3现代电网运行技术(第一章基本特征2)1102281
现代电网运行技术(第五节)
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第二章 现代电力系统的稳定问题
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发电 机 功角 酒 钢5 J-韩城1 J (d e g . )
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第二章 现代电力系统的稳定问题 • 联络线上发生电压崩溃时PQ变化的情况
电力工程系
Department of Electrical Engineering
现代电网运行技术
North China Electric Power University
第二章 现代电力系统的稳定问题
• 电压稳定性的失稳判据可采用实用判据， 根据枢纽点母线电压下降幅度和持续时间 进行判别，即动态过程中系统枢纽点母线 电压下降持续（一般为1秒）低于限定值 （一般为0.75p.u.），就认为系统电压失 稳。
功率的变化率，即
、
。
根据灵敏度的大小也可确定系统的薄弱点
和薄弱区域。变化率越大，灵敏度越高， 电压稳定越薄弱。
• 找到引起电压失稳的薄弱点和薄弱区域后， 可在这些点和区域先采取有效措施
第二章 现代电力系统的稳定问题
第二章 现代电力系统的稳定问题
• 二、电力系统的频率稳定性 • 频率是电力系统运行的一个重要质量指标，
• 2）自动低频减负荷装置动作后，应使运行 系统稳态频率恢复到正常水平；为了考虑 某些难以预计的可能情况，应增设长延时 的特殊动作轮，使系统运行频率不致长期 悬浮在低于49.0HZ的水平。
现代电网运行技术
在此基础上很快出现了原始的直流发电机、 低压直流电的输电线路（电压100－400V）. 但由于是直流电，且电压低，输送功率小， 输电距离短。
第一章 现代电力系统的基本特征
? 50年后，即1882年，出现了世界第一个 电力系统，即用蒸气机发出的电能通过 1500－2000V的输电线，将1.5KW的功 率输送到57km外，驱动水泵。它包含了发 电、输电、用电设备。因此可以说形成了 一个最简单的电力系统。
电力工程系
Department of Electrical Engineering
现代电网运行技术
North China Electric Power University
第一章 现代电力系统的基本特征
一、什么是电力系统 二、什么是现代电力系统 三、现代电力系统的优势和问题 四、现代电力系统的结构
第一章 现代电力系统的基本特征
? 根据目前的电网规划，2020年前后国家电 网将基本建成“四横六纵”的特高压骨干 网架，国家电网跨区输送容量将占全国装 机总容量的25％以上。
? 高压直流输电： 随着晶闸管的发展，高压 直流（HVDC）输电对大容量远距离输电更 具有吸引力。
? 当电力系统由于系统稳定的考虑而不适合 联网或系统的额定频率不相同时，HVDC可 以提供非同步联网。
? 500kV直流输电 测量用光学互感器
第一章 现代电力系统的基本特征
? 现代电网是以超高压电压等级形成主网架， 以国家、区域、省网分层的电压等级为结 构特点。大容量机组直接接入超高压主网， 使之有利于远距离输电，这样可以最大限 度的合理利用能源。我国形成全国联网的 进程是随着三峡水电厂的投产加快的。
2现代电网讲义运行技术第一章基本特征21102232
作为倡导智能电网建设的美国电力科学研究院（EPRI）对智能电网的 定义是用自愈、安全、集成、协同、预测、优化、交互来描述 。自 愈电网是美国电网建设的重点。
欧盟委员会对智能电网的定义内容是,支持分布式和可再生能源的接 入、更可靠安全电力供应、面向服务的架构、灵活的电网应用、高级 自动化和分布式智能、负荷和电源的本地交互、以客户为中心。分布 式电网则是欧盟电网建设的重点
中国提出了建设具有中国特色的智能电网，其内涵为：坚强可靠、经 济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。
第一章 现代电力系统的基本特征
尽管各国根据自身的国情对智能电网建设有着不同的重点 和目标，但是智能电网建设的驱动都是基于市场、安全、电 能质量和环境因素，而且它的特征可归结为：自愈、优化、 互动、兼容、集成、环保。
管理方式：
a、输电系统由国家、区域、省电力公司调管
