同步电网的安全稳定性和交直流混合电网运行特性.ppt

1,同步电网的安全稳定性和交/直流混合电网运行特性,贵州大学电气工程学院袁旭峰2011年09月,2,主要内容,一.电力系统稳定性的定义二.现代大电网中存在的主要系统技术问题三.保证现代大电网安全稳定运行的基本条件四.电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律五.关于我国同步电网构建问题六.华北华中华东同步电网的安全稳定性能七.关于交直流混合输电的运行特性八.关于我国远距离大容量输电工程的输电方式,3,前 言,鉴于我国能源供需分布的实际情况，需要通过开发西部水电基地和煤电基地，发展远距离大容量输电，向东部和中部负荷中心地区送电，以实现能源资源在全国范围内的优化配置，促进东、西部地区的协调发展。由于水、火电能源基地与用电负荷中心地区之间的距离大多在1000公里以上，大容量、远距离输电是我国电网发展的主要特点。因此，研究和发展具有远距离、大容量输电功能的特高压电网是十分必要的。目前，特高压输电技术的研发已列入国家中长期科技发展规划。,4,前 言,随着特高压交流输电试验示范工程的建设，以及西部水电基地和煤电基地外送电力规模的扩大，“十二五”期间我国将逐步形成连接华北、华中、华东的特高压交/直流混合电网。近年来，中国电科院和规划设计等单位就特高压电网的安全性进行了大量的论证工作，提出了对策，以确保电网的安全稳定运行。,华北,南方,东北,西藏,台湾,西北,陕北煤电,陕北,石家庄,北京东,华中,280,460,340,100,豫北,徐州,淮南煤电,徐州煤电,南京,330,320,170,无锡,南阳,300,170,265,150,上海,华东,浙北,皖南,220,440,长沙,荆州,恩施,乐山,360,川西水电,蒙西煤电I,武汉,220,270,重庆,300,晋城电厂一二期,三峡地下电站,晋东南,360,蒙西,蒙西煤电III,450,西宁,拉西瓦,官亭,白银,银川东,兰州东,宜宾,哈密煤电,安西,张掖,永登,“十二五”初特高压电网初步方案,呼盟煤电,溪洛渡向家坝,330,“十二五”初交流特高压网架将初具规模，建成北京石家庄豫北南阳荆州长沙的南北双回路通道和乐山重庆恩施荆州武汉皖南浙北上海的东西双回路通道。晋东南、陕北、蒙西煤电基地电力和四川水电注入上述通道中。华北、华中、华东通过交流特高压形成环网结构。,平凉,乾县,600,京、津冀、鲁3780,华东（含福建）7170,华中东部四省5905,金沙江3455,锦屏630,1555,呼伦贝尔,东北1560,1900,630,920,1020,2160,2690,2830,600,四川水电1200,三峡1820三峡地下420,南方（含海南）900,300,930,1260,陕北、晋东南、蒙西、锡盟、宁夏、哈密电源基地7980西北水火电300,600,阳城电厂330,330,远东水电,630,2020年电力流结果,神木360,360,南方主网地理接线简图,南宁,百色,平果,玉林,茂名,梧州,沙塘,广州换流站,来宾,罗洞,江门,广东网,贵州网,罗平,天换,青岩,贺州,河池,江城直流,高坡,安顺,肇庆,兴仁,宝安,8,一 电力系统稳定性的定义,1.1 CIGRE和IEEE联合工作组的定义 将电力系统稳定性分为以下三类：功角稳定性 频率稳定性 电压稳定性,9,一 电力系统稳定性的定义,功角稳定性又分为小扰动稳定和大扰动暂态稳定，都属于短期稳定。频率稳定又分为短期（12秒）和长期（23分钟）稳定。电压稳定又分为大扰动和小扰动，包括短期和长期稳定（35分钟）。,10,一 电力系统稳定性的定义,1.2 俄罗斯（前苏联）的定义 1）除了频率稳定性和电压稳定性以外，把功角稳定性（又称为同步运行稳定性）定义为静态稳定性、暂态稳定性和最终稳定性。,11,一 电力系统稳定性的定义,2）静态稳定性指小干扰或运行情况小变化引起的稳定问题，根据研究的方法和目的，又分为小干扰动态稳定性与非周期稳定性两种，前者主要与系统的控制系统特性和阻尼特性有关；后者主要与系统的静稳定极限有关。,12,一 电力系统稳定性的定义,3）暂态稳定性指系统发生大的突然扰动后的稳定性。4）最终稳定性指突然大扰动后引起的短期非同步运行后，系统又实现再同步。,13,一 电力系统稳定性的定义,1.3 我国的定义 1）参考国外的定义，也将电力系统稳定性分为功角稳定性（又称为同步运行稳定性）、频率稳定性和电压稳定性。2）根据我国的具体情况和习惯，在“电力系统安全稳定导则”中将功角稳定性分为三类，即静态稳定性、暂态稳定性和动态稳定性。,14,一 电力系统稳定性的定义,3）静态稳定性指非周期稳定性，研究目的是求取静稳定极限。4）暂态稳定性指系统在大扰动后保持第一或第二个振荡周期不失步，各发电机组保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行的能力。