發(fā)電機(jī)組跳閘引起電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)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(wǎng)阿勒泰供電公司 阿勒泰 836000）

1 前言

電網(wǎng)安全防御體系應(yīng)包含系統(tǒng)合理的一次網(wǎng)架、優(yōu)質(zhì)的一次設(shè)備、健全的三道防線、良好的調(diào)度運行及管理等方面，它是一個系統(tǒng)工程，從一次、二次、運行、管理多個方面去解決電網(wǎng)的安全問題。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，以及一系列新技術(shù)的應(yīng)用和資金的投入，電力系統(tǒng)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(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的標(biāo)準(zhǔn)分三級：

第一級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運行和電網(wǎng)的正常供電[對出現(xiàn)概率較高的單一元件故障,不穩(wěn)定控制措施]；

第二級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運行，但允許損失部分負(fù)荷[對于出現(xiàn)概率較低的嚴(yán)重故障]；

第三級標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運行時，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負(fù)荷損失[對于出現(xiàn)概率很低的多重性事故]。

2 安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在電網(wǎng)防御體系中的地位

電網(wǎng)可能發(fā)生的大擾動事故通常設(shè)三道防線：

第一道防線：在電力系統(tǒng)正常狀態(tài)下，通過預(yù)防性試驗保持其充裕性和安全性（足夠的穩(wěn)定裕度），發(fā)生故障時由性能良好的繼電保護(hù)裝置構(gòu)成，確?？焖?、正確切除電力系統(tǒng)的故障元件，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定。

第二道防線：由電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)及切機(jī)、切負(fù)荷等穩(wěn)定控制措施構(gòu)成，對預(yù)先考慮到的存在穩(wěn)定問題的故障（事故）進(jìn)行檢測、判斷和實施控制，防止系統(tǒng)失去穩(wěn)定（包括熱穩(wěn)定）。

第三道防線：由失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置構(gòu)成，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生失步振蕩、頻率異常、電壓異常等事故時，采取解列、切負(fù)荷、切機(jī)等控制措施，防止系統(tǒng)崩潰，避免出現(xiàn)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(tài)，宜分散、就地配置。針對上述存在問題，應(yīng)該統(tǒng)籌規(guī)劃，不斷加強(qiáng)電力系統(tǒng)安全防御體系。

3 電網(wǎng)事故的主要原因及防范措施

3.1 繼電保護(hù)的不正確動作

⑴線路繼電保護(hù)距離三段的定值不能有效躲過短時嚴(yán)重過負(fù)荷時，保護(hù)的跳閘將引起線路的相繼開斷，使事故擴(kuò)大為大停電局面。北美的“8.14”事故初期就出現(xiàn)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(hù)的振蕩閉鎖不完善，導(dǎo)致系統(tǒng)在失步振蕩過程中絲帶合法無序的跳閘，使系統(tǒng)四分五裂，殘局難以收拾。

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

3.2 穩(wěn)定控制措施不力

⑴對于可能出現(xiàn)的嚴(yán)重事故缺乏應(yīng)對措施：如在N-2或N-3事故時沒有設(shè)置穩(wěn)定控制裝置或控制系統(tǒng)；穩(wěn)定控制裝置或控制系統(tǒng)實施的控制量不夠。

⑵在線路嚴(yán)重過負(fù)荷時沒有采取消除措施。

⑶功率缺額太大時沒有采取聯(lián)動切負(fù)荷的措施，低頻減負(fù)荷設(shè)置不當(dāng)，引起頻率崩潰。

⑷系統(tǒng)失去穩(wěn)定時解列控制措施不完善或解列點設(shè)置不恰當(dāng)，甚至沒有專用的解列裝置，以致失步事故發(fā)生時不能做到有計劃的解列，任由事態(tài)自由發(fā)展。

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

3.3 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)警

缺乏對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)警手段，一些大事故之前電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)多處于不良狀態(tài)，但由于缺少監(jiān)測手段，調(diào)度員在事故前往往不了解事態(tài)的嚴(yán)重性，未能及時調(diào)整方式、限制潮流，使輸送潮流與穩(wěn)定允許水平相適應(yīng)。

3.4 調(diào)度指揮系統(tǒng)

