在现代电力系统中,频率稳定性是衡量电能质量的重要指标之一。频率稳定性不仅关系到电网运行的稳定性和安全性,而且直接影响电力设备的正常运行和使用寿命。在正常情况下,电网通过调频措施,如一次调频和二次调频,来维持频率稳定。然而,在特定情况下,例如系统发生故障或检修时,电网可能会处于孤网运行状态,此时电网失去了与其他电网的同步连接,从而可能导致电网频率出现大幅振荡。
孤网运行状态下电网频率振荡的主要原因,是失去了中心频率控制能力,各发电机组只能依靠本地的一次调频进行频率调节。在这种情况下,若没有有效的频率控制措施,系统频率很容易超出允许的运行范围,从而对发电机组和用电设备造成损害。因此,研究事故状态下孤网运行的频率控制措施具有重要的实际意义。
汽轮机组的超速保护功能(Overspeed Protection Control, OPC)是提高机组安全性能的关键措施之一。OPC通常在汽轮机转速达到或超过设定的阈值时自动启动,通过快速减少汽轮机的进汽量或切断汽轮机进汽来防止机组超速。在孤网运行状态下,OPC动作相当于一次大量负荷切除,可以迅速降低系统频率,防止因频率过高导致的设备损坏。但是,OPC的频繁动作也可能会导致系统的频率稳定性和暂态稳定性出现新的问题,因此合理配置和协调OPC与其他频率控制措施是解决孤网运行状态下频率振荡问题的关键。
研究提出的机组一次调频、超速保护(OPC)、高频切机之间的协调配合原则和实用化的控制策略,首先需要分析汽轮机超速保护系统(OPC)的动作机理及其对系统频率振荡的影响。通过定量推导OPC与其他保护措施之间的相互配合原理,可以实现不同保护措施之间的有机结合,发挥各自优势,共同维护孤网运行下的频率稳定。
具体实施上,可以根据历史上发生的电网孤网运行事故案例进行分析,例如2006年7月7日贵阳南部电网事故,根据事故特点和系统响应,提出一次调频、OPC和高频切机的配置方案。通过理论和仿真验证,研究可以确保所提出的配置方案在实际应用中有效性和可靠性。同时,还需要研究在送端电网解列后,系统高频运行的安全稳定控制措施,以保证即便在最不利的条件下,系统频率也能够保持在安全的范围内。
孤网运行是电力系统中一种特殊运行状态,其频率稳定性的控制与普通的电网稳定性控制存在差异。在事故状态下,孤网运行的动态频率异常可能并不会表现为传统意义上的失步,而是可能表现为整个孤网中的所有发电机组同步运行,但由于缺乏其他电网的支撑,频率稳定性问题将更加突出。因此,在事故状态下解列后的孤立电网中,切机和切负荷预决策不应该仅基于传统暂态稳定性的判据,而是需要综合考虑频率稳定性的影响。
此外,文中提及的作者邓婧是从事电力系统稳定与控制研究的硕士研究生,对频率控制领域有着深入的研究,并在相关领域发表过多篇研究成果。本文的研究得到了国家自然科学基金、国家科技支撑计划项目以及高等学校博士学科点基金的资助,这显示了本研究的重要性和实践意义。
超速保护器(OPC)作为数字式电气液压(DEH)调节系统的重要组成部分,确保了热动系统(汽轮机及调速系统)在故障状态下的安全性。其重要性在于能够快速响应系统频率变化,通过控制手段防止机组过速,从而保护整个发电设备。
孤网运行状态下的频率控制是一个复杂的系统工程,需要考虑诸多因素,如频率稳定性、暂态稳定性、一次调频、OPC、高频切机等因素,并将这些因素协调配合,以实现最佳的频率控制效果。随着电力系统自动化水平的提升和控制技术的不断进步,未来的频率控制策略将更加精细和智能化,能够更有效地应对各种复杂情况下的频率稳定性问题。