電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)及其應(yīng)用研究

曲學(xué)奇

摘 要：我國的電力系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下，逐漸取得優(yōu)質(zhì)的發(fā)展成果，起內(nèi)部的系統(tǒng)構(gòu)造更加復(fù)雜，使電力系統(tǒng)在電力事業(yè)中能夠發(fā)揮的功能更多，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化帶來了積極的功能的同時(shí)也帶來了消極的影響，電力系統(tǒng)的安全事故頻繁發(fā)生，究其原因，主要是電力系統(tǒng)的安全管理工作沒有跟上電力系統(tǒng)的整體發(fā)展，本文對能夠保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行既安全又穩(wěn)定的相關(guān)控制技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；安全穩(wěn)定；控制技術(shù)；應(yīng)用

當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)型社會對于國家的各種資源的需求越來越大，電力資源是日常使用的一種重要資源，無論是經(jīng)濟(jì)建設(shè)還是人民的生活都離不開電力資源的支持。因此如果電力系統(tǒng)不能保持正常運(yùn)行，就會對我國的居民的生產(chǎn)與生活產(chǎn)生較大的影響，如經(jīng)濟(jì)損失等。本文對其安全穩(wěn)定控制的相關(guān)理論進(jìn)行分析，希望能夠切實(shí)提升我國的電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，并且對我國的電力事業(yè)發(fā)展提供幫助。

1 對電力系統(tǒng)實(shí)施安全穩(wěn)定控制技術(shù)的概述

電力系統(tǒng)是一種常見的能源供給系統(tǒng)，能夠?yàn)槭褂谜咛峁┚哂蟹€(wěn)定的頻率的電壓以及電能。評價(jià)電力系統(tǒng)為的性能指標(biāo)有：安全性、穩(wěn)定性以及可靠性，這三種性能在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行的過程中都發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，其中，安全性是指在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，即使遭受了外部環(huán)境的干擾，也會對其供電功能產(chǎn)生影響的風(fēng)險(xiǎn)程度；可靠性主要指在進(jìn)行長期供電工作時(shí)，保證正常運(yùn)行的概率數(shù)值，是衡量其提供連續(xù)不斷的供電功能的重要指標(biāo)；穩(wěn)定性主要是指已經(jīng)經(jīng)歷過干擾的電力系統(tǒng)能夠保持完整的運(yùn)行程序的持續(xù)程度。只有滿足以上三種性能指標(biāo)，才能從根本上確保電力系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。

2 保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵性技術(shù)

對于我國的電力系統(tǒng)的進(jìn)行安全穩(wěn)定控制的相關(guān)技術(shù)有了一定了解后，我們可以通過以下的關(guān)鍵性技術(shù)，在一定程度上，使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定度有所提升。

2.1 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的常用技術(shù)

低頻控制技術(shù)。低頻振蕩與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀況及發(fā)電機(jī)磁系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，產(chǎn)生的原因主要包括遠(yuǎn)距離的輸電電路發(fā)生功率擺動、大區(qū)間聯(lián)系弱、大機(jī)組系統(tǒng)阻尼變?nèi)酢⑦h(yuǎn)距離輸電線路中部或受端的電壓不足等。在安全穩(wěn)定控裝置內(nèi)增加低頻檢測判據(jù)和控制策略就可實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩進(jìn)行及時(shí)的檢測和控制。具體措施包括增強(qiáng)網(wǎng)架、串聯(lián)補(bǔ)償電容、采用直流輸電方案和在遠(yuǎn)距離輸電線路中部裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)以加強(qiáng)電壓支撐的作用。

低壓控制技術(shù)。電壓不穩(wěn)定是促使低壓控制技術(shù)產(chǎn)生的重要動力因素，因?yàn)殡妷翰环€(wěn)定往往導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。電壓崩潰是伴隨電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致電力系統(tǒng)大面積、大幅度的電壓下降的過程，致使大范圍內(nèi)停電。低壓控制技術(shù)能利用相關(guān)的信息管理系統(tǒng)采集當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行是的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)還可以針對可能造成電壓崩潰的預(yù)想事故進(jìn)行暫態(tài)電壓穩(wěn)定（小于10秒）和中期電壓穩(wěn)定（10～30秒）分析計(jì)算，提出電壓預(yù)防性控制措施。

2.2 基于光電傳感器的新技術(shù)