調(diào)度過分依靠計算機(jī)系統(tǒng)，一旦計算機(jī)系統(tǒng)故障，造成信息不可靠或看不到，遇到事故時調(diào)度員就束手無策，調(diào)度指揮系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

任何一次大停電事故都存在多種因素，但應(yīng)找出主要原因，找出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，接受教訓(xùn)，有針對性的采取措施，提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的主要有兩個措施：一是加強(qiáng)建設(shè)和合理安排電網(wǎng)結(jié)構(gòu)；二是采用較完善的安全穩(wěn)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(rèn)為電力系統(tǒng)正常運行及常見的擾動情況應(yīng)由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)保證安全穩(wěn)定，而對于一些較嚴(yán)重和出現(xiàn)概率較低的擾動，采用控制措施是合理的。

根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)220kV供電系統(tǒng)發(fā)生一起因用戶高壓設(shè)備故障引起穩(wěn)控系統(tǒng)動作，導(dǎo)致其他用戶部分生產(chǎn)線因系統(tǒng)電壓低損失負(fù)荷的事件，因安全穩(wěn)控系統(tǒng)正確動作，除損失部分用戶負(fù)荷外，系統(tǒng)保持穩(wěn)定運行。

4 事件描述

A公司三電廠1*1100MW是企業(yè)自備電廠，正常運行帶三期負(fù)荷約770MW，由于開春時，#1發(fā)電機(jī)組地基塌陷，導(dǎo)致#1升壓變高壓側(cè)至220kV#9（2209）間隔盆式絕緣子開裂，SF6氣體泄露，#1發(fā)變組保護(hù)動作跳閘。跳閘前#1機(jī)組出力761MW，致使A公司三電廠穩(wěn)控裝置動作，切除了所帶186MW負(fù)荷，同時，該區(qū)域B公司損失48MW負(fù)荷、C公司損失400MW負(fù)荷、D公司損失5MW負(fù)荷，見圖1（該地區(qū)電網(wǎng)地理位置接線參考圖）。

圖1 該地區(qū)電網(wǎng)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(wěn)控裝置及PMU錄波及數(shù)據(jù)看，跳閘前電網(wǎng)網(wǎng)架斷面負(fù)荷952MW，因A公司三電廠#1機(jī)組跳閘，觸發(fā)A公司三電廠穩(wěn)控策略，當(dāng)A公司三電廠跳閘機(jī)組功率Pg＞300MW,按照過切原則，應(yīng)切除本地負(fù)荷0.2*Pg=0.2×761=152.2MW，實切A公司三電廠186MW負(fù)荷。

同時，在穩(wěn)控裝置動作切除A公司三期186MW用電負(fù)荷后，A公司三期#1發(fā)電機(jī)端三相電流由1 900A最高上升至13000A；近區(qū)220kV電網(wǎng)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(shè)備變頻器、整流設(shè)備自用輔助供電系統(tǒng)斷路器低電壓無延時動作，造成近區(qū)用戶損失部分負(fù)荷。

A公司三電廠穩(wěn)控裝置正確動作，該穩(wěn)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(fā)其它相繼事故。

6 防范措施

⑴針對網(wǎng)架薄弱情況，要求各廠站進(jìn)一步完善事故預(yù)案，組織員工學(xué)習(xí)，定期進(jìn)行應(yīng)急演練;同時國網(wǎng)公司加快周邊樞紐變電站的建設(shè)進(jìn)度，合理布局電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，消除該地區(qū)供電不穩(wěn)定、不可靠的隱患；

⑵按照國網(wǎng)要求定期完善的安全穩(wěn)定控制措施，確保事件事件發(fā)生時正確動作。

⑶對各廠站用電設(shè)備采取定期檢修、維護(hù)、巡檢、培訓(xùn)及保證用電設(shè)備繼電保護(hù)裝置的正常運行，防止保護(hù)誤動，從而降低對電網(wǎng)的沖擊；

⑷針對各廠站供電設(shè)施低壓脫扣保護(hù)無延時導(dǎo)致經(jīng)常性動作，建議對各廠站0.4kV進(jìn)線斷路器失壓脫扣保護(hù)調(diào)整動作時間或退出該保護(hù)。