5）动态稳定性指系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置作用下，保持长过程的稳定性。,15,一 电力系统稳定性的定义,1.4 总 结 1）我国对电力系统稳定性的定义吸收了CIGRE、IEEE和俄罗斯的部分定义，但在功角稳定性的分类方面有一定区别，主要是我国对动态稳定性的定义包括小扰动和大扰动稳定性。,16,一 电力系统稳定性的定义,2）CIGRE/IEEE工作组定义是把大扰动引起的多个周期功率振荡的稳定性归到大扰动暂态稳定性，而不再提大扰动动态稳定性的概念。而我们的暂态稳定性指第一或第二个振荡周期的稳定性，而将多个周期功率振荡的稳定性仍定义为动态稳定性（包括大扰动和小扰动）。,17,一 电力系统稳定性的定义,3）我国静态稳定性的定义与俄罗斯不同，其定义是电力系统受到小扰动后，不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力，主要影响因素是同步力矩，还保留了以功角特性曲线表示静稳极限的形象化传统方法。,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,18,静态稳定性示意图,系统的功角特性曲线,静稳定储备系数：,19,暂态稳定性示意图,功角曲线,角速度曲线,电磁功率曲线,发电机端电压曲线,20,动态稳定性示意图,电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。,21,二 现代大电网中存在的主要系统技术问题,随着电力系统不断发展，电网日益扩大，电网最高运行电压增高，接入系统运行的发电机组容量增大，电力系统进入了大电网、高电压、大机组的现代大电网阶段。我国电力系统现在也已进入这一阶段。在这一阶段中，一方面取得了更大的发电和输电效益，为社会和经济发展当好了先行官；另一方面也面临着新的挑战，需要加强对各类技术问题的研究。,22,二 现代大电网中存在的主要系统技术问题,应重视的主要技术问题包括：大电网的安全稳定分析；大电网的事故评价及对策；大电网与大机组的协调运行；大电网的无功补偿与电压调节；大电网对继电保护和安全自动装置的要求；大电网中各级电压电网的短路电流水平问题；大电网中各电压等级电网的协调发展问题；大电网的调度管理、通信和自动化问题。在这些问题中，处于核心地位的是如何确保现代大电网的安全稳定运行问题，也涉及到大机组的安全运行、电网结构建设、无功补偿与电压调节、对继电保护和安全自动装置的要求等系统技术问题。,23,二 现代大电网中存在的主要系统技术问题,在现代大电网中，由于远方大容量电厂接入超/特高压电网，又迫于投资以及环境影响等原因，要求在正常运行条件下充分利用输电线路的送电能力，已经成为世界性的趋势。因而，保持电力系统的稳定运行，仍然是现代大电网中受到关注的关键技术问题。,24,三 保证现代大电网安全稳定运行的基本条件,长期的运行实践证实，国外和国内的历次系统事故，几乎无一不与系统失去稳定相关联，具体表现为失去同步运行稳定性(系统失步振荡)、失去频率稳定性(频率崩溃)和失去电压稳定性(电压崩溃)这三类。因此，在电力系统运行中，必须同时满足以下三种稳定性要求：(1)同步运行稳定性；(2)频率稳定性；(3)电压稳定性。,25,三 保证现代大电网安全稳定运行的基本条件,保证电力系统的安全稳定运行，是从系统规划设计到电网调度运行的一项重要任务，就总的方面来说，保证系统安全稳定运行的基本条件有三个：(1)有一个合理的电网结构；(2)全面分析电力系统可能发生的各种事故，采取一切可行、合理的措施，保证在事故发生后，电力系统仍能够安全稳定地运行；(3)当系统失去稳定时，能有预定措施防止出现恶性连续反应，尽可能缩小事故损失，并尽快使系统恢复正常运行。,26,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,电网的雏型是发电厂向用户供电的中间环节。在满足用户电力电量需求增长的过程中，用户对电能质量和供电安全可靠性、经济性的要求也必然要提高。为了充分利用电源运行特性的差异取得互补效益以及提高电力系统的安全可靠性，电网间开始逐步实现互联。,27,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,电网互联和规模扩大是由增加电力系统安全和经济综合效益所驱使的，反映了电力工业发展的客观规律。回顾世界电网发展的历史，电网互联大致经历了以下的发展阶段：,28,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,（1）在5060年代，由于大容量发电机组经济性能较高，开始广泛采用。