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三道防线:构筑大电网安全屏障(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/4 9:12:54   

近年来,美国、加拿大、俄罗斯等国发生的大面积停电,引起了国际社会对电网安全的高度关注。党中央、国务院领导高度重视我国电网的安全稳定问题,多次作出重要批示,要求电力部门加强防范,保证电网安全和电力的有序供应。

国家电网公司作为关系国家安全和国民经济命脉的国有重点能源企业,长期以来坚持把确保国家电网的安全和稳定作为首要工作来抓:组织专家学者对我国电网安全问题进行分析和经验总结,针对国外大停电事故进行反思;组织科研力量开展大量科技研发,提升了我国大电网分析和控制的能力;编制《国家电网公司“十一五”科技发展规划》和《大电网安全关键技术研究框架》等,确定了未来较长一段时间的科研攻关项目和研究目标。

经验和启示

合理规划:电网安全的物质基础

保证电网安全首先必须保证电网规划安全。加强电网建设、合理规划电网是电网安全的第一步。国家电网公司提出的发展特高压电网,加强城网建设的发展目标,将为电网安全奠定坚实的物质基础。

合理规划网架、建设结构清晰的网架结构,坚持分层分区,加强受端电网建设,送端电源合理接入受端电网等技术原则,是国家电网公司在长期电网规划中取得的宝贵经验。

管理机制:电网安全的保障

参与电网的各利益主体,包括发电公司、电网公司、用户等都必须为电网的安全承担责任和义务。为此,要制定适合我国国情的电力市场模式和具有合理利润回报的电价体系,建立公正、合理的激励约束机制,促进电厂和电网的同步发展;在管理方面,要坚持统一规划、统一调度;在电网运行方面,要制定强制性技术标准,规范电网参与者的责任和义务,严格执行调度命令。8·14美加大停电后,美国开始着手将原来仅起指导性作用的电力系统可靠性准则转变成强制性技术标准,我国自1981年执行《电力系统安全稳定导则》后停电事故明显减少,这些都说明了强制执行的安全稳定技术标准对于保障电网安全的重要性。

分析、监控技术:

电网安全的第一道防线

由于我国电网结构相对比较薄弱,电网设备故障和外力破坏事故较多,所以,国家电网一直以来都很重视继电保护和安全自动装置的合理配置。电力系统安全稳定装置的配置以电力系统分析为基础,要使电力系统安全稳定控制系统能切实发挥有效作用,完善的电力系统分析工具,准确的电力系统分析模型是必不可少的,为此,国网公司在电力分析软件开发、电力系统元件建模研究方面给予了大力支持,取得了很多重要成果。目前,我国在“三道防线”建设,继电保护和安全稳定自动装置的优化配置,继电保护装置和稳定控制技术,电力系统分析领域,都已达到世界先进水平,为保障我国电网安全发挥了重要的作用。

成就斐然

电网互联和特高压国家电网的规划建设

为实现资源优化配置,满足日益增长的负荷需求,改善电力系统安全稳定性能,提高供电可靠性和经济性,以及符合环境保护的要求,电网互联是电网发展的必然趋势,世界范围内均在形成规模越来越大的大电网。

我国从上世纪90年代开始系统化地研究大电网特性,包括:1990年至1995年开展的中国电网发展规划研究;1995年至1998年开展的全国联网和更高一级交流电压等级研究;1999年至2002年开展的全国互联电力系统计算分析研究及全国大区电网互联关键技术研究;2002年至2003年开展的全国联网规划深化研究及全国联网规划补充研究;2003年至2004年开展的全国联网技术研究及全国联网同步网构建方案研究;2004年开始至今开展了1000千伏级交流输电关键技术研究及±800千伏级直流输电系统关键技术研究,以及国家电网规划等研究工作。其中,研究了不同阶段电网发展规划目标、全国电网互联的格局、大区电网互联方式、电网互联基本原则,提出大区互联电网安全稳定性评价方法,研究特大规模交、直流系统特有机理,研究保证电网安全稳定运行和防止大面积停电的技术措施。从研究的技术问题上看,研究了特高压在电力系统中的实际作用和影响,多个大容量直流线路在受端电网集中落点问题,直流联网送、受端电网的相互影响问题,电网交流互联后电网内部的安全稳定水平可能发生变化的问题等。研究成果对全国联网的规划设计及工程实施提供了必要的基础研究成果,对特高压国家电网的发展起到了促进和技术支撑的作用。

