試析電力系統在線安全穩定分析技術

馮云

摘 要：電力系統的安全穩定是維持人們正常生活、企業正常運行的重要保障。我國傳統的電力系統在線安全穩定性相對較差。為改善這種情況，目前我國電力系統正在進行相關的穩定分析，以求對以往的電力系統中存在的缺陷進行一定的改善。本文將對電力系統在線安全穩定分析技術做出簡要分析，希望能夠通過探討得出在電力系統工作過程中，值得參考的意見。

關鍵詞：電力系統；在線；安全穩定分析；技術

隨著我國社會各項事業的不斷發展，我國電力系統的相關工作也有了明顯的改善。國家電網逐漸引入了大型高壓交直流輸電技術，以期為我國的電力系統帶來全新的面貌。隨著居民及企業用電要求的不斷提高，電力系統的輸電工作也正不斷加大。為了保障用電安全，保證用電系統安全穩定運行非常重要。而我國傳統的電力系統安全穩定分析技術存在這多種不足，可能會導致實際測量工作存在誤差。為了電力系統的健康發展，目前相關技術工作人員正對電力系統在線安全穩定分析技術進行完善。

1 電力系統在線安全穩定分析技術的使用現狀

電力系統的建設需要融合多種技術，需要廣泛融入不同領域的技術型人才。近些年間，很多國家都開始了對電力系統在線安全穩定分析技術的相關研究，并且這項技術在我國及美國已經展開了應用。目前，我國相關電力工作人員對在線安全穩定分析技術的研究已經有了一定的成果，對指導電力系統的運行有一定的成效。

2 電力系統的穩定裕度

電力系統的主要工作目標是向電能使用者提供能夠持續、穩定使用的電能。目前，隨著高新科技在電力系統的不斷引入，我國的供電網絡正在朝著智能化、科技化發展。如何通過新興的科學技術實現電能的持續、穩定輸送，是相關技術人員必須通過研究解決的問題。以往我國采用的分析技術，很難對供電網絡進行實時的監測。而在線安全穩定分析技術則能夠及時檢測得出目前供電網絡中存在的問題，并通過及時的解決，避免問題的擴大，這也對用戶的安全用電提供有力的保障。

3 電力系統在線安全穩定分析技術的工作原理

電力系統在線安全穩定分析技術主要依賴互聯網云技術的相關工作而實現。這種技術需要將相關的穩定性分析數據傳入到相應系統中，之后輔助決策系統在根據實際工作需求進行自動化、智能化的分析和改進。之后再通過相應的質量檢查、分析、評估等過程，實現電力系統的穩定分析，進而保障輸電安全。

3.1 數據整合生成。在線安全穩定分析系統，首先通過接收電網系統提供的電網的各項運行數據、各種電力設備的狀態數據、客戶的計量數據以及設置的靜態模擬數據，然后利用電網的動態模型計算各類參數，將計算結果經過匯聚和整合就生成了在線的應用數據。這些應用數據不僅動態的顯示電網的運行狀況，而且也為穩定性分析提供數據支持。

3.2 靜態安全性能分析。有別于在線安全的穩定性分析的靜態安全性能分析，主要是分析在電網正常運行狀態下，對構成電網系統的不同元件在預想指定故障后進行靜態的開或斷，然后進行開斷分析。根據分析結果，確定在靜止的故障條件下以及預想指定故障之后，整個電網系統是否會出現荷載過量的變壓器、路線，確定相應的輔助措施，確n-1狀態下電流均不越過限定值。靜態安全分析是假定故障后，系統能否進入正常狀態的一種分析計算，它是傳統靜態n-1故障條件下安全分析的進一步延伸。

3.3 暫態穩定性分析。暫態穩定分析主要是分析暫態電壓、暫態功率以及暫態頻率這三方面，這些分析可以判斷出電力系統三方面的穩定性，即電壓、功率、頻率。針對以上三方面的不穩定故障或故障后阻力，給出應對的輔助措施。暫態穩定分析通過對系統數據分析給出的仿真曲線進行分析，確定某個預想故障的暫態穩定裕度及主導模式、暫態頻率和電壓的安全穩定裕度及其相關主導模式，為部門的電力系統調度員提供在線監視手段。