而大容量发电机组只有在与之相适应的大电网中才能安全可靠地运行，因此各地区电网之间开始实现联网，电网规模逐步扩大。,29,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,（2）在70年代，由于发生石油危机，燃料涨价，要求降低油电比例，多开发煤电和水电基地，使电源与负荷中心之间的距离加大，同时水、火、核等电源之间也需要互相补偿，从而加快了电网互联的进程。,30,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,（3）80年代以来，各地区和国家之间发展不平衡加大，能源供需矛盾突出，负荷密集地区环保形势严峻，电源建设投资风险增大，为了规避风险和取得更高的经济效益，电网互联规模进一步扩大，使得电源能够靠近能源资源地点建设，变直接输送一次能源为输电，这也逐渐成为电力发展的一种趋势。,31,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,因此，大电网互联一直是世界各国和地区电网的发展趋势，是电力工业发展的必由之路，在北美、欧洲、独联体、南部非洲、中东等一些国家和地区还出现了跨国互联的同步电网。,32,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,综观国外大规模同步电网发展的历程，有如下经验值得我们借鉴：（1）联网除了获得输电效益以外，还取得了共享事故备用和调峰容量、水电互补、跨流域补偿、提高供电可靠性、资源优化利用等综合效益。,33,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,（2）跨国界输电将使得供电紧张的国家和地区有机会从相邻电网获得支援，从而促进电力市场发展。（3）互联同步电网都经历了由初期弱联系到结构逐步加强的阶段，在这一过程中电网的输送能力和安全稳定性能都相应得到提高。（4）交流联网对电源、负荷分布及电力市场变化的适应性强。,34,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,我国幅员辽阔，但是能源供需极不均衡。我国西部的水力资源占全国84%（其中67%在云川藏），煤炭资源占全国82%（其中2/3集中在晋、陕、蒙西交界的“三西”地区），而能源需求的3/4分布在东部和中部。,35,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,因而，需要通过开发西南水电基地和“三西”等煤电基地，发展远距离大容量输电，向东部和中部负荷中心地区送电，同时加强西部地区送端电网和中部、东部受端电网的建设，使之协调发展，保证大量电力送得出、用得上。为实现这一目标，迫切需要促进全国联网网架的形成。,36,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,我国电网的互联经历了从省网到区域电网、再到跨大区电网的发展阶段。进入90年代以来，在当时能源部的统一部署下，以2020年为目标，全面展开了对全国电网互联的规划研究。经过近10年的滚动研究，我国电网发展开始进入全面实施西电东送和全国联网战略工程的阶段。至2005年6月，全国跨大区互联电网初步形成。,37,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,未来的15年，将迎来我国电网互联发展的重要时期。在这一时期内，西电东送和全国联网的格局将进一步得到加强，具体表现在：（1）金沙江一期溪落渡和向家坝电站群已动工兴建，计划从2011起逐步投入运行，将远距离向华东和华中地区输电，形成更为强大的西电东送通道。（2）内蒙、山西和陕北等地区的火电基地建设将具备相当规模，将采用交流和直流输电方式，实现向华北、华中和华东负荷中心地区输送大量电力的目标。,38,四 电网互联和规模扩大是电网发展的客观规律,随着跨区电力交换容量的增大，电网互联的强度也将增大，我国将逐步形成坚强的全国联网主干网架，以取得更大的社会和经济效益。全国六大区域电网弱交换的格局是不符合我国电网发展需要的。因此，要进一步深化全国联网研究，把握电网发展的客观规律，建成坚强的全国联网网架。,39,五 关于我国同步电网构建问题,电力系统中的发电和用电均为交流，交流输电适用于不同距离和容量的电力输送，因此，采用交流输电技术形成同步电网是电网发展的内在规律，在技术、经济上有很大的优越性。,40,五 关于我国同步电网构建问题,（1）同步电网可以形成坚强的网架结构，电力的传输、交换十分灵活。向输电通道中间地区供电或汇集电力方便，对电源结构、负荷分布和电力流的变化适应性强。