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GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》

作者:     发布日期: 2023-11-29     二维码分享

GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》

——电力系统安全稳定计算分析
前言

1981年,针对当时改革开放国民经济基础设施全面开工建设初期,中国电网稳定破坏事故频发的局面和电网发展 “重发电轻供电”的偏向,原电力工业部制定了第一版《电力系统安全稳定导则》[(81)电生字109号],首次规范化地提出了正确处理电力系统安全与经济、合理建设和电网运行的指导性原则。《电力系统安全稳定导则》颁布实施后,我国电力系统安全稳定水平上了一个新台阶,稳定破坏次数迅速减少,从1970年~1980年间的年均19次降至“九五”期间的年均0.2次。

2001年,根据国民经济和电力工业500kV省间联网全面发展阶段的需要,适度提高了安全稳定标 准,在稳定计算和稳定管理方面提出了新要求,并上升为行业强制性标准。DL755—2001《电力系统安全稳定导则》颁布后,进一步促进了区域联网的健康发展,供电可靠性不断提高。在美国、加拿大、巴西、印度等国家电网相继发生大面积停电事故的同时,高速发展的中国电网基本杜绝了电力系统稳定破坏和大面积停电事故。

根据我国电力系统发展实际,国家能源局委托全国电网运行与控制标准化技术委员会组织电网企业、发电企业、电力用户、电力规划和勘测设计、科研等单位,在总结 DL755—2001《电力系统安全稳定导则》经验的基础上制定了本标准,本标准重点关注和解决随着特高压电网的发展和新能源大规模持续并网,特高压交直流电网逐步形成,系统容量持续扩大,新能源装机不断增加,电网格局与电源结构发生重大改变,电网特性发生深刻变化,给电力系统安全稳定运行带来的全新挑战。本标准的制定和发布将有力支撑国家能源战略转型对电力系统提出的新要求,确保电网与并网电厂的安全、稳定、经济运行,促进我国社会经济发展、工农业生产与人民生活的正常秩序得到可靠的电力保障。


电力系统安全稳定计算分析2.2.1

1.安全稳定计算分析的任务与要求

1.1电力系统安全稳定计算分析应根据系统的具体情况和要求,进行系统安全性分析,包括静态安全、静态稳定、暂态功角稳定、动态功角稳定、电压稳定、频率稳定、短路电流的计算与分析,并关注次同 步振荡或超同步振荡问题。研究系统的基本稳定特性,检验电力系统的安全稳定水平和过负荷能力,优化电力系统规划方案,提出保证系统安全稳定运行的控制策略和提高系统稳定水平的措施。

1.2 电力系统安全稳定计算分析应针对具体校验对象,选择下列三种运行方式中对安全稳定最不利的情况进行安全稳定校验:

a) 正常运行方式:包括计划检修方式和按照负荷曲线以及季节变化出现的水电大发、火电大发、 最大或最小负荷、最小开机和抽水蓄能运行工况、新能源发电最大或最小等可能出现的运行方式;

b) 故障后运行方式:电力系统故障消除后,在恢复到正常运行方式前所出现的短期稳态运行方式;

c) 特殊运行方式:主干线路、重要联络变压器等设备检修及其他对系统安全稳定运行影响较为严 重的方式。

1.3应研究、实测和建立电力系统计算中的各种元件、装置及负荷的详细模型和参数。计算分析中应使用合理的模型和参数,以保证满足所要求的精度。计算数据中已投运部分的数据应采用详细模型和实测参数,未投运部分的数据采用详细模型和典型参数。

1.4在互联电力系统稳定分析中,对所研究的系统应予保留并详细模拟,对外部系统进行必要的等值简化时,应保证等值简化前后的系统潮流一致,动态特性基本一致 。

2.电力系统静态安全分析

电力系统静态安全分析指应用 N-1原则,逐个无故障断开线路、变压器等元件,检查其他元件是 否因此过负荷和电压越限,用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。

3.电力系统静态稳定的计算分析

3.1电力系统静态稳定计算分析包括静态功角稳定及静态电压稳定计算分析,其目的是应用相应的判据,确定电力系统的稳定性和输电断面(线路)的输送功率极限,检验在给定方式下的稳定储备。

3.2对于大电源送出线、跨大区或省网间联络线,网络中的薄弱断面等应进行静态稳定计算分析。

3.3静态稳定判据如公式(1)、公式(2)所示:


image.png


4.电力系统暂态功角稳定的计算分析

4.1暂态功角稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和故障形态下,对系统稳定性进行校验,并 对继电保护和自动装置以及各种措施提出相应的要求。

