淺談電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定措施

摘要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電壓等級(jí)逐漸提高，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高，本文就簡(jiǎn)要闡述了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 安全 穩(wěn)定 措施

1 我國(guó)近年來(lái)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定現(xiàn)狀

我國(guó)電力系統(tǒng)迅猛發(fā)展，目前正在實(shí)施“西電東送、南北互濟(jì)、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略方針。電力部門貫徹《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，由于電網(wǎng)的建設(shè)滯后于電源的建設(shè)，輸電能力不足的問(wèn)題日益突出，加劇了電網(wǎng)與電源發(fā)展不協(xié)調(diào)的矛盾，對(duì)照“8.14”等國(guó)外大停電事故，應(yīng)該看到我國(guó)電網(wǎng)還比較薄弱，也存在國(guó)外電網(wǎng)類似問(wèn)題，甚至更加嚴(yán)峻：①某些電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中過(guò)于依賴二次系統(tǒng)，一些工程把穩(wěn)控裝置作為正常方式送電的基本措施。②某些高壓微機(jī)保護(hù)裝置還存在一定問(wèn)題，部分進(jìn)口保護(hù)振蕩閉鎖不完善。③安全自動(dòng)裝置的管理體制不夠健全，現(xiàn)場(chǎng)誤操作引起自動(dòng)裝置的誤切機(jī)、切負(fù)荷事故多次發(fā)生；尚未形成全國(guó)統(tǒng)一的安全穩(wěn)定控制裝置的技術(shù)條件、運(yùn)行與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)控裝置誤動(dòng)作的事件仍有發(fā)生。④電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置培訓(xùn)工作有待加強(qiáng)。從“8.14”大停電的災(zāi)難事故中我們不難看出，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行無(wú)論是對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家或是發(fā)展中國(guó)家而言都是一個(gè)急待解決的問(wèn)題，對(duì)它的分析或研究正隨著系統(tǒng)的日益發(fā)展、聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大顯得愈來(lái)愈緊迫。

2 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的三道防線

遵照《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》，規(guī)定我國(guó)電力系統(tǒng)承受大擾動(dòng)能力的標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)。

第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于出現(xiàn)概率較高的單一元件故障（單相瞬時(shí)性、雙回以上單相永久性與三相、直流單極故障），保護(hù)、開(kāi)關(guān)、及重合閘正確動(dòng)作，電網(wǎng)不損失負(fù)荷就可保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電。

第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：出現(xiàn)概率較低的嚴(yán)重故障（雙回線同時(shí)斷開(kāi)、直流雙極閉鎖、任一段母線故障），保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷。

第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：出現(xiàn)概率很低的多重性嚴(yán)重事故（開(kāi)關(guān)拒動(dòng)、保護(hù)與自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)、失去大電廠、多重故障），當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰，并盡量減少負(fù)荷損失。

縱觀國(guó)內(nèi)外歷次大停電事故發(fā)生、擴(kuò)大的原因，不外乎電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理、繼電保護(hù)動(dòng)作不正確或不協(xié)調(diào)、對(duì)部分輸電回路中斷引起潮流轉(zhuǎn)移的后果缺乏預(yù)計(jì)或沒(méi)有應(yīng)對(duì)策略、對(duì)事故引起電網(wǎng)送受端功率不平衡時(shí)缺少果斷有效的切機(jī)或切負(fù)荷措施、穩(wěn)定控制裝置（安全自動(dòng)裝置）配置不合理或不到位、穩(wěn)控裝置性能不完善；電網(wǎng)事故信息不暢通，調(diào)度人員因無(wú)法及時(shí)了解電網(wǎng)事故的全貌而不能決策，貽誤了處理事故的最有利時(shí)機(jī)。要切實(shí)防止出現(xiàn)大停電事故，應(yīng)該針對(duì)上述原因采取對(duì)策。

合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的合理性是一個(gè)電網(wǎng)規(guī)劃上不斷發(fā)展完善的過(guò)程，電網(wǎng)的不夠合理有其歷史原因，使電網(wǎng)日趨合理則需要巨大投資和時(shí)間，我們應(yīng)強(qiáng)調(diào)和重視加強(qiáng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行部門來(lái)說(shuō)，我們又只能立足于當(dāng)前的網(wǎng)架做好電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行工作。

合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基本要求：

滿足各種運(yùn)行方式下潮流變化的需要，具有一定的靈活性，能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的要求；任一元件無(wú)故障斷開(kāi)應(yīng)能保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，不使其他元件過(guò)負(fù)荷和電壓偏差超過(guò)規(guī)定的允許值；有較大的抗擾動(dòng)能力，并滿足導(dǎo)則中規(guī)定的有關(guān)各項(xiàng)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；滿足分層和分區(qū)原則；合理控制系統(tǒng)短路電流。

