现代电网运行技术 电力工程系 North China Electric Power University Department of Electrical Engineering 现代电网运行技术 North China Electric Power University

第一章 现代电力系统的基本特征 （三）应进行的主要工作 1、实现统一调度，分区负责。 2、加强电网的建设。尽快形成国家层电网、区域层电网、省层电网等各层面电网，将更有利于全国互联网的安全稳定运行和控制。

第一章 现代电力系统的基本特征 3、加强电网的分析研究工作。 积极开展对电网“四大参数”开展调研、现场测试和参数辨识，开始采用经过辨识的参数进行系统计算和分析工作，为系统稳定分析奠定坚实的基础

第一章 现代电力系统的基本特征 4、加强电网安全运行的第三道防线 1）、保证事故后保护正确动作 2）、保证自动装置正确动作，确保电网出现严重故障情况下能够将大区域电网解列，避免事故扩大。 3）、低压、低周减载的重要作用

第一章 现代电力系统的基本特征 5、开展动态无功补偿设备研究 可控串补、可控电抗、静止无功补偿器（SVC） 在互联系统内部关键点加装必要的动态无功补偿设备，提高这些关键点的电压支撑，改善电网的动态特性。

第一章 现代电力系统的基本特征 以上公式为单机对无穷大系统公式，对现代电力系统， 必须对多关键点电压进行控制

第一章 现代电力系统的基本特征 在重要联络线实现柔性控制 （FACTS），也是改善联络线的动态特性，抑制低频振荡，提高稳定运行水平的重要手段。

第一章 现代电力系统的基本特征

第一章 现代电力系统的基本特征 6、开展电网在线动态稳定的监控和相关科研工作。建立跨区互联系统动态稳定监控系统，GPS PMU WAMS。 GPS(全球定位系统）: Global Position System PMU（相量测量单元）: Phaser Measurement Unit WANS（广域测量系统）: Wide Area Measurement System

第一章 现代电力系统的基本特征 7、对今后2～3年的中期分析，及早发现问题，及早采取措施，形成远期规划、中期分析和年度方式协调配合的滚动工作机制，对规划、建设和运行中的电网进行动态分析，为电网建设、改造和运行提供指导意见。

第一章 现代电力系统的基本特征 2006年，从全国联网的运行要求出发，国网公司要求开展以下方面的专题研究 1）全面提高电网输电能力的专题研究； 2）大型水电机组调速系统专题研究； 3）互联电网频率特性和低频减载方案的专题研究； 4）负荷特性和仿真技术的专题研究。

第一章 现代电力系统的基本特征 四、现代电网的结构 尽管电网的大小和结构组成各不相同，但它们具有相同的基本特性 1、由运行电压基本恒定的三相交流系统组成。 发电机和输电设施采用三相装置；工业负荷总是三相；单相家用和商用负荷在各相之间等量分配，以便有效地形成平衡的三相系统。

第一章 现代电力系统的基本特征 2、采用同步发电机发电。 原动机将一次能源（煤、水、核等）转换为机械能，然后由同步发电机发电。原动机将它转换为电能。 3、将电力远距离输送到广大区域的电力用户。 需经由运行于不同电压水平的子系统组成的输配电系统。

第一章 现代电力系统的基本特征 实际上，通常将电网分成以下子系统： 1）输电系统 2）次输电系统 3）配电系统 下图为现代电力系统的基本构成：

第一章 现代电力系统的基本特征

第一章 现代电力系统的基本特征 管理方式： a、输电系统由国家、区域、省电力公司调管 输电系统连接系统中主要的发电厂和主要的负荷中心。它形成整个系统的骨干并运行于系统的最高电压水平（通常为220KV及以上）。发电机的电压通常在10.5—35KV范围内，经过升压达到输电电压水平后，电力被传送到输电系统枢纽变电站，在此再经过降压达到次输电水平（通常为69--138KV）。发电和输电子系统经常被称为主电力系统。主电力系统一般由国家、区域和省电网公司调管。

第一章 现代电力系统的基本特征 b、次输电系统由地区供电（电力）公司调管 次输电系统将电力从输电变电站输往配电变电站。通常大的工业用户直接由次输电系统供电。次输电系统由地区供电（电力）公司调管