（2）当系统中出现扰动时，同步电网内所有机组、负荷共同响应扰动，具有受到扰动后维持系统同步运行的自然特点，从而减轻扰动对系统的影响；同步电网规模越大，扰动带来的波动越小，承受能力越强。,41,五 关于我国同步电网构建问题,（3）我国地域辽阔，东西时差大，南北季节差别明显，不同地区负荷特性、电源结构差异较大，客观上决定了我国电网东西之间、南北之间存在错峰、调峰、水火互济、跨流域补偿调节、互为备用和调节余缺等联网效益。因此，在更大范围内形成交流强联系同步电网，解决大区间电力交换受限的瓶颈，可以充分获取上述联网效益。,42,五 关于我国同步电网构建问题,（4）在一个地域广阔的大电力系统中，不同地域的重要受端系统可以有几个，这些受端系统之间已有或迟早会有较强的高一级电压的联络线，而且会随着系统的发展，日益加强各受端系统间的联系，逐渐把这些受端系统联系成为更大的受端系统。,43,五 关于我国同步电网构建问题,这些受端系统间的联络线路，将成为沟通各大受端系统所在区域的电力交通要道。这些强大交通要道的形成，使大电力系统的远方大电源能够得到更合理的开发和充分发挥它们的作用。通过这些强大的交通要道，可以实现功率交换和调剂余缺。,44,五 关于我国同步电网构建问题,“电力系统技术导则”也指出：“受端系统愈强，愈有能力接受外部远方大容量坑口电厂和大型水电基地送入的大量电力，也比较容易解决因电源建设和负荷发展的不定因素给电力系统的建设和运行带来的困难。”,45,五 关于我国同步电网构建问题,因此，建设坚强的大同步受端电网，是接受大容量电力输入的客观需要。我国各区域电网全部采用直流相联的观点是与电网发展不相适应的,交流和直流联网方式各有其适应的场合。我国目前已形成东北华北华中跨区同步电网，今后应根据我国国情，特别是西南水电和北方煤电采用特高压输电的需要，对同步电网的构建在发展中需进行合理调整。,46,五 关于我国同步电网构建问题,华中电网水电比重大（约占40），其东部四省能源匮乏；华北电网是纯火电系统（约占96），该地区是我国重要的煤炭基地；华东地区以火电为主（约占86），严重缺能，电力需求旺盛，市场空间大。这三大电网地理位置毗邻，互补性强，采用特高压交流形成坚强灵活的同步电网，将为促进能源资源的优化配置和高效利用奠定坚实的物质基础，可以获得错峰、水火互济、互为备用等联网效益，从而减少装机和弃水电量，降低电力成本，也有利于环境容量的合理分配。,47,五 关于我国同步电网构建问题,北方煤电基地和西南水电基地是我国未来主要的电力输出地区，远景北方煤电和西南水电基地各有约1亿千瓦电力外送，接受这样大规模的电力，需要更大规模的受端电网。按照这一送、受电格局，初步分析同步电网的规模在5亿7亿千瓦，以适应接受大规模电力送入需要。,48,五 关于我国同步电网构建问题,以特高压交流形成华北华中华东同步电网，与东北、西北和南方三个电网采用直流方式实现互联，有利于提高互联电网的动态稳定性能，协调西北750千伏电网和1000千伏电网的连接，便于运行管理。按照此格局，全国形成华北华中华东、西北、东北、南方四个主要的同步电网，而不是形成一个大同步电网。,49,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,从国外电网近年来发生的大面积停电事件的统计数据和机理看，无论大规模电网还是小规模电网，都可能发生大停电事故。电网崩溃往往是在电网安全充裕度下降的条件下，由发电、输电设备的连锁反应事故诱发的，都有一定的发展过程。这种事故通过采取正确的控制策略，提高电网的充裕度，切断恶性连锁反应链，将系统状态导向良性的恢复过程，是可以有效控制的。,50,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,以北美电网为例，自60年代以来，曾多次发生大停电事故。究其原因，不在于同步电网的规模有多大，而主要在于“乱”。一是电网结构不合理。美国属联邦制国家，推崇自由市场经济理念，其电网缺乏统一规划，各电网之间互联是自发自然形成的，765/345千伏系统与500/230千伏系统交织混联，长距离弱电磁环网普遍存在，造成电网结构混乱，容易发生大范围的负荷转移，引起连锁反应，导致大停电事故频发。,51,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,二是缺乏统一协调控制。由于缺乏全网统一的协调控制手段，未能建立可靠的安全防线，致使系统中的局部故障不能及时采取措施快速隔离，而逐渐演变成大停电事故。,52,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,我国电网体制的特点是统一规划和统一调度。实践证明，这样的体制，有利于规划建设坚强的骨干网架，对于保障大电网的安全可靠、经济运行是十分有利的。