面向風(fēng)險(xiǎn)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

杜有前(湖北華電襄陽發(fā)電有限公司 湖北 襄陽 441000)

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，全社會(huì)的用電需求也在與日俱增，伴隨而來的就是電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和建設(shè)步伐的不斷加快，一大批新型的輸電技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，這些都在一定程度上加深了我國電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，也對(duì)我國電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)防控和穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作提出了新的更高的要求和挑戰(zhàn)。從近年來全國以及全世界范圍內(nèi)所發(fā)生的大規(guī)模停電事件中我們可以看出，我們的電力系統(tǒng)以及電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性還存在著這樣那樣的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作，深化穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析，采取切實(shí)可行的措施防控電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，避免大規(guī)模停電事故的發(fā)生，保障我國電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

1 我國電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析

1981年頒發(fā)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，是我國電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)，三十多年來，它為我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基本遵循，為科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了重要參考，為進(jìn)一步建立健全電力企業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮了指導(dǎo)性作用，也為深化電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作以及風(fēng)險(xiǎn)防控工作提供了根本依據(jù)。

該導(dǎo)則從我國電力系統(tǒng)常見故障類型、嚴(yán)重等級(jí)等多個(gè)方面出發(fā)，明確了三個(gè)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)及其所包含的故障類型，每個(gè)等級(jí)在風(fēng)險(xiǎn)因素、故障發(fā)生概率等方面均存在差異性。具體來說，在第一等級(jí)，主要包括了發(fā)生發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路等機(jī)械性故障，這類故障在我國電力系統(tǒng)中比較常見，但是其危害性較小，總體來說在可控范圍之內(nèi)，在這種情況下一般要求電力系統(tǒng)保持當(dāng)前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，不得隨意變更各項(xiàng)參數(shù);在第二等級(jí)，主要包括了母線故障、同塔線路跳閘等，這類故障雖然發(fā)生概率偏低，但是一旦發(fā)生危害性很大，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重影響我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行，這種情況下，就必須及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)負(fù)荷，從而保證其穩(wěn)定性;在第三等級(jí)，主要包括了開關(guān)拒動(dòng)等復(fù)合型故障，此類故障發(fā)生概率極低，但是所導(dǎo)致的后果非常嚴(yán)重，極有可能對(duì)電力系統(tǒng)造成毀滅性破壞，因此，必須采取有效措施，避免出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象，防止負(fù)荷出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失。

2 其他國家電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析

2．1美國的電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作方面，美國制定了《輸電系統(tǒng)規(guī)劃性能準(zhǔn)則》，其與我國的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》有著異曲同工之妙，同樣是通過劃分等級(jí)的方式對(duì)各類電力事故進(jìn)行判斷分析并采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，從而保證電力系統(tǒng)能夠安全可靠運(yùn)行，避免各類事故的發(fā)生。與此同時(shí)，TPL－001－4準(zhǔn)則，對(duì)科學(xué)規(guī)劃電力系統(tǒng)、明確相關(guān)職能等做出了深入闡述和系統(tǒng)安排，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)、電網(wǎng)規(guī)劃、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等提出了更為詳細(xì)的要求，對(duì)原有的四級(jí)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了創(chuàng)造性變革，結(jié)合最新的電網(wǎng)規(guī)劃和事故校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)開展評(píng)價(jià)。

2．2英國的電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，英國制定了《國家輸電系統(tǒng)安全與供電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，將電力系統(tǒng)劃分為海上輸電系統(tǒng)和陸上輸電系統(tǒng)兩大類，并從運(yùn)行、接入、設(shè)計(jì)等方面針對(duì)兩套不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)了個(gè)性化的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

英國的SQSS標(biāo)準(zhǔn)按照不同的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，分別制定了正常運(yùn)行準(zhǔn)則和條件運(yùn)行準(zhǔn)則。在正常運(yùn)行準(zhǔn)則下，電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生線路、發(fā)動(dòng)機(jī)、母線等故障時(shí)，對(duì)系統(tǒng)線路負(fù)荷切除的限值進(jìn)行明確規(guī)定，并要求系統(tǒng)必須保持當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，避免相關(guān)設(shè)備和各項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)過載以及超限情況。針對(duì)單一元件故障，該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)不同的負(fù)荷大小明確規(guī)定了不懂的負(fù)荷切除量。

