发电机组跳闸引起电网稳控系统动作的分析

张 伟 李 佩

（①新疆众和股份有限公司 乌鲁木齐 830013 ②国网阿勒泰供电公司 阿勒泰 836000）

1 前言

电网安全防御体系应包含系统合理的一次网架、优质的一次设备、健全的三道防线、良好的调度运行及管理等方面，它是一个系统工程，从一次、二次、运行、管理多个方面去解决电网的安全问题。随着电力系统的发展，电网规模的不断扩大、结构的复杂化，以及一系列新技术的应用和资金的投入，电力系统安全防御体系也在不断完善，其功能也在逐步提高。

《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受大扰动能力的标准分三级：

第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电[对出现概率较高的单一元件故障,不稳定控制措施]；

第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷[对于出现概率较低的严重故障]；

第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃，并尽量减少负荷损失[对于出现概率很低的多重性事故]。

2 安全稳定控制系统在电网防御体系中的地位

电网可能发生的大扰动事故通常设三道防线：

第一道防线：在电力系统正常状态下，通过预防性试验保持其充裕性和安全性（足够的稳定裕度），发生故障时由性能良好的继电保护装置构成，确保快速、正确切除电力系统的故障元件，防止系统失去稳定。

第二道防线：由电力系统安全稳定控制系统及切机、切负荷等稳定控制措施构成，对预先考虑到的存在稳定问题的故障（事故）进行检测、判断和实施控制，防止系统失去稳定（包括热稳定）。

第三道防线：由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成，当电力系统发生失步振荡、频率异常、电压异常等事故时，采取解列、切负荷、切机等控制措施，防止系统崩溃，避免出现大面积停电。

第三道防线一般不针对特定的运行方式与故障形态，宜分散、就地配置。针对上述存在问题，应该统筹规划，不断加强电力系统安全防御体系。

3 电网事故的主要原因及防范措施

3.1 继电保护的不正确动作

⑴线路继电保护距离三段的定值不能有效躲过短时严重过负荷时，保护的跳闸将引起线路的相继开断，使事故扩大为大停电局面。北美的“8.14”事故初期就出现这种情况，中国“7.1”事故中220kV线路的接连跳闸也有这种情况。

⑵线路继电保护的振荡闭锁不完善，导致系统在失步振荡过程中丝带合法无序的跳闸，使系统四分五裂，残局难以收拾。

⑶继电保护拒动（含故障点落在死区、直流电源消失等）或断路器跳不开（失灵），保护越级无选择跳闸，使事故扩大（如上海07年“1027”事故）。

3.2 稳定控制措施不力

⑴对于可能出现的严重事故缺乏应对措施：如在N-2或N-3事故时没有设置稳定控制装置或控制系统；稳定控制装置或控制系统实施的控制量不够。

⑵在线路严重过负荷时没有采取消除措施。

⑶功率缺额太大时没有采取联动切负荷的措施，低频减负荷设置不当，引起频率崩溃。

⑷系统失去稳定时解列控制措施不完善或解列点设置不恰当，甚至没有专用的解列装置，以致失步事故发生时不能做到有计划的解列，任由事态自由发展。

⑸低压减负荷方案不当，如动作延时未完长，动作电压偏低，大潮流时没有联切档案库联解措施。

3.3 电网安全稳定运行状态的监测和预警

缺乏对电网安全稳定运行状态的监测和预警手段，一些大事故之前电力系统的运行状态多处于不良状态，但由于缺少监测手段，调度员在事故前往往不了解事态的严重性，未能及时调整方式、限制潮流，使输送潮流与稳定允许水平相适应。

3.4 调度指挥系统

调度过分依靠计算机系统，一旦计算机系统故障，造成信息不可靠或看不到，遇到事故时调度员就束手无策，调度指挥系统处于瘫痪状态。

任何一次大停电事故都存在多种因素，但应找出主要原因，找出电网的薄弱环节，接受教训，有针对性的采取措施，提高电力系统安全稳定的主要有两个措施：一是加强建设和合理安排电网结构；二是采用较完善的安全稳定控制措施。第一种投资一般很大，但能可靠的在各种条件下提高安全性；后者所需资金较少，但可信赖程度稍差。普遍认为电力系统正常运行及常见的扰动情况应由电网结构保证安全稳定，而对于一些较严重和出现概率较低的扰动，采用控制措施是合理的。

根据当地电网220kV供电系统发生一起因用户高压设备故障引起稳控系统动作，导致其他用户部分生产线因系统电压低损失负荷的事件，因安全稳控系统正确动作，除损失部分用户负荷外，系统保持稳定运行。

4 事件描述

A公司三电厂1*1100MW是企业自备电厂，正常运行带三期负荷约770MW，由于开春时，#1发电机组地基塌陷，导致#1升压变高压侧至220kV#9（2209）间隔盆式绝缘子开裂，SF6气体泄露，#1发变组保护动作跳闸。跳闸前#1机组出力761MW，致使A公司三电厂稳控装置动作，切除了所带186MW负荷，同时，该区域B公司损失48MW负荷、C公司损失400MW负荷、D公司损失5MW负荷，见图1（该地区电网地理位置接线参考图）。

图1 该地区电网地理位置接线参考图

5 事件安全自动装置动作评价

本次事件从各场站稳控装置及PMU录波及数据看，跳闸前电网网架断面负荷952MW，因A公司三电厂#1机组跳闸，触发A公司三电厂稳控策略，当A公司三电厂跳闸机组功率Pg＞300MW,按照过切原则，应切除本地负荷0.2*Pg=0.2×761=152.2MW，实切A公司三电厂186MW负荷。

同时，在稳控装置动作切除A公司三期186MW用电负荷后，A公司三期#1发电机端三相电流由1 900A最高上升至13000A；近区220kV电网枢纽变电站、B公司、C公司、D公司变电站因A公司母线短路，瞬间电压均低至76kV（线电压）左右，由于化工设备变频器、整流设备自用辅助供电系统断路器低电压无延时动作，造成近区用户损失部分负荷。

A公司三电厂稳控装置正确动作，该稳控动作成功防止了事故后断面过载，避免了线路长期过载引发其它相继事故。

6 防范措施

⑴针对网架薄弱情况，要求各厂站进一步完善事故预案，组织员工学习，定期进行应急演练;同时国网公司加快周边枢纽变电站的建设进度，合理布局电网结构，消除该地区供电不稳定、不可靠的隐患；

⑵按照国网要求定期完善的安全稳定控制措施，确保事件事件发生时正确动作。

⑶对各厂站用电设备采取定期检修、维护、巡检、培训及保证用电设备继电保护装置的正常运行，防止保护误动，从而降低对电网的冲击；

⑷针对各厂站供电设施低压脱扣保护无延时导致经常性动作，建议对各厂站0.4kV进线断路器失压脱扣保护调整动作时间或退出该保护。