,53,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,为了充分发挥我国电网“统一规划、统一调度”的优势，有效防止大停电事故的发生。在规划和调度运行中要坚持以下的基本原则和技术措施：,54,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,1.按照分层分区原则规划电网结构 在电力系统技术导则（编制说明）中对电网分层分区有如下明确的说明：“电力系统的分层是指按网络电压等级，即网络的传输能力大小，将电力系统划分为由上至下的若干结构层次。为了充分合理的发挥各级电压网络的传输效益，一般说来，不同容量的电厂，应当分别接到相适应的电压网络上。”,55,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,各级电压电网都是大同步电网的组成部分，在各自合理的容量和距离范围内协调发展，使整个电网的输送能力充分发挥出来。总的原则如下：特高压交/直流混合电网主要作为10002000公里远距离、大容量送电，以及跨大区联网送电和更高一级电压等级的网架建设。750千伏电网主要作为西北区域跨省联网送电线路和主网架；330千伏电网主要作为西北地区省网主网架。500千伏电网主要作为区域电网和省网的主网架。,56,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,“按照分区的概念，一个大的电力系统是以受端系统为核心，包括远方电源在内的一个供需平衡或基本平衡（当与外系统相联络时）的区域。每一个受端系统的内部，实际上是以最高级电压线路为骨干网络组成的区域系统，并以其枢纽变电站为中心，用次一级电压线路将附近的负荷和地区电源联结在一起，成为一个独立的供电子系统。”,57,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,因此，电网合理分区并不意味着要形成我国六个大区电网彻底独立的格局。而是要：加强受端电网的建设，形成坚强的受端电网主网架；对大电源（群）向受端网送电要做到合理的分散接入；要增强输电通道的建设，合理兼顾向中间地区安全可靠供电的需要。,58,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,在具体实施时，技术要点如下：重点是建设坚强的受端电网，方便电力分配，提高系统安全稳定水平。初步设想在京津冀、华中东部、华东等负荷中心形成特高压环网，电网具有强大的交换能力，满足电源基地送出电力在受端的分配需求。坚持电源合理分层分区接入系统。送端电源宜直接接入特高压电网，为了解决受端电网的电压支撑问题，保证电网安全，一方面应合理配置无功补偿装置，另一方面受端系统部分大机组宜直接接入特高压电网。应合理安排电磁环网运行方式。特高压电网运行初期存在的1000/500千伏电磁环网运行问题，应遵循“电力系统安全稳定导则”的规定，结合具体运行方式进行分析，确定解环与否及解环的时机，做出合理决策。,59,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,2.按照“电力系统安全稳定导则”规定的稳定标准进行规划设计 在规划电网时，充分考虑电网在发生各种严重故障下的安全稳定水平，避免形成可能引发低频振荡的电网结构，形成灵活性和适应性均很强的合理的网架结构，满足“电力系统安全稳定导则”规定的三级稳定标准，为电网的安全稳定运行打下良好的基础。,60,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,3.对电网的安全稳定性进行充分的科学论证工作 在同步电网构建及特高压电网论证工作中，对“十二五”期间和2020年前后我国同步电网初步方案进行了潮流、稳定计算分析。计算结果表明，初步方案的网架结构合理，符合“电力系统安全稳定导则”规定的稳定标准，具体情况如下：,61,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,特高压电网潮流分布合理，线路利用率较高，远景输送功率平均每回线可达400万千瓦，部分线路可达500万千瓦，对于输电距离较远而送端电网又薄弱的电源直接送出线路，通过采用串补等技术，也能够提高其输送能力，线路的输电能力可以充分发挥。,62,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,华北华中华东交流特高压同步电网方案结构坚强，动态稳定水平较高，不存在影响系统安全稳定运行的弱阻尼区域低频振荡模式。系统中发生单一交流故障，正常清除故障，可以保持稳定运行；发生严重的多重故障或失去一个特高压交流通道，电网可以承受较大的功率转移，仍可以保持稳定。送端系统发生类似的严重故障时，只需利用目前已经十分成熟的控制技术，切除送端部分发电机组即可保持稳定。