2．3印度的電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。印度采用《輸電規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)指南》，對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃和可靠運(yùn)行進(jìn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。印度是一個(gè)大規(guī)模停電事件易發(fā)的國家，這在一定程度上說明了該國電網(wǎng)的脆弱性，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益增長的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求。因此，對(duì)現(xiàn)有的指南進(jìn)行調(diào)整修訂勢(shì)在必行。

該指南將電網(wǎng)運(yùn)行分為N－0、N－1、N－1－1等三種情況，并分別提出了相應(yīng)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。其中，在N－0請(qǐng)款下，電網(wǎng)無故障，西宮正常運(yùn)行。在N－1情況下，變壓器、線路等設(shè)備發(fā)生單一元件故障，系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)下應(yīng)滿足的要求。穩(wěn)態(tài)下系統(tǒng)保持正常穩(wěn)定運(yùn)行，不發(fā)生切機(jī)切負(fù)荷;暫態(tài)則要求系統(tǒng)需承受主網(wǎng)單回線路的永久性故障、直流單極故障、單臺(tái)發(fā)電機(jī)停運(yùn)等故障形式所帶來的不良影響。在N－1－1情況下，在發(fā)生N －1的情況的基礎(chǔ)上，同時(shí)出現(xiàn)單回主網(wǎng)線路故障，在這種狀態(tài)下，必須切除負(fù)荷，以便系統(tǒng)能夠過渡到新狀態(tài)。

3 面向風(fēng)險(xiǎn)的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)構(gòu)建

3．1充分關(guān)注系統(tǒng)初始運(yùn)行情況。我國的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的過程中，只對(duì)正常情況下所發(fā)生的故障造成的系統(tǒng)影響進(jìn)行了分析。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，考慮到電網(wǎng)運(yùn)行方式的千差萬別，發(fā)生同一類型故障時(shí)多造成的系統(tǒng)影響也會(huì)不一樣。需要特別指出的是，美國的TPL－001－4準(zhǔn)則將發(fā)生故障的情況與開關(guān)拒動(dòng)、繼電保護(hù)裝置失靈等情況緊密聯(lián)系起來，從七個(gè)不同的事故等級(jí)進(jìn)行劃分，在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行中更具有可操作性。因此，開展穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作和風(fēng)險(xiǎn)防控工作必須充分考慮系統(tǒng)初始運(yùn)行情況，以便不斷提高穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的有效性和精確性。

3．2將事故指標(biāo)進(jìn)行具體量化。我國的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》在負(fù)荷切除量以及最大切除時(shí)間等方面缺乏明確的規(guī)定，僅僅要求在發(fā)生N－1故障的情況下，不得切除負(fù)荷，在第二、第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下避免系統(tǒng)崩潰且最大限度降低負(fù)荷切除量。因此，從電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和防控風(fēng)險(xiǎn)的角度出發(fā)，必須對(duì)相關(guān)事故指標(biāo)進(jìn)行具體量化，對(duì)事故評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，不斷提高評(píng)估工作的有效性和說服力。

3．3綜合多角度因素進(jìn)行校驗(yàn)。通過分析近年來發(fā)生的嚴(yán)重電力事故，我們可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故發(fā)生的原因是多種多樣的，既有電力系統(tǒng)內(nèi)部自身的原因，也有外部環(huán)境因素所造成的影響。我國的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》在校核事故類型方面主要包含電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，并對(duì)開關(guān)拒動(dòng)、繼電保護(hù)裝置失靈等機(jī)械性故障原因進(jìn)行了重點(diǎn)分析，這具有一定的局限性。開展穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作和風(fēng)險(xiǎn)防控工作，必須從多個(gè)角度、多重因素進(jìn)行綜合考量，不斷提高系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別的準(zhǔn)確性和全面性，進(jìn)一步提高針對(duì)不同事故類型所制定的具體風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施的可操作性和時(shí)效性，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平邁上一個(gè)新臺(tái)階。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包含了常見故障類型，并針對(duì)不同故障類型提出了具體運(yùn)行要求。對(duì)比分析這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可為我國電力系統(tǒng)開展穩(wěn)定評(píng)價(jià)工作和風(fēng)險(xiǎn)防控工作提供積極有效的參考。本文圍繞事故量化指標(biāo)、發(fā)生故障元件等方面，深入分析對(duì)比中、美、英、印等四國的穩(wěn)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，結(jié)合結(jié)合各國標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，從電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析和安全穩(wěn)定運(yùn)行的角度提出了具體的改善意見。