输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心。 它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平（通 常为220KV及以上）。发电机的电压通常在10.5—35KV 范围内，经过升压达到输电电压水平后，电力被传送到输 电系统枢纽变电站，在此再经过降压达到次输电水平（通 常为69--138KV）。发电和输电子系统经常被称为主电力 系统。主电力系统一般由国家、区域和省电网公司调管。
尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们 具有相同的基本特性
1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。 发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是 三相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配， 以便有效地形成平衡的三相系统。
第一章 现代电力系统的基本特征
2、采用同步发电机发电。
原动机将一次能源（煤、水、核等）转换为机 械能，然后由同步发电机发电。原动机将它转换
13现代电网运行技术(第三章安控装置)110402
压板，2台机运行时投1台切机压
板。
第三章 提高电力系统稳定性的措施
略马线略阳侧装设过负荷
解列装置，采用就地判别，当
装置检测出略马线过负荷电流 值达到整定值时，装置动作， 跳开略马线。 该装置为碧口水电厂和石 泉水电厂在丰水季节的水电送 出起到了很大的作用,但一直未
1逻辑式安控装置逻辑式切负荷切机装置的原理较为简单装置通常以某一个电厂或某一个变电站保护和开关动作信息作为装置的启动信号根据机组或线路保护和开关动作的多少经逻辑电路进行逻辑判别下达若干个命令切负荷切机
电气与电子工程学院
现代电网运行技术
North China Electric Power University
a）南方互联电网安全稳定控制系统（1994年投入使用）， 如图：
第三章 提高电力系统稳定性的措施
南方电网经500KV线路，将天生桥和岩滩等水电厂的电力送到广东、 贵州等地。500KV线路除平--岩--来环网外，有两条联络线为单回线， 500KV平--岩--来线路还和220KV线路构成电磁环网，电网联系薄弱，稳 定问题较为严重。
第三章 提高电力系统稳定性的措施
事例： 2001年甘肃 碧口地区电 网220KV碧 成线安全自 动装置就属 于该型安控 装置，如图：
第三章 提高电力系统稳定性的措施
碧口地区电网存在如下 稳定问题： 1）当220KV碧成线在一 定的输送功率下，发生单相 瞬时故障，需立即切除碧口 电厂一台机，方可保持该系 统的稳定。 2）当碧成线因故障三相 跳开，碧口水电厂频率过高， 需切除并入碧成线运行机组 的其中一台，可保持碧口水 电厂机组的稳定。
第三章 提高电力系统稳定性的措施
第一章现代电力系统的基本特征
第一章现代电力系统的基本特征电力系统是将电能从发电厂输送到用户的系统，通常包括发电厂、输电网、变电站和配电网。
在20世纪，随着电力需求的增长，电力系统逐渐从小规模的局部系统发展成为跨国甚至跨洲的大型系统。
现代电力系统具有以下特点。
1. 大规模高压输电系统现代电力系统通常采用高压输电技术，将电能从发电厂输送到用户。
高压输电可以减小输电损失，提高电力传输效率。
例如，交流输电通常采用500kV及以上电压等级，直流输电则可以达到800kV以上的电压等级。
此外，电力系统通常采用大容量的变电站，以便将电压适应到用户的需要。
2. 经济性和可靠性现代电力系统必须具备经济性和可靠性。
为了保障电力系统的运行，必须对电力系统进行规划和设计，以满足用户的需求，并考虑成本和效益。
同时，电力系统必须具备足够的可靠性，以便保障用户的用电需求。
为了提高电力系统的可靠性，通常采用备用装置和保护措施。
3. 灵活性和可调节性现代电力系统必须具备灵活性和可调节性。
在电力系统运行过程中，用户需求和发电厂输出往往是不稳定的。
为了保障电网的平衡，电力系统必须具备足够的灵活性和可调节性，以便对电网进行调节。
此外，电力系统还需要具备对电力负荷实时反馈和控制的能力，以便对电力负荷进行处理。
4. 抗干扰能力现代电力系统也必须具备抗干扰能力。
由于电力系统通常建设在恶劣的环境中，例如高海拔地区、沙漠地区和海上风电等，因此电力系统的运行往往受多种干扰和影响。
例如，电力系统可能受到风暴、地震、高温、低温等自然灾害的影响，也可能受到物理攻击、电磁干扰、计算机病毒等人为因素的影响。
