大区智能电网互联中安全稳定控制装置的探讨

大区智能电网互联中安全稳定控制装置的探讨

王丽萍张彦刘毅

（国网山西省电力公司阳泉供电分公司山西阳泉045000）

摘要：电网安全稳定控制系统的可靠性直接关系到设备的安全和电网的稳定，由于安控系统是非统一产品，单体装置的要求比照继电保护装置实施，但稳定控制装置也有其自身的复杂性。本文在分析了现代大区智能电网互联对安全稳定控制技术的影响以及介绍了目前电力系统稳定控制装置的主要特点，提出了一些改进措施，有助于安全稳定控制装置的设计、改造和实施，从而提高安控装置运行的可靠性。

关键词：智能电网；电网互联；安全稳定控制装置

引言

改革开放20多年以来，我国电力工业得到了迅速的发展，装机容量已从1978年57.12GW发展到2005年超过500GW，居世界第2位，电力系统的规模也从小型电力系统发展为省（市）、地区级电力系统，进而发展为省级电网互联的大区电力系统，近几年来又形成了大区电网相联的互联电力系统。随着三峡工程与全国联网、电力市场与电能交易、电力环保等新形势的出现，对电网安全稳定运行与控制的要求越发显得重要。在我国，许多传统的就地控制模式，如简单的线路故障联锁切机、切负荷由于其技术性能落后、经济性差等缺点已越来越不适应现代大电网的安全性与经济性的要求。近年来许多区域稳定控制装置的研制与投入使用在一定程度上缓解了大电网稳定运行控制的压力，但也只能兼顾电网的一部分，无法从全局上对电网进行协调控制。作为现代社会的主要能源，电力与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系。供电不稳定，特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的。本文针对大电网稳定控制装置谈了几点自己的看法。

1现代电网对安全稳定控制技术的影响

1.1智能电网对安全稳定控制技术的影响

智能电网是现代电力工业节能降耗、合理配置能源结构的必然选择。各国发展智能电网动因各不相同，美国主要关注电力网络基础架构合理规划和信息系统的升级改造，而欧洲则更侧重于可再生能源和分布式能源的大量接入。中国的大部分水电资源集中在西南，火电、风电资源多集中在西北，而负荷中心却集中在东南沿海地区，大规模能源外送是中国电网迫切需要解决的问题。因此，国家电网公司在合理规划、多方论证的基础上提出建设“统一坚强智能电网”的战略方针，其内涵为：坚强可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。智能电网的建设，对电网安全稳定控制技术提出了更高的要求，同时也是其实现跨越式发展的机遇。

1.2电网互联对稳定控制技术的影响

互联大电网的运行方式复杂，基于离线分析生成稳定控制策略表的方式已不能满足现代电网安全稳定控制的要求。电网安全稳定控制的在线应用是当前的研究热点，传统的EMS并不能对电网进行全面安全预警和决策支持，而智能电网环境下，电网运行将更逼近其稳定极限，故电网量化安全稳定评估和智能预警对保证电网安全至关重要。在智能电网环境和复杂电网动态下，如何对安全稳定运行的综合安全指标进行定量描述，对考虑可再生能源接入和复杂控制策略下电网运行的静态安全、暂态稳定、电压稳定、低频振荡等各类稳定问题进行在线分析、精确预警和有效控制，是电网稳定控制技术的应用重点和难点。

2电力系统稳定控制装置

安全稳定控制装置在电力系统中的数量众多，其一台装置出现问题，往往影响整个系统的稳定运行，所以，安稳装置在运行过程中必须是在确定的动作条件下，通过采取一定措施来保证的动作的信赖性和安全性。作者基于安全稳定装置在电力系统中的重要作用，根据国内外有关标准、规定，参照现有安全稳定装置已取得的经验，结合多年来在安全稳定控制方面的运行、维护体会，提出了电力系统安全稳定控制装置的一些改进意见和措施，有助于安全稳定控制装置的设计、改造和实施，从而提高安控装置运行的可靠性。

