廣東電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器應(yīng)用的現(xiàn)狀與治理

廣東電網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器應(yīng)用的現(xiàn)狀與治理

1.現(xiàn)狀
近年來，各種各樣的配備快速勵磁系統(tǒng)的發(fā)電機投進到電網(wǎng)運行中，從而使系統(tǒng)中很多與機組勵磁系統(tǒng)相關(guān)的低頻振蕩模式（0．2～2．5Hz）的綜合阻尼比受到了削弱或降低，甚至出現(xiàn)了負阻尼，從而導(dǎo)致電網(wǎng)不斷出現(xiàn)負阻尼或弱阻尼低頻振蕩現(xiàn)象，系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行受到威脅，于是國內(nèi)外紛紛采取措施，在電網(wǎng)中大量投進PSS來抑制低頻振蕩，從而加強系統(tǒng)阻尼。目前國內(nèi)大部分電網(wǎng)都有投進PSS，如湖北電網(wǎng)、浙江電網(wǎng)、四川電網(wǎng)；東北、華北電網(wǎng)僅在2001年里分別有數(shù)10臺機組投進了PSS。前蘇聯(lián)地區(qū)電網(wǎng)幾乎所有大機組均按照治理規(guī)定要求投進了PSS。頻譜分析儀| 電池測試儀| 相序表| 萬用表| 功率計| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計| 電表| 鉗表| 高斯計| 電磁場測試儀| 電源供應(yīng)器| 電能質(zhì)量分析儀|
2　廣東省電網(wǎng)投進PSS的必要性分析
　　目前廣東省主網(wǎng)除與粵東、粵東北、粵北、粵西幾個地區(qū)聯(lián)網(wǎng)外，還與云、黔、桂三省、香港特別行政區(qū)的電網(wǎng)聯(lián)接，將來還要與湖南等省電網(wǎng)相連，因此有可能同時存在著多種弱阻尼或負阻尼振蕩模式。據(jù)統(tǒng)計，2002年上半年，廣東省網(wǎng)與南方電網(wǎng)、香港電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)中就記錄下多次低頻振蕩事件。
　　一般來說，每臺機組接進電網(wǎng)都會帶來一個與其相關(guān)密切的振蕩模式，該振蕩模式的阻尼比通常是比較低的，達不到國內(nèi)當前的有關(guān)標準或規(guī)定。廣東省電力試驗研究所根據(jù)2001年的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行了計算，結(jié)果顯示，除了近幾年剛剛投進PSS的青溪水電廠、楓樹壩水電廠和大亞灣核電站的機組阻尼比大于0．1外，其他電廠機組強相關(guān)的振蕩　　模式阻尼比均小于0．1，就連安裝了PSS的沙角B中一些大機組，如抽水蓄能B電廠、珠海發(fā)電廠、沙角C電廠機組的相關(guān)阻尼比均在零四周；蓄能A電廠、新豐江水電廠、長湖水電廠的阻尼比也都小于0．02。按照國內(nèi)目前比較流行的觀點來看，阻尼比小于0．05則屬于弱阻尼，阻尼比大于0．1才屬于強阻尼。國家標準《大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》和《大型汽輪發(fā)電機交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（討論稿）》均規(guī)定阻尼比須大于0．1�？梢姡瑥V東省內(nèi)尚有相當一部分機組的阻尼比有待于進一步進步。
　　PSS是目前已經(jīng)被證實的最有效的阻尼低頻振蕩的方法，也是國際大電網(wǎng)會議推薦的首選措施。因此，我省也應(yīng)該效法國內(nèi)外先進電網(wǎng)的經(jīng)驗，在省內(nèi)的相關(guān)機組上適當安裝或投進PSS，進步與各電廠機組強相關(guān)的振蕩模式的阻尼比，這對于減小與各地區(qū)重要聯(lián)絡(luò)線的功率振蕩幅值、進步機組的抗擾動能力、改善各地區(qū)電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定性，具有明顯的效果。因而也降低了導(dǎo)致電網(wǎng)穩(wěn)定破壞、失往機組或負荷、造成設(shè)備損壞和經(jīng)濟損失的概率，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟效益。這也是國電公司《輸電網(wǎng)安全性評價》的要求，同時也是掛網(wǎng)發(fā)電企業(yè)應(yīng)盡的義務(wù)。
3　廣東省目前PSS投運的現(xiàn)狀和已經(jīng)具備的條件　　