因此，电力系统必须具备防护措施和应急处理的能力。
5. 智能化和可持续性现代电力系统越来越具备智能化和可持续性。
智能化电力系统可以实现对电力系统的实时监测、分析和管理，以便优化电力系统的性能并提高电力系统的效率。
可持续性电力系统可以提高电力系统的可持续性，例如采用可再生能源、提高能源利用效率等措施，以便减少电力系统对环境的影响。
电网运行技术分析(一)
电网运行技术分析(一)摘要：配电自动化技术是服务于城乡配电网改造建设的重要技术，配电自动化包括馈线自动化和配电治理系统，通信技术是配电自动化的要害。
关键词：配电保护技术1馈线保护的技术随着我国经济的发展，电力用户用电的依靠性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网的工作重点，而配电网馈线保护的主要作用也成为提高供电可靠性和提高电能质量，具体包括馈线故障切除、故障隔离和恢复供电。
具体实现方式有以下几种：1.1传统的电流保护过电流保护是最基本的继电保护之一。
考虑到经济原因，配电网馈线保护广泛采用电流保护。
配电线路一般很短，由于配电网不存在稳定问题，为了确保电流保护动作的选择性，采用时间配合的方式实现全线路的保护。
常用的方式有反时限电流保护和三段电流保护，其中反时限电流保护的时间配合特性又分为标准反时限、非常反时限、极端反时限和超反时限，参见式（1）、（2）、（3）和（4）。
这类保护整定方便、配合灵活、价格便宜，同时可以包含低电压闭锁或方向闭锁，以提高可靠性；增加重合闸功能、低周减载功能和小电流接地选线功能。
电流保护实现配电网保护的前提是将整条馈线视为一个单元。
当馈线故障时，将整条线路切掉，并不考虑对非故障区域的恢复供电，这些不利于提高供电可靠性。
另一方面，由于依靠时间延时实现保护的选择性，导致某些故障的切除时间偏长，影响设备寿命。
1.2基于馈线自动化保护配电自动化包括馈线自动化和配电治理系统，其中馈线自动化实现对馈线信息的采集和控制，同时也实现了馈线保护。
馈线自动化的核心是通信，以通信为基础可以实现配电网全局性的数据采集与控制，从而实现配电SCADA、配电高级应用（PAS）。
同时以地理信息系统（GIS）为平台实现了配电网的设备治理、图资治理，而SCADA、GIS 和PAS的一体化则促使配电自动化成为提供配电网保护与监控、配电网治理的全方位自动化运行治理系统。
这种馈线自动化的基本原理如下：当在开关S1和开关S2之间发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器B1动作，将故障线路切除，装设在S1处的FTU检测到故障电流而装设在开关S2处的FTU没有故障电流流过，此时自动化系统将确认该故障发生在S1与S2之间，遥控跳开S1和S2实现故障隔离并遥控合上线路出口的断路器，最后合上联络开关S3完成向非故障区域的恢复供电。
第一章现代电力系统的基本特征
第一章现代电力系统的基本特征电力系统是指由发电厂、输电线路、变电站、配电线路和用电设备等构成的整个电力供应系统。
现代电力系统是一个高度结构化的系统，它采用了复杂的计算机控制、监控和保护系统，以实现对电力系统的高效管理和运行。
本文将介绍现代电力系统的基本特征，包括电力系统的组成、运行方式、安全性、可靠性和稳定性等。
1.1 电力系统的组成现代电力系统主要包括三个部分：发电系统、输电系统和配电系统。
1.1.1 发电系统发电系统是指发电厂和与发电厂相关的设备和设施，如发电机、锅炉、涡轮机、燃料输送系统和冷却系统等。
现代发电系统采用的发电方式主要有热电、水电、火电和核能等多种形式。
1.1.2 输电系统输电系统主要由高电压电力线路、变电站和相关设备组成，其主要功能是将发电厂产生的电能传输到消费地点。
输电系统的电压等级通常是110kV、220kV、500kV和750kV等，电力线路通常是双回路。
1.1.3 配电系统配电系统是将输电系统输送到用电设备的系统，主要由配电变压器、开关箱、低压配电线路和用电设备组成。
其主要功能是控制和分配电能，保障用电设备的供电质量和运行安全。
1.2 电力系统的运行方式电力系统的运行方式主要有两种：交流电和直流电。
1.2.1 交流电交流电是指电流方向和大小随时间而变化的电流，通常由发电机产生，通过变压器升压、输电线路传输，再通过变压器降压进入配电系统。
现代电力系统中大部分使用交流电进行输电和配电。
1.2.2 直流电直流电是指电流方向不变的电流，通常由直流发电机产生，通过直流输电线路传输，然后再通过变流器将直流电转换为交流电进入配电系统。
