發電機組跳閘引起電網穩控系統動作的分析

張 偉 李 佩

（①新疆眾和股份有限公司 烏魯木齊 830013 ②國網阿勒泰供電公司 阿勒泰 836000）

1 前言

電網安全防御體系應包含系統合理的一次網架、優質的一次設備、健全的三道防線、良好的調度運行及管理等方面，它是一個系統工程，從一次、二次、運行、管理多個方面去解決電網的安全問題。隨著電力系統的發展，電網規模的不斷擴大、結構的復雜化，以及一系列新技術的應用和資金的投入，電力系統安全防御體系也在不斷完善，其功能也在逐步提高。

《電力系統安全穩定導則》規定我國電力系統承受大擾動能力的標準分三級：

第一級標準：保持穩定運行和電網的正常供電[對出現概率較高的單一元件故障,不穩定控制措施]；

第二級標準：保持穩定運行，但允許損失部分負荷[對于出現概率較低的嚴重故障]；

第三級標準：當系統不能保持穩定運行時，必須防止系統崩潰，并盡量減少負荷損失[對于出現概率很低的多重性事故]。

2 安全穩定控制系統在電網防御體系中的地位

電網可能發生的大擾動事故通常設三道防線：

第一道防線：在電力系統正常狀態下，通過預防性試驗保持其充裕性和安全性（足夠的穩定裕度），發生故障時由性能良好的繼電保護裝置構成，確保快速、正確切除電力系統的故障元件，防止系統失去穩定。

第二道防線：由電力系統安全穩定控制系統及切機、切負荷等穩定控制措施構成，對預先考慮到的存在穩定問題的故障（事故）進行檢測、判斷和實施控制，防止系統失去穩定（包括熱穩定）。

第三道防線：由失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置構成，當電力系統發生失步振蕩、頻率異常、電壓異常等事故時，采取解列、切負荷、切機等控制措施，防止系統崩潰，避免出現大面積停電。

第三道防線一般不針對特定的運行方式與故障形態，宜分散、就地配置。針對上述存在問題，應該統籌規劃，不斷加強電力系統安全防御體系。

3 電網事故的主要原因及防范措施

3.1 繼電保護的不正確動作

⑴線路繼電保護距離三段的定值不能有效躲過短時嚴重過負荷時，保護的跳閘將引起線路的相繼開斷，使事故擴大為大停電局面。北美的“8.14”事故初期就出現這種情況，中國“7.1”事故中220kV線路的接連跳閘也有這種情況。

⑵線路繼電保護的振蕩閉鎖不完善，導致系統在失步振蕩過程中絲帶合法無序的跳閘，使系統四分五裂，殘局難以收拾。

⑶繼電保護拒動（含故障點落在死區、直流電源消失等）或斷路器跳不開（失靈），保護越級無選擇跳閘，使事故擴大（如上海07年“1027”事故）。

3.2 穩定控制措施不力

⑴對于可能出現的嚴重事故缺乏應對措施：如在N-2或N-3事故時沒有設置穩定控制裝置或控制系統；穩定控制裝置或控制系統實施的控制量不夠。

⑵在線路嚴重過負荷時沒有采取消除措施。

⑶功率缺額太大時沒有采取聯動切負荷的措施，低頻減負荷設置不當，引起頻率崩潰。

⑷系統失去穩定時解列控制措施不完善或解列點設置不恰當，甚至沒有專用的解列裝置，以致失步事故發生時不能做到有計劃的解列，任由事態自由發展。

⑸低壓減負荷方案不當，如動作延時未完長，動作電壓偏低，大潮流時沒有聯切檔案庫聯解措施。

3.3 電網安全穩定運行狀態的監測和預警

缺乏對電網安全穩定運行狀態的監測和預警手段，一些大事故之前電力系統的運行狀態多處于不良狀態，但由于缺少監測手段，調度員在事故前往往不了解事態的嚴重性，未能及時調整方式、限制潮流，使輸送潮流與穩定允許水平相適應。

3.4 調度指揮系統

調度過分依靠計算機系統，一旦計算機系統故障，造成信息不可靠或看不到，遇到事故時調度員就束手無策，調度指揮系統處于癱瘓狀態。

任何一次大停電事故都存在多種因素，但應找出主要原因，找出電網的薄弱環節，接受教訓，有針對性的采取措施，提高電力系統安全穩定的主要有兩個措施：一是加強建設和合理安排電網結構；二是采用較完善的安全穩定控制措施。第一種投資一般很大，但能可靠的在各種條件下提高安全性；后者所需資金較少，但可信賴程度稍差。普遍認為電力系統正常運行及常見的擾動情況應由電網結構保證安全穩定，而對于一些較嚴重和出現概率較低的擾動，采用控制措施是合理的。

根據當地電網220kV供電系統發生一起因用戶高壓設備故障引起穩控系統動作，導致其他用戶部分生產線因系統電壓低損失負荷的事件，因安全穩控系統正確動作，除損失部分用戶負荷外，系統保持穩定運行。

4 事件描述

A公司三電廠1*1100MW是企業自備電廠，正常運行帶三期負荷約770MW，由于開春時，#1發電機組地基塌陷，導致#1升壓變高壓側至220kV#9（2209）間隔盆式絕緣子開裂，SF6氣體泄露，#1發變組保護動作跳閘。跳閘前#1機組出力761MW，致使A公司三電廠穩控裝置動作，切除了所帶186MW負荷，同時，該區域B公司損失48MW負荷、C公司損失400MW負荷、D公司損失5MW負荷，見圖1（該地區電網地理位置接線參考圖）。

圖1 該地區電網地理位置接線參考圖

5 事件安全自動裝置動作評價

本次事件從各場站穩控裝置及PMU錄波及數據看，跳閘前電網網架斷面負荷952MW，因A公司三電廠#1機組跳閘，觸發A公司三電廠穩控策略，當A公司三電廠跳閘機組功率Pg＞300MW,按照過切原則，應切除本地負荷0.2*Pg=0.2×761=152.2MW，實切A公司三電廠186MW負荷。

同時，在穩控裝置動作切除A公司三期186MW用電負荷后，A公司三期#1發電機端三相電流由1 900A最高上升至13000A；近區220kV電網樞紐變電站、B公司、C公司、D公司變電站因A公司母線短路，瞬間電壓均低至76kV（線電壓）左右，由于化工設備變頻器、整流設備自用輔助供電系統斷路器低電壓無延時動作，造成近區用戶損失部分負荷。

A公司三電廠穩控裝置正確動作，該穩控動作成功防止了事故后斷面過載，避免了線路長期過載引發其它相繼事故。

6 防范措施

⑴針對網架薄弱情況，要求各廠站進一步完善事故預案，組織員工學習，定期進行應急演練;同時國網公司加快周邊樞紐變電站的建設進度，合理布局電網結構，消除該地區供電不穩定、不可靠的隱患；

⑵按照國網要求定期完善的安全穩定控制措施，確保事件事件發生時正確動作。

⑶對各廠站用電設備采取定期檢修、維護、巡檢、培訓及保證用電設備繼電保護裝置的正常運行，防止保護誤動，從而降低對電網的沖擊；

⑷針對各廠站供電設施低壓脫扣保護無延時導致經常性動作，建議對各廠站0.4kV進線斷路器失壓脫扣保護調整動作時間或退出該保護。