,63,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,4.综合采取各种应对策略，提高特高压电网的安 全性 为进一步提高特高压电网的安全性，经过深入细致的计算分析，提出如下的多种应对策略：（1）坚持“统一调度，分级管理”的调度体系 我国电网调度管理条例正式确立了五级电网度机构的法律地位，形成了适应电网运行客观规律和中国国情的“统一调度，分级管理”的调度体系。,64,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,统一调度包括统一安排全网的运行方式和主要发输电设备的检修进度，统一布置和协调全网性的安全稳定措施和继电保护配置，统一指挥电网的运行操作和事故处理，统一部署和指挥发电厂的功率调整以适应电网负荷的时刻变化，统一指导全网调度自动化和通信设备的运行，统一制定全网的运行技术标准等。分级管理是由于电网是分层、分区构建的，因此要实行分级负责，在各自的调度范围内，具体落实统一调度的各项要求，自主处理本级调度机构职责范围内的电网运行事宜。“统一调度，分级管理”是一个不可分割的整体，可以理解为统一调度是分级管理基础上的统一调度，分级管理是统一调度下的分级管理。,65,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,多年以来的实践和国外的运行经验已经证明，统一调度不仅是电力生产特点的要求，也是发挥大电网优越性的可靠保障。从统一调度的内容可以看出，电网的安全要靠统一调度来保障，电能质量要靠统一调度来保证，大电网的优越性要靠统一调度来发挥，联网各方的利益要靠统一调度来体现。电网必须实行统一调度，各方协调配合，才能提高防御事故的能力。,66,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,我国电网在发展过程中，坚定不移地严格执行电网调度管理条例和电力系统安全稳定导则等法规和强制性技术标准，电网安全管理就更加科学和有效。当电网的安全性和经济性发生矛盾时，要把保证电网安全放在第一位，按照电网的统一调度和指挥，采取有效措施，维护电网安全稳定运行。,67,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,历次电网事故证明，在事故处理和恢复过程中，统一调度、统一指挥和协调配合更为重要，任何指挥和技术措施配合上的不协调，都会造成事故扩大，延缓恢复的时间。而坚持电网的统一调度以及事故情况下的统一指挥，局部发生的停电事故，都能够及时切除或控制在局部地区。特别是近几年夏季，不少配电变压器和配电线路满负荷或过负荷运行，许多地区出现拉路限电，错峰调荷频繁，但这一切都在电网的统一调度和指挥下进行，对可能出现的各种事故情况都制定了预防方案，电网经受住了严峻的考验。,68,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,（2）建设完善的安全稳定控制系统，防范故障 扩大化建设区域性安全稳定控制系统，其设计应该满足电力系统安全稳定导则的要求，三道防线的配置应该互相协调。通过快速动作的继电保护装置、安全自动装置、低压低周减载、快速振荡解列和失步解列装置的合理配置和相互协调配合，在系统发生严重故障时能够及时采取稳定控制措施保持系统稳定，并在局部系统无法维持稳定时能够及时将故障区域隔离，避免事故扩大。,69,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,（3）加强故障应对措施的预先研究，提高快速应对能力加强对系统安全稳定特性的研究，特别是事故后方式和检修方式等的研究，使运行人员在故障后能够及时采取措施调整运行方式，避免线路过载等引发连锁反应，增强安全稳定控制对不同运行方式的适应性。提高系统仿真能力，通过建立在线预防分析和控制系统，对一些实际运行中出现的运行方式进行快速而准确的安全稳定分析，及时发现隐患，提高系统运行可靠性。加强系统停电事故后的恢复措施研究。加快停电事故后的恢复，减少社会经济损失。,70,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,（4）优化同步电网规模为避免发生严重故障时，因失去电源容量过多而引起受端系统崩溃，要求一组送电回路的输电容量控制在合理范围内，每一组送电回路的最大输送容量所占受端总负荷的比例一般不超过10%。随着特高压交、直流骨干网架的建设，西部和北部的大型水、火电基地，将通过特高压交、直流送电线路向华中、华东送电。与500千伏线路相比，特高压线路的输电能力大大提高，按照一个通道2-4回线考虑，则一个特高压送电通道的输电能力可达600-1600万千瓦；一回800千伏直流输送功率达640万千瓦。