电力系统分析技术

一、电力系统仿真分析软件开发及完善在电力系统分析控制理论和方法的研究方面,开发了国内应用范围最为广泛的电力系统分析程序软件包,如电力系统潮流及暂态稳定程序、电力系统全过程动态仿真程序、电力系统电压稳定分析程序等众多电力系统分析软件。在我国西电东送、南北互供、全国联网及特高压国家电网的规划设计及科研工作中,这些软件发挥了重要作用,在多项大区电网互联工程和直流输电工程中发现、研究、解决了大量的系统关键技术问题,在电力系统暂态稳定、电压稳定、小干扰动态稳定等领域积累了丰富的理论和实际经验。

1998年至2002年,立项开展了电力系统仿真软件开发项目,形成了电力系统全过程动态仿真软件、大型电力系统电力电子和灵活交流输电(FACTS)装置电磁暂态仿真软件包,基本实现了具有自主知识产权的从暂态过程至中长期过程的仿真功能,并为全过程仿真的电磁暂态过程仿真奠定了一定的基础。

二、大电网仿真模型研究及应用

电力系统各元件的数学模型以及由其构成的全系统数学模型是电力系统数字仿真的基础,模型的准确与否直接影响着仿真结果和以此为基础的决策方案。在大区互联电网出现后,负荷模型参数和励磁系统模型参数对稳定计算结果有显著影响的问题,曾一度困扰着我国电力界。国家电网公司组织科研单位开展了针对负荷建模方法的基础研究,并在东北电网成功实施了三相短路试验,开展了典型大机组的励磁模型及参数测试工作。所取得的研究成果在国家电网公司实施的提高电网输送能力工程中发挥了重要作用,取得了显著的社会和经济效益。

三、电力系统仿真中心建设

为了提高大电网研究分析的仿真能力和水平,国家电网公司还投入大量资金,建设了亚洲规模最大的电力系统仿真中心,在三峡输电系统、全国联网和重大交、直流输电系统的规划、建设、调试和运行的试验研究和技术服务中发挥了重要作用。

四、电力系统实时仿真和并行计算

分析超大规模电力系统异常动态行为的一个关键问题是电力系统仿真的理论和算法。在国家973计划和国家电网公司重大项目的支持下,该项目已完成了电力系统全数字实时仿真的研究开发工作,解决了基于高性能集群服务器的大规模电力系统实时和超实时同步并行计算问题,为实现大电网在线安全评估提供了有力的分析和仿真工具。该项目为进一步在调度控制中心进行在线动态安全分析奠定了坚实的基础。

大电网监测和控制技术

一、电力系统稳定器(PSS)在提高电网动态稳定性中的研究和工程实施跨大区电网互联后,动态稳定问题变得很突出,国家电网公司组织开展了PSS提高电网动态稳定性的研究和工程实施工作,在国家电网200多台发电机上配置了PSS,有效地提高了互联电网的动态稳定性。通过该项目研究,我国在PSS配置领域取得了重要的突破:针对跨大区联网出现的0.1Hz左右超低频振荡问题,研究提出了PSS协调配置和参数整定的改进方法,证明了PSS阻尼超低频功率振荡的有效性;研究出一套适合我国的PSS参数整定、调试的规范化方法;在西门子所提供三峡机组PSS几经改进仍不能符合系统要求的情况下,中国电力科学院自行研制了采用双输入信号的PSS2A改进型加速功率信号PSS,解决了我国超大规模同步互联电网安全稳定运行的一个难题。

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