区域电网稳定控制系统的研究与应用

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1、·华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1.1选题的背景与意义电力能源的安全稳定供应是关系国计民生的大事，大面积停电事故必然会给地区经济造成巨大损失，并严重影响社会生活。历年来发生的一系列大停电事故都受到各国政府和整个社会的高度关注，例如2006年11月26日欧洲大停电，影响1000万人口，引起德国乃至欧洲各国的极大震动，其主要原因是N-1开断线路导致连锁跳闸、系统解列、运行方式和分析调整欠妥、单一元件故障后潮流转移导致局部断面受不了事故冲击；2003年8月14日北美大停电，影响1000万人口，停电超过29小时

2、，损失60亿美元，其主要原因是电压和功角破坏、没有统一调度、未能及时切除、负荷并且EMS失败、状态估计失败。由于世界各地发达国家对电网的稳定控制都非常重视，且各国电网结构及存在的问题不同，侧重面也有所不同。这也给我国的电网发展带来了一定的警示和经验：建立健全有效的区域电网稳定控制系统已经刻不容缓[1-4]。目前电网的稳定控制技术正处于逐步发展及推广应用阶段，区域稳定控制技术的优劣与整个电网的安全稳定息息相关。稳定控制系统需要根据电网潮流和运行方式进行设计及安装，要求牢牢掌握电力网结构特点，并应考虑中长期及远

3、景规划。伴随着国家经济的发展，电力系统必须连接成为互相可靠的区域电网以应对日趋增加的电力的需求。随着电网结构的日益复杂，特别是大型互联电网的出现，以及远距离超高压大容量输电和交直流混合输电的应用，电网的稳定控制方式已经不能依靠单一目标、单一类型的稳定控制装置或就地控制装置来解决，而更多地依赖于多目标、多稳定控制装置的区域互联控制方式[2-7]。由于区域电网稳定控制系统是组成电网稳定控制系统的重要组成部分，所以，区域电网稳定控制系统的技术成熟将会给大电网稳定控制系统成型带来可能。同时，伴随着快速稳定分析方法、

4、计算机和通讯技术的发展，使得基于大系统理论、分级梯阶与分散控制理论的电网稳定控制系统的开发应用成为了可能[8]。1.2区域稳定控制系统国内外的研究现状电网的稳定控制被世界各地发达国家都非常重视，因为各国电网结构及存在的问题不同，侧重方面也有所不同。美国电力网由多家电力公司组成，在1965年美国东北地区大面积停电事故后，美国的主要措施是集中切串联电容器以及HVDC电····1····华北电力大学硕士学位论文网快速功率调制等，并在指定地点采用低频率减负荷装置，作为防止电网频率崩溃的最后一道防线。日本电力网由独立

5、经营的九大电力公司组成，九大电力公司独立经营,其电网稳定控制重点在于当其中一个公司电网发生故障时不影响其他公司的电网，控制装置设于系统间的联络线上。日本电网的稳定控制方式可作为我国大区联网时稳定控制配置参考。俄罗斯电网是一个统一管理的电网，该电网的稳定控制重点是大区域联合电力系统的事故控制，该控制系统有局部和中央控制综合体组成。局部装置用于保持城市、大区电力系统并列的稳定性，而中央控制系统则用于保持系统间、区域间联络线并列运行的稳定性，一般安装在大型发电厂。俄罗斯电网是一个统一管理的电网，其稳定控制的重点是

6、大区域联合电力系统的事故控制，该控制系统由局部控制体和中央控制综合体组成。局部控制装置用于保持城市和大区域电力系统并列的稳定性，而中央控制装置则用于保持系统间和区域间联络线并列运行的稳定性，一般安装在大型发电厂。英国、法国和德国等欧洲国家的电网结构比较紧凑，而且各国之间电网互联。欧洲电网也发生过类似大停电事故，如法国1978年12月19日大停电事故、瑞典1983年12月27日大停电事故、美国与加拿大2003年8月14日大停电事故、英国伦敦2003年8月28日大停电事故等。这些事故发生后，各国都采取了一系列的

7、措施，尤其是防止大规模电网崩溃的事故措施，这也给我国的电网稳控技术的发展提供了一定的借鉴[9-12]。我国电网的骨架主要由六大块完整且能独立调度的大区域电网组成，分别是华东电网、华中电网、华北电网、东北电网、西北电网和南方电网。在这些大区域电网中，又是由各个完成且能够独立调度的按省份划分的电网组成。各个省内电网又是由各个以市为区域的电网组成，形成了整个电网的基石。由于网架庞大，各级电网稳定问题就显得尤为重要。同时，超高压交直流混合输电以及电力市场与电能交易、西电东送、微网发电、电力环保等新形势的出现、对电网

8、安全稳定运行与控制的要求越发重要。国内外关于电力系统安全稳定控制装置的研制都始于60年代。当时电网规模比较小，稳定问题还不突出，且电子技术还没发展到足够水平，所以稳定控制技术受到很大局限。70年代以后，随着电子技术的发展及电网规模的不断扩大，稳定破坏事故开始增多并且在很大的程度上影响对国民经济水平，国外在稳定控制的理论和装置方面都有了较大发展，而当时国内由于处在十年动乱期间，电网事故接连不断。80年代电网规模进一