3.4 小擾動穩定分析。小擾動穩定分析，分析電網受到小擾動后，在自動調節和控制裝置的作用下保持運行穩定的能力，判斷斷面潮流的動態穩定性。小擾動穩定分析功能應分析計算全網振蕩模式和阻尼比，并從中篩選出最關鍵的若干主導振蕩模式，給出當前運行方式下系統存在的低頻振蕩模式，給出阻尼比、振蕩頻率和參與元件等信息，得出系統小擾動的動態穩定性結論，同時給出提升阻尼比水平的輔助措施。

3.5 短路電流分析。短路電流分析是在某種故障下，求出流過短路點及各支路的故障電流，確定系統中各廠站的短路電流水平和短路容量。短路電流計算通過先求解網絡節點導納矩陣，再根據指定的短路節點，求取該節點在阻抗矩陣中對應的一列元素，該列阻抗元素包含節點的自阻抗和與全網其它節點互阻抗，由此就可以求出該節點的短路電流及全網其它節點的短路電壓及其它支路的短路電流。而流經斷路器的短路電流功能主要是通過分析短路母線所屬廠站內部的設備連接關系，確定某物理母線短路后各斷路器上的電流。在潮流文件中，母線為邏輯母線；一條邏輯母線可以對應有多條物理母線，物理母線之間通過開關設備連接成通路。

3.6 穩定裕度評估。穩定裕度評估，是用來對電網斷面的穩定水平進行評估的。在評估過程中，要分別計算出各個指定斷面的熱穩定極限值、暫態穩定極限值以及靜態穩定極限值，然后用這三個極限值里的最小數值，來確定該斷面的電流傳輸極限，進行穩定裕度的評估。穩定裕度評估通常用于實時監控、檢修、用電調度等方面，為整個電網的安全穩定運行的提供具有實際操作性的數據支持。

4 仿真分析

2013年某日，某地局部地區有雷雨天氣，統調用電負荷較高。16∶12∶07，500kV某輸電線跳閘，AC相故障，兩側兩套線路主保護動作；16∶12∶11，500kV輸電1線跳閘，BC相故障，兩側兩套線路主保護動作；該地電網500kV主網架結構遭到一定程度的破壞。以此故障為例，對500kV輸電線雙線相繼跳閘時，系統的暫態功角穩定性、暫態電壓安全性和暫態頻率安全性進行仿真計算，結果如圖1所示，并與WAMS系統中記錄的實際曲線進行了對比。

由圖1可見，500kV輸電雙線相繼跳閘時系統的暫態功角、暫態電壓和暫態頻率均不會失穩，且有較大的穩定裕度，相關敏感機組的功角、敏感母線的電壓及頻率經過兩次波動后，均能過渡到新的或恢復到原有的穩定運行狀態。同時，DSA離線計算曲線與WAMS實際曲線的一致性證明了DSA離線計算模塊的準確性。

結束語

電力系統的在線安全穩定分析，是通過開展對系統靜態安全分析、暫態穩定性分析、小擾動穩定分析、短路電流分析、穩定裕度評估，研究電力系統的在線安全穩定特性。對電力系統進行安全穩定分析，能夠切實保障用戶電能使用工作的正常進行。我國應該進一步完善在線安全穩定分析技術，進而為電網事故應急處理提供相關理論依據。與此同時，使用在線安全穩定分析技術，能夠縮短電網故障處理周期，為優化我國電力系統做出貢獻。

參考文獻

[1]李江，李國慶.容錯控制在電力系統中的應用研究綜述[J].電力系統保護與控制，2010，（3）.

[2]陳晟，陳昊，劉啟勝.電力系統穩定控制方式探討[J].東北電力技術，2004，（7）.

[3]周韓，劉東，吳子美，等.電力系統安全預警評估指標及其應用[J].電力系統自動化，2007，（20）.