为了满足如此规模的送电需要，受端网也应该具有足够大的规模。因此，应该优化同步电网的规模，与特高压电网的输电能力相适应，避免发生严重故障时，因失去电源容量过多而引起系统崩溃。,71,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,（5）采用新技术提高特高压电网安全稳定水平可控电抗器在特高压电网中可解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿之间的矛盾；串联补偿能够缩短送、受端之间的电气联系，并有利于增强系统的动态稳定性，应考虑将这些技术应用于特高压电网中。随着特高压紧凑型输电技术和FACTS技术研究的深入开展，将有更多的新技术在特高压电网中发挥作用。,72,六 华北华中华东同步电网的安全稳定性能,总之，构建坚强的特高压同步电网，可以显著提高电网的经济性；而通过合理规划电网结构和采取必要的应对措施，也可以保障特高压大同步电网的安全性。片面强调大同步电网的所谓“巨大风险”，从而认为只有各区域电网独立运行才能保证安全稳定运行的观点是不科学的。,73,七.关于交直流混合输电的运行特性,1.交、直流输电方式各有所长，相辅相成 80年代初期以来，我国电力工作者在三峡电站及其输电系统规划、西电东送和全国联网研究中，对交、直流输电的特点和适用范围进行过大量全面深入的研究工作，为电网的规划、建设和运行提供了技术指导和依据。,74,七.关于交直流混合输电的运行特性,基本的共识可归纳为：交、直流输电方式各有所长，本身没有排他性，而是相辅相成的；在电网规划和建设中要注意发挥各自的优势，使两种输电方式各尽所能，相得益彰。,75,七.关于交直流混合输电的运行特性,2.电网互联的基本方式（1）交流同步联网 不同的电网通过交流线路联结在一起同步运行，并实现功率输送和交换，这是最普遍采用的一种联网形式。（2）虚同步联网 将某电网中的一个电站或一部分系统(包括负荷与发电站)从电网中分离出去，通过交流联络线同另一电网同步联网。在事故情况下，联络线必须断开时，电站或这部分系统又联回原电网，如奥地利的维也纳东南系统与匈牙利的联网即为虚同步联网。,76,七.关于交直流混合输电的运行特性,（3）直流非同步联网 不同的电网通过直流输电线路或背靠背换流站实现输电和互联，隔绝电网间的频率联系，仅实现电功率的交换。（4）交直流并联联网 交/直流输电线路在送端并联向受端输电，实现同步联网。如美国西部太平洋交直流并联联网工程；我国南方电网天广和贵广交直流并联输电工程等等。,77,七.关于交直流混合输电的运行特性,3.交、直流并联混合输电的技术特点 其优点是既可发挥交流联网的优势，又可利用直流输电传输功率可快速调节的特点来改善系统的稳定，有利于综合发挥交流和直流输电的优势，但要注意的是交流和直流系统的输送能力要有一个恰当的比例，应掌握以下的原则：,78,七.关于交直流混合输电的运行特性,交流线路故障时，能借助于直流系统的功率调制等快速调节功能，保证系统稳定；直流线路故障时，其甩至与之并联的交流线上的功率应该不超过系统暂态稳定所能承受的程度。根据上述原则，显然如采用强直流、弱交流的联网方式，不利于系统稳定运行，应予避免。,79,七.关于交直流混合输电的运行特性,对交/直流并列输电系统安全运行特性的要求如下：除电源直接送出的直流线路外，直流单极闭锁故障引起的潮流转移对交流系统形成冲击，系统应保持稳定；对于电源直接送出的直流线路单极闭锁故障，可考虑采取切机措施。除电源直接送出的交流线路外，交流系统侧输电线路发生三永短路及单永短路故障等故障，系统都应保持稳定；对于电源直接送出的交流线路，发生三永短路故障，可考虑采取切机措施。,80,七.关于交直流混合输电的运行特性,受端换流站交流侧发生短路故障，虽然可能会出现换相失败，但故障切除后直流系统应能够恢复正常运行。直流调制能够减小交、直流系统故障对系统的冲击，有效地抑制故障后的系统振荡，以及增强系统的阻尼特性，应进行研究。,81,七.关于交直流混合输电的运行特性,直流双极闭锁故障是严重的故障形式，故障极功率 转移至交流系统，会引起交流线路功率和电压的振荡。为防止直流双极闭锁故障引起系统功角和电压失稳，可考虑采取的措施有在送端切除一定容量发电机组、解列电网等，应结合具体情况进行研究后确定。,82,七.关于交直流混合输电的运行特性,交/直流并联输电系统输送功率极限对交流输电通道中间电网运行条件的变化比较敏感。具体表现为：交流输电通道中间枢纽节点的电压支撑对输送功率极限的影响很大。交流输电通道中间电网的旋转备用对输送功率极限有一定影响，这是由于中间电网开机增多，动态无功支持能力增强。,83,七.