電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)研究

葉劍南

摘要：我國經(jīng)濟水平快速提升，人們生活質(zhì)量提高，用電需求大幅增加，也對電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、安全性提出更高要求。將電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)進行完善與改進，可以加強網(wǎng)源協(xié)調(diào)性，使電力規(guī)劃更加合理，加強電力系統(tǒng)的運行控制，從而促進電力系統(tǒng)的運行更加高效、穩(wěn)定。綜上所述，本文將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)進行研究，從而加強電源控制保護效果，加強系統(tǒng)與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；運行；安全穩(wěn)定；標(biāo)準(zhǔn)；網(wǎng)源協(xié)調(diào)

電能作為社會生產(chǎn)與日常生活必不可少的能源之一，電力系統(tǒng)會完成電能產(chǎn)生、運輸、配置等相關(guān)工作，是較為復(fù)雜、龐大的實時動態(tài)化系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的運行過程中，會含有各種電力設(shè)備，還包括各種電力保護、調(diào)度、通信等系統(tǒng)，也對電力系統(tǒng)的保護工作提出了更高的要求。現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷加劇，系統(tǒng)的機組容量持續(xù)增高，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜對使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行較為困難，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會對系統(tǒng)整體產(chǎn)生重要影響。因此要加強電力規(guī)劃、運行控制、網(wǎng)源協(xié)調(diào)，才能確保電力系統(tǒng)的運行安全、穩(wěn)定性。

一、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

電網(wǎng)的運行安全、可靠是電力系統(tǒng)開展各項工作的重要基礎(chǔ)。在20世紀70、80年代中，我國的電網(wǎng)經(jīng)常會發(fā)生破壞性的事故，在20世紀80年代頒布了《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》[1]與相關(guān)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，我國開始重視電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定分析與管理工作，降低了電網(wǎng)的事故發(fā)生頻率。從目前情況來看，我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)包含：《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》、《電網(wǎng)運行準(zhǔn)則》、《電力系統(tǒng)電壓與無功電力技術(shù)導(dǎo)則》等。通過這些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以對我國電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、運行等相關(guān)工作起到良好的指引作用，從而加強電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性，減少電網(wǎng)事故的發(fā)生頻率。

我國電網(wǎng)的發(fā)展速度十分迅猛，電力新技術(shù)層出不窮，被廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)中，也對電網(wǎng)安全穩(wěn)定特點與控制要求造成了較大影響，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，主要表現(xiàn)為以下幾方面：第一，我國的全國聯(lián)網(wǎng)工程進展程度不斷加快，受端電網(wǎng)直流落點數(shù)量與受點比例在逐漸提升，出現(xiàn)了較多受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的相關(guān)問題。隨著區(qū)域電力的交換功率在不斷增加，廣泛使用了發(fā)電機組快速自動勵磁調(diào)節(jié)器，使電網(wǎng)開始從振蕩模式轉(zhuǎn)換為區(qū)域間振蕩模式，也對電網(wǎng)的輸電能力形成了嚴重制約。我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)中雖然對電壓穩(wěn)定與動態(tài)穩(wěn)定進行了定義與分析，但并沒有標(biāo)明量化性的相關(guān)指標(biāo)，這就加大了電網(wǎng)規(guī)劃與運行控制的執(zhí)行難度。第二，《條例》作為我國首部針對電力安全事故應(yīng)急處置與調(diào)查處理的法律法規(guī)，其中設(shè)置了事故等級，還加入了事故報告、事故調(diào)查等相關(guān)內(nèi)容?！稐l例》中的內(nèi)容與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的出發(fā)點相同，都為了確保電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性與供電安全性，但在相關(guān)條款中還存在一定問題。基于目前我國實行的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，電力系統(tǒng)若受到較為嚴重的故障干擾，需要使用切機與切負荷等相關(guān)措施。《條例》的頒布時間較晚[2]，在目前實行的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)并沒有參考其中的內(nèi)容，使相關(guān)措施的制定無法充分落實，也會對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成影響。

