穩(wěn)定的分類其實(shí)至今為止都沒有一定統(tǒng)一的定論,歐洲和美洲很多都不一樣,有傳統(tǒng)的分類也有現(xiàn)在的分類。姑且按我自己的想法梳理。
電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為三個電量的穩(wěn)定:電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、功角穩(wěn)定。
功角的穩(wěn)定又分為三種:靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。
其中,靜態(tài)穩(wěn)定是系統(tǒng)受到小擾動后系統(tǒng)的穩(wěn)定性;暫態(tài)穩(wěn)定是大擾動后系統(tǒng)在隨后的1-2個周波的穩(wěn)定性;動態(tài)穩(wěn)定是小擾動后或者是大擾動1-2周波后的,并且采取技術(shù)措施后的穩(wěn)定性。
上述三個穩(wěn)定性概念,采用一個碗中放置一個球,用這個球在受到外部作用后是否回到原來的位置來比喻說明:
一個碗中放一個球,當(dāng)這個球受到外部的一個小力量,它就偏離原來位置,如果這個碗高度很矮,矮的像一個盤子,這個球就有可能從碗中掉下來,我們就說這個系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定不足。事實(shí)上,電力系統(tǒng)的小擾動不斷在發(fā)生,碗中的球也就在碗底不斷的在滾動,碗的高度越高,這個系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限就越大,系統(tǒng)也就越穩(wěn)定。
當(dāng)碗中的球受到一個大的外部力量,這個球能否還在碗中就是系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題。提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的最主要措施就是快速的繼電保護(hù)。繼保的作用就相當(dāng)于減少這個外部力量的作用時(shí)間,繼保越快,外力的作用時(shí)間就越短,這個球就不會一下子掉下來。而自動電壓調(diào)節(jié)器此時(shí)作用相當(dāng)于自動改變這個碗的坡度,當(dāng)這個球上升時(shí)增加坡度,當(dāng)下降時(shí)就減少這個坡度,使這個球在碗中滾動幅度迅速減小。
如果這個碗和球之間的摩擦很小,這個球受到擾動后在碗中來回滾動時(shí)間就很長,特別是,如果這個擾動的外力不斷的來回施加,就比如我們不斷的蕩秋千,這個球就永遠(yuǎn)不停的來回滾動甚至掉下來,我們就說這個系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性差。這里的摩擦阻力相當(dāng)于電力系統(tǒng)的阻尼,這個來回不斷施加的外部力量就相當(dāng)于自動電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的負(fù)阻尼。一般來說,自動電壓調(diào)節(jié)器在電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定中起壞作用,產(chǎn)生負(fù)阻尼,使整個系統(tǒng)阻尼減少。當(dāng)我們在自動電壓調(diào)節(jié)器中增添pss裝置,pss就把自動電壓調(diào)節(jié)器原來所產(chǎn)生的負(fù)阻尼變?yōu)檎枘?,相?dāng)于增加碗和球的摩擦系數(shù),使球的滾動幅度快速減小,于是這個系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性就滿足要求。
《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的標(biāo)準(zhǔn)分三級:
第一級標(biāo)準(zhǔn):保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電[對于出現(xiàn)概率較高的單一元件故障,不采取穩(wěn)定控制措施];
第二級標(biāo)準(zhǔn):保持穩(wěn)定運(yùn)行,但允許損失部分負(fù)荷[出現(xiàn)概率較低的嚴(yán)重故障];
第三級標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),必須防止系統(tǒng)崩潰,并盡量減少負(fù)荷損失[出現(xiàn)概率很低的多重性嚴(yán)重事故]。
國網(wǎng)的安全穩(wěn)定三道防線總體上應(yīng)滿足三級標(biāo)準(zhǔn)要求。
繼電保護(hù)是第一道防線,但第一道防線的正確動作并不一定能完全滿足穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的第一級標(biāo)準(zhǔn),例如,一些聯(lián)系相對薄弱的電網(wǎng)連單瞬、單永故障都存在問題,需要采取穩(wěn)定控制措施來提高電網(wǎng)的送電能力;
穩(wěn)定控制系統(tǒng)是基于對電網(wǎng)的穩(wěn)定分析而配置的,它只針對預(yù)想的運(yùn)行方式、預(yù)定的故障類型,如果出現(xiàn)了預(yù)想以外的方式或故障,則穩(wěn)控系統(tǒng)不能保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性,即第二道防線是人們主動出擊采取的措施;
第三道防線則是兜底的,凡是多重故障、預(yù)想之外的事故導(dǎo)致系統(tǒng)失去同步或頻率、電壓異常,由第三道防線的裝置采取控制措施,防止事故擴(kuò)大,防止系統(tǒng)崩潰,即第三道防線是被動應(yīng)對大事故的手段。
電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制階段示意圖如下: