黃幼茹

(全國電力安全專家委員會，北京 100031)

4 防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故編制說明

4.1 總體說明

本章針對當(dāng)前電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，以及電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的新問題，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、基建安裝和運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)提出防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故的措施。本次修編在原《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》(2000年)和《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》(修訂版)的基礎(chǔ)上，參考并引用了近幾年新頒布的國家、行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。對原條文中已不適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際情況的條款進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充。修改后的“防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故”分為電源、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定分析及管理、二次設(shè)備和無功電壓等五大部分。

本章是依據(jù)國家、行業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及各電力企業(yè)歷年來關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定而編制的。編制中參考了各單位防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞的行之有效的各種措施，汲取了各地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。本反事故措施按照“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，以“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”為原則，結(jié)合當(dāng)前已出現(xiàn)的事故特點(diǎn)，明確了當(dāng)前防止電網(wǎng)穩(wěn)定破壞發(fā)生的重點(diǎn)技術(shù)措施。

4.2 條文重點(diǎn)說明

4.2.1 關(guān)于電源部分

在原條文的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了以下內(nèi)容。

(1)突出了“電網(wǎng)中電源的布局、裝機(jī)容量應(yīng)滿足分層、分區(qū)建設(shè)的原則，并注意加強(qiáng)受端電網(wǎng)的電壓支撐”的原則，并要求電源布點(diǎn)時應(yīng)綜合考慮地區(qū)受電需求、動態(tài)無功支撐需求、相關(guān)政策等的影響。

(2)將原《二十五項(xiàng)反措》中關(guān)于受電通道的論述歸入4.1.1條款，結(jié)合特高壓電網(wǎng)建設(shè)和各電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況，重點(diǎn)考慮以下因素：一是特高壓輸電通道建成后，該通道輸送容量將超過原規(guī)定值；二是按原規(guī)定要求，嚴(yán)重缺乏支撐電源的受端系統(tǒng)將需要6～7個受電通道，電網(wǎng)利用率可能過低；三是即使電網(wǎng)物理上能滿足原規(guī)定要求，但很多運(yùn)行方式也無法滿足，對電網(wǎng)運(yùn)行限制太大。因此修編后將條文修改為“合理規(guī)劃電源接入點(diǎn)。受端系統(tǒng)應(yīng)具有多個方向的多條受電通道，電源點(diǎn)應(yīng)合理分散接入，每個獨(dú)立輸電通道的輸送電力不宜超過受端系統(tǒng)最大負(fù)荷的10 %～15 %，并保證失去任一通道時不影響電網(wǎng)安全運(yùn)行和受端系統(tǒng)可靠供電。”對規(guī)模較小、與主網(wǎng)聯(lián)系比較弱的電網(wǎng)，執(zhí)行10 %～15 %的要求；對聯(lián)系緊密、裝機(jī)容量較大的電網(wǎng)，執(zhí)行失去任一通道時不影響電網(wǎng)安全運(yùn)行和受端系統(tǒng)可靠供電的要求。

(3)針對點(diǎn)對網(wǎng)等特殊接線下對機(jī)組的特殊要求，提出了“對于點(diǎn)對網(wǎng)、大電源遠(yuǎn)距離外送等有特殊穩(wěn)定要求的情況，應(yīng)開展勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)影響等專題研究，研究結(jié)果用于指導(dǎo)勵磁系統(tǒng)的選型”的規(guī)定。

(4)針對當(dāng)前風(fēng)電等可再生能源蓬勃發(fā)展的現(xiàn)實(shí)，增加了對風(fēng)電和分布式電源的要求。

4.2.2 關(guān)于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)部分

(1)考慮到當(dāng)前電網(wǎng)遇到短路電流超標(biāo)等問題，突出了“電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)籌考慮、合理布局，按照‘分層協(xié)調(diào)發(fā)展’、‘分區(qū)供電’與‘加強(qiáng)受端電網(wǎng)建設(shè)’等規(guī)劃思路，控制電網(wǎng)短路電流在合理范圍”的要求。

(2)針對特高壓輸電線路的建設(shè)，提出了“加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，制定完備的電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施計(jì)劃，盡快強(qiáng)化電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，重點(diǎn)加強(qiáng)特高壓電網(wǎng)建設(shè)和配電網(wǎng)完善工作，確保電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行靈活、堅(jiān)強(qiáng)可靠和協(xié)調(diào)發(fā)展”的要求。

(3)強(qiáng)調(diào)了基建階段應(yīng)避免非正常方式影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求和加強(qiáng)設(shè)計(jì)、設(shè)備定貨、監(jiān)造、出廠驗(yàn)收、施工、調(diào)試和投運(yùn)全過程的質(zhì)量管理的要求。

