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(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)投進(jìn)到電網(wǎng)運(yùn)行中，從而使系統(tǒng)中很多與機(jī)組勵(lì)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(fù)阻尼，從而導(dǎo)致電網(wǎng)不斷出現(xiàn)負(fù)阻尼或弱阻尼低頻振蕩現(xiàn)象，系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)PSS來抑制低頻振蕩，從而加強(qiáng)系統(tǒng)阻尼。目前國內(nèi)大部分電網(wǎng)都有投進(jìn)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(tái)機(jī)組投進(jìn)了PSS。前蘇聯(lián)地區(qū)電網(wǎng)幾乎所有大機(jī)組均按照治理規(guī)定要求投進(jìn)了PSS。頻譜分析儀| 電池測試儀| 相序表| 萬用表| 功率計(jì)| 示波器| 電阻測試儀| 電阻計(jì)| 電表| 鉗表| 高斯計(jì)| 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(jìn)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(gè)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(shí)存在著多種弱阻尼或負(fù)阻尼振蕩模式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(tái)機(jī)組接進(jìn)電網(wǎng)都會(huì)帶來一個(gè)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(dá)不到國內(nèi)當(dāng)前的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。廣東省電力試驗(yàn)研究所根據(jù)2001年的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示，除了近幾年剛剛投進(jìn)PSS的青溪水電廠、楓樹壩水電廠和大亞灣核電站的機(jī)組阻尼比大于0．1外，其他電廠機(jī)組強(qiáng)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(jī)組，如抽水蓄能B電廠、珠海發(fā)電廠、沙角C電廠機(jī)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(diǎn)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(qiáng)阻尼。國家標(biāo)準(zhǔn)《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》和《大型汽輪發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)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(dāng)一部分機(jī)組的阻尼比有待于進(jìn)一步進(jìn)步。
　　PSS是目前已經(jīng)被證實(shí)的最有效的阻尼低頻振蕩的方法，也是國際大電網(wǎng)會(huì)議推薦的首選措施。因此，我省也應(yīng)該效法國內(nèi)外先進(jìn)電網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)，在省內(nèi)的相關(guān)機(jī)組上適當(dāng)安裝或投進(jìn)PSS，進(jìn)步與各電廠機(jī)組強(qiáng)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(jìn)步機(jī)組的抗擾動(dòng)能力、改善各地區(qū)電網(wǎng)的動(dòng)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(jī)組或負(fù)荷、造成設(shè)備損壞和經(jīng)濟(jì)損失的概率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。這也是國電公司《輸電網(wǎng)安全性評價(jià)》的要求，同時(shí)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(yùn)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(tái)350MW機(jī)組投進(jìn)PSS，該P(yáng)SS是中國電科院、廣東省電力試驗(yàn)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(yàn)研究所獨(dú)立完成了楓樹壩水電廠2臺(tái)80MW機(jī)組的PSS投運(yùn)試驗(yàn)，這是廣東省內(nèi)第一次獨(dú)立承擔(dān)PSS投運(yùn)試驗(yàn)�！　�2001年，經(jīng)過近一年的攻關(guān)研究，廣東省電力試驗(yàn)研究所完成了“實(shí)用型PSS參數(shù)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場試驗(yàn)方法的研究及應(yīng)用”的科研項(xiàng)目，并在青溪電廠機(jī)組上進(jìn)行了實(shí)踐檢驗(yàn)，獲得圓滿成功，成果達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)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(dú)立承擔(dān)省內(nèi)機(jī)組PSS大規(guī)模投進(jìn)運(yùn)行提供了保證。目前，在廣州蓄能水電廠A、B廠的8臺(tái)機(jī)組上，PSS的推廣應(yīng)用獲得了成功。
在廣東省內(nèi)，有10臺(tái)PSS分別投進(jìn)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(jī)組，廣州蓄能電站A，B廠也分別有4臺(tái)PSS機(jī)組完成了現(xiàn)場參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。
4　目前PSS運(yùn)行中存在的題目
4．1　標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)。按照國內(nèi)目前比較流行的觀點(diǎn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低。目前國內(nèi)只有一些新國家標(biāo)準(zhǔn)對PSS提出了比較明確的要求。國家標(biāo)準(zhǔn)《大型汽輪發(fā)電機(jī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)條件》和《大型汽輪發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（討論稿）》規(guī)定發(fā)電機(jī)的阻尼比應(yīng)該大于0．1。
　　此外，從理論上講，每臺(tái)機(jī)組的投進(jìn)都會(huì)產(chǎn)生相關(guān)的振蕩模式，同時(shí)也會(huì)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(jī)組都必須投進(jìn)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(jī)組的PSS都投進(jìn)，而只需將足足數(shù)目的相關(guān)機(jī)組投進(jìn)即可。
　　一般來說，機(jī)組只有在投進(jìn)PSS后，阻尼比才有可能達(dá)到0．1的新國標(biāo)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(diǎn)，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(jìn)有關(guān)PSS的條款，明確各方的權(quán)、責(zé)、利。同時(shí)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(diǎn)尤其重要，恰恰這一項(xiàng)廣東省內(nèi)目前尚屬空缺，有待改進(jìn)。
