電力系統(tǒng)穩(wěn)定及穩(wěn)控措施系統(tǒng)配置探析

李陽

(四川省電力公司綿陽電業(yè)局，四川 綿陽 621000)

一、 電力系統(tǒng)穩(wěn)定釋義

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定指在給定的初始運行方式下，一個電力系統(tǒng)受到物理擾動后仍能夠重新獲得運行平衡點，且在該平衡點大部分系統(tǒng)狀態(tài)量都未越限，從而保持系統(tǒng)完整性的能力。這已定義是IEEE/CIGRE穩(wěn)定定義聯(lián)合工作組于2004年作出的，并依據(jù)電力系統(tǒng)的組成等因素將電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及頻率穩(wěn)定三個大類以及其他眾多小類。

功角穩(wěn)定指的是在電力互聯(lián)系統(tǒng)中同步發(fā)電機收到擾動后仍能保持同步運行的能力。電壓穩(wěn)定是在給定的初始運行狀態(tài)下，當電力系統(tǒng)收到擾動后系統(tǒng)中的全部母線能夠維持穩(wěn)定電壓的能力，這一目標的實現(xiàn)依賴于電壓負荷需求和系統(tǒng)向負荷供電之間平衡維持的能力。頻率穩(wěn)定是當電力系統(tǒng)遭受嚴重擾動時，發(fā)電和負荷需求呈現(xiàn)出大的不平衡時，電力系統(tǒng)依然能夠保持穩(wěn)定頻率的一種能力。

這三大類別的區(qū)分從電力系統(tǒng)的不同側(cè)面來體現(xiàn)了電力系統(tǒng)穩(wěn)定中的各個重要環(huán)節(jié)，為我們實現(xiàn)電力穩(wěn)定的維護提供著手點和確切的時間點。當我們綜合分析電力系統(tǒng)存在的問題時，便會尋得電力系統(tǒng)安全的有效保障措施。

二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要性

電力系統(tǒng)穩(wěn)定，是安全用電的必然要求，是一種制度性的要求也是一種現(xiàn)實的需要。從制度和法律層面講，用電安全是《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的明確要求，它從電力系統(tǒng)受到單一原件故障擾動、受到較嚴重擾動和電力系統(tǒng)被破壞三個不同的損壞程度對電力系統(tǒng)用電安全和電力系統(tǒng)穩(wěn)定等角度劃定用電穩(wěn)定安全的標準和等級。以法律法規(guī)的形式為用電系統(tǒng)穩(wěn)定安全的保證提供一種支撐。而這也使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定的保證和穩(wěn)定控制措施及配置的完善成為一種必然的要求。

另外，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定是保證高壓和超高壓用電和輸電安全，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電力傳輸?shù)陌踩脖ＷC區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)和生活的持續(xù)發(fā)展。從生產(chǎn)的角度來考量電力系統(tǒng)的安全問題時，我們會更多的關(guān)注電力系統(tǒng)穩(wěn)定對于生產(chǎn)的積極推動作用，會關(guān)注電力系統(tǒng)的故障給生產(chǎn)帶來的負面影響。針對我國電網(wǎng)區(qū)域性的特點，以省、市為單位實現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)的供電用電，那么特定區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的建設(shè)和電力系統(tǒng)的安全對其用電安全和持續(xù)用電的實現(xiàn)有著重要的影響。為實現(xiàn)這一目標，便要綜合考慮區(qū)域內(nèi)的地理人文環(huán)境，針對當?shù)氐膶嶋H建立科學完善的供電網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)所需電力的功率等要求配置變壓器和變電站等，保證該區(qū)域內(nèi)所供電力是符合其生產(chǎn)和生活要求的，保證該區(qū)域內(nèi)用電的穩(wěn)定和安全。