(4)針對受端電網(wǎng)負(fù)荷密度高、負(fù)荷性質(zhì)等因素，考慮萬一發(fā)生事故影響可靠供電的情況，提出了“受端電網(wǎng)330 kV及以上變電站設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮1臺變壓器停運(yùn)后對地區(qū)供電的影響，必要時一次投產(chǎn)2臺或更多臺變壓器”的要求。需要說明的是，當(dāng)受端電網(wǎng)以220 kV為主要網(wǎng)架時，亦可參照本條執(zhí)行。

(5)考慮到電網(wǎng)規(guī)劃的重要性，提出了“電網(wǎng)發(fā)展速度應(yīng)適當(dāng)超前電源建設(shè)，規(guī)劃電網(wǎng)應(yīng)考慮留有一定的裕度，為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力市場的發(fā)展等提供物質(zhì)基礎(chǔ)，以提供更大范圍的資源優(yōu)化配置的能力，滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求”和“在系統(tǒng)可研設(shè)計(jì)階段，應(yīng)考慮所設(shè)計(jì)的電網(wǎng)和電源送出線路的輸送能力在滿足生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上留有一定的裕度”的要求。

(6)提出了根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展情況適時編制或調(diào)整“黑啟動”方案及調(diào)度實(shí)施方案，并落實(shí)到電網(wǎng)、電廠各單位的要求。

4.2.3 關(guān)于穩(wěn)定分析及管理部分

(1)條文編寫強(qiáng)調(diào)了數(shù)學(xué)模型的重要性。要求嚴(yán)格按照相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)定的要求，加強(qiáng)有關(guān)計(jì)算模型、參數(shù)的研究和實(shí)測工作，并據(jù)此建立系統(tǒng)計(jì)算的各種元件、控制裝置以及負(fù)荷的模型和參數(shù)。

(2)強(qiáng)調(diào)了在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，應(yīng)加大規(guī)劃階段系統(tǒng)分析深度，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有關(guān)穩(wěn)定計(jì)算中，發(fā)電機(jī)組均應(yīng)采用詳細(xì)模型，以正確反映系統(tǒng)動態(tài)特性。

(3)修編中強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)電網(wǎng)在線安全穩(wěn)定分析與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，通過科技手段提高電網(wǎng)運(yùn)行決策的時效性和預(yù)警預(yù)控能力。

4.2.4 關(guān)于二次設(shè)備部分

(1)強(qiáng)調(diào)了二次系統(tǒng)規(guī)劃的重要性，通過二次規(guī)劃，提高二次系統(tǒng)的可靠性。

(2)按照繼電保護(hù)部分的修編成果，對原文中涉及繼電保護(hù)的描述進(jìn)行了調(diào)整。特別是對繼電保護(hù)雙重化的范圍進(jìn)行了明確定義。

(3)對失步解列、低頻、低壓解列等安全穩(wěn)定控制裝置提出了具體要求。

(4)強(qiáng)調(diào)了安全自動裝置的驗(yàn)收環(huán)節(jié)，防止因局部軟件或控制邏輯問題導(dǎo)致安全自動裝置不正確動作。

4.2.5 關(guān)于無功電壓部分

(1)按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和部分企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的提法，對原文進(jìn)行了調(diào)整。

(2)強(qiáng)調(diào)了提高無功電壓自動控制水平的必要性，條文中突出了推廣應(yīng)用AVC無功電壓控制系統(tǒng)的作用。

(3)按照無功“分層分區(qū)、就地平衡”的原則，對發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力和用戶的功率因數(shù)控制提出了要求。

4.3 征求意見及采納情況

征求意見稿“防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故”部分收到反饋意見和建議9條，采納和部分采納4條，未采納5條。未采納的原因主要有3點(diǎn)：

(1)提出的意見或建議過于局限于某一局部問題，且內(nèi)容過于詳細(xì)，不便于寫入反措；

(2)所提出的意見或建議已在修編的二十五項(xiàng)反措其他章節(jié)中有具體表述；

(3)提出的意見屬于局部地區(qū)的應(yīng)用特例，不宜在全國范圍內(nèi)采用或推廣。

5 防止機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)及風(fēng)電大面積脫網(wǎng)事故編制說明

5.1 總體說明

“防止機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)及風(fēng)電大面積脫網(wǎng)事故” 部分為本次修訂增加的內(nèi)容，本章針對電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢以及電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的新問題，參考并引用了《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》、新頒布的國家、行業(yè)和公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、基建安裝和運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)，提出防止機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)及風(fēng)電大面積脫網(wǎng)事故的措施。

5.2 條文重點(diǎn)說明

(1)根據(jù)DL/T 279—2012《發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程》，在5.1.2條款要求“發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)裝置須經(jīng)認(rèn)證的檢測中心的入網(wǎng)檢測合格，掛網(wǎng)試運(yùn)行半年以上，形成入網(wǎng)勵磁調(diào)節(jié)器軟件版本，才能進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行?！?/p>