3对当前稳定控制装置的一些建议

3.1稳定控制措施的优化

目前在我国，稳定控制措施以切机、快关、切负荷、电气制动等为主。考虑到充分利用原有稳定控制执行设备（经济性）的基础上，如何优化稳定控制策略（包括控制方式、控制量大小、控制时间长短等）是个值得研究的问题。优化的本质在保证稳定控制装置的有效性的基础上满足经济性的目标，主要是要从大量的措施组合中快速搜索出最优策略。在具体应用优化算法时，应根据实际情况，遵守一些原则，如：优先考虑电气制动与直流调制；在切机或快关时，应结合机组的接线、运行方式与进相等特殊问题；从机组的疲劳损耗的积累效应的角度，应用排队论或概率方法，尽量使机组由于切机而造成的疲劳损耗最小化，尤其对于汽轮机组。在基于以上前提的基础上，将快速稳定分析软件得出的稳定策略（或离线稳定策略）配合以适当的快速优化算法，方可得到切实可行的最优的稳定控制措施。

3.2控制装置与策略的开放

目前的稳定控制装置中普遍使用的仍是“离线预决策，实时匹配”的控制方案，并且这也是最实用的一种方案；但是它的主要问题是存在着或轻或重的失配情况。为了减少失配的缺陷，作者认为在区域子站应采用开放式的对策表，利用控制中心的在线计算，准实时/实时地生成最新运行状况的控制策略，对各区域子站进行刷新；也可在区域子站中加入智能控制，如对运行方式与对策表之间的自学习或模糊控制能力。总之，应形成本地/远方多种途径的对策略表的修正，使之具有开放性。这种开放性带来的好处不仅仅是减小了失配情况，并且增加了灵活性、可靠性，延长了稳定控制装置可使用的寿命。一个功能较为完善的稳定监控系统应该以实时数据处理为中心，充分考虑对策表中数据间的联系。比如采用数据库的方式就可以保持数据库各表之间的天然联系，具有“对象关联”的特点，有利于实现数据图形一体化。稳定对策表具有很强的开放性，它可以通过数据库接口被各种基于不同控制策略的、与网络分布无关的在线实时、准实时/离线稳定计算模块加以刷新，并可接收、存储动态安全评估模块的评估结果，为调度运行人员提供系统实时的安全状况。

3.3适当增强稳定控制装置的预防能力

目前的稳定控制装置基本上都是基于1967年DyLiacco提出的确定性安全稳定分析构想中的紧急控制思想，只考虑系统发生了（预想）事故后不稳定怎么办，而对系统未发生故障时的运行状况不管不问，哪怕是系统已经处于不安全状态（但未发生事故）。而在实际中的大多数时候系统都是处于无故障运行状况下，因此在不过重的增加运算与数据通讯负担的前提下，在区域子站中加入一些安全分析的功能（也可以考虑与当地的EMS接口）又何乐而不为呢，况且这样可以使区域子站的运行人员对本站在大多数情况下的安全性进一步了解，并在适当时候做出一定调整使系统尽量保持在一个高稳定度运行状况下。同时这对于今后的电力市场下的能量交易也是有益的。

在目前的技术水平下，作者认为动态安全域法可望胜任此任，且“域”的思想也有利于实现大电网综合稳定性（横向上功角、电压、频率、负荷稳定性与纵向上预防、紧急、恢复控制）的联合、协调控制，有利于实现电力系统灾变防治。

4结束语

本文在分析了现代大区智能电网互联对安全稳定控制技术的影响以及介绍了目前电力系统稳定控制装置的主要特点的基础上，提出了对电力系统稳定控制装置的几点看法，如稳定控制措施的优化，控制装置与策略的开放，适当增强稳定控制装置的预防能力，以期今后能得到实际应用，从而提高安控装置运行的可靠性。

参考文献：

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[2]曾敏.特高压和智能电网环境下电力系统稳定控制装置的设计与测试[J].电力技术，2011：101-102，105.

[3]宋锦海，李雪明，姬长安.安全稳定控制装置的发展现状及展望[J].电力系统自动化，205，（23）.