关于交直流混合输电的运行特性,研究和增强交直流并列运行系统的动态稳定性能 交、直流并列运行方式下，直流发生单极闭锁故障，随着直流功率转移，系统功角振荡衰减缓慢，阻尼较弱，可能引发动态稳定问题。例如天广交/直流输电系统，当天平线输送功率为1450MW，直流单极闭锁故障，系统不能保持动态稳定，约在1000个周波左右的时刻，系统失去稳定，表现为缓慢的增幅振荡。其原因是系统对区域间的振荡阻尼不足；网络结构变化后，原有PSS参数的配置需调整。,84,七.关于交直流混合输电的运行特性,需要考虑采取的主要措施如下：随着系统发展和网络结构的变化，适当调整PSS参数配置。加强无功补偿规划和建设，提高动态电压支持能力。利用直流调制附加控制措施。控制断面输送功率。,85,七.关于交直流混合输电的运行特性,利用直流附加控制功能，提高输送能力 直流功率调制（例如双侧频率调制）和紧急功率提升都能提高系统的稳定极限水平。在直流功率调制和合理的紧急功率提升组合控制方式下，交直流断面输送功率极限水平可能达到取决于交流系统侧的静态稳定水平和直流系统的长期过负荷能力。,86,七.关于交直流混合输电的运行特性,建立可靠的交/直流并联输电的安全稳定控制系统至关重要 天广交直流输电系统的安全稳定控制系统由四个控制站组成，即马窝换流站、天生桥二级电站、平果变电站和来宾变电站，是比较典型的区域控制型安稳控制系统。,87,天广交直流并联安全稳定控制系统分布图,贵州,云南,广东,G,G,G,G,G,G,G,G,天二,平果,来宾,梧州,天一,岩滩,沙塘,G,G,SSC,SSC,SSC,SSC,88,七.关于交直流混合输电的运行特性,安全稳定控制系统需考虑的主要故障形态：直流单极故障；直流双极故障；交流输电线路故障，包括单相（重合成功和不成功）和三相短路故障；变压器三相短路及无故障跳闸；交流输电线路双回同时因故障跳开。系统振荡失步。,89,七.关于交直流混合输电的运行特性,安全稳定控制系统需适应的主要运行方式：交/直流输电系统正常运行方式 交/直流输电系统检修方式 交/直流系统输送功率变化方式 直流单极运行方式 纯交流运行方式（直流停运）交直流分列运行方式 直流孤岛运行方式,90,七.关于交直流混合输电的运行特性,安全稳定控制系统配置的主要技术措施：直流紧急功率提升或回降；根据故障形态切除不同容量送端发电机组；根据故障形态确定和执行不同的解列电网方案。该安全稳定控制系统自2001年投运以来，在天广交/直流混合系统发生多次交、直流系统故障时，均正确动作，保证了电网的安全稳定运行。,91,七.关于交直流混合输电的运行特性,4.提高交/直流混合输电系统安全稳定性能的综合技术措施加强主通道网架结构，改善弱交流强直流状况，同时加强具有中间支撑作用的电网的网架结构。规划设计中的主力电厂，特别是交流输电通道附近的电厂，应适当考虑接入交流主网架，以增强交流系统的动态无功支撑能力，从而增加承受直流功率转移的能力。研究整个电网的动态稳定特性，找出电网存在的薄弱环节和振荡失稳模式，并考虑通过发电机PSS的优化配置和利用直流调制功能抑制系统的低频振荡。,92,七.关于交直流混合输电的运行特性,预测系统负荷增长情况，确定正常和检修方式下合理的安全稳定域。对特殊运行方式，如交/直流分列、直流孤岛及多元件停运方式的安全稳定域要进行校核计算。根据交/直流输电系统的实际情况，配置合适的安全稳定监测和控制系统，为实现预警功能和及时采取安全稳定措施创造条件对输电通道中间电网和受端电网的电压和无功问题进行研究，预测可能影响直流系统正常运行和导致电压崩溃事故的严重故障形式，研究加强电压和无功支撑能力的措施，并确定相应的安全稳定域。,93,八.关于我国远距离大容量输电工程的输电方式,目前，随着远方水、火电基地的开发和外送，直流输电已成为主要的输电方式之一。但是由于直流输电的结构比交流输电要复杂，因此对于直流输电系统运行初期的故障率和可靠性问题、直流故障对送受端电网冲击引发的稳定问题、直流输电换流站接地极址选择困难等问题，需要认真加以研究解决。,94,八.关于我国远距离大容量输电工程的输电方式,需要指出的是：按照2020年电力流规划研究，如果全部采用直流输电方案，华东负荷中心地区的直流落点数将达到15-16个，若交流系统发生严重故障，存在因交流故障导致多回直流同时发生换相失败、甚至停运的危险。并且大火电基地采用直流输电方式时，如果不依托于坚强的交流电网，或采用直流输电孤岛点对网直接送出，对直流控制系统和火电机组的技术要求苛刻，还需要进行深入的专题试验研究。,95,八.关于我国远距离大容量输电工程的输电方式,如前所述，特高压交流与800千伏级直流的应用是相辅相成的。特高压交流输电系统具有交流电网的基本特征，除了可应用于大电源基地的外送外，主要将定位于高一级电压电网的建设。而800千伏级直流输电将定位于我国西部大电源基地的远距离大容量外送，并将依托于坚强的交流输电网发挥作用。,96,八.关于我国远距离大容量输电工程的输