與傳統(tǒng)的電壓和電流互感器相比，新型光學(xué)電流和電壓互感器具有非常明顯的優(yōu)勢，譬如良好的絕緣性能、較強(qiáng)的抗電磁干擾能力等。與現(xiàn)代數(shù)字信號處理器（DSP）技術(shù)緊密結(jié)合的光電傳感器成為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)的新導(dǎo)向，同時(shí)將其應(yīng)用于全球定位系統(tǒng)（GPS）中可以使廣域中采集實(shí)時(shí)量的統(tǒng)一時(shí)標(biāo)問題得到有效的解決。這一問題的解決對促進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

2.3 自適應(yīng)穩(wěn)定控制技術(shù)

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(yīng)控制的最終目標(biāo)。其作用原理是這樣的：當(dāng)系統(tǒng)控制過程發(fā)生動態(tài)變化時(shí)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)就能及時(shí)捕捉到這一變化并實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制策略和相關(guān)的控制器參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。除此之外，為了使控制操作更為精確，安裝有自適應(yīng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)的電力系統(tǒng)主站或調(diào)度中心還可以根據(jù)其所接收的電網(wǎng)實(shí)測數(shù)據(jù)及時(shí)完成緊急控制策略的自動優(yōu)化，從而有效實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自適應(yīng)穩(wěn)定控制，同時(shí)還具備相關(guān)的事故自動處理功能。目前，自適應(yīng)穩(wěn)定控制技術(shù)與電力系統(tǒng)緊急控制在線決策技術(shù)以及廣域測量技術(shù)的有效結(jié)合實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的廣域測量分析控制一體化，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定提供了極為重要的技術(shù)支撐。

3 相關(guān)技術(shù)的具體應(yīng)用

在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電力管理人員可以根據(jù)具體情況來對技術(shù)進(jìn)行選擇性使用。

3.1 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制體系的構(gòu)建

在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要把電力系統(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。因此，運(yùn)用電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)構(gòu)建合理的、具有預(yù)防性控制調(diào)度手段的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，組成一個(gè)完備的電網(wǎng)安全防御體系是預(yù)防電力系統(tǒng)動蕩因素和大停電事故的有效方式。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制體系是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程，涉及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)運(yùn)行方式規(guī)劃、安全穩(wěn)定控制和系統(tǒng)自動控制等方面。電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制體系可以分為受擾動前的電力系統(tǒng)安全保障體系和受擾動后的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制體系。

3.2 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制過程分析

電力系統(tǒng)作為一個(gè)極其復(fù)雜的非線性的動態(tài)大系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的電氣量變化范圍相對比較大，而且持續(xù)的時(shí)間短，分析計(jì)算又相對比較繁瑣，決定了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制過程實(shí)現(xiàn)起來也相對較為復(fù)雜，為了更好地保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制效果，要求相關(guān)安全控制策略的分析計(jì)算應(yīng)在事故發(fā)生前做好相關(guān)充分的準(zhǔn)備工作。解決這一問題的方法一般有兩種：一是在線方式。該方法主要是根據(jù)當(dāng)時(shí)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)由在線決策系統(tǒng)的服務(wù)器對可能發(fā)生的相關(guān)故障進(jìn)行穩(wěn)定分析計(jì)算，從而形成當(dāng)前電網(wǎng)的穩(wěn)定控制策略表。需要指出的是，該方法的實(shí)現(xiàn)需要當(dāng)前電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和大量相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)起來比較困難，在實(shí)際的分析計(jì)算中很少采用該方法。二是離線方式。它是人為通過對電網(wǎng)不同運(yùn)行狀態(tài)下可能遇到的故障進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算分析后形成的電網(wǎng)的穩(wěn)定控制策略表的一種分析計(jì)算方法。相比較在線方式，該方法實(shí)現(xiàn)起來比較簡單，缺點(diǎn)是計(jì)算、維護(hù)工作量大，對電網(wǎng)發(fā)展變化的適應(yīng)性較差。

結(jié)束語

為了使我國的電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中能夠保證較高的穩(wěn)定性以及安全性，就必須掌握上述的關(guān)鍵性技術(shù)，并根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用，對于不同類型的電力系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定控制技術(shù)的選擇也具有多樣性，電力系統(tǒng)的安全管理工作者應(yīng)當(dāng)對電力系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行了解，還要不斷對安全穩(wěn)定管理技術(shù)進(jìn)行研究，將更多的現(xiàn)代化元素應(yīng)用到安全穩(wěn)定性的管理工作中，有效地提升我國的電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定管理以及控制的能力，從而推動我國的電力事業(yè)為居民提供穩(wěn)定的服務(wù)。

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