電力系統安全穩定控制技術及其應用研究

雷 鳴，趙選宗、，喬立同，劉世超，杜鵬程，苗偉威

(國網山東省電力公司，山東濟南250001)

[摘要] 電力系統作為現實社會最基本的能源輸出機構，和廣大人民群眾的日常生活及我國的國民經濟發展密切關聯。供電裝置運行狀態倘若不能夠達到穩定，一般可引發大范圍、長久性的斷電故障，并且由此導致嚴重的社會財產損失及不穩定的社會負面影響。所以，探討電力裝置安全平穩管控技術且研討滿足社會進步需求的新型電力裝置安全平穩管控工藝，對于達到現實電力負載的科學匹配、完善我國目前電力裝置的送電功能及電力系統的安全平穩運作具備相當關鍵的價值。

關鍵詞 電力系統 安全穩定 控制技術

中圖分類號TM715

1電力裝置安全平穩調控

1.1電力裝置穩定運行的基本概念

電力裝置運作的基本任務是給廣大客戶提供持續性的線路電壓及功效平穩的電力能源。電源運行的指標集中在輸電的精度、穩定性和效率上。發電廠運行的穩定性是滿足供電客戶長期穩定的需求。它是指長時間、平穩地交付給客戶充分的電能效率。它的平穩性能代表電力單位能夠有效地處理外部環境中各種可能的干擾，而不會導致用戶停止用電的風險概率。效率代表電力線路在遇到外部電壓擾動后，保持平穩運行或恢復正常運行狀態的速度和能力。

1.2電力裝置安全平穩調控機制類型的劃分

依照信息收集和傳送以及對其處置模式的差異，電力裝置安全平穩調控的模式可以劃分成如下幾類：一是基于場的控制方法。在這種控制方法下，電源控制機制被布置在每個控制站點的下面分散，實現各個站點之間的信息交換。只有按照控制站點的站點控制消息來實現轉換和辨別，才能解決控制現場發生的各種問題。二是集中管理和控制。這種控制模式具有單獨的通信和參數采集系統，是在電力調度控制中心位于總控設備中，實施在線檢測裝置的運行形式。按照電源設備操作形成相應的控制手段，給出了操作說明，并對整個電力設備打開了安全、平穩的調節。三者屬于區域功能調節機制。區域穩定調節機制是實現電力系統安全穩定運行的一項相關電源。在多站點的配置和控制中安全穩定的調節機制，可以完成各個控制站之間電網運行信息相互通信和控制指令的安全、平穩運行，實現了電源設備的大間隔。

2影響電力系統安全穩定性的原因分析

近年來，隨著我國經濟發展速度的加快，各產業實現了高速發展。電力產業作為我國基礎型經濟產業之一，其系統運行的穗定性直接影響著國家經濟建設。因此，如何確保電力系統運行的安全穩定是電力工作者必須重視的問題。我國電力事業高速發展促使了電網范圍不斷擴大;而隨著電網數量的不斷增加，系統不穩定事故發生的概率越來越高，每一次事故造成的經濟損失都非常嚴重。因此，穩定電力系統運行安全已經成為電力系統從業人員刻不容緩的工作。經過前段時間對東北和華東等地區的電網運行情況進行分析與調查，筆者認為影響電力系統安全運行的原因大致分為三種：薄弱的電網構造體系使得電網經不得任何動蕩;必要技術措施的匱乏，或者使用了不正確的防范措施;在系統運行過程中，管理手段與管理目標不能滿足系統管理的穩定性與安全性需求。電網構造體系是確保電網安全和穩定運行的基礎，同時也是電網系統規劃設計環節應認真對待的問題。

3電力裝置安全平穩調控的重點工藝

3.1電力裝置安全平穩調控的慣用工藝

3.1.1低頻調控工藝

低頻功率信號頻率振蕩與器件系統的結構、運行參數以及動力裝置的運行狀態密切相關，原因是由于長距離輸電線路出現了電源波動，大尺度、弱連桿機構型阻尼系統振蕩減弱，遠距離傳輸電路的中間部分或接收端電壓限制。在安全穩定的控制機制中，增加了微弱頻率測試的判斷準則和控制手段，即能及時驗證和控制微弱頻率阻尼振蕩。在設備中部的長距離傳輸電路中，添加支持網絡結構、平衡串聯電容器件、選擇直流輸電線路方案和設置同步調節電壓相位的實際方法，以加強電壓型負荷的功能。