將目前我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定特點與控制要求的變化作為基礎(chǔ)，為了使我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定相相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)更加完善，本文提出了相關(guān)建議：第一，要加強電壓穩(wěn)定與動態(tài)穩(wěn)定特點、機理等相關(guān)影響因素的研究力度，使靜態(tài)電壓穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定等相關(guān)評價指標(biāo)與量化判斷依據(jù)更加完善，從而對電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計與安全穩(wěn)定運行起到積極的指導(dǎo)作用。第二，將現(xiàn)行的《導(dǎo)則》與《條例》中相關(guān)內(nèi)容進行分析與研究，使二者之間的相關(guān)內(nèi)容更加協(xié)調(diào)。第三，對現(xiàn)行的三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)促進電網(wǎng)發(fā)展適應(yīng)性提高的相關(guān)內(nèi)容進行深入研究，將電網(wǎng)發(fā)展作為基礎(chǔ)，對三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)中的故障劃分等相關(guān)內(nèi)容進行改善與調(diào)整，加強電網(wǎng)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，使三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)獲得細化，還要區(qū)分切機與切負荷措施之間的差異[3]，充分掌握電網(wǎng)可以承受的最大措施量。

二、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定規(guī)劃設(shè)計方面標(biāo)準(zhǔn)

近幾年來，在對電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計的過程中，可以將《導(dǎo)則》中相關(guān)內(nèi)容作為基礎(chǔ)。由于電網(wǎng)的運行特點會受到外部環(huán)境的影響，只有將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行不斷完善，才能加強標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性與執(zhí)行效果。

（一）確保規(guī)劃設(shè)計與運行分析關(guān)系協(xié)調(diào)

一直以來，在對我國電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與運行調(diào)動的過程中，并不會產(chǎn)生關(guān)聯(lián)性，會遵循遠粗近細的工作原則，也造成規(guī)劃設(shè)計與運行調(diào)度銜接過程中存在較多問題。因此國家電網(wǎng)公司設(shè)置了中長期規(guī)劃滾動修編等相關(guān)機制，對近期的電網(wǎng)設(shè)計規(guī)劃方案安全穩(wěn)定性進行全面分析，使規(guī)劃設(shè)計方案逐漸過渡為運行調(diào)度，從而使中遠期規(guī)劃方案獲得完善與優(yōu)化。

規(guī)劃設(shè)計與運行調(diào)度過程中存在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計算模型等方面的問題，近幾年來，我國國家電網(wǎng)規(guī)劃層面已經(jīng)開始將規(guī)劃與運行調(diào)度數(shù)據(jù)互相銜接，取得了良好的效果。

（二）規(guī)劃設(shè)計要注重安全性與經(jīng)濟性的平衡

規(guī)劃作為電網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，因此要注重經(jīng)濟性，也可以將其看作為，規(guī)劃設(shè)計方案的確定也是對技術(shù)經(jīng)濟進行優(yōu)化與對比的過程。通常來講，電網(wǎng)的冗余度越高，安全性也會較高，但會降低經(jīng)濟性，因此從理論方面來看，并沒有安全性與經(jīng)濟性都令人滿意的規(guī)劃設(shè)計方案，只有找到經(jīng)濟性與安全性之間的平衡，才能加強規(guī)劃設(shè)計的合理性。從近幾年我國的規(guī)劃設(shè)計工作成果看來，獲取平衡的難度較大。原因就是很難將安全性的效益轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟性，無論是指標(biāo)還是方法都很難完成。在交流電網(wǎng)工程主要包含輸電[4]、構(gòu)建網(wǎng)架兩種功能，若工程的目標(biāo)為輸電，就很容易評估其經(jīng)濟性。若工程的主要目標(biāo)為網(wǎng)架構(gòu)建，就需要提升工程的安全性與穩(wěn)定性，因此需要將安全性與穩(wěn)定性利用合理的方式轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟性指標(biāo)，才能找到二者之間的平衡點。

通過上文的分析，為了加強電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計水平，要將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行完善：第一，對電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計相關(guān)規(guī)定進行調(diào)整與完善，要將重點放在電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析、穩(wěn)定設(shè)計等方面，加強技術(shù)的規(guī)范性與銜接性，要重視規(guī)劃設(shè)計階段的安全穩(wěn)定分析相關(guān)內(nèi)容、辦法、數(shù)據(jù)等，將其上升到國家的標(biāo)準(zhǔn)高度。與此同時，還要找到經(jīng)濟性與安全性的平衡點，對該問題進行更加深入的研究。第二，在《導(dǎo)則》等下感官標(biāo)準(zhǔn)中，要將規(guī)劃設(shè)計、運行調(diào)度等相關(guān)特點與要求作為基礎(chǔ)，將條款進行完善與調(diào)整。

三、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定網(wǎng)源協(xié)調(diào)方面標(biāo)準(zhǔn)