(2)根據(jù)Q/GDW 684—2011《電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置(PSS)運(yùn)行管理規(guī)定》，在5.1.3條款要求“根據(jù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要，200 MW及以上容量的火力發(fā)電機(jī)組和50 MW及以上容量的水輪發(fā)電機(jī)組，或接入220 kV電壓等級及以上的同步發(fā)電機(jī)組應(yīng)配置 PSS?！?/p>

(3)根據(jù)DL/T 1040-2007《電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則》，在5.1.4條款要求“發(fā)電機(jī)應(yīng)具備進(jìn)相運(yùn)行能力。100 MW及以上火電機(jī)組在額定出力時，功率因數(shù)應(yīng)能達(dá)到-0.97～-0.95?！?/p>

(4)在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)組應(yīng)具備一定的抵御故障沖擊的能力，所以發(fā)電機(jī)組失步運(yùn)行屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運(yùn)行狀態(tài)，要求發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有一定的的耐受帶勵磁失步振蕩的能力和頻率異常運(yùn)行的能力。在5.1.5條款要求“新投產(chǎn)的大型汽輪發(fā)電機(jī)應(yīng)具有一定的耐受帶勵磁失步振蕩的能力”；“為防止頻率異常時發(fā)生電網(wǎng)崩潰事故，發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有必要的頻率異常運(yùn)行能力?！痹?.1.18條款要求“發(fā)電廠應(yīng)制訂完備的發(fā)電機(jī)帶勵磁失步振蕩故障的應(yīng)急措施，并按有關(guān)規(guī)定做好保護(hù)定值整定?！?/p>

(5)根據(jù)GB/T 7409.3-2008《同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)大、中型同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)技術(shù)條件》，在5.1.7條款要求“發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)應(yīng)具備一定的過負(fù)荷能力”。

(6)500 kV串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)的成熟應(yīng)用，一方面，提高了電網(wǎng)輸送能力；另一方面，對直接連接的大容量汽輪發(fā)電機(jī)存在次同步諧振(SSR)的問題，特別是當(dāng)送端無連接有非串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)木€路送電或不帶有地區(qū)負(fù)荷時，情況尤為嚴(yán)重。在5.1.8條款要求“發(fā)電廠應(yīng)準(zhǔn)確掌握有串聯(lián)補(bǔ)償電容器送出線路以及送出線路與直流換流站相連的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭轉(zhuǎn)振動頻率，并做好抑制和預(yù)防機(jī)組次同步諧振和振蕩措施，同時應(yīng)裝設(shè)機(jī)組軸系扭振保護(hù)裝置，協(xié)助電網(wǎng)管理部門共同防止次同步諧振。”

(7)根據(jù)DL/T 279—2012《發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)調(diào)度管理規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)，在5.1.10條款要求“發(fā)電廠應(yīng)根據(jù)有關(guān)調(diào)度部門的電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算分析要求，開展勵磁系統(tǒng)(包括PSS)、調(diào)速系統(tǒng)、原動機(jī)的建模及參數(shù)實(shí)測工作，實(shí)測建模報(bào)告需通過有資質(zhì)試驗(yàn)單位的審核，并將試驗(yàn)報(bào)告報(bào)有關(guān)調(diào)度部門?！?/p>

(8)根據(jù)國標(biāo)GB/T 7409.3細(xì)化對PSS整定參數(shù)的特性要求，在5.1.12條款要求“發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)正常應(yīng)投入發(fā)電機(jī)自動電壓調(diào)節(jié)器(機(jī)端電壓恒定的控制方式)運(yùn)行，PSS裝置正常必須置入投運(yùn)狀態(tài)，勵磁系統(tǒng)(包括PSS)的整定參數(shù)應(yīng)適應(yīng)跨區(qū)交流互聯(lián)電網(wǎng)不同聯(lián)網(wǎng)方式運(yùn)行要求，對 0.1～2.0 Hz系統(tǒng)振蕩頻率范圍的低頻振蕩模式應(yīng)能提供正阻尼。”

(9)在保障電源安全的基礎(chǔ)上，在電源能力的范圍內(nèi)，充分發(fā)揮電源對電網(wǎng)安全的支撐能力,提升“網(wǎng)源協(xié)調(diào)”水平。在5.1.14條款要求“發(fā)電機(jī)組低頻保護(hù)定值可按汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)制造廠有關(guān)規(guī)定進(jìn)行整定，低頻保護(hù)定值應(yīng)低于系統(tǒng)低頻減載的最低一級定值，機(jī)組低電壓保護(hù)定值應(yīng)低于系統(tǒng)(或所在地區(qū))低壓減載的最低一級定值?！痹?.1.20條款要求“電網(wǎng)發(fā)生事故引起發(fā)電廠高壓母線電壓、頻率等異常時，電廠重要輔機(jī)保護(hù)不應(yīng)先于主機(jī)保護(hù)動作，以免切除輔機(jī)造成發(fā)電機(jī)組停運(yùn)?！?/p>

