PDF《1.1 稳定问题的提出和研究内容》

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1 稳定问题的提出和研究内容 1.1.1 电力系统联网的效益

1831 年法拉第发现电磁感应定律,为现代电力工业奠定了基础,人类社会从此进入了 电气化时代,电能逐渐成为被普遍使用的二次能源.最初电力只是在电力生产处附近就地 使用,如1882 年由爱迪生负责建设的世界上第一座正规发电厂,装有

6 台直流发电机共

900 马力① , 通过 110V 电缆供电, 最大送电距离 1.6km, 可供

6200 盏白炽灯照明. 在1885 年和

1890 年分别发明了单相变压器和三相变压器后,1891 年出现了三相交流输电技术, 使电力的远距离输送成为可能,并出现了由发电机、变压器、线路和负荷构成的最简单的 电力系统,如图 1.1 所示.由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄 弱, 因而逐渐出现了多个电源的互联运行, 从而形成了早期的互联电网, 如图 1.2 所示. 图1.1 单电源系统 图1.2 简单互联系统 与图 1.1 所示单电源系统相比,互联电力系统的经济性和安全性都有明显的改善.在 经济性方面,多个地区联网形成大型互联电网后,有利于地区间电力的平衡和经济调度, 有利于安排机组的检修和事故备用容量,有利于协调利用系统中不同类型的一次能源资 源.在安全性方面, 有利于提高系统的抗冲击能力, 实现事故情况下的紧急功率支援, 提高 系统的供电质量,并可以通过对负荷点的多路供电以提高供电可靠性等.由于互联电力系 统所带来的显著效益, 电网互联的规模总体呈现越来越大的趋势. 自20 世纪

80 年代以来,随着我国国民经济的发展,我国的电力系统建设取得了巨 大的进步.在装机容量方面,1987 年我国总装机容量突破

1 亿kW,1995 年达到

2 亿①1马力 =0.735kW.

2 电力系统稳定分析 kW,

2011 年突破

10 亿kW,

2013 年达到 12.57 亿kW 并超过美国成为世界上装机容量最 大的国家.在发电量方面,1995 年我国总发电量突破

1 万亿 kW・h,2006 年达到 2.82 万亿kW・h,居世界第二位,2011 年则达到了 4.71 万亿 kW・h,并超过美国成为世界第一. 伴随着装机容量和发电量的快速上升,我国电网互联规模也在不断发展,目前已形成了华 东、 华中、 华北、 东北、 西北和南方电网等

6 个跨省的大区电网, 并实现了部分大区电网之 间的互联, 形成了实现全国联网的初步格局. 1.1.2 电力系统稳定问题的提出 由于互联电网具有显著的经济效益,因而得到了十分迅速的发展,但它同时也带来了 一些新的问题.随着电网互联范围的不断扩大,系统规模越来越大,运行方式越来越复杂, 保证电力系统正常运行的难度越来越大,同时电网崩溃所带来的后果也越来越严重.在现 代大电网中, 各区域、 各部分互相联系、 密切相关, 在运行过程中互相影响.如果电网结构 不完善,缺少必要的安全措施,或者运行方式不合理,一个局部的轻微扰动 (如负荷波动、 开关跳闸或者短路故障等) 也可能引起大范围的连锁反应,甚至造成大面积的系统瓦解. 电力系统安全稳定分析的目的就是研究电力系统对不同扰动的响应特性和保护控制手段, 是电力系统规划和运行工作中至关重要的组成部分. 在电力系统的发展过程中,对安全稳定问题的认识是经过了大量实践而逐步加深的, 甚至有许多问题是经过惨痛教训才引起人们的足够重视.特别是