在電力系統(tǒng)中，電源作為十分重要的動態(tài)元件之一，其主要承擔(dān)生產(chǎn)電力的職責(zé)，也會促進電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。若電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電源需要將其具備的電壓、頻率支撐等主要作用充分發(fā)揮，加強電網(wǎng)控制措施的協(xié)調(diào)性，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。

通過長期的研究與實踐，獲得了網(wǎng)源協(xié)調(diào)的相關(guān)經(jīng)驗，將其分布在各個標(biāo)準(zhǔn)中，從而對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了積極影響。這些標(biāo)準(zhǔn)的主要特征是將電力設(shè)備為基礎(chǔ)，對其性能提出了相關(guān)要求，例如在《電力系統(tǒng)穩(wěn)定器整定試驗導(dǎo)則》[5]中，對勵磁系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備性能提出了要求，也對測試方法進行了規(guī)定。高效執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以為發(fā)電設(shè)備的安全性提供保障，但如果電力系統(tǒng)的運行出現(xiàn)異常情況，電力系統(tǒng)對諸多發(fā)電設(shè)備的動態(tài)支撐潛力發(fā)揮的統(tǒng)籌作用、防范作用還需要獲得完善與提高。

目前我國的電力系統(tǒng)面臨著新的發(fā)展形勢，也對網(wǎng)源的協(xié)調(diào)提出了更高的要求：隨著電力生產(chǎn)與消費水平的快速提升，電源的集中接入規(guī)模獲得拓展，從而提升了電網(wǎng)的利用效率，也對電網(wǎng)安全穩(wěn)定提出了更高要求。針對這樣的情況，電源需要加強各種事故的應(yīng)對靈活性，發(fā)揮基礎(chǔ)支撐作用，還要加強電網(wǎng)全局的優(yōu)化與協(xié)調(diào)能力，才能將電力系統(tǒng)全部元件的合力優(yōu)勢充分發(fā)揮。對于可再生電源大規(guī)模并網(wǎng)方面，不僅可以為人們提供綠色、環(huán)保能源，也對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行造成了較多問題，對電源的發(fā)展進程產(chǎn)生約束，因此需要對網(wǎng)源協(xié)調(diào)方面更加深入地研究，構(gòu)建完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與相關(guān)工作機制。

為促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展，需要從以下幾方面對網(wǎng)源協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)進行完善：

（一）確保電力系統(tǒng)與電網(wǎng)互相協(xié)調(diào)

要將電源控制保護系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性方面進行改進與完善，尤其對于系統(tǒng)與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)方面。一直以來，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，在對電源保護進行設(shè)計與整定的過程中，都會將單機系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，沒有將機組、機組與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系進行規(guī)定與要求。例如電網(wǎng)對每一臺發(fā)電機形成的高頻保護等，沒有將級差問題進行考慮，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會使大量的機組出現(xiàn)保護動作，無法完成分輪次與先后動作，使加速系統(tǒng)無法穩(wěn)定運行。再如目前我國火電廠使用的重要輔機中的變頻器保護配置方面，并沒有發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)發(fā)生過由于變頻器因電網(wǎng)出現(xiàn)的瞬時故障導(dǎo)致低電壓從而出現(xiàn)閉鎖情況，最終造成機組切機事故[6]。

（二）使電源重要控制設(shè)備入網(wǎng)檢測、并網(wǎng)驗證更加完善

要對電源設(shè)計、建設(shè)等全部的環(huán)節(jié)進行技術(shù)方面的監(jiān)督與管理，才能有效避免由于電源自身原因?qū)е碌碾娋W(wǎng)安全事故。

（三）將可再生電源網(wǎng)源協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)不斷完善

可再生電源單據(jù)具備容量小、機組數(shù)量多等特點，這些都會對網(wǎng)源協(xié)調(diào)造成嚴重的阻礙。因此需要制定包括實時在線風(fēng)電性能監(jiān)測全過程的相關(guān)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，從而為電網(wǎng)的運行安全提供保障，促進可再生電源獲得持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)語

電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)會對電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、運行控制、網(wǎng)源協(xié)調(diào)等多方面的相關(guān)工作起到重要的引導(dǎo)與制約作用。因此需要快速適應(yīng)管理體制發(fā)生的變化，使電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、規(guī)模不斷擴大、采用更多的新技術(shù)，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障，但電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究工作還需要不斷深入。才能使電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)更加完善，促進電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，加強電力系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)性，為人們提供更加安全、高效、優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，促進我國電力行業(yè)獲得進一步發(fā)展。

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（作者單位：福建新鴻騰電力科技有限公司）