此外，用電系統(tǒng)穩(wěn)定的實現(xiàn)，對于供電企業(yè)和用電企業(yè)也有一定的積極作用。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)擴能的促進作用，改進發(fā)電側(cè)電力市場某個時間段內(nèi)出現(xiàn)的電源開進分布的不合理運行要求等情形。發(fā)電側(cè)電力市場的競爭對電網(wǎng)的開機分布有著重要的影響，競爭態(tài)勢的變化對于電網(wǎng)的適應(yīng)性變化影響較大，這必然帶來電網(wǎng)改建等成本的增加，而通過電力系統(tǒng)穩(wěn)定措施來增加電網(wǎng)擴容能力，能夠有效應(yīng)對競爭帶來的一些不利影響，提高電網(wǎng)運行的靈活性和適應(yīng)性，降低電網(wǎng)運行成本的同時提高電力穩(wěn)控措施配置的使用壽命。

三、電力系統(tǒng)穩(wěn)控措施系統(tǒng)配置及分析

電力系統(tǒng)穩(wěn)定的實現(xiàn)要有相應(yīng)的穩(wěn)控措施和配置保證，而穩(wěn)控措施的實現(xiàn)首先要明確電力系統(tǒng)穩(wěn)控的對象，并在此基礎(chǔ)上探索穩(wěn)控措施配置的完善。

1 電力系統(tǒng)穩(wěn)控的對象

電力系統(tǒng)穩(wěn)控，從組成部件來講，首先是發(fā)電機的勵磁控制。這一控制的兩個主要目標是在改善系統(tǒng)穩(wěn)定的同時滿足發(fā)電機機端電壓的調(diào)節(jié)特定。然而這兩個目標卻是相互矛盾著的，電壓調(diào)節(jié)特性的改善帶來的是系統(tǒng)穩(wěn)定的動態(tài)性惡化。為實現(xiàn)矛盾雙方的兼顧，通過對電壓勵磁系統(tǒng)的控制等措施來實現(xiàn)。

電力系統(tǒng)穩(wěn)控的另一對象是原動機水/氣門開度控制，也被稱為調(diào)速控制，通過對電力系統(tǒng)內(nèi)各個發(fā)電機組轉(zhuǎn)速偏差的監(jiān)測通過水/汽門開度調(diào)節(jié)器來調(diào)整改變原動機的輸出功率，以實現(xiàn)原動機與發(fā)電機力矩的平衡，從而維持發(fā)電機轉(zhuǎn)速的正常。通過這一調(diào)整控制過程保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

電力系統(tǒng)的穩(wěn)控還包括對輸電系統(tǒng)的控制，通過對交流輸電參數(shù)的靈活控制實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的控制。同時，為實現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定還應(yīng)該加強對負荷頻率的控制，通過對變化的符合的檢測和控制，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定的實現(xiàn)。

2 電力系統(tǒng)穩(wěn)控措施

電力系統(tǒng)穩(wěn)控的實現(xiàn)，要通過有效的措施保障，這些措施主要包括以下幾個方面。

首先，要針對不同區(qū)域電網(wǎng)進行分析。針對某一特定區(qū)域的電網(wǎng)供電和用電情況分析其特點，并針對該電網(wǎng)的特點采取相應(yīng)的穩(wěn)控措施。如該區(qū)域的負荷、系統(tǒng)穩(wěn)定水平、在國家電網(wǎng)整體中的地位和作用、電力來源和運作方式等具體分析，制定出有針對性的穩(wěn)控措施和具體實施方法。如針對電源依靠外來時的大負荷穩(wěn)定問題、用電高峰期的高負荷問題、電網(wǎng)穩(wěn)定水平低的具體應(yīng)對措施等。只有以當?shù)氐碾娋W(wǎng)特點和用電實際分析制定出應(yīng)對措施才能更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。

其次，電力系統(tǒng)穩(wěn)控措施的實現(xiàn)要堅持一定的原則。分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題時應(yīng)該充分考慮繼電器保護裝置、重合閘、斷路器等的使用操作在規(guī)定的時間內(nèi)采取正確的動作；對于特定區(qū)域的分析要放在整個電網(wǎng)的環(huán)境下考量；計算分析應(yīng)該符合相關(guān)法律法規(guī)的標準和等級規(guī)定；同時應(yīng)該考慮到各種不利情形，在一般正常運行方式的基礎(chǔ)上綜合考慮各種極端狀況，完善電網(wǎng)檢修方式；對各種具體問題科學分析，采取相應(yīng)措施。上述諸種原則要求的貫徹執(zhí)行是實現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定和用電安全的重要技術(shù)和制度保證。

