大電網防連鎖過載跳閘控制策略的分析

王 杰，王 岳，曾 曉

（1.國網臺州供電公司，浙江 臺州 318000；2.國網浙江天臺縣供電有限公司，浙江 臺州 317200）

0 引 言

隨著我國經濟的快速發展和電力市場方面的重新組建改革，經濟方面的發展也逐漸走向正軌。通過大電網的建設，可以滿足社會和群眾對電力方面的需求和社會資源方面的優化。但是，由于大電網的建設區域較廣，規模宏大，相較于中小型電網，在實際運行時會受到大量干擾，也存在許多風險。其中，連鎖跳閘問題對大電網運行的影響最顯著。所謂連鎖跳閘，指的是電力系統處于運行狀態下由于某一元件存在問題使其他工序的運行中斷。故障發生后，此類連鎖反應會在短時間內遍布整個大電網，從而最終造成大規模的連鎖跳閘故障發生。雖然連鎖跳閘的發生機率并不高，但如果發生，后果十分嚴重。近幾年，我國出現了幾起大規模的停電事故。研究發現，出現故障的原因都與連鎖跳閘的問題互相關聯。因此，研究如何有效安全預防大電網連鎖跳閘故障導致的風險因素具有重要的實際價值。

1 大電網運行特點與風險分析

1.1 大電網的特點

（1）供電方面及發電方面，一般的負載承載或者某一個機組以及電廠的突發故障，對用戶方面的日常用電影響不大。

（2）發電時能有效改善電能發電的質量，因在建設過程中大電網承載著較大容量。當頻率、電壓等發生無法避免的波動時，需要在大電網可以承受的容量內[1]。

（3）大電網發電時，可以整體提高社會的經濟適用性；運行時，會利用自己的優勢，利用功效較多的機組提升容量，從而提高設備的利用率。

（4）運行時加強其靈活性，在保證大電網工作環境安全的狀況下，選擇多種不同的運行方式。

1.2 大電網的運行風險

1.2.1 電力系統安全自動裝置風險

電力系統的安全自動裝置涵蓋了快關氣門、切機、低頻低壓減載、切負荷等裝置。一般而言，安全自動裝置是依靠運行可靠的第三、第二道安全線構成的。然而，遇到特殊問題，倘若安全自動裝置的效用無法正常發揮，就會提高連鎖跳閘故障的幾率[2]。

如圖1所示，系統中的線路1、2、3的導線型號分別為LGJ-401、LGJ-401、LGJ-2×301，其安全電流分別為881 A、881 A、1 221 A，與其對應的有功功率分別為311 MW、311 MW、411 MW，而負荷4、3、2、1的容量分別是101 MW、81 MW、82 MW、81 MW。經過深層次剖析研究后發現，系統內配備了安全自動裝置，一旦檢測到線路2或者線路1過載產生負荷，將已負荷的3線路切除。跳閘后，在不同狀態下的線路功率對比如表1所示。

圖1 系統線路結構

表1 線路的功率對比

從表1可以看出，如果安全自動裝置在運行時起到安全作用，就會導致線路1跳閘、切負荷3失敗。由于上條電路失敗、線路2過載，再次引發線路2跳閘，然后一系列的連鎖跳閘事件發生，最終使得負荷1～4全部停止。因此可知，盡管安全自動裝置的設置有助于彰顯系統電源互相輸送的功能，然而依舊會為系統的正常運行埋下安全隱患。目前，大電網運行的環境正逐漸走向繁瑣，更要對超負荷運載潛在的威脅因素給予高度關注。

1.2.2 聯絡線功率控制風險

在大電網發展中，規模較大的電網都是由小、中型電網互相影響逐漸發展起來的。首先，要在每個省市級的大電網中慢慢構建每個市級的網絡架構。其次，要通過500 kV的線路使每個省市級大電網互相連接，以架構一個區域的大電網，如華東、華北、華中等區域。最后，依托±800 kV特高壓直流線路和1 000 kV的特高壓交流電路，互相連成每個區域之間的大電網，實現全國大網絡的連接。在這種大背景下，由于大電網間的互相連接不穩定，會導致互相連接的線路控制力不夠，從而引起連鎖跳閘問題。

模擬“三華”的特高壓互相聯網的連接方式。除線路1、線路2分別采用特高壓交流線路和特高壓直流電路外，其他三個線路均采用500 kV交流線路。省級電網1～4借助500 kV交流線路互聯組建區域電網3。區域電網3和區域電網2、1分別依靠特高壓直流線路、特高壓交流電路進行相互連接，組建起一個健全的網絡。為確保大電網在運行過程中處于安全、穩定的狀態，一定要有效管控聯絡線功率，維護其安全與可靠。通常，需依靠參與功率調整的電廠通過自動發電量控制完成。

2 大電網運行風險技術對策

2.1 大力推廣廣域測量系統

大電網運行的基礎出發點應該以全局為觀念，即這是大電網間能夠安全穩定工作運行的安全保障。實踐證明，只按照目前掌握的信息，忽視了大電網間相互產生的影響，是導致大電網連鎖跳閘故障出現的一個主因。依照當下測量系統內部的大多數測量信息數據不難看出，凡是處在本地電網狀態下的如節點電壓等，其都不具備提供大電網運行過程中的所有數據的功能，故而相關人員很難從整體著眼對大電網安全運行的狀態及其運行工作實施評估與檢測。

基于這樣的背景，構建廣域測量系統對大電網建設無疑是最佳選擇。目前，Wams正朝著電力系統穩態方向發展，其在運行動態記錄方面應用較為廣泛，有效管控了連鎖跳閘也許會出現的危險因素。為了擴大Wams的影響力，需從技術、工程、經濟等方面著眼實施開展，開展綜合的規范管理工作，盡量以編制現有技術為重心，并在這個基礎上提出有效的建議。

2.2 進一步探究大電網實時風險預控技術

Wams具有出具大電網運行的相關信息功能。為此，相關人員應積極研發設計可靠程度更高、速度更快的危險預測軟件，以便更迅速、高效地處理自身已掌握的數據，同時又能及時找出大電網運行過程中出現的問題，避免大電網在工作中出現連續跳閘故障的現象。

以大電網連鎖跳閘的特征為著眼點，再次開發、研究目前已得到利用的風險評估軟件，以期在評估上能夠獲取到突破性進展。必須強調的是，大電網深度風險評估的軟件要想發揮其功能，必須建立在相量測量單元數據之上評估電網狀態，又要結合大電網環境的狀態以及檢查修改操作等，從而預估大電網下的一個發展態勢。其中，最關鍵的作用是提供故障預測與故障分析能力，以提前超短期方式，實現24小時滾動預測，向后延伸至事故后恢復過程，并有效擴展現有防御體系時間軸，以縮短停電時間，降低停電損失。

3 結 論

綜上所述，大電網在工作運行過程中存在許多安全隱患，其中最突出的是連鎖跳閘故障。為有效預防此類事故發生，準確分辨大電網連鎖事故跳閘的風險因素和具體特征是必要的前提。可見，只有在清楚認識到大電網連輸故障發生的故障源頭和基本機制的情況下，才能完善其風險防護，防范大電網連鎖跳閘故障的發生。

參考文獻：

[1] 任建文，李 剛.智能電網中防連鎖過載跳閘關鍵技術研究[J].華東電力，2012，（9）：1512-1515.

[2] 王 艷，張艷霞，徐松曉.基于廣域信息的防連鎖過載跳閘保護[J].電力系統自動化，2008，32（10）：37-41.