大区互联电网边缘区故障造成区域间稳定破坏的机理与控制措施

【摘要】随着1000kV晋东南—南阳一荆门特高压交流试验示范工程投入运行,华北、华中两大区域电网通过一条特高压交流线路互联实现并网同步运行。大量仿真分析发现,某些运行方式下,位于互联电网边缘区域的四川尖山变电站近区500kV母线及输电线路的短路故障会造成特高压联络线功率大幅波动甚至失稳解列；而在相同运行方式下,处于特高压联络线近区,短路电流更大的湖北电网内的相同故障,其对电网稳定性的影响却相对较小。这一现象与传统上“距故障点越近,短路电流越大,则故障冲击越严重”的认识不符。该现象不仅使得输电通道的输电能力不能充分发挥,而且存在威胁大区互联电网安全稳定运行的风险。本文从分析影响因素、引入支路势能法进行研究、建立简化三机系统模型和给出控制措施等四个方面,结合建模和仿真分析的方法,对“边缘区故障影响互联系统稳定性”的机理和控制措施等相关问题进行了研究。主要开展了以下工作：第一,本文详细描述了边缘区故障造成特高压解列的现象,并基于互联电网不同的运行方式,进行了大量的仿真试验,分析了可能对问题产生影响的各类因素,初步总结了各种因素影响系统稳定性的规律;第二,引入了支路势能法对该问题进行分析,分别从边缘区故障后系统脆弱割集的辨识和对系统暂态能量传播过程进行分析两个角度,研究了边缘区故障影响互联系统区域间稳定性的机理,指出系统边缘区故障注入系统的暂态能量在特高压联络线上的汇集以及特高压联络线本身是系统临界割集这两点因素是边缘区故障造成特高压解列的原因;第三,分析了大区互联电网的长链型结构,通过建立简化三机系统,以系统的极限切除时间为指标,定量分析了三机系统的条件下系统参量变化对稳定性的影响,总结了规律,并对应于互联电网下三机群相互摆动的情况,指出了边缘区机组外送方式下,发生于其内部的故障引起区域内机群相互摆动使故障对系统稳定性的影响变大,而中心主网故障影响反而较小;最后,本文分析了抑制边缘区故障对系统稳定性影响的控制思路,分别从抑制故障冲击和改善薄弱环节抵御冲击的能力两方面给出了控制措施,并通过对实际电网的仿真计算,验证了各类措施的有效性。
【作者】安之；
【导师】汤涌；孙华东；
【作者基本信息】中国电力科学研究院，电力系统及其自动化，2014，硕士
【关键词】暂态稳定；区域间稳定性；支路势能法；三机系统；机群摆动；

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