最后，對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算要科學準確。對于發(fā)電機、調(diào)整器、負荷等給各項參數(shù)和指數(shù)的正確記錄和科學分析，為判定電力系統(tǒng)的故障和電力系統(tǒng)的安全提供正確的指向，從而能夠及時準確的發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)存在的問題并采取有效措施解決。

3 穩(wěn)控措施系統(tǒng)配置

一個系統(tǒng)是由許多子系統(tǒng)通過科學的排列組合實現(xiàn)功能上的互補和銜接來發(fā)揮整體的作用。具體到穩(wěn)控措施系統(tǒng)而言，是由主站、子站、和執(zhí)行站等組成，并由信息和命令的傳輸通道來形成一個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，通過分層分區(qū)和分散的控制來實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)穩(wěn)定的控制。在穩(wěn)控措施系統(tǒng)中，主站主要負責收集全網(wǎng)的運行信息，并以全網(wǎng)的運行方式和參數(shù)作為其收集信息的分析依據(jù)，在分析的基礎(chǔ)上做出決策判別，通過全網(wǎng)的傳輸系統(tǒng)將該種信息傳達到個子站，子站和執(zhí)行站依據(jù)傳輸而來的運行方式和策略表來分散控制，在分散控制中，子站檢測電力系統(tǒng)故障類型和系統(tǒng)的運行狀況，并依據(jù)控制策略性執(zhí)行站發(fā)出具體執(zhí)行命令如切機、其負荷等命令，執(zhí)行站依據(jù)子站傳來的命令具體執(zhí)行。通過三者的密切配合實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的就地實效的分散控制。

就穩(wěn)控系統(tǒng)的具體配置而言要根據(jù)各地的實際情況來具體安排。對于穩(wěn)控系統(tǒng)的主站設(shè)置地點一般應(yīng)設(shè)在電網(wǎng)或者省級行政區(qū)域的調(diào)度中心，保證區(qū)域內(nèi)的集中調(diào)度管理。執(zhí)行站設(shè)置時應(yīng)該考慮電網(wǎng)故障時需切機的電源、負荷等情況，考慮電網(wǎng)所經(jīng)過地點的變電站設(shè)置及電壓情況等，以此來確定其具體的設(shè)定點。對于子站而言，應(yīng)綜合考慮采集故障信息和斷網(wǎng)運行狀況信息的便利及與其他子站和執(zhí)行站的鏈接狀況等，選擇合適的變電站作為穩(wěn)控措施系統(tǒng)的子站來搜集相關(guān)信息。在具體設(shè)備的采用上，考慮已有設(shè)備可使用情形，并根據(jù)穩(wěn)控措施配置的各項標準指數(shù)改進原有設(shè)備或者優(yōu)化其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而降低建設(shè)成本。在子站和執(zhí)行站的分布上要考慮負荷切除的重要性和集中度問題，避免執(zhí)行中出現(xiàn)的各種片產(chǎn)。傳輸通道的保證要對該線路的暢通和傳輸材料的選擇嚴格把關(guān)，保證信息傳輸?shù)乃俣群托省?/p>

通過這樣一種系統(tǒng)性的檢測和傳輸通道的建設(shè)，命令傳達和具體執(zhí)行的分離能夠及時有效的解決某一特定區(qū)域內(nèi)存在的故障或者擾動帶來的影響，以保證電力系統(tǒng)的安全。但是該種目的的實現(xiàn)，需要設(shè)備的先進性要求，也需要技術(shù)和人員的配備。在電力系統(tǒng)穩(wěn)控措施系統(tǒng)作用實現(xiàn)的過程中，我們還要關(guān)注于穩(wěn)控設(shè)備的及時更新和系統(tǒng)的及時升級以適應(yīng)變化的供電負荷和系統(tǒng)安全的需求。當我們更多的將電力系統(tǒng)穩(wěn)控問題抽象到一個大的系統(tǒng)里來運行，對于具體問題個別分析解決的時候，我們的穩(wěn)控措施系統(tǒng)的作用也便得到了充分的發(fā)揮。

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