直流输电主要用于远距离输电和高压直流输电。
1.3 电力系统的安全性电力系统的安全性指其在各种情况下维持正常运行的能力，主要包括电气安全和机械安全两个方面。
1.3.1 电气安全电气安全是指电力系统避免电气因素对人、设备和环境造成危害的能力。
为了保障电气安全，电力系统采用了多层次的保护措施，如隔离开关、电流互感器、电容器、避雷器和地线等。
现代配电系统运行与分析 01(基本概念)
1-3 配电系统的网络结构
▪ 高压配电系统 ：具有网状结构，和输电系 统类似。
▪ 中压配电系统：采用辐射状、环状或网状等 结构，但正常情况下多为辐射运行。
▪ 低压配电系统：一般采用辐射状，不形成环 网。
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1-2 配电系统的网络结构
▪ 高压配电系统 ：具有网状结构，和输电系 统类似。
▪ 中压配电系统：采用辐射状、环状或网状等 结构，但正常情况下多为辐射运行。
▪ 低压配电系统：一般采用辐射状，不形成环 网。
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1-2 配电系统的网络结构
▪ 供电方式： 1）高、中压配电系统多采用三相三线制。 2）低压配电系统采用三相四线制，或单相
两线和两相三线供电。
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1-3 配电系统的网络结构
▪ 中压配电网接线方式 ▪ 低压配电网接线方式
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一、中压配电网接线方式
特点：联络连接改在不同电源 线路间进行末端环网，相对首 端环网接线方式减少了各分片 环网的环网电缆长度。
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2.环 式 接 线
（2）“3-1”接线
特点：联络连接改在不同电源 线路间进行末端环网，相对首 端环网接线方式减少了各分片 环网的环网电缆长度。
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2.环 式 接 线
（3）“4-1”接线
“3”分指每条馈线都被分成3段； “4连”只被分的每一段馈线都可 以从4个方向获取电能。
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3.网 格 式 接 线
所有0.4kV低压配电 线路沿街布置，在街 口连接起来，构成一 个个的格子。
根据负荷情况， 在网格中的适当 位置引入一定数 量电源，每个用 户都可以从多个 方向获得电源。
优点：每段电缆两端可不装设熔断器等继电保护装置。
▪ 支路参数：输电系统中支路电阻一般远小于电抗 的数值。而配电系统中支路电阻与电抗的比值较 大，通常在1~3之间。
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第一章 现代电力系统的基本特征
四、现代电力系统的结构
1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。 2、采用同步发电机发电。 3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。
第一章 现代电力系统的基本特征
通常将电网分成以下子系统：
1）输电系统
由国家、区域、省电力公司调管
2）次输电系统
输电系统由地区供电（电力）公司调管
电气与电子工程学院
现代电网运行技术
North China Electric Power University
第一章 现代电力系统的基本特征
上节课内容回顾
三、现代电网的优势和问题
（一）现代电网的优势
1、现代电网的各个区域电网间具有较强的联系。
2、现代电网可以安装大容量、高效能的机组（火、水、核电机组）。 3、现代电网可以节省全网的装机容量。
第一章 现代电力系统的基本特征
（三）应进行的主要工作
进行“智能电网和发展
中国特色的智能电网，其内涵为：坚强可靠
经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。 它的特征可归结为：自愈、优化、互动、兼容、 集成、环保。
第一章 现代电力系统的基本特征
