電力系統(tǒng)安全穩(wěn)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(wǎng)山東省電力公司，山東濟南250001)

[摘要] 電力系統(tǒng)作為現(xiàn)實社會最基本的能源輸出機構(gòu)，和廣大人民群眾的日常生活及我國的國民經(jīng)濟發(fā)展密切關聯(lián)。供電裝置運行狀態(tài)倘若不能夠達到穩(wěn)定，一般可引發(fā)大范圍、長久性的斷電故障，并且由此導致嚴重的社會財產(chǎn)損失及不穩(wěn)定的社會負面影響。所以，探討電力裝置安全平穩(wěn)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(wěn)管控工藝，對于達到現(xiàn)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(tǒng)的安全平穩(wěn)運作具備相當關鍵的價值。

關鍵詞 電力系統(tǒng) 安全穩(wěn)定 控制技術

中圖分類號TM715

1電力裝置安全平穩(wěn)調(diào)控

1.1電力裝置穩(wěn)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(xù)性的線路電壓及功效平穩(wěn)的電力能源。電源運行的指標集中在輸電的精度、穩(wěn)定性和效率上。發(fā)電廠運行的穩(wěn)定性是滿足供電客戶長期穩(wěn)定的需求。它是指長時間、平穩(wěn)地交付給客戶充分的電能效率。它的平穩(wěn)性能代表電力單位能夠有效地處理外部環(huán)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(wěn)運行或恢復正常運行狀態(tài)的速度和能力。

1.2電力裝置安全平穩(wěn)調(diào)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(wěn)調(diào)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(xiàn)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(xiàn)轉(zhuǎn)換和辨別，才能解決控制現(xiàn)場發(fā)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(shù)采集系統(tǒng)，是在電力調(diào)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(wěn)的調(diào)節(jié)。三者屬于區(qū)域功能調(diào)節(jié)機制。區(qū)域穩(wěn)定調(diào)節(jié)機制是實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一項相關電源。在多站點的配置和控制中安全穩(wěn)定的調(diào)節(jié)機制，可以完成各個控制站之間電網(wǎng)運行信息相互通信和控制指令的安全、平穩(wěn)運行，實現(xiàn)了電源設備的大間隔。

2影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的原因分析

近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，各產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了高速發(fā)展。電力產(chǎn)業(yè)作為我國基礎型經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)之一，其系統(tǒng)運行的穗定性直接影響著國家經(jīng)濟建設。因此，如何確保電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定是電力工作者必須重視的問題。我國電力事業(yè)高速發(fā)展促使了電網(wǎng)范圍不斷擴大;而隨著電網(wǎng)數(shù)量的不斷增加，系統(tǒng)不穩(wěn)定事故發(fā)生的概率越來越高，每一次事故造成的經(jīng)濟損失都非常嚴重。因此，穩(wěn)定電力系統(tǒng)運行安全已經(jīng)成為電力系統(tǒng)從業(yè)人員刻不容緩的工作。經(jīng)過前段時間對東北和華東等地區(qū)的電網(wǎng)運行情況進行分析與調(diào)查，筆者認為影響電力系統(tǒng)安全運行的原因大致分為三種：薄弱的電網(wǎng)構(gòu)造體系使得電網(wǎng)經(jīng)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(tǒng)運行過程中，管理手段與管理目標不能滿足系統(tǒng)管理的穩(wěn)定性與安全性需求。電網(wǎng)構(gòu)造體系是確保電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運行的基礎，同時也是電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設計環(huán)節(jié)應認真對待的問題。

3電力裝置安全平穩(wěn)調(diào)控的重點工藝

3.1電力裝置安全平穩(wěn)調(diào)控的慣用工藝

3.1.1低頻調(diào)控工藝

低頻功率信號頻率振蕩與器件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運行參數(shù)以及動力裝置的運行狀態(tài)密切相關，原因是由于長距離輸電線路出現(xiàn)了電源波動，大尺度、弱連桿機構(gòu)型阻尼系統(tǒng)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(wěn)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、平衡串聯(lián)電容器件、選擇直流輸電線路方案和設置同步調(diào)節(jié)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(diào)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(wǎng)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(wǎng)的大規(guī)模、大規(guī)模的電壓降低，導致較大的供電區(qū)出現(xiàn)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(tǒng)來收集電源設備在操作過程中的各種參數(shù)，并且能夠預測電壓故障狀態(tài)下可能導致的癱瘓電壓控制，平滑地實現(xiàn)了中間電壓穩(wěn)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(tǒng)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(yōu)越性，具有良好的絕緣性能。現(xiàn)代數(shù)字信號處理器( DSP)與光電傳感技術的結(jié)合，已成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術的新方向，其在全球定位系統(tǒng)(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(wěn)定控制技術

使控制系統(tǒng)對未建模部分的動態(tài)過程以及對過程參數(shù)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(tǒng)控制過程發(fā)生動態(tài)變化時，自適應控制系統(tǒng)能及時捕捉這一變化，并實時調(diào)節(jié)控制策略和相關的控制器參數(shù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。

4電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術應用分析

4.1電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制體系的構(gòu)建

在進行電力系統(tǒng)規(guī)劃設計時，要把電力殺系統(tǒng)的安全性放在首要位置，確保電力系統(tǒng)的持續(xù)安全穩(wěn)定。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)可分為擾動前的電力系統(tǒng)安全系統(tǒng)和擾動后的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由三條防線組成。第一條防線確保系統(tǒng)正常運行和滿足各類電力系統(tǒng)大擾動的安全要求。當安全故障發(fā)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(wǎng)中常見故障的正常穩(wěn)定運行。該防線主要應用于繼電保護、在線系統(tǒng)設備、安全穩(wěn)定、預防控制技術等措施。第二條防線采用技術措施，對穩(wěn)定控制裝置和切割機及切削載荷、穩(wěn)定控制、應急功率調(diào)制和串聯(lián)補償?shù)冗M行防失穩(wěn)，實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)緊急控制嚴重限制，確保在發(fā)生嚴重故障時能夠，繼續(xù)保持電網(wǎng)穩(wěn)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?qū)崿F(xiàn)緊急控制，避免系統(tǒng)崩潰，可防止事故的發(fā)生。

4.2電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制過程

電力系統(tǒng)作為一個動態(tài)系統(tǒng)，具有非常復雜的非線性。由于電氣系統(tǒng)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(tǒng)的安全穩(wěn)定實現(xiàn)控制過程相對復雜。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)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(wǎng)的實時運行狀態(tài)，通過在線決策系統(tǒng)的服務器對網(wǎng)絡的相關故障進行分析和計算，從而形成一個穩(wěn)定的電流電網(wǎng)控制策略表。應該指出的是，該方法的實施需要當前的網(wǎng)格操作和大量的相關數(shù)據(jù)信息，這是難以實現(xiàn)的。在實踐中，這種方法很少使用。二是脫機方式通過對電網(wǎng)不同運行狀態(tài)下可能出現(xiàn)的故障的穩(wěn)態(tài)計算和分析，為電網(wǎng)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(xiàn)比較簡單。其缺點是計算和維護工作量大，對電網(wǎng)發(fā)展的適應性較差。

總之，充分發(fā)掘與綜合運用信息技術和計算機網(wǎng)絡以及控制領域的先進技術來為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制服務，是提升電力安全系統(tǒng)穩(wěn)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(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

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