备自动投如、事故紧急减出力、抽水 改发电、水轮发电机自动启动或调相改发电等，快速保持 稳态发输电能力与用电需求的平衡。
电力系统安全自动装置的概念（5）
5、保持无功功率紧急平衡的自动控制装置 防止扰动后无功不平衡、电压不合格，设置电压紧 急控制装置。 常见的有： 强行励磁、电容器强补； 切除并联电抗器、切负荷（低压减载）。
电力系统安全自动装置的概念（6）
6、失步解列装置
将失步后的系统解列成几个独立的子系统，并能让各子 系统尽可能功率平衡，通过控制保持或恢复到稳定运行 状态。
P P P
Gi Dj
S
0
Q
Gi
QDj QS 0
Sk Sk
max
U i min U i U i max I ij I ij max f min f f max
电力系统的运行状态（2）
电力系统异常运行状态： 不等式约束部分不满足； 避免或调控消除异常状态； 主要依靠安全自动装置。 电力系统故障状态： 部分等式和不等式约束不满足； 切除故障元件消除故障，使系统过渡到正常状态。 主要依靠继电保护。
参考文献
见书面目录：
目
1. 电力系统的运行状态
录
2. 电力系统安全自动装置的概念
3. 从国际大停电事故看安全自动装置的重要性 4. 目前安全自动装置的配置及存在的问题 5. 我国电网发展对安全自动装置的要求 6. 电力系统广域运行信息及其可能的应用
电力系统的运行状态（1）

电力系统正常运行状态
2003.9.1
马来西亚
马来西亚北方5个州发生大停电事故，停电持续约4个小时。
从大停电事故看安全自动装置重要性（2）
美国发生的其它大停电事故－预防特大停电事故是对现代科学技术的挑战
事故名称
美国东北部大停电
时间
1965.11.9
后果
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。 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。
失步解列装置：直接或间接反应失步系统间的功角，当确 实失步后，跳开失步系统间的联络线（断面）。
配合：低周减载、低压减载、高周切机等，保持或恢复子 系统的稳定运行。
从大停电事故看安全自动装置重要性（1）
国外03年发生的大停电事故－特大停电事故是现代社会的灾难
国家 美国 发生时间 2003.8.14 事故名称 事故后果 北 美 东 部 损失负荷61.8GW，停电8州1省5000万人，停电面积24000 平方公 网
电力系统安全自动装置的概念（3）
2、保持稳态输电能力与输电需求的平衡
过负荷控制与报警：根据离线计算和运行经验已知某 些元件跳开后输电能力不足肯定过负荷时，采用连锁 切机、切负荷，远方切机、切负荷等。当难于有明显 的唯一措施时，报警由运行人员控制。 3、用于保持动态输电能力和输电需求的平衡
暂态稳定控制：逻辑式连锁切机、切负荷；利用局部 量的稳定性预测与紧急控制装置；基于离线或在线计 算的区域性稳定控制系统；
电力系统安全自动装置的概念（2）
1、保持供电连续性和输电能力的自动重合闸装置：
母线重合闸、变压器重合闸、线路重合闸
保证供电连续性的：单侧电源的重合闸
保持输电能力的重合闸：双侧电源线路重合闸
尽快恢复供电、输电设备的运行，尽量减少网络 拓扑的变化，尽快恢复网络暂态和稳态输电能力； 同时考虑减少重合于永久故障时系统产生的不平 衡能量，提高暂态稳定能力。
电力系统安全自动装置的概念（4）
4、保持频率在安全范围内的自动装置 当发电能力过剩或不足时，系统频率会升高或降低，参见 负荷的频率特性和调速器的调频特性。 在动态过程中，一般采用频率继电器控制切负荷和发电机， 如低周减载、高周切机等保持频率的动态平衡。
2 df M P dt
通过频率及其变化率的定值，继电器执行控制。在系统中 如何配置和配合频率继电器，是主要问题；保安的高周波 切机与系统频率控制的切机是不同的。
纽约大停电事故
1977.7.13
美国西部网大停电
1994.12.14
系统解列成东西南北四个大岛，事故影响到14
个州200万人的用电。
美国西部网大停电
1996.7.2
系统解列成五个孤岛，事故影响 14 个州 200 万 用户
美国西部网大停电
Baidu Nhomakorabea
1996.8.10
系统解列成四个孤岛，事故影响9个州750万用
电力系统安全自动装置的概念及作用
张 保 会
西安交通大学
2009/04/15
参考教材
1、作者 袁季修 编 书号：TM712 /6 题名 电力系统安全稳定控制/袁季修 编 出版发行 中国电力出版社 2、作者 袁季修编著 书号： 书名 防御大停电的广域保护和紧急控制 出版发行 水利电力出版社 2007年3月 3、作者 王梅义 编 书号：TM71 /1 题名 大电网系统技术/王梅义、吴竟昌、蒙定中 编 出版发行 水利电 力出版社 4、作者 刘笙 编 书号：TM712 /5 题名 电力系统暂态稳定的能量函数分析/刘笙、汪静 编 出版发行上海 交通大学出版社 5、作者 韩祯祥 编 书号：TM76 /4 题名 电力系统自动控制/韩祯祥 编 出版发行 水利电力出版社 6、作者 王梅义 编著 书名 大电网事故分析与技术应用 出版发行 中国电力出版社 2008.3
瑞典丹麦
里，最长停电29小时，损失300亿美元。
2003.9.23
2003.9.28
瑞 典 － 丹 停电1800MW，影响500万人用电，停6.5小时 麦 意大利 6,400MW的功率缺额，最后导致频率崩溃，停电19小时。
意大利
英国
马来西亚
2003.8.28
伦敦地铁
停电724MW，影响41万用户，50万乘客被困，停电37分钟～1小时