1、大电网低频振荡抑制及在线智能控制技术 2、基于轨迹研究电力系统的功角稳定 3、研究大规模和分布式可再生能源接入控制技术 4、极端外部灾害下的调度防御技术研究 5、大电网预警与安全防御研究 6、大电网连锁故障预测及自愈技术 7、开展非线性控制技术研究
频率50Hz±0.2、电压Un±5％，供电可靠性 水平都在系统供电质量的标准范围内，没有过负荷 的设备。系统运行于一种安全的方式下，能够承受 偶然事故而不超出任何约束条件（冗余状态）。
第一章 现代电力系统的基本特征
2、警戒状态：所有的系统变量都在 额定范围内。
所有的约束条件都能得到满足，然而此时系统 已到了很脆弱的程度（由于天气或者检修引起）， 一次偶然的事故便会造成设备的过负荷，从而使系 统进入紧急状态。如果这一故障干扰非常严重，则 可能使系统从警戒状态直接导致极端状态。
第一章 现代电力系统的基本特征
4）在系统处于极端状态
下，采取一些措施进入 恢复状态，如切负荷 （低频减负荷）及有控 制的系统解列。其目的 是将系统中尽可能多的 部分从大范围的停电中 挽救过来。
第一章 现代电力系统的基本特征
5）恢复状态就是采取措施的过程 状态。 在紧急状态后，借助继电保 护和安全自动装置或人工干预， 隔离故障，使电力系统基本稳定， 然后采取各种恢复出力和送电能 力的措施，尽快恢复对用户的供 电。采取措施后，根据系统的条 件，系统可以从这一状态转到警 戒状态或者正常状态。
第一章 现代电力系统的基本特征
4、现代电网可以实现自动发电控制（AGC） Automatic Generation Control。 5、现代电网可以在各地区之间互供电力、互通有 无、互为备用（一般要有20％的备用容量），增
强抵御事故能力，提高电网安全水平，提高供电 可靠性。
第一章 现代电力系统的基本特征
3）配电系统
县电力公司、城区分公司调管
第一章 现代电力系统的基本特征
本节课内容
五、现代电力系统的运行状态的设定
为了对现代电网进行安全性分析和有效得控制， 在概念上我们将电力系统运行分为5种状态：正常 状态、警戒状态、紧急状态、极端状态、恢复状态
第一章 现代电力系统的基本特征
1、正常状态：所有的系统变量都在额定范 围内。
第一章 现代电力系统的基本特征
4、极端状态（事故状态）：该状态的结
果是连锁反应的停电，并可能使得系统主要 部分瓦解，造成大机组停机，系统大范围停 电。
第一章 现代电力系统的基本特征
5、恢复状态：采取控制措施的过程。
该状态表示，采取一切可能采取的控制措施，以 便将所有设备重新接入并恢复系统负荷。根据系统 的条件，系统可以从这一状态转移到警戒状态或者 正常状态。
第一章 现代电力系统的基本特征
第一章 现代电力系统的基本特征
如图为系统5种运行状态以及从一个状态能转变 到另一个状态的通路。
第一章 现代电力系统的基本特征
1）系统在正常运行状态下，
如果安全水平下降到低于 某一适当的界限，或者由 于不利的天气条件如特大 暴雨而使故障干扰的可能 性增加，则系统进入警戒 状态。
第一章 现代电力系统的基本特征
2）系统进入警戒状态后，
如果一次偶然的事故发生 便会造成设备的过负荷， 从而使系统进入紧急状态。 如果这一故障干扰非常严 重，则可能使系统从警戒 状态直接导致极端状态。
第一章 现代电力系统的基本特征
3）系统处于紧急状态下， 没采取有效措施或采取
的措施不够奏效，则系
统处于极端状态（大面 积停电、系统解列等）。
6、现代电网能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能的质
量。
7、现代电网可以更大范围内进行水火电厂联合经济调度 。
8、 现代电网可以接纳大容量风电。 9、现代电网实现了在线监测和远方控制。 10、现代电网可以采用非线性的控制技术
第一章 现代电力系统的基本特征
（二）问题
1、动稳定问题是制约电网稳定运行的最主要问题。 2、不同的联网形式对电网整体稳定水平有很大影响。 3、系统的动稳定水平和各枢纽变电站的电压水平密切相 关。 4、大型可再生能源接入电网，对电网的运行调度带来很 大的影响 。 5、大电网的安全已成为国内外关注的重要问题
第一章 现代电力系统的基本特征
如果系统安全水平下降到低于某一适当 的界限，或者由于不利的天气条件如特大暴 雨而使故障干扰的可能性增加，则系统进入 警戒状态。（大风、暴雨、雾、小雨）。
第一章 现代电力系统的基本特征
3、紧急状态：这种状态下，许多母线电
压降低或设备负荷超出短时紧急额定值。
此时，系统仍然是完整的，采取紧急控制措施， 如：故障清除、励磁控制、快关汽门、切机、再投 入发电机以及减负荷后，仍可能将系统恢复到警戒 状态。