第一章 现代电力系统的基本特征 c、配电系统由县电力公司、城区分公司调管 配电系统相当于将电力送往用户的传输过程的最后一级。一次配电电压通常在4.0—35KV之间，较小的工业用户通过这一电压等级的主馈线供电。二次配电馈线从120—240V相电压向民用和商业用户供电。配电系统在农村由县电力公司调管，在城市则由地区供电公司的城区分公司调管。

第一章 现代电力系统的基本特征 相邻电网的互联通常在输电系统的水平上实现。 整个电力系统由多个发电电源和几层输电网络组成。它们提供的高度结构冗余使系统能够承受非正常的偶然故障而不致影响对用户的供电。

第一章 现代电力系统的基本特征 五、现代电力系统的运行状态的设定 为了对现代电网进行安全性分析和有效得控制，在概念上我们将运行条件分为5种状态：正常状态、警戒状态、紧急状态、极端状态、恢复状态

第一章 现代电力系统的基本特征 1、正常状态：所有的系统变量都在额定范围内。 频率50Hz±0.2、电压Un±5％，供电可靠性水平都在系统供电质量的标准范围内，没有过负荷的设备。系统运行于一种安全的方式下，能够承受偶然事故而不超出任何约束条件。

第一章 现代电力系统的基本特征 2、警戒状态：所有的系统变量都在额定范围内。 所有的约束条件都能得到满足，然而此时系统已到了很脆弱的程度（由于天气或者检修引起），一次偶然的事故便会造成设备的过负荷，从而使系统进入紧急状态。如果这一故障干扰非常严重，则可能使系统从警戒状态直接导致极端状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 如果系统安全水平下降到低于某一适当的界限，或者由于不利的天气条件如特大暴雨而使故障干扰的可能性增加，则系统进入警戒状态。（大风、暴雨、雾、小雨）

第一章 现代电力系统的基本特征 3、紧急状态：这种状态下，许多母线电压降低或设备负荷超出短时紧急额定值。 此时，系统仍然是完整的，采取紧急控制措施，如：故障清除、励磁控制、快关汽门、切机、再投入发电机以及减负荷后，仍可能将系统恢复到警戒状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 4、极端状态（事故状态）：该状态的结果是连锁反应的停电，并可能使得系统主要部分瓦解，造成大机组停机，系统大范围停电。

第一章 现代电力系统的基本特征 5、恢复状态：采取控制措施的过程。 该状态表示，采取一切可能采取的控制措施，以便将所有设备重新接入并恢复系统负荷。根据系统的条件，系统可以从这一状态转移到警戒状态或者正常状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 如图为系统5种运行状态以及从一个状态能转变到另一个状态的通路。

第一章 现代电力系统的基本特征 1）系统在正常运行状态下，如果安全水平下降到低于某一适当的界限，或者由于不利的天气条件如特大暴雨而使故障干扰的可能性增加，则系统进入警戒状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 2）系统进入警戒状态后，如果一次偶然的事故发生便会造成设备的过负荷，从而使系统进入紧急状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 3）如果这一故障干扰非常严重，则可能使系统从警戒状态直接导致极端状态。 4）系统处于紧急状态下，没采取有效措施或采取的措施不够奏效，则系统处于极端状态（大面积停电、系统解列等）。

第一章 现代电力系统的基本特征 5）在系统处于极端状态下，采取一些措施进入恢复状态，如切负荷（低频减负荷）及有控制的系统解列。其目的是将系统中尽可能多的部分从大范围的停电中挽救过来。采取措施后，根据系统的条件，系统可以从这一状态转到警戒状态或者正常状态。 6）恢复状态就是采取措施的过程状态。

为了可靠供电，一个大规模的电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。 第一章 现代电力系统的基本特征 六、现代电网稳定性运行准则 为了可靠供电，一个大规模的电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。 因此，电力系统的设计和运行应使电力系统能承受更多可能的故障而不损失负荷，能在最不利的可能故障情况下不致产生不可控的、广泛的连锁反应式的停电。

第一章 现代电力系统的基本特征 运行准则对避免系统遭受严重故障后产生对系统的大干扰方面起着重要的作用。准则的应用可保证系统在遇到所有经常发生的故障时，在最坏的情况下，系统能从正常状态转变为警戒状态，而不是转变为严重的紧急状态或极端状态。当系统由于偶然事故进入警戒状态时，调度员可采取措施将系统转变为正常状态。

