電力系統運行與控制的標準

一、電力系統運行與控制

當前的技術水平電力系統運行與控制技術的發展，仍然以兩個方面為主。第一，計算機，或更廣泛地說數據處理裝置的作用，越來越大，在所有各級工作上都取代了電磁和電子設備，并大大地擴展了各級的功能。第二，由于建設原子能電廠和輸電線路的進展幾乎到處都推遲了，電力系統的運行裕度越來越小，嚴重事故的風險增加了。對當前的技術水平又可歸納為下列五個方面：

（一）電力系統控制中廣泛應用數據處理系統

大多數發達國家的國家調度中心與區域調度中心，現在都裝備著實時數據處理系統，其設計功能是：搜集、校核和提供網絡中實時數據，這些一般稱為主要分析功能。這些系統中越來越注意到系統的管理：為量測及改進服務質量，程序的維護和數據庫問題。關于二次要分析的功能，需應用復雜的模型，和相應的數據組（為狀態分析、安全分析、經濟調度……）。電力公司實際應用的尚屬少數。

（二）控制系統廠商的出現

只有不多幾個大的電力公司設置自己的數據處理控制系統，只要求廠家供應一些基本硬件及軟件，個別情況下要求廠家建立一些子系統。其它大部分電力公司須在不同階段用不同方式求助于顧問公司與供應廠商。這樣就產生了控制系統工業。這種新興工業對調度中心的設計，數據處理產品的標準化及技術與應用方法的介紹等起著越來越大的作用。

（三）調度中心結構標準化的進展

為了說清楚這個復雜問題，要區別兩個主要層次：數據傳輸層次和應用軟件層次。在第一個層次內，兩個主要因素是：（1）廣泛而快速的公用與專用網絡的發展，應用了分組交換技術，采用CCITT的X25建議；（2）逐步實現大容量的傳輸手段（同軸電纜、衛星通信、光導纖維）。這兩個因素將有朝一日提供標準化而價格低廉的傳輸服務系統。為了能利用這種服務系統，調度中心應采用有利于接通網絡的標準，最好把數據傳輸功能和處理功能分開。

在第二層次內，應用軟件的費用越來越貴，數據處理的硬件過時的周期很快，計算機之間交換數據的活動越來越多，這些都促進了對標準化的要求。各國已經有了國家標準，而國際標準還正在討論之中，其內容是數據編碼、電文結構和交換的規約。還沒有標準化的是調度中心的功能及其總體結構，計算方法及其軟件。當前另有一種趨勢，想把控制系統分散，則希望暫時勿急于標準化。在實時操作系統內還沒有形成一種主要的語言，像FORTRAN在科學計算領域內那樣。

（四）處理緊急狀態

電力系統運行人員的主要課題是要防止緊急狀態的發生。誠然，這種狀態的可能性與運行裕度的減少有關，也與電力系統進一步復雜化及其保護與控制系統有關。對大規模事故的防護系統是不可能進行實體試驗的。即使作理論研究或模擬研究，要預見到所有可能發生的情況，包括設備事故和人為的錯誤，其困難也越來越大了。

（五）運行人員的培訓

對幾個事故的分析都說明了運行人員在事故情況下的作用，因為那時決策系統將部分失靈，運行人員判斷的質量與速度將成為決定性的因素，故必須培訓提高運行人員的能力，作出準確診斷，限制事故并決定恢復系統控制的策略。在正常運行情況下，培訓的要求也不是太小的，即怎樣處理二次分析，掌握技巧取得盡可能好的結果。

二、調度中心的組織

（一）控制系統的可靠性和達到的方法

這是一個涉及多方面的問題，遠程數據處理的可用率也應該這樣高，因此，只把傳輸系統雙重化是達不到這個指標的，必須在變電所內安裝可由運行人員快速干預及監視的系統。遠程信號是最嚴重的問題，是阻礙實時安全系統發展的主要原因。

（二）關于軟件可靠性的復雜問題

CEGB所推薦的CUTLASS語言，對可能出現的錯誤都安排了標志符號，有嚴密的數據庫組織及保護，從而保證了高度可靠性。

（三）降級運行的方式

當主要的處理系統完全失靈時，可由前置數據系統來推動模擬盤，收集若干個主要的遙測數據并傳輸遠程控制信號，雖并不能應付事故（幾個功能失靈）也不致使調度中心的全面控制系統失靈。

（四）人的因素，包括人機對話及人員培訓

控制系統所用屏幕顯示圖表和大量數據，只能逐步編出規范由富有經驗的操作員判定其質量。圖表反應時間的快慢，總是理想的快與省錢的快的折衷，而操作員的意見，往往是最后的決定。中間一級是圖象的組織，圖象間的關系，和應用圖象對話手段。還應該討論理想的數據密度，使用符號表達的范圍，和按照操作員習慣及環境來選擇圖象，怎樣把數據聯系成圖象，以至怎樣和圖象檔卷作對話。最復雜的一級為使用者和軟件的接口。這方面勢必大有發展。

（五）費用和功效

可以見到控制系統的費用只是電網運行費用的一小部分。只要對電網可靠性小有改進（相當于每年幾分鐘停電時間）即有足夠的經濟價值了。

三、預防及處理事故的狀態

在這敏感領域內，32委員會繼續進行了研究，用總的圖表來表示一系列事件，產生多少嚴重的情況，并分析其解救的方法。

（一）第一階段：局部故障

故障的開始，對一個電力系統或其控制系統來說往往是不可捉摸的事件（或不大可能的事件），或電壓逐漸地不反復地下降到某一限值以下。發展到臨界狀態來到時，發電和輸電設備過負荷，和對用戶作相當重大的停電。這樣事態的發展也可能被阻止了，也可能由于熟知的過負荷及跳閘的連鎖反應或由于穩定的破壞，事態繼續惡化。加一個計及“電力導數”的校正設備可以改進靜態穩定性。這一類設備屬于所謂電力系統穩定裝置（PSS）一類，對改進電力系統穩定性證明是很有好處的。建議在主要發電點安裝遙控的選擇性切機裝置。

當事故發生時，電力系統（調度中心）對節點附近故障前的運行工況進行分析，研究故障的性質及其地點，迅速作出決定，對發電采取應有措施以防止動態不穩定的現象。

（二）第二階段：失去主要發電機與停電

如果上一階段的措施還不能得到預想的效果，故障的下一階段為損失主要發電機，大停電和電網解列。局部地區即出現發電與負荷的不平衡。

建議最好形成分段的分散式自動裝置使保護和恢復能按條件來動作。

（三）第三階段：大規模事故

最后一個階段，幸而只是在個別情況下發生，是大規模停電，電網的大部分失去電壓，那些孤立后仍不能維持的發電機可能不易再投入。長時間停電的經濟和社會后果可能是很嚴重的。

（四）恢復正常狀態

在大停電之后為恢復階段，不太穩定的發電量與負荷的暫時平衡須逐步鞏固，然后廣泛地恢復供電。一種恢復輸電網絡的自動裝置，安裝在一個大變電所內，接收433個遙信，33個遙測及270個遙控點，用一個決策表來決定應該發出什么指令和其時間的安排。