4.2暂态功角稳定计算的条件如下:

a) 应考虑在最不利地点发生金属性短路故障;

b) 发电机模型应采用考虑次暂态电势变化的详细模型,考虑发电机的励磁系统及其附加控制系 统、原动机及其调速系统,考虑电力系统中有关的自动调节和自动控制系统的动作特性;

c) 新能源场站应采用详细的机电暂态模型或电磁暂态模型;

d) 直流输电系统应采用详细的机电暂态模型或电磁暂态模型,以及直流附加控制模型;

e) 继电保护、重合闸和有关自动装置的动作状态和时间应结合实际情况考虑;

f) 考虑负荷动态特性。

4.3暂态功角稳定的判据是在电力系统遭受每一次大扰动后,引起电力系统各机组之间功角相对增 大,在经过第一或第二个振荡周期不失步,作同步的衰减振荡,系统中枢点电压逐渐恢复。

4.4暂态功角稳定计算应采用机电暂态仿真。对于大容量直流落点电网,直流响应特性对系统暂态 稳定性影响较大时,应采用机电-电磁暂态混合仿真进行校核。

5.电力系统动态功角稳定的计算分析

5.1动态功角稳定计算分析的目的是在规定的运行方式和扰动形态下,对系统的动态稳定性进行校 验,确定系统中是否存在负阻尼或弱阻尼振荡模式,并对系统中敏感断面的潮流控制、提高系统阻尼特性的措施、并网机组励磁及其附加控制、调速系统的配置和参数优化以及各种安全稳定措施提出相应的要求。

5.2动态功角稳定的判据是在电力系统受到小扰动或大扰动后,在动态摇摆过程中发电机相对功角 和输电线路功率呈衰减振荡状态,阻尼比达到规定的要求。

5.3动态功角稳定计算的发电机模型,应采用考虑次暂态电势变化的详细模型,考虑发电机的励磁 系统及其附加控制系统、原动机及其调速系统,考虑电力系统中各种自动调节和自动控制系统的动作特 性及负荷的电压和频率动态特性,新能源场站和直流输电系统应采用详细的机电暂态模型。

5.4小扰动动态功角稳定采用基于电力系统线性化模型的特征值分析方法或机电暂态仿真,大扰动 动态功角稳定性应采用机电暂态仿真。

6.电力系统电压稳定的计算分析

6.1电力系统中经较弱联系向受端系统供电或受端系统无功电源不足时,应进行电压稳定性校验。

6.2进行静态电压稳定计算分析采用逐渐增加负荷(根据情况采用按照保持恒定功率因数、恒定功 率或恒定电流的方法按比例增加负荷)的方法求解电压失稳的临界点(由 dp/dv=0或 dQ/dv=0表示),从而估计当前运行点的电压稳定裕度。

6.3暂态电压稳定的判据是在电力系统受到扰动后的暂态和动态过程中,负荷母线电压能够恢复到 规定的运行电压水平以上。应区分由发电机功角失稳引起的振荡中心附近电压降低和暂态电压失稳引起的电压降低。

6.4详细研究暂态电压稳定时,模型中应包括负荷特性、无功补偿装置动态特性、带负荷自动调压变 压器的分接头动作特性、发电机定子和转子过流和低励限制、发电机强励动作特性等。

6.5暂态电压稳定计算应采用机电暂态仿真。对于大容量直流落点电网,直流响应特性对系统电压  稳定性影响较大时,应采用机电-电磁暂态混合仿真校核;需要考虑机组过励等长时间元件动态特性时,应采用中长期动态仿真。

7.电力系统频率稳定的计算分析

7.1频率稳定计算的目的是,当系统的全部(或解列后的局部)出现频率振荡,或是因较大的有功功 率扰动造成系统频率大范围波动时,对系统的频率稳定性进行计算分析,并对系统的频率稳定控制对策,包括调速器参数优化、低频减载负荷方案、低频解列方案、高频切机方案、超速保护控制策略、直流调制以及各种安全稳定措施提出相应的要求。

7.2频率稳定的判据是系统频率能迅速恢复到额定频率附近继续运行,不发生频率持续振荡或频率 崩溃,也不使系统频率长期悬浮于某一过高或过低的数值。

7.3小扰动频率稳定计算采用基于电力系统线性化模型的特征值分析方法或机电暂态仿真;大扰动 频率稳定计算应采用机电暂态仿真,应考虑负荷频率特性、新能源高频或低频脱网特性等。

8.电力系统短路电流的计算分析

8.1短路电流计算的目的是对电力系统发生短路时的短路电流交流分量和直流分量衰减情况进行计算分析,短路故障的形式应分别考虑三相短路故障和单相接地故障,短路应考虑金属性短路。

8.2短路电流安全校核的判据是母线短路电流水平不超过断路器开断能力和相关设备设计的短路电流耐受能力。

9.次同步振荡或超同步振荡的计算分析

下列情况应开展次同步振荡或超同步振荡计算分析:

a) 汽轮发电机组送出工程及近区存在串联补偿装置或直流整流站;

b) 新能源场站集中接入短路比较低的电力系统;

c) 新能源场站近区存在串联补偿装置或直流整流站;

d) 其他存在次同步振荡或超同步振荡风险的情况。

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