　　1987年，廣東省電網(wǎng)第一次在沙角B廠的2臺350MW機組投進PSS，該PSS是中國電科院、廣東省電力試驗研究所和香港中華電力公司共同研究開發(fā)的裝置。
　　1997年底，廣東省電力試驗研究所獨立完成了楓樹壩水電廠2臺80MW機組的PSS投運試驗，這是廣東省內(nèi)第一次獨立承擔PSS投運試驗�！　�2001年，經(jīng)過近一年的攻關(guān)研究，廣東省電力試驗研究所完成了“實用型PSS參數(shù)設(shè)計與現(xiàn)場試驗方法的研究及應(yīng)用”的科研項目，并在青溪電廠機組上進行了實踐檢驗，獲得圓滿成功，成果達到國內(nèi)先進水平，成為國內(nèi)為數(shù)未幾的幾家全面把握PSS理論及應(yīng)用的單位。為廣東省獨立承擔省內(nèi)機組PSS大規(guī)模投進運行提供了保證。目前，在廣州蓄能水電廠A、B廠的8臺機組上，PSS的推廣應(yīng)用獲得了成功。
在廣東省內(nèi)，有10臺PSS分別投進到沙角B電廠、楓樹壩水電廠、青溪水電廠、大亞灣核電站、嶺澳核電站的機組，廣州蓄能電站A，B廠也分別有4臺PSS機組完成了現(xiàn)場參數(shù)優(yōu)化試驗。
4　目前PSS運行中存在的題目
4．1　標準題目　　
　　對于PSS阻尼比的大小要求題目，學(xué)術(shù)界持有很多不同觀點。按照國內(nèi)目前比較流行的觀點來看，阻尼比小于0．05則屬于弱阻尼，阻尼比大于0．1才屬于強阻尼；也有一部分學(xué)者以為阻尼比偏小一些也可以滿足要求，標準可適當降低。目前國內(nèi)只有一些新國家標準對PSS提出了比較明確的要求。國家標準《大型汽輪發(fā)電機自并勵靜止勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》和《大型汽輪發(fā)電機交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（討論稿）》規(guī)定發(fā)電機的阻尼比應(yīng)該大于0．1。
　　此外，從理論上講，每臺機組的投進都會產(chǎn)生相關(guān)的振蕩模式，同時也會在不同程度上對系統(tǒng)內(nèi)一些原有的振蕩模式產(chǎn)生影響，故有些學(xué)者以為所有的大機組都必須投進PSS（很多省、區(qū)已經(jīng)這樣做），而也有些學(xué)者以為不必將所有的大機組的PSS都投進，而只需將足足數(shù)目的相關(guān)機組投進即可。
　　一般來說，機組只有在投進PSS后，阻尼比才有可能達到0．1的新國標要求。
4．2　治理上的題目
　　從電網(wǎng)的治理層來講，應(yīng)該根據(jù)本省的特點，在有關(guān)的規(guī)定或規(guī)程（例如調(diào)度規(guī)程或電廠上網(wǎng)協(xié)議）中寫進有關(guān)PSS的條款，明確各方的權(quán)、責(zé)、利。同時還應(yīng)該建立相應(yīng)的考核措施和考核體制，在廠網(wǎng)分家的新形勢下，這一點尤其重要，恰恰這一項廣東省內(nèi)目前尚屬空缺，有待改進。
　　有些發(fā)電部分的職員以為：“PSS解決的是電力系統(tǒng)’>電力系統(tǒng)穩(wěn)定的題目，與發(fā)電廠沒有直接關(guān)系”。實在不然，正是由于電廠機組的接進才會在電網(wǎng)中產(chǎn)生相關(guān)的振蕩模式和帶來與其他機組間失步的穩(wěn)定題目。投進PSS首先是進步了機組自身的阻尼比和抗擾動能力，受益者是自己；其次，電網(wǎng)穩(wěn)定了，也為機組的安全可靠發(fā)電提供了保障。因此，各個發(fā)電部分，應(yīng)正確分析題目發(fā)生的根源，主動采取措施，進步機組的動態(tài)穩(wěn)定性。
4．3　運行部分的題目
　　有相當一部分發(fā)電廠，由于對運行職員培訓(xùn)不夠、或?qū)θ粘５倪\行檢驗工作抓的不夠深進細致，對自己的勵磁系統(tǒng)設(shè)備不了解（大多達不到如繼電保護那樣的了解深度），提不出所需的符合實際的勵磁系統(tǒng)模型和參數(shù)，也無法在試驗時根據(jù)試驗單位的要求，對模型中的參數(shù)進行調(diào)整，該題目在使用進口設(shè)備和非線性勵磁的電廠尤其突出。
　　鑒于以上題目，建議各個發(fā)電廠應(yīng)該進一步加強勵磁技術(shù)方面的培訓(xùn)，電網(wǎng)方面也應(yīng)該有相應(yīng)的治理和考核措施出臺。
4．4　勵磁系統(tǒng)模型的題目
　　PSS的設(shè)計、計算和現(xiàn)場試驗需要提供正確的勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，這一點對調(diào)度、設(shè)計和研究部分也是非常重要的。由于模型的推導(dǎo)、建立，理論性較強，受操縱職員水平的限制難以完成，建議各電廠在制定訂貨合同或招標書時，就要明確提出由制造廠提供正確的模型和參數(shù)。目前勵磁調(diào)節(jié)器已經(jīng)微機化，余下少數(shù)也多為集成電路產(chǎn)品，完成這一任務(wù)應(yīng)該不困難。