第一章 现代电力系统的基本特征 为了对现代电网进行安全性分析和有效的控制，目前国际上所采用的系统故障分析方式一般为三级标准

第一章 现代电力系统的基本特征 第一级标准（国际） ①发生于任一发电机、输电线路、变压器或者母线段的三相永久故障，故障正常清除，考虑重合设备（重合闸成功或失败）。 ②在一多回路杆塔上两个相邻输电回路的每一回路的不同相别同时发生单相对地永久性故障，正常时间内清除故障（杆塔上的多回路同时跳开）。

第一章 现代电力系统的基本特征 ③发生任一输电线路、变压器或母线段的单相永久故障，因断路器、继电器或信号通讯的不正常工作而延时清除（主保护不能正常动作，考虑后备保护动作）。 ④无故障失去任一元件（无故障跳开任一元件）。

第一章 现代电力系统的基本特征 ⑤发生于断路器的单相对地永久故障，正常时间清除故障。 ⑥同时永久失去直流输电双极设备。

第一章 现代电力系统的基本特征 根据准则要求，现代电力系统在考虑有重合设备运行的情况下，在上述最严重的故障期间及故障后应保持其系统的稳定性，电压、线路和设备所带负荷应在容许范围内。

第一章 现代电力系统的基本特征 之所以选择这些故障是由于在大量电气元件组成电力系统的条件下，这些故障发生的可能性很大。 我国在对电力系统进行安全性分析中，根据我国的具体情况，1981年制定了《电力系统安全稳定导则》，2001年又重新修改制定。

第一章 现代电力系统的基本特征 实际上安全稳定运行的三级标准，就是电力系统稳定运行的三道防线。2001年，我国制定的电力系统承受大扰动能力的安全稳定三级标准为： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。

第一章 现代电力系统的基本特征 第一级安全稳定标准： 正常运行方式下的电力系统受到下述单一故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。

第一章 现代电力系统的基本特征 1）任何线路单相瞬时接地故障重合成功；   0秒接地0.1秒C相断路器跳开，1秒C相断路器重合。

第一章 现代电力系统的基本特征 2）同级电压的双回或多回线和环网，任 一回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合；   0秒C接地0.1秒C相断路器跳开，1秒C相断路器重合。由于故障存在，1.1秒ABC三相断路器跳开。 没发生故障， 0秒ABC三相断路器跳开。

第一章 现代电力系统的基本特征 3）同级电压的双回或多回线和环网，任一回线三相故障断开不重合；   0秒ABC三相接地0.1秒三相相断路器跳开不重合。

第一章 现代电力系统的基本特征 4）任一发电机跳闸或失磁； 5）受端系统任一台变压器故障退出运行； 6）任一大负荷突然变化；  5）受端系统任一台变压器故障退出运行；   6）任一大负荷突然变化；   7）任一回交流联络线故障或无故障断开不重合；   8）直流输电线路单极故障。

对于发电厂的交流送出线路三相故障，发电厂的直流送出线路单极故障，两级电压的电磁环网中单回高一级电压线路故障或无故障断开，必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施。

第一章 现代电力系统的基本特征 第二级安全稳定标准： 正常运行方式下的电力系统受到下述较严重的故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，应能保持稳定运行，必要时允许采取切机和切负荷等稳定控制措施。

第一章 现代电力系统的基本特征 1）单回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开不重合； 2）任一段母线故障； 3）同杆并架双回线的异名两相同时发生单相接地故障重合不成功，双回线三相同时跳开； 4）直流输电线路双极故障。

第一章 现代电力系统的基本特征 第三级安全稳定标准： 电力系统因下列情况导致稳定破坏时，必须采取措施，防止系统崩溃，避免造成长时间大面积停电和对最重要用户（包括厂用电）的灾害性停电，使负荷损失尽可能减少到最小，电力系统应尽快恢复正常运行 。

第一章 现代电力系统的基本特征 1）故障时开关拒动； 2）故障时继电保护、自动装置误动或拒动。 3）自动调节装置失灵； 4）多重故障； 5）失去大容量发电厂； 6）其它偶然因素。

第一章 现代电力系统的基本特征 针对以上三级标准所采取的措施就是电力系统经常提到的三道防线，三级标准也是我国电力系统安全运行的准则。安全运行准则越高，电网结构越坚强 ，安全运行水平也越高。

问题： 第一章 现代电力系统的基本特征 电力系统运行状态设定为： 正常状态、警戒状态、紧急状态、极端状态、恢复状态 《电力系统安全稳定导则》将电力系统运行规定为三级标准，它们之间存在着对应关系吗？