3.1.2低壓型調控工藝

線路的大電壓波動是推動低壓控制過程的基本動力。由于線路電壓波動大，導致整個輸電網絡的異常波動。線路電壓的變化是由于線路電壓的波動引起的，導致電網的大規模、大規模的電壓降低，導致較大的供電區出現意外停電。低壓電路控制技術可以依靠相關的信息管理系統來收集電源設備在操作過程中的各種參數，并且能夠預測電壓故障狀態下可能導致的癱瘓電壓控制，平滑地實現了中間電壓穩定度的分析計算，為電壓控制制定了預防措施。

3.2光電傳感器的新技術

與傳統的電壓和電流互感器相比，新型的光電流和電壓互感器具有明顯的優越性，具有良好的絕緣性能。現代數字信號處理器( DSP)與光電傳感技術的結合，已成為電力系統安全穩定控制技術的新方向，其在全球定位系統(GPS)中的應用可以實時解決了廣域時間尺度問題。

3.3自適應穩定控制技術

使控制系統對未建模部分的動態過程以及對過程參數的變化變得不敏感是自適應控制的最終目標。其作用原理是這樣的：當系統控制過程發生動態變化時，自適應控制系統能及時捕捉這一變化，并實時調節控制策略和相關的控制器參數，從而實現系統的穩定控制。

4電力系統安全穩定控制技術應用分析

4.1電力系統安全穩定控制體系的構建

在進行電力系統規劃設計時，要把電力殺系統的安全性放在首要位置，確保電力系統的持續安全穩定。電力系統安全穩定控制系統可分為擾動前的電力系統安全系統和擾動后的電力系統安全穩定控制系統。整個系統由三條防線組成。第一條防線確保系統正常運行和滿足各類電力系統大擾動的安全要求。當安全故障發生時，防御線可以安全、快速地用繼電保護機制消除故障分量，保證電網中常見故障的正常穩定運行。該防線主要應用于繼電保護、在線系統設備、安全穩定、預防控制技術等措施。第二條防線采用技術措施，對穩定控制裝置和切割機及切削載荷、穩定控制、應急功率調制和串聯補償等進行防失穩，實現系統參數緊急控制嚴重限制，確保在發生嚴重故障時能夠，繼續保持電網穩定運行。第三條防線為防御分裂、再同步.和頻率、電壓緊急控制技術，能夠實現緊急控制，避免系統崩潰，可防止事故的發生。

4.2電力系統安全穩定控制過程

電力系統作為一個動態系統，具有非常復雜的非線性。由于電氣系統范圍的變化相對較大，且時間短，計算和比較煩瑣，決定了電力系統的安全穩定實現控制過程相對復雜。為了保證電力系統的安全穩定控制效果，對于安全控制策略的分析要求應在事放前做好充分準備。解決這個問題通常有兩種方法：一是在線方式。該方法基于電網的實時運行狀態，通過在線決策系統的服務器對網絡的相關故障進行分析和計算，從而形成一個穩定的電流電網控制策略表。應該指出的是，該方法的實施需要當前的網格操作和大量的相關數據信息，這是難以實現的。在實踐中，這種方法很少使用。二是脫機方式通過對電網不同運行狀態下可能出現的故障的穩態計算和分析，為電網控制策略表的分析和計算提供了一種方法。與在線方法相比，該方法實現比較簡單。其缺點是計算和維護工作量大，對電網發展的適應性較差。

總之，充分發掘與綜合運用信息技術和計算機網絡以及控制領域的先進技術來為電力系統安全穩定控制服務，是提升電力安全系統穩定控制水平的有效方式：電力工作者應努力探索應用新的電力安全控制技術及其運用的合理模式，以確保電力系統的安全穩定運行。

參考文獻

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