电力系统振荡

电力系统振荡2008.12.15主题一、了解振荡二、振荡闭锁与开放一、电力系统振荡什么是振荡？并列运行的系统或发电厂失去同步，破坏了稳定运行，于是出现了振荡。这是最为严重的一类系统事故。他可能发展为电网大停电的起因，也可能是发展为大停电事故过程中的一个环节。为了避免由于系统稳定破坏，最根本的前提是要有一个合理的电网运行结构。一、电力系统振荡河南500kV嵩郑双回线继电保护误动作跳闸，原线路178万千瓦的负荷完全转移到和它电磁环网的220kV系统，先过负荷继而全网稳定破坏，系统振荡不仅波及西到四川、南到湖南、东到江西的华中全网，而且波及北到华北电网。发电机组共26台跳闸、出力损失600多万千瓦。华中和华北的弱联系单回500kV联络线手动解列。华中电网频率下降到49.1Hz，负荷损失近380万千瓦。一、电力系统振荡振荡的起因？稳定破坏：静态稳定破坏、暂态稳定破坏。暂态稳定破坏是由短路引起的，短路故障破坏了系统功率的平衡，此时若故障切除慢就可能导致系统失去稳定。大机组失磁或线路传输功率超过稳定极限等原因造成的稳定破坏为静态稳定破坏。一、电力系统振荡振荡的处理方式？由解裂装置有计划的进行解裂，以终止振荡。放任继电保护装置在震荡中自由动作。该方式是西方一些国家长期的习惯做法。只要是机电保护装置本身没有问题，在系统震荡中动作导致大面积停电仍然被认为是正确的。该观点的主要根源是这些国家的系统联结较强，但这些观点直接导致了美国几次大停电调度处理。保持系统的稳定性，留待调度处理，我国处理振荡的成功运行经验。前提是发电机组、线路继电保护装置必须保证在震荡中不误动，对发电机而言主要是失步保护的整定，对线路保护主要是可靠的震荡闭锁。一、电力系统振荡振荡时电气量变化的特征？0471_K2CN_ZD.DFW时标零点:2006-09-0410:55:59-500-370-240-11020150280410540670800(ms)LUA60V/格LUB60V/格LUC60V/格LIA2A/格LIB2A/格LIC2A/格LI02A/格一、电力系统振荡振荡时电气量变化的特征？线路电流作大幅变化全相振荡时系统保持对称性震荡过程中系统各点电压和电流间的相角差是变化不定的；振荡时电气量周期性平滑变化；变化周期为振荡周期振荡过程中靠近振荡中心的电压作大幅度变化。一、电力系统振荡振荡电流及振荡周期？系统振荡的周期，统计数据表明，一般最长不超过3s，最短不低于0.1s；一次系统振荡，各个振荡周期的时间也不相同。第一个振荡周期的时间较长长，一般要大于0.5s；振荡一旦开始，振荡过程中频率差变大，周期较短，最小可能至0.1s；系统恢复同步前的一个振荡周期最长，一般会大于1s。电流幅值（包络线）以规律变化。000()sin()sin()2cos()sin()2222swimMmNMNMNmitItItItt2sin()2MNmIt振荡周期T：一、电力系统振荡PQIMZδφNEMEMUφΣ振荡中心电压Uz振荡过程中电压最低的一点称为振荡中心电压。当系统各元件阻抗角相等时，震荡中心在（Zm+Zn+ZL）/2处，Uz的表达式：cos(90)ZMLUU二、振荡闭锁与开放振荡闭锁设计思想检测到系统状态有突变，经短时开放。在短时开放期间如果保护没有动作则立即启动振荡闭锁。将可能在振荡中误动的保护段闭锁直至系统振荡消失。检测到系统失去静态稳定直接进入震荡闭锁。在阻抗平面上设定灵敏度不同的阻抗元件，通过测定两个动作元件动作时间之差来识别振荡。二、振荡闭锁与开放系统振荡时的测量阻抗保护安装处的测量阻抗周期性变化.MswiUZI闭锁阻抗保护二、振荡闭锁与开放振荡闭锁设计思想的缺点“四统一”设计的振荡闭锁有两大缺陷:1)突变量启动十分灵敏，在很远处的扰动都可能引起保护启动，保护启动进入振荡闭锁模块后，导致距离保护一、二段及高频距离被闭锁，使得线路在振荡闭锁期间失去快速保护。2)振荡闭锁期间再发生区内相间故障，保护动作时间过长，一则可能引起系统稳定破坏，二则相邻线路的相间保护可能会越级跳闸。二、振荡闭锁与开放振荡闭锁后的短路故障识别全相运行不对称短路故障识别全相运行对称短路故障识别非全相运行短路故障识别二、振荡闭锁与开放0212FFFIII不对称短路故障识别021IIkI两侧电源功角为0时，在故障支路中单相故障：两相短路：两相短路接地：21FFII021||||2FFFIII二、振荡闭锁与开放不对称短路故障识别021IIkI两侧电源功角为180°时，发生区内故障，I1的震荡分量很大，不能瞬时开放保护，当功角减小时可满足判据。二、振荡闭锁与开放对称短路故障识别利用检测振荡中心电压变化来识别0.03cos0.08NNUUU二、振荡闭锁与开放cosU余弦电压Ucos电压在电流方向上的投影，称为余弦电压，是标量。.I.LIZ.arcUL.U二、振荡闭锁与开放Uarc...arcLUIZU电弧电阻压降相间短路故障时，故障环路方程电弧压降，当弧电流超过100A时，压降与流过的电流无关。压降一般小于额定相间电压的6%。二、振荡闭锁与开放电弧压降与余弦电压的关系在单侧电源故障，忽略线路阻抗的电阻分量时，在双侧电源下，电弧中有对侧电源的助增电流，但弧光电压不变。如果线路阻抗的相角较小，例如为75度，则余弦电压将增大到0.26p.u.。为了获得弧光压降，采取补偿的方法。.cosarcUU.cos(90)arcLUU二、振荡闭锁与开放振荡中心电压Uz振荡时Ucos等于振荡中心的电压PQIMZδφNEMEMUφΣ二、振荡闭锁与开放振荡时Uz的变化通过实时计算余弦电压。可把系统两侧电动势的相位差划分为3个区域：1、预备区。0°~164°，0.14~12、测速区。164°~171°，0.08~0.143、动作区。171°~183°，-0.03~0.08U-18001801360-1cosU二、振荡闭锁与开放12210.082cos()170.80.033602cos()183.4*3105360NNNNUarcEUarcEtsms对称故障开放延时0.03cos0.08NNUUU第一判据延时150ms二、振荡闭锁与开放12210.252cos()1510.13602cos()191.4*3337360NNNNUarcEUarcEtsms对称故障开放延时0.1cos0.25NNUUU第二判据延时500ms二、振荡闭锁与开放非全相振荡健全相再故障A、BC相接地故障B、CA相接地故障C、AB相接地故障B区C区I2A-60°A区60°180°利用序电流选相不在跳开相，判断健全相发生了接地故障；利用监测震荡中心电压变化来开放保护。02rg(/)AAII二、振荡闭锁与开放小结上述振荡过程中短路故障的识别方法，已经有成熟的运行经验。另外还有利用测量阻抗变化率、余弦电压变化率及具有浮动门槛的电流突变量的识别方法。感谢大家