　　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(shí)在不然，正是由于電廠機(jī)組的接進(jìn)才會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生相關(guān)的振蕩模式和帶來與其他機(jī)組間失步的穩(wěn)定題目。投進(jìn)PSS首先是進(jìn)步了機(jī)組自身的阻尼比和抗擾動(dòng)能力，受益者是自己；其次，電網(wǎng)穩(wěn)定了，也為機(jī)組的安全可靠發(fā)電提供了保障。因此，各個(gè)發(fā)電部分，應(yīng)正確分析題目發(fā)生的根源，主動(dòng)采取措施，進(jìn)步機(jī)組的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
4．3　運(yùn)行部分的題目
　　有相當(dāng)一部分發(fā)電廠，由于對運(yùn)行職員培訓(xùn)不夠、或?qū)θ粘５倪\(yùn)行檢驗(yàn)工作抓的不夠深進(jìn)細(xì)致，對自己的勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)備不了解（大多達(dá)不到如繼電保護(hù)那樣的了解深度），提不出所需的符合實(shí)際的勵(lì)磁系統(tǒng)模型和參數(shù)，也無法在試驗(yàn)時(shí)根據(jù)試驗(yàn)單位的要求，對模型中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，該題目在使用進(jìn)口設(shè)備和非線性勵(lì)磁的電廠尤其突出。
　　鑒于以上題目，建議各個(gè)發(fā)電廠應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)勵(lì)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(tái)。
4．4　勵(lì)磁系統(tǒng)模型的題目
　　PSS的設(shè)計(jì)、計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)需要提供正確的勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，這一點(diǎn)對調(diào)度、設(shè)計(jì)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(qiáng)，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(biāo)書時(shí)，就要明確提出由制造廠提供正確的模型和參數(shù)。目前勵(lì)磁調(diào)節(jié)器已經(jīng)微機(jī)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(shí)際情況不相符，只是某一指定工況下的勵(lì)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(jì)好的PSS參數(shù)須經(jīng)試驗(yàn)或?qū)嶋H運(yùn)行檢驗(yàn)。
4．5　勵(lì)磁系統(tǒng)PSS的性能與分類
　　PSS信號輸進(jìn)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(jìn)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(jì)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(bǔ)償角也最大。
　　對于不同的機(jī)組，所需的補(bǔ)償角也不同。由于各廠家的設(shè)計(jì)水平和思想各不相同，因此相應(yīng)PSS的性能及實(shí)用性各不相同。有些廠家的產(chǎn)品是不適合進(jìn)行大角度補(bǔ)償?shù)�，因此，在產(chǎn)品定貨時(shí)，建議各電廠在訂貨合同或招標(biāo)書中，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)提出具體要求。
4．6　PSS的參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)題目
　　從理論上來講，PSS要達(dá)到點(diǎn)上最優(yōu)補(bǔ)償?shù)男Ч�可以有無數(shù)組解，但這種點(diǎn)上最優(yōu)結(jié)果有可能在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)或者運(yùn)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(jì)上應(yīng)該充分考慮本地電網(wǎng)的特點(diǎn)和在有關(guān)頻率帶寬上進(jìn)行良好的帶寬補(bǔ)償，而
不能僅僅是某一個(gè)點(diǎn)上的最優(yōu)補(bǔ)償。
　　建議廣東省電網(wǎng)的PSS設(shè)計(jì)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(lì)磁系統(tǒng)PSS的現(xiàn)場試驗(yàn)題目
　　根據(jù)國標(biāo)要求，廠家的產(chǎn)品應(yīng)該具備必要的測試點(diǎn)用以試驗(yàn)，但有些廠家的產(chǎn)品缺少必要的測點(diǎn)、還有些產(chǎn)品由于原理特殊，在應(yīng)用和檢驗(yàn)方面尚未有很好、實(shí)用的方法。因此我們在設(shè)備訂貨時(shí)就應(yīng)該提出在PSS環(huán)節(jié)的輸進(jìn)、輸出端和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的電壓相加點(diǎn)處預(yù)留試驗(yàn)測點(diǎn)和信號加進(jìn)點(diǎn)。
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(jìn)步電力系統(tǒng)動(dòng)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(yán)重。因此根據(jù)廣東省電網(wǎng)的特點(diǎn)，在各大板塊的機(jī)組中投進(jìn)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(diǎn)，在有關(guān)的規(guī)定或規(guī)程中寫進(jìn)有關(guān)PSS的條款，明確各方的權(quán)、責(zé)、利。同時(shí)還應(yīng)該建立相應(yīng)的考核措施和考核體制。
　　c）各個(gè)發(fā)電部分，也應(yīng)該履行自己對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)盡的義務(wù)，尤其應(yīng)該主動(dòng)采取措施投進(jìn)PSS，使阻尼比滿足國標(biāo)規(guī)定的0．1要求，消除由自身弱阻尼引起的本機(jī)振蕩模式。
　　d）發(fā)電廠應(yīng)該在職員培訓(xùn)和日常的運(yùn)行檢驗(yàn)方面進(jìn)一步加強(qiáng)對勵(lì)磁工作的治理力度，保證有關(guān)職員對PSS在內(nèi)的勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)品定貨時(shí)就應(yīng)該充分考慮使其滿足發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的各項(xiàng)要求；在訂貨合同或招標(biāo)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(jì)足夠的、滿足試驗(yàn)需要的丈量點(diǎn)和調(diào)節(jié)點(diǎn)。
　　f）比較具體和正確的勵(lì)磁系統(tǒng)模型是PSS參數(shù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、調(diào)度、和研究中所必須的，因此在電網(wǎng)中開展勵(lì)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(dāng)務(wù)之急。