　　要留意的是有一些廠家提供的與實際情況不相符，只是某一指定工況下的勵磁系統(tǒng)模型。這就要求業(yè)主的技術(shù)職員能夠發(fā)現(xiàn)，與廠家溝通完善。特別要留意的是設(shè)計好的PSS參數(shù)須經(jīng)試驗或?qū)嶋H運行檢驗。
4．5　勵磁系統(tǒng)PSS的性能與分類
　　PSS信號輸進可以分為電磁功率、加速功率、頻率偏差、轉(zhuǎn)速偏差或復(fù)合信號輸進等方式，他們各有特色，應(yīng)用最多的是第一種方式。
　　超前滯后環(huán)節(jié)有1階的、2階的，甚至還有不帶此環(huán)節(jié)的，從PSS優(yōu)化設(shè)計的角度來看，采用2階超前滯后環(huán)節(jié)的PSS性能最好，可調(diào)整的補償角也最大。
　　對于不同的機組，所需的補償角也不同。由于各廠家的設(shè)計水平和思想各不相同，因此相應(yīng)PSS的性能及實用性各不相同。有些廠家的產(chǎn)品是不適合進行大角度補償?shù)�，因此，在產(chǎn)品定貨時，建議各電廠在訂貨合同或招標書中，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的特點提出具體要求。
4．6　PSS的參數(shù)設(shè)計標準題目
　　從理論上來講，PSS要達到點上最優(yōu)補償?shù)男Ч�可以有無數(shù)組解，但這種點上最優(yōu)結(jié)果有可能在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者運行方式發(fā)生較大變化后，效果明顯變差。因此在參數(shù)設(shè)計上應(yīng)該充分考慮本地電網(wǎng)的特點和在有關(guān)頻率帶寬上進行良好的帶寬補償，而
不能僅僅是某一個點上的最優(yōu)補償。
　　建議廣東省電網(wǎng)的PSS設(shè)計要至少滿足在0．3～2．0Hz的頻率帶寬上均能夠提供正阻尼。
4．7　勵磁系統(tǒng)PSS的現(xiàn)場試驗題目
　　根據(jù)國標要求，廠家的產(chǎn)品應(yīng)該具備必要的測試點用以試驗，但有些廠家的產(chǎn)品缺少必要的測點、還有些產(chǎn)品由于原理特殊，在應(yīng)用和檢驗方面尚未有很好、實用的方法。因此我們在設(shè)備訂貨時就應(yīng)該提出在PSS環(huán)節(jié)的輸進、輸出端和勵磁調(diào)節(jié)器的電壓相加點處預(yù)留試驗測點和信號加進點。
5　結(jié)論
　　a）目前在國內(nèi)外，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器已經(jīng)成為進步電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的重要手段，廣東省的低頻振蕩題目也越來越嚴重。因此根據(jù)廣東省電網(wǎng)的特點，在各大板塊的機組中投進PSS是十分必要的。
　　b）在廠網(wǎng)分家的新形勢下，電網(wǎng)的治理層應(yīng)該根據(jù)本省的特點，在有關(guān)的規(guī)定或規(guī)程中寫進有關(guān)PSS的條款，明確各方的權(quán)、責(zé)、利。同時還應(yīng)該建立相應(yīng)的考核措施和考核體制。
　　c）各個發(fā)電部分，也應(yīng)該履行自己對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行應(yīng)盡的義務(wù)，尤其應(yīng)該主動采取措施投進PSS，使阻尼比滿足國標規(guī)定的0．1要求，消除由自身弱阻尼引起的本機振蕩模式。
　　d）發(fā)電廠應(yīng)該在職員培訓(xùn)和日常的運行檢驗方面進一步加強對勵磁工作的治理力度，保證有關(guān)職員對PSS在內(nèi)的勵磁系統(tǒng)（設(shè)備、原理、模型、測試等）技術(shù)的全面把握。
　　e）各電廠在勵磁系統(tǒng)產(chǎn)品定貨時就應(yīng)該充分考慮使其滿足發(fā)電機和電網(wǎng)的各項要求；在訂貨合同或招標書中，應(yīng)該明確要求廠家提供典型的數(shù)學(xué)模型、參數(shù)，并設(shè)計足夠的、滿足試驗需要的丈量點和調(diào)節(jié)點。
　　f）比較具體和正確的勵磁系統(tǒng)模型是PSS參數(shù)設(shè)計和應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、調(diào)度、和研究中所必須的，因此在電網(wǎng)中開展勵磁系統(tǒng)參數(shù)和模型的丈量與辨識方面的研究與應(yīng)用工作，已經(jīng)成為當務(wù)之急。