三道防線的概念就是在總結(jié)體以往大停電事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，結(jié)合電力系統(tǒng)事故發(fā)生、發(fā)展的實(shí)際特點(diǎn)后提出來(lái)的，針對(duì)性很強(qiáng)，很實(shí)際。除了采取必要的預(yù)防性控制措施外，當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，從防御（抵御）角度上看，首先應(yīng)由該設(shè)備的繼電保護(hù)裝置正確檢測(cè)出故障，并快速動(dòng)作切除故障元件，切除速度越快對(duì)系統(tǒng)的影響越小，正常運(yùn)行方式下，對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的概率較多的單一故障，在故障切除后系統(tǒng)能夠繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，所以快速切除故障元件是電網(wǎng)的第一道防線；對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定導(dǎo)則中規(guī)定的概率很低的單一嚴(yán)重故障或多重故障，在故障切除后系統(tǒng)可能存在暫態(tài)穩(wěn)定、設(shè)備過(guò)載或電壓穩(wěn)定問(wèn)題，此時(shí)依靠穩(wěn)定控制裝置在送端電廠采取切機(jī)、受端電網(wǎng)采取切負(fù)荷、直流功率快速調(diào)制等措施，維持系統(tǒng)事故后的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此把穩(wěn)定控制裝置和相應(yīng)措施做為第二道防線；如果出現(xiàn)多重故障或穩(wěn)定控制的量不足，系統(tǒng)可能失去同步或出現(xiàn)電壓、頻率不穩(wěn)定狀態(tài)，在此緊急關(guān)頭采取解列失步的系統(tǒng)、按低頻與低壓盡快切除一定量的負(fù)荷（送端系統(tǒng)高周切機(jī)），使解列后的電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)功率重新平衡，則能有效制止事故的擴(kuò)大、防止系統(tǒng)的崩潰及大面積停電事故，因此失步解列、低頻低壓減載、高周切機(jī)等措施就成為第三道防線，也是最后一道防線，如果這一道防線不健全，電網(wǎng)將難以避免崩潰瓦解的結(jié)局。一旦系統(tǒng)瓦解，將被迫啟用黑啟動(dòng)方案，損失巨大。

綜上所述，三道防線就是設(shè)在電網(wǎng)事故（故障）面前的三道屏障，把事故盡量消滅在開(kāi)始階段，對(duì)過(guò)于嚴(yán)重的事故也決不讓其擴(kuò)大。三道防線的概念很明確，易于理解，便于操作。

3 電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定措施

3.1 正常狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制 正常狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制，通常也稱為預(yù)防性控制。它可通過(guò)聯(lián)絡(luò)線功率監(jiān)視、功角監(jiān)視，由調(diào)度員或自動(dòng)裝置實(shí)施控制。

3.2 緊急狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制 為保證電力系統(tǒng)承受第II類大擾動(dòng)時(shí)的安全穩(wěn)定要求，應(yīng)采取緊急控制措施，防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和參數(shù)嚴(yán)重越限，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的第二道防線。常用的緊急控制措施有切除發(fā)電機(jī)（簡(jiǎn)稱切機(jī)）、集中切負(fù)荷（簡(jiǎn)稱切負(fù)荷）、互聯(lián)系統(tǒng)解列（聯(lián)絡(luò)線）、HVDC功率緊急調(diào)制、串聯(lián)補(bǔ)償?shù)龋渌胧ㄈ缈礻P(guān)汽門、電氣制動(dòng)等）目前應(yīng)用很少。解決功角穩(wěn)定控制的裝置其動(dòng)作速度要求很快（50ms內(nèi)），解決設(shè)備熱穩(wěn)定的過(guò)負(fù)荷控制裝置的動(dòng)作速度要求較慢（數(shù)秒～數(shù)十秒）。

3.3 失步狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制 為保證電力系統(tǒng)承受第III類大擾動(dòng)時(shí)的安全要求，失步解列裝置應(yīng)按設(shè)定的振蕩周期次數(shù)動(dòng)作，500kV失步解列裝置一般1～2個(gè)振蕩周期動(dòng)作；解決電壓穩(wěn)定與頻率穩(wěn)定的緊急控制裝置的動(dòng)作時(shí)間為0.1～2s，依動(dòng)作倫次而定。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓禎祥.電力系統(tǒng)的安全性及防治措施，《電網(wǎng)技術(shù)》2004年09期.