断路器故障运行对系统暂态稳定的影响及其应对措施.pdf
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1、类别静态稳定、暂态稳定、中长期动态稳定功角稳定、频率稳定、电压稳定时域仿真法、逐步积分法、李雅普诺夫直接法、等面积法分类依据系统承受干扰的方式和系统的动态过程系统失稳后物理特征稳定分析的数学原理0引言随着我国经济体量的快速增长,社会各领域的用电需求不断提升,电力的可靠供应已经成为经济发展的头等大事。供电企业必须切实落实保供电要求,持续保障电力系统这张大网持续、稳定、高效运转。但坚强电网可靠运行的关键不仅仅在于投产前的规划设计、一次设备的投资、调控的经济运行,更为重要的在于针对当前服役运行的设备按照“一切事故可以预防”的理念,加强运维,尽早提前发现设备缺陷并及时处理。例如,变电站断路器运行到一定
2、的年限之后,或多或少都会出现问题,断路器故障运行的频繁发生直接影响的就是地区供电的可靠性。随着运行检修专业一体化的推进,本专业检修人员仅仅局限于故障断路器退出运行之后再分析问题往往难以满足现阶段的电力生产要求,从风险辨识的角度,检修人员应随时保持N-1的思维方式,分阶段理解断路器故障运行对整个电网的影响,尤其是在继电保护专业方面,本级断路器误动或拒动导致越级跳闸时对电力系统暂态、稳态、潮流断面、导体元件温升等方面的影响,或者是故障运行的断路器在退运之后对电力系统全局或单点动稳定与热稳定的影响。现有文献大多是从检修专业的视角出发,总结断路器故障类型与断路器的检修要点,鲜有文献从原理剖析断路器故障
3、运行对系统暂态稳定的影响,并提出对应的解决措施。本文先系统性介绍扩展等面积法则,以便数据化衡量断路器故障运行对系统暂态稳定性的影响,再结合笔者多年的检修工作经验提出改进措施。1断路器故障运行的影响1.1研究背景及其意义中国南方电网建设的大功率电网是世界上为数不多的跨区域和远距离传输大功率电网之一,其超高压直流技术更是世界领先。交直流混合输电系统的互联在带来巨大经济效益的同时,其失去同步稳定的可能性也在增大。任何元件的故障都有可能引起事故范围扩大,使得电力系统陷入瘫痪的状态,比如2003年8月14日美加大停电事件、同年9月23日瑞典大面积停电事故。因此,为了有效避免此类事件的发生,寻求合适的数学
4、方法与评估手段,研究断路器故障运行后电力系统能否顺利渡过扰动带来的影响而达到新的平衡稳定有着重要意义。根据GB387552019电力系统安全稳定导则 中的定义,电力系统的稳定性可以分为表1中几类。虽然大系统之间有各种有效的安全稳定控制装置和应对突发状况的措施,但就电网突发的局部故障而言,变电站断路器故障运行是最为常见的电网薄弱环节,变电站断路器是检修次数最多的元件。由于现阶段电力系统对各级电力生产人员提出了更高断路器故障运行对系统暂态稳定的影响及其应对措施陈嘉健(广东电网有限责任公司江门供电局,广东 江门 529000)摘要:现阶段,社会的高速运转使得各行各业对电能的稳定供应要求越来越高,停电
5、引发的后果和社会舆论会造成极其严重的影响,因此时刻保持电力系统的稳定运行成为供电企业面临的严峻挑战之一。鉴于此,从检修专业的视角出发总结了运检一体化的意义,定量剖析了断路器故障运行对电力系统暂态、稳态、潮流断面、导体元件温升等方面的影响,并提出了相应的改进措施。关键词:断路器;故障运行;电力系统暂态;应对措施中图分类号:TM561文献标志码:A文章编号:1671-0797(2023)18-0075-03DOI:10.19514/32-1628/tm.2023.18.019表1电力系统的稳定性分类Shebei Guanli yu Gaizao设备管理与改造75的要求,现行的电力系统稳定性分析和控
6、制趋于复杂,很有必要加强对电力系统稳定性的研究与理解,因此本文仅选取电力系统暂态稳定进行研究。1.2电力系统暂态扩展等面积法则理论研究电力系统暂态稳定性衡量的是电力系统中某个元件发生故障或整个系统受到内外部大的干扰后,能否依靠自身的调控装置或者其他措施达到新的稳定运行状态。假如电力系统中所有发电机组在经历暂态过程后仍然保持同步运行,那么这个系统就是暂态稳定的。假如电力系统中所有发电机组在经历暂态过程后相互之间存在较大的相对转速或者系统直接发生低频振荡,那么这个电力系统暂态不稳定,可能导致系统的解列或瓦解,从而引发大面积的停电事故。根据表1中稳定分析的数学原理,时域仿真采用逐步积分法迭代微分方程
7、,主要依赖于模型的准确性,其规模过大,计算时间过长,只适用于实验室建模分析和离线计算,尚不适应安全分析和控制,目前主要在BPA程序和PSASP分析综合程序。李雅普诺夫直接法又只能面向自治系统的原理解释,而实际运行的电力系统本质上是非自治非线性的,目前该方法都没有严格的李雅普诺夫能量函数。等面积法则恰好适应在有穷元件的模型应用,在经典单机和多机电力系统中都得到了良好的运用。本文采用经典的二阶模型1,着重分析断路器先故障运行后切除某回高压输电线路后的系统,构建如图1所示的电力等值系统,假设发电机内电势相量为E啄,频率偏差为棕,负荷侧为U0毅,等值电抗为X移,发电机惯性时间常数为M,电磁功率为Pe,
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