探究大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響

甄延勇 曾慶磊

摘 要 本文主要以大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響為論點(diǎn)，先分析了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低的原因，然后主要通過電力系統(tǒng)振蕩模式判斷、大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)會(huì)產(chǎn)生機(jī)電震蕩、大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對振蕩的阻尼影響等，對大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后總結(jié)了兩點(diǎn)改善對策，主要包括PSS 的配置、基于可控串補(bǔ)的方式提升的互聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性等，將大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行有效控制，促進(jìn)電力系統(tǒng)順利運(yùn)行，并與用戶對電量的需求相符合。

關(guān)鍵詞 大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián);電力系統(tǒng);動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性;影響

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，電網(wǎng)規(guī)模已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的互聯(lián)電力系統(tǒng)模式的順利轉(zhuǎn)化和過渡。通過大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)模式，可以為提高電網(wǎng)運(yùn)行效率創(chuàng)造有利條件，但是低頻震蕩問題也由此產(chǎn)生，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題越來越顯著。要想避免大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，過渡影響到電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，要將動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較低的原因找出來，制定出切實(shí)可行的優(yōu)化措施，將干擾因素排除掉，從而給予電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)有力的保障。

1 電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低的原因分析

在電力系統(tǒng)中，低頻振蕩現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，針對這一現(xiàn)象的原因，與發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)之間的關(guān)系是緊密聯(lián)系的，在機(jī)組調(diào)節(jié)過程中，會(huì)產(chǎn)生一種磁力矩，這可以分解成阻尼力矩分量、時(shí)同步力矩分量等類型。其中，阻尼力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是緊密聯(lián)系、密不可分的，方向類型主要分為反和正，正阻尼力矩分量，屬于與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步的阻尼力矩[1]。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果電壓調(diào)節(jié)負(fù)阻尼分量，要比正阻尼分量要高時(shí)，極容易導(dǎo)致低頻震蕩的出現(xiàn)。根據(jù)電力系統(tǒng)的變化情況可以了解到，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性沒有充分體現(xiàn)出來，低頻振蕩和電壓調(diào)節(jié)器中的負(fù)向阻尼有著緊密的關(guān)系。

2 大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響分析

2.1 電力系統(tǒng)振蕩模式判斷

現(xiàn)階段，在大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)中，地區(qū)性振蕩模式、區(qū)間振蕩模式等，是電力系統(tǒng)產(chǎn)生的振蕩方式構(gòu)成。其中，對于地區(qū)性振蕩方式來說，0.5-2.0Hz是其頻率。而對于區(qū)間振蕩模式來說，主要是指在一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的發(fā)電機(jī)組群，與其他一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的發(fā)電機(jī)群之間的振蕩，0.1-1.0之間是其頻率范圍。

在電力系統(tǒng)中，判斷不同類型的振蕩方式，與震蕩穩(wěn)定性的因素阻尼比之間的關(guān)系是緊密聯(lián)系的。在一個(gè)振蕩模式中，如果計(jì)算其阻尼比高于0時(shí)，可以看出，在電力系統(tǒng)中，該種振蕩模式的穩(wěn)定性比較顯著，而且沒有過多地影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。反之，如果阻尼比在0以下[2]，可以看出，振蕩的不穩(wěn)定性比較顯著。在電力系統(tǒng)中，振蕩模式阻尼比與0之間的距離比較近時(shí)，該種阻尼形式屬于極弱阻尼，在電力系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性因素比較多。

2.2 大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)會(huì)產(chǎn)生機(jī)電震蕩

在大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)過程中，假設(shè)電力系統(tǒng)是J，其構(gòu)成主要包括m臺(tái)發(fā)電機(jī)，與電力系統(tǒng)K互聯(lián)在一起，電力系統(tǒng)K的構(gòu)成主要包括n臺(tái)發(fā)電機(jī)，組合以后的系統(tǒng)發(fā)電機(jī)總數(shù)為 m+n，原始單位的系統(tǒng)中，其機(jī)電振蕩種類主要包括m-1和n-1等。換言之，在大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)環(huán)節(jié)中，諸多機(jī)電振蕩會(huì)由此產(chǎn)生，對于這種振蕩形式來說，與傳統(tǒng)單一的電力系統(tǒng)具有顯著的差異性，系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響比較顯著。

2.3 大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對振蕩的阻尼影響

通過分析大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)振蕩阻尼的影響，可以看出，在東北和華北聯(lián)網(wǎng)的影響下，阻尼比小于 0.02 的特征根，在聯(lián)網(wǎng)之前，阻尼比在0.02以下的振蕩模式為8個(gè)，其中負(fù)阻尼振蕩模式有3個(gè)。在聯(lián)網(wǎng)以后，其阻尼振蕩模式在0.02以下，大約將近10個(gè)。其中，負(fù)阻尼振蕩模式有4個(gè)。基于此，可以看出，大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，嚴(yán)重影響著振蕩阻尼。

3 大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)對于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性影響的優(yōu)化措施

3.1 PSS的配置

要想將電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提升上來，必須要對地區(qū)振蕩模式和區(qū)域振蕩模式進(jìn)行深入分析，以此來將系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提升上來。與地區(qū)振蕩模式和區(qū)域振蕩模式相關(guān)聯(lián)的就是PSS，這是重要的穩(wěn)定性技術(shù)，在大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)環(huán)節(jié)中，加強(qiáng)PSS的應(yīng)用，可以有效維護(hù)系統(tǒng)振蕩[3]。對于PSS來說，屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，借助該種設(shè)備，對于低頻振蕩具有極大的抑制作用，在電力系統(tǒng)中，如果直接運(yùn)用，可以導(dǎo)致一種正阻尼轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，在克服過程中，電壓調(diào)節(jié)器中，可以促使負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，將系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升上來。在實(shí)際運(yùn)用過程中，要將PSS的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，制定完善的解決措施，以此來將系統(tǒng)中兩種機(jī)電振蕩模式的穩(wěn)定性提升上來。

3.2 基于可控串補(bǔ)的方式提升的互聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

在電力系統(tǒng)的輸電線路中，要加強(qiáng)可控串補(bǔ)的增設(shè)，系統(tǒng)中的最大輸送功率要控制在1300MW以上。而且在系統(tǒng)中，要對54%的固定串補(bǔ)進(jìn)行選取和應(yīng)用，而且也包括12%的可控串補(bǔ)。同時(shí)在線路兩端中，還要分別進(jìn)行6%的串補(bǔ)，基于此，可以避免0.18Hz低頻振蕩的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，對電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響比較顯著，在實(shí)質(zhì)上，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，低頻振蕩現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，所產(chǎn)生的負(fù)阻尼，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了極大的影響，所以，在電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性影響的分析過程中，要制定出行之有效的改進(jìn)措施，其中，要加強(qiáng)PSS 的配置的引用，并對可控串補(bǔ)方式進(jìn)行增設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張晶，劉曉巍，張松濤，等.全球能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)先領(lǐng)域研究[J].供用電，2018，35（08）：61-66，72.

[2] 鄢發(fā)齊，賴宏毅，徐瑋，等.多時(shí)間尺度的擾動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)及備用協(xié)調(diào)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2017，41（03）：901-906.

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