复杂系统的动态频率响应特性

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1、湖南电力第3l卷增刊1HUNANELECTRICPOWER2011年5月doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2011．Z1．009复杂系统的动态频率响应特性成连生(湖南省电力公司，湖南长沙410007)摘要：阐述发电机输出的有功功率和负荷消耗的有功功率之间的耦合关系；从发电机的经典二阶线性模型出发，运用以求解特征值为基础的物理概念更加明晰、主导方向更加明确的复频率分析方法，讨论复杂系统在遭受干扰后发电机和负荷节点的动态频率偏移和频率偏移变化率的时空特性。这些结果对于进一步研究和了解系统的动态性能，从本质上分析系统事故，合理科学地整定和校核、评价与

2、系统频率有关的安全自动装置，都有重要意义。关键词：复杂电力系统；干扰；动态；频率偏移特性中图分类号：TM732文献标识码：A文章编号：1008-0198(2011)Sl一0036—071981年4月17日和5月2日，是湖南电网运系统发生了多起和频率稳定有关的大事故。例如：行历史上的“黑色”日子。这接踵而至的2次电(1)1965年11月9El，美国东北部电力系统网崩溃(Collapse)事故，给电网工作者留下了终事故，总共损失负荷21000MW，最长停电时间达生难忘的记忆。这2次事故凸现了诸多电网建设、13h。这次事故使美加联合电力系统解列成4个子运行、管理等方面的问题

3、。2次事故的起因虽然都系统，其中2个子系统由于缺电(安大略省子系是线路事故，但是，最终导致电网“崩盘”的是统3800MW负荷，缺电1530MW；纽约洲东南频率大幅下降和崩溃!部、纽约市、新英格兰子系统共缺电1100MW)，系统频率不能在额定值附近稳定运行，表明有频率大幅跌落，因未装设按频率降低自动减负荷装功功率不能平衡。在系统干扰的动态过程中，频率置(UnderfrequencyLoadShedding)，最后全部停变化的幅值和速率，不但与有功不平衡的程度有电。尼亚加拉地区子系统由于电源出力远大于负荷关，而且与系统特性有关。(电源出力5100MW，负荷2550MW)，

4、频率大幅有功功率平衡破坏后，各并列运行的发电机作上升，火电厂自动停机，加之负荷为1830MW的用在转子轴上的转矩平衡也被破坏。由于发电机组加拿大拜克水电厂因为调速器油泵故障，低油压停所处电气位置不一样，分配在轴上的加／减速功率机，因此致使该地区全部停电。也不一样，因此，失衡程度也不一样。所以，在同(2)1977年7月13日，美国纽约大停电事一时刻，它们的加(减)速度不等，致使系统各故。因为大风暴使纽约当时总共输入2860MW功节点的频率偏移特性也不相同。这就是在动态过程率的所有对外联络线(共7回)全部断开。纽约中频率的时空特性。系统以4050MW发电容量供应5750M

5、W负荷，频造成频率动态问题的原因是多方面的。例如：率剧降，低频率继电器动作切除负荷大于带负荷发电机突然跳闸，发电机组原动机的进汽1225MW。由于频率下降速率达4．5Hz／s，各级低(水)阀因为调速系统故障等影响突然关闭，用户频率继电器基本上同时动作，造成短时内系统频率用电设备故障突然甩负荷，电网事故突然甩去向受大幅上升，发电机超速，电容效应使空载电缆系统端系统输送大负荷的送端系统或受进大负荷的受端电压剧升，大阿里斯发电厂1000MW机组继电保系统因为事故从电网解列等等。护跳闸，系统全部停电。20世纪6o年代以来，世界上一些有名的电力(3)1978年l2月19El，法

6、国由于气温下降收稿日期：2011-04-08·36·第3l卷增刊1成连生：复杂系统的动态频率响应特性2011年5月较大，负荷增长较快，造成400kV主网特别是巴1假设和分析方法黎地区的电压严重下降，从而酿成了法国大停电事故，总共损失负荷29000MW。事故使法国系统解1．1假设列为4个子系统，即：东部一东南部子系统、巴黎分析系统受干扰后频率的动态过程，可以在以一下塞茵一北部子系统、西部子系统、西南部子系下假设条件下建立其动态数学模型。这些假设条件统。东部一东南部子系统保持与欧洲大陆系统联是：络，其他3个子系统发电出力和负荷相差很大，频(1)可以采用线性化的系统模型。前

7、已述及，率急剧下降，装设的低频率切负荷起不到作用，发在通常情况下，电力系统受干扰后，频率变化的动电机组被低频率和低电压保护切除或解列，3个子态过程持续达数十秒，甚至更长，除扰动后很短时系统全部停电。间内频率变化比较剧烈外，其他时间变化比较平(4)1983年12月27日，瑞典大停电事故，缓，采用线性化假设模型来研究是可以的。损失负荷11400MW。在这次事故中，南部电网由(2)不计发电机调压器的作用。对于动态过于突然失去由北部和挪威送来的7000MW功率后，程的分析，发电机采用暂态电抗后的暂态电势频率和电压急骤下降(频率下降速率2—4Hz／s)，恒定；