(10)根據(jù)Q/GDW 669-2011《火力發(fā)電機(jī)組一次調(diào)頻試驗(yàn)導(dǎo)則》，在5.1.15.2條款要求“新投產(chǎn)機(jī)組和在役機(jī)組大修、通流改造、DEH或DCS 控制系統(tǒng)改造及運(yùn)行方式改變后，發(fā)電廠應(yīng)向相應(yīng)調(diào)度部門交付由技術(shù)監(jiān)督部門或有資質(zhì)的試驗(yàn)單位完成的一次調(diào)頻性能試驗(yàn)報(bào)告，以確保機(jī)組一次調(diào)頻功能長期安全、穩(wěn)定運(yùn)行?！?/p>

(11)根據(jù)近年來電網(wǎng)中發(fā)生的幾起振蕩事故的部分原因是，火力發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)門特性參數(shù)與一次調(diào)頻功能和AGC調(diào)度方式不匹配，在5.1.15.3條款要求“發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中的汽輪機(jī)調(diào)門特性參數(shù)應(yīng)與一次調(diào)頻功能和AGC調(diào)度方式相匹配。在閥門大修后或發(fā)現(xiàn)兩者不匹配時，應(yīng)進(jìn)行汽輪機(jī)調(diào)門特性參數(shù)測試及優(yōu)化整定，確保機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的安全性?！?/p>

(12)總結(jié)近年來電網(wǎng)發(fā)生的多次低勵限制動作后機(jī)組異常振蕩以及勵磁調(diào)節(jié)器AVR入網(wǎng)檢測發(fā)現(xiàn)的問題，在5.1.16.2條款要求“并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的低勵限制輔助環(huán)節(jié)功能參數(shù)應(yīng)按照電網(wǎng)運(yùn)行的要求進(jìn)行整定和試驗(yàn)，與電壓控制主環(huán)合理配合，確保在低勵限制動作后發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。”

(13)發(fā)電機(jī)組失磁異步運(yùn)行屬于應(yīng)避免而又不可能完全排除的非正常運(yùn)行狀態(tài)，其能力及限值與電網(wǎng)容量、機(jī)組容量等因素有關(guān)，在5.1.19條款提出相關(guān)要求。

(14)根據(jù)國標(biāo)GB/T 1996-2011《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，在5.2.1，5.2.2，5.2.4，5.2.5，5.2.6條款中對風(fēng)電場風(fēng)機(jī)性能提出相關(guān)要求。

(15)根據(jù)國家電網(wǎng)調(diào)[2011]974號《風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行反事故措施要點(diǎn)》，在5.2.3條款要求“風(fēng)電場應(yīng)配置足夠的動態(tài)無功補(bǔ)償容量，應(yīng)在各種運(yùn)行工況下都能按照分層分區(qū)、基本平衡的原則在線動態(tài)調(diào)整，且動態(tài)調(diào)節(jié)的響應(yīng)時間不大于30 ms?！?/p>

(16)為快速切除風(fēng)電場匯集系統(tǒng)故障，在5.2.11條款要求“風(fēng)電場匯集線系統(tǒng)單相故障應(yīng)快速切除。匯集線系統(tǒng)應(yīng)采用經(jīng)電阻或消弧線圈接地的方式，不應(yīng)采用不接地或經(jīng)消弧柜接地的方式。”

(17)為提升風(fēng)電場 “網(wǎng)源協(xié)調(diào)”，在5.2.12條款要求“風(fēng)電機(jī)組主控系統(tǒng)參數(shù)和變流器參數(shù)設(shè)置應(yīng)與電壓、頻率等保護(hù)協(xié)調(diào)一致”和5.2.13條款“風(fēng)電場內(nèi)涉網(wǎng)保護(hù)定值應(yīng)與電網(wǎng)保護(hù)定值相配合， 并報(bào)電網(wǎng)調(diào)度部門備案”。

(18)由于風(fēng)電具有間歇性、波動性等特點(diǎn)，風(fēng)電匯集地區(qū)潮流及電壓控制難度大，尤其在事故后過渡過程中，若處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大或延長恢復(fù)時間。在5.2.14條款要求“風(fēng)電機(jī)組故障脫網(wǎng)后不得自動并網(wǎng)，故障脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組須經(jīng)電網(wǎng)調(diào)度部門許可后并網(wǎng)”。

5.3 征求意見處理情況

“防止機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)及風(fēng)電大面積脫網(wǎng)事故”部分征求意見收到18條意見和建議，采納和部分采納5條，未采納13條。