电力系统安全稳定控制与数字电力系统北方交通大学(北京100044)黄梅摘要：介绍电力系统安全稳定控制和数字电力系统的内容和功能，分析讨论两者关系，以及建立数字电力系统对改进电力系统安全稳定控制的意义。关键词：电力系统；数字电力系统；稳定；控制电力系统的安全稳定运行直接关系到国民经济的发展和人民群众的生活。随着电力系统向着高电压、大机组、现代化大电网发展，电力系统的运行方式更复杂，输电距离更远，因此对电力系统的安全稳定运行提出更高的要求。影响电力系统安全稳定运行的因素极其复杂，涉及到电力系统规划、设计、运行及其自动化水平等问题。从国内外近年来发生的稳定破坏的重大事故看，电力系统的安全稳定问题始终没有得到很好的解决，已成为电力系统控制和运行的一个极其重要的课题。清华大学电力系统国家重点实验室所进行的数字电力系统的研究，当其成果应用于电力系统安全稳定控制时，无疑将使电力系统安全运行水平极大提高。1电力系统安全稳定控制内容电力系统安全稳定控制包括预防控制(preventivecontrol)、紧急控制(emergencycontrol)和恢复控制(restorativecontrol)，总称为安全控制(securitycontrol)。安全控制是维持电力系统安全运行所必须的。电力系统受到扰动后，可能从一种状态转为另一种状态，在大扰动下可能进入危及系统安全的运行状态。为了维持系统安全稳定运行，需要适当的安全稳定控制措施组成一个完备的防御系统，必要时采取某些控制措施，这些控制措施也可以使系统从一种状态转为另一种状态，从而使系统的运行状态得到恢复。电力系统安全稳定运行的防御系统通常分为三道防线，安全稳定预防控制属于第一道防线。第二道防线和第三道防线都是紧急控制，但控制内容和目标有差别，第二道防线的目标是保持系统的稳定性和完整性；第三道防线的目标是防止系统崩溃。1.1预防控制指电力系统正常运行时由于某种原因使系统潜在不充裕或不安全而处于警戒状态，为提高充裕性和安全性使电力系统恢复正常安全运行而进行的控制。预防控制是电力系统正常运行状态下的安全稳定控制。为满足电力系统正常运行状态和承受第Ⅰ类大扰动(出现概率较高的单一故障)时的安全要求，应由电网结构和相应的电力设施、继电保护、安全稳定预防性控制装置等，组成保证电力系统安全稳定的第一道防线。电力系统的预防性控制包括发电机功率预防性控制、发电机励磁附加控制、并联和串联电容补偿控制、高压直流输电功率调制及其他灵活交流输电等。1.2紧急控制指电力系统由于扰动进入紧急状态或极端紧急状态，为防止系统稳定破坏、运行参数严重超出规定范围及事故进一步扩大引起大范围停电而进行的控制。紧急控制分为紧急状态下的安全稳定控制和极端紧急状态下的安全稳定控制。为满足电力系统承受第Ⅱ类大扰动(出现概率较低的单一严重故障)时的安全要求，应由防止稳定破坏和参数严重越限的紧急控制，实现保证电力系统安全稳定的第二道防线，这就是紧急状态下的安全稳定控制。其控制内容包括切除发电机、汽轮机快速控制汽门(简称快控汽门)、发电机励磁紧急控制、动态电阻制动、串联或并联电容强行补偿、高压直流输电功率紧急调制和集中切负荷等。为满足电力系统承受第Ⅲ类大扰动(出现概率很低的多重严重故障)时的安全要求，应配备防止事故扩大、避免系统崩溃的紧急控制，实现保证电力系统安全稳定的第三道防线，这就是极端紧急状态下的安全稳定控制。其控制内容包括系统解列、再同步、频率紧急控制和电压紧急控制等。在实施紧急控制的过程中，应避免线路继电保护和机组保护在系统振荡时误动作，防止线路和机组连锁跳闸。1.3恢复控制指电力系统由于扰动进入极端紧急状态或崩溃，为恢复电力系统充裕性而进行的控制。电力系统由于严重扰动引起部分停电或事故扩大引起大范围停电时，为使系统恢复正常运行和供电，各区域系统应配备必要的全停后启动(blackstart)措施，并采取必要的恢复控制(包括自动控制和手动控制)。其控制内容包括电源自动快速启动和并列、输电线路自动重新带电、系统被解列部分自动恢复并列运行及用户自动恢复供电等。2数字电力系统数字电力系统(DigitalPowerSystem简称DPS)是某一实际运行的电力系统的物理结构、物理特性、技术性能、经济管理、环保指标、人员状况、科技活动等数学的形象化的实时的描述与再现。某个电力系统的DPS包含的内容和功能有：电力系统的物理结构、各组成部件及整体的物理性能、运行方式、运营策略、管理模式、人员信息等；电力系统的各个元件、各个网络、各个节点的实时状态变量；各种自动控制装置、继电保护装置的动作特性；各发电厂、变电站主设备的完好状态；电力系统的经济结构、市场信息；影响电力系统安全的特殊的自然环境；科技管理阶层、技术人员管理信息；环保指标和环保设备投入及运行情况；电力系统各个环节的实时效率；重要信息等。通过DPS能够实现对电力系统的管理和决策的科学化、安全稳定性实时评估与改善、经济运行策略制定和实行、紧急控制的实施、最适解列方案实施、最速恢复策略制定、科学研究、系统规划设计等。3电力系统安全稳定控制与数字电力系统当电力系统内发生故障时，继电保护正确动作，快速切除故障是保证系统稳定的基本措施，但在某些系统，当发生一些严重故障或复故障时，仍可能造成失去稳定，引起电力系统重大事故。例如美国西部电网(WSCC)1994年12月和1996年7月、8月，连续发生的3次大面积停电事故，影响区域广泛，损失严重。又如1996年5月我国华北电网发生的稳定遭破坏事故，造成沙岭子电厂、下花园电厂全停。分析国内外发生的电力系统事故，可见，在事故发生前，系统往往已经存在某种不安全因素，例如系统结构薄弱、负荷分布不合理、潮流处于上限等。当故障发生时，潮流发生急剧变化，加之控制措施不够，造成事故扩大，引起系统失去稳定。因此，要保证电力系统安全稳定运行，必须控制线路的潮流，一旦处于潮流上限运行，安全稳定控制装置正确发挥作用就尤其重要。而在实施安全稳定控制过程中，大区域的实时安全运行监视必须引起重视，这是对电力系统实施及时准确的控制、提高电网安全运行的重要手段，如果缺乏这一手段，将增加控制的盲目性，不利于系统的恢复，甚至可能出现某些不恰当的动作，扩大事故。在电力系统初期，安全控制装置简单、功能单一。随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的应用，电力系统中的控制装置也由单一控制措施的就[1][2]下一页
来源：中国电力资料网
