電網安穩系統的探討與應用

摘要：作為電網“三道防線”之一的電網安全穩定控制系統，在電網發生嚴重故障和突發事件時能夠及時調整電網的運行方式，從而維持電網穩定和避免故障范圍的繼續擴大。隨著電網規模的不斷擴大，復雜程度也不斷提高，電網安全穩定控制系統已經成為大型電網不可缺少的一個重要部分。從實際應用出發對電網安全穩定控制系統的安裝及應用進行了探討。

關鍵詞：電網；安穩系統；探討和應用

作者簡介：覃劍（1977-），男，廣西柳州人，廣西電網公司生產設備管理部，工程師。（廣西 南寧 530023）

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0213-02

在社會經濟不斷發展的情況下，人們對電力的需求也越來越大，電網的電力系統容量也越來越大，電網系統結構正在逐漸變得繁雜。同時系統在電力市場出現后，營運狀況和營運方法變得越來越多樣化，導致電力系統暫態穩定情況更加不容易得到解決。如果電力體系出現不穩定情況，就會導致電力無法正常供應，產生停電現象，甚至會發生整個電網癱瘓的情況。[1]所以，如何保證電網系統的穩定是電力企業的重要工作，而電網安穩系統是保證電網穩定的重要因素，被大量使用到了電網系統中。本文以實際案例為例對電網系統進行分析。

一、案例簡介

某電網是電網系統的電力輸入端，主要承擔著電網下游區域電能輸送的功能，整體電網結構圖如圖1所示。H2電廠和此電網北面使用電壓為500kV的s1線連接起來，線1、線2、線3以及電網的南面使用電壓為5O0kV的S2線和主網連接起來。整個電網的輸送功率在1300MW～1400MW之間。

二、安穩系統的構成以及組成部分的作用

電網安穩控制系統主要是由執行站、站間通道、子站、主控制站構成的，安穩系統通常布置在調度中心，從而對安穩系統起到監控的作用。

通常在電網樞紐變電站上安裝控制主站，主要起到辨別電網運行方式和控制子站交換信息、采集全網信息、對事故進行判斷和決策、對相關命令進行轉發等作用。

在一些比較重要的500kV電車或者變電站上安裝控制主站，控制主站主要是用來對主變設備的運行情況進行監控，并把監控信息傳送至主站，同時還起到接收主站發送的命令并把控制命令向執行站傳輸的作用。

一般在切機電廠或者需要切負荷的變電站上會安裝執行站，執行站主要是用來把本站的控制量發送到上級子站或者主站，接收上級發送的控制命令，并根據命令中的相關對象進行控制。同時還根據不同地區的情況，具有低頻低壓切負荷功能和出線過載切負荷的功能。

三、引入區域型安穩系統

為了解決系統中的自適應能力和系統運行方式的問題，經過探討研究，此電網決定使用分布式穩定控制系統和在線分析預決策系統組成的區域型電網安穩控制系統，以此來提升此電網往主電網傳送電力的最大功率，從而使得電力可以被最大化地利用起來。此安穩系統是在專家系統和等面積準則的基礎上研發出來的，可以對電網的營運狀況有實時的了解，可以快速根據電網實際的系統充裕值和故障情況搜索出來最好的電網控制方法。如圖2所示，H1站主站、H2電廠執行站、H13站執行站、H4電廠執行站、H3電廠 B廠執行站、H13站控制子電站7個電站構成了電網安穩系統。從圖中可以看到，H1站位于中心區域，因此把對安穩裝置可以進行在線控制決策的OPS系統安裝在H1站上，同時使用兩套分布式安穩控制系統（FWR-300）裝置在H1站上。各個執行站、子站使用雙通道光纖進行連接，以便它們之間可以進行信息的實時交換。安裝有安穩系統的中調管理主站、H7控制主站、H6控制子站和H1主站的OPS系統連接起來，并保持信息互通。中調管理主站主要是對H1站安穩系統收集到的系統情況進行整理，同時對H1站OPS系統計算出來的在線或者離線控制策略表、上位機定值、單元處理機定值等信息進行收集總結。電網安穩的控制策略分為3個級別。元件故障區域控制測量是一級策略，通常包含了特殊方式、正常方式、S2線檢修方法等針對元件跳閘的控制測量。后備控制策略是2級控制策略，2級控制策略和1級控制策略作用比較相似。三級控制測量主要是用來辨別主變電壓負荷過大的情況。

四、安穩系統的維護經驗和出現的問題

1.系統運行的維護經驗

為了保證安全系統的作用可以充分發揮出來，就需要制訂科學合理的管理方法。電力公司應該制定出專門的電網安穩系統管理制度。通過對系統的技術和配置參數、系統的安裝使用原理進行詳細介紹，然后根據電網安穩運行工作中總結的經驗對電力公司的相關維護人員制定出相關的管理要求。具體為：

（1）在對電網安穩系統進行檢查的時候，要認真檢查系統的采樣值、運行狀況、指示燈、壓板投退。特別要檢查各個電站和安穩系統的通信狀況是否良好；在對主變線路或者回變線路進行檢修的時候，為了預防特殊電網事故的發生，要制定出事故預想方案。

（2）在安穩系統運行后，對裝置的狀況要快速審查，并向中調和地調匯報收集到的信息，為了避免安穩裝置因為收到跳閘信息產生錯誤的裝置判定信息，要把開關操作箱的跳閘燈及時回歸正常。

（3）要及時打印出通道通信和安穩裝置不正常的裝置信息，并找出異常產生的原因，反饋給進行設備維護的相關部門。如果是裝置運行存在的問題，就需要馬上向中調進行報告。[2]

（4）要在制度中注明單臺開關檢修、旁路代路操作、主變單元或線路停電等情況的把手調換或者壓板的有關操作注意事項。

對繼保維護人員有下面幾個方面的要求：

（1）因為安穩裝置的電流回路和錄波器、保護設施所使用的電流回路是串聯的，所以在進行故障錄波器和保護設施的實驗時，為了不影響安穩系統的整體運行情況，要把安穩裝置的回路進行短接，如果不進行以上措施，可能會引起安穩裝置動作出口。而且此類事故在2011年曾經發生過。

（2）要在全部通信通道壓板和出口壓板全部切斷的情況下才可以對安穩裝置的定制進行修改。

（3）為了防止不正確的切負荷和切機情況發生，要在安穩裝置和所有電站切斷通信連接，退出壓板的時候才可以進行本地試驗。

2.此安穩系統實際運行中出現的問題

此電網的安穩系統在投入使用后，整體運行情況是非常不錯的，可以準確記錄有關線路故障的詳細情況，并沒有出現電網不穩定或者過安穩的情況，但還是存在一些問題。

（1）安穩系統并沒有完全實現實時在線決策并在線進行匹配的這一要求，還只是停留在離線的情況下，預先做出決策，然后進行實時匹配的階段。

（2）安穩系統設置存在問題也會導致系統不能正常運轉，比如曲江站原來的線路保護設備為自保持繼電器，在接入安穩裝置后，當發生跳閘情況時要使用人工對其位置進行恢復，假如在較長一段時間內沒有對跳閘情況進行位置的恢復，安穩系統就會因為接受到過長時間的跳閘信號而自動關閉安穩裝置。

（3）安穩系統的通信情況不好，在使用的過程中經常會出現光纖斷裂、數據交換擁堵、側通信不正常、通信插件故障等情況，所以要對通信裝置進行正確的設置，同時要加大對通信通道維護和巡視的力度。

五、在安穩系統中應用現代化技術

近幾年，隨著經濟的發展，我國科學技術水平顯著提高，各個行業的相關技術都有了飛速發展，電網安穩系統也在科學技術不斷的發展下有了新的成長空間。具體為：

（1）廣域測量項目。電網廣域測量是由連接各個同步相量測量單元的即時通訊網絡和全球GPS定位系統構成的，通過使用這一技術可以在相同的時間中對電力系統的運行參數、運行情況、運行方法等信息進行獲取，這樣就避免了當前系統參數和模型不正確的情況，在對整體信息進行分析和制訂全面的暫態穩定控制方案方面有著非常好的效果，從而確保了安穩系統可以實時準確地對電網進行控制。

（2）隨著電網系統的規模逐漸增大，為了更好地對系統需求做出回應和處理，單個的計算機已經不能滿足系統工作的需要。為了提高系統對數據的運算處理能力，在硬件方面，電網安穩系統應該使用異步通信和工作站計算機群的分布式并行計算技術，從而使得策略表的搜索和穩定分析計算功能可以迅速完成，從而達到電網安穩系統可以在線實時決策的目的。[3]

（3）在以光纖為主要傳輸工具的情況下，信息傳輸通道的快速性、安穩性、快速性已經形成，使得安穩系統的功用可以更好地發揮出來，而且在安全性和穩定性的傳輸技術逐漸成熟的情況下，更有力地確保了在線實時決策系統的穩定運行，而且安穩控制系統也將不會局限于安穩控制裝置直接的信息互通，未來將會在電力市場交易系統、完全穩定控制管理系統、能量管理系統、廣域測量系統之間進行數據的通信。

六、結語

綜上所述，電網的安穩系統是保證電網穩定性的重要部分，因此對電網安穩系統的正確開發和應用對電力企業的發展有著非常重要的意義，尤其在當前我國經濟飛速發展的情況下，電力的需求量越來越大，電網的整體結構也逐漸變得復雜。使用正確的電網安穩系統不僅避免了電網事故的產生，促進了電力企業的發展，同時也給用戶生活提供了更多的方便。

參考文獻：

[1]吳國丙，吳烈鑫.廣東電網安全穩定控制系統的功能配置好控制原則[J].廣東電力，2006，19（2）.

[2]北京四方繼保自動化有限公司.JWK100BE—211 安穩裝置[Z].2005.

[3]廣東電網茂名供電局.500 kV 茂名變電站現場運行規程（安穩控制系統）[Z].2009.

（責任編輯：王祝萍）