電力調度自動化系統中小干擾穩定實時控制

國網江蘇省電力有限公司常州供電分公司 張紅潔 曹 鋒

引言：隨著社會的不斷發展與科學技術的進步，電力調度自動化系統也越來越廣泛地應用在電力企業的電力調度工作中，傳統的緊急控制系統不僅工作參數的靈敏度上有著一定的不足，而且往往會外界的干擾，對電力調度系統的穩定性造成很大的影響。本文首先針對當前階段傳統的緊急控制系統存在的問題進行了詳細的闡述與分析，提出小干擾穩定實時控制系統，并提出了一種小干擾穩定實時控制系統，該系統以切機和切符合作為運行方式。在本文中，利用該系統對電力調度系統中出現一定阻尼的振動進行仿真，仿真結果表明：該系統不僅可自動生成決策，而且對降低電力調度系統的阻尼、抑制振蕩現象的產生以及電力調度系統穩定性的提高有著明顯的作用。

1.前言

在新時代，自動化建設是企業發展的必然趨勢，電力企業也不例外。隨著電力企業自動化建設進程的逐步推進，電力調度系統對科學技術的應用也越來廣泛，其結構也越來越復雜。與此同時，電力調度系統發生振蕩的可能性也越來越大。在電力調度系統發生振蕩時，電力調度工作人員往往會通過采用機組出力或降低電網負荷的方式來降低系統的振蕩。但是，這種方式在一定程度上影響著電力企業自動化建設的進程。

2.小干擾條件下電力調度系統的穩定性分析

電力調度系統的穩定性直接影響著電網的電能輸送能力，特別是遠距離的高壓電能輸送。因此，抑制電力調度系統中振蕩現象的發生或降低電力調度系統的振蕩，提高電力調度系統的穩定性是當前電力調度系統工作的重點，也是難點。其目的在于，當在系統由于故障失穩時，采取一定的措施，使系統保持一定的穩定性。在當前階段，電力調度工作人員通常采用安裝電力系統穩定器（PSS）的方法來抑制電力調度系統中振蕩現象的發生。對于振蕩現象的降低，電力調度工作人員往往采用緊急控制系統的方法。以上方法雖然對振蕩現象的的抑制具有一定的作用，但是往往會對電力調度造成一定的小干擾。與大干擾相比而言，小干擾對系統的結構沒有影響。因此，本文開展對電力調度系統中小干擾的穩定實時控制的研究對于電力調度系統的穩定性的提升以及保障電網的電能輸送能力具有積極的意義，而且對于電力企業自動化建設進程的推進也有著長遠而又深刻的影響。

在電力調度系統發生振蕩時，小干擾穩定實時控制通過對振蕩傳遞的反饋進行檢測，從而對電力調度系統的穩定性進行科學而又準確的判斷，與此同時，根據判斷結果對系統的模態阻尼與運行方式進行量化處理，從而實現振蕩的抑制。與傳統的緊急控制方法相比，小干擾穩定實時控制不僅計算量小，而且在決策時間要求與系統穩定性的提升上也有著很大的優勢。

3.小干擾穩定實時控制系統的結構設計

小干擾穩定實時控制系統可根據該系統的反饋來對電力調度系統的穩定性迅速及時地做出科學有效的判斷，若判斷結果表明電力調度系統中出現低阻尼模態振動，會針對性地采取科學有效的方式來減弱系統振動。但是，與傳統的緊急控制系統相比，干擾穩定實時控制不僅具有簡便靈活的系統流程，而且在控制方式的科學性與合理性上也有了很大的提升。小干擾穩定實時控制在電力調度工作中的作用主要有兩方面，一是為電力調度工作人員提供準確的系統穩定性的信息。二是可制定抑制系統振蕩的策略。

圖1為小干擾穩定實時控制決策與控制流程圖，檢測系統會對電力調度系統中的振蕩進行實時檢測，若系統中發生振蕩，小干擾穩定實時控制系統會對該振蕩進行模態分析，在負阻尼或弱阻尼的情況下，進行控制策略的計算。控制策略的計算主要包含對數據的在線獲取、潮流計算、線性化計算、量化指標計算以及控制策略的形成，控制策略可以為電力調度工作人員的決策提供一定的參考。在確定控制措施后，電力調度工作人員將相應的命令下發給發電廠，發電廠在收到命令后執行控制。

圖1 小干擾穩定實時控制決策與控制流程

4.仿真實驗及結果分析

在本文中，以某電力企業管轄區域內的電力調度系統對小干擾實時控制系統的工作流程進行具體的闡述。該電力企業的管轄區域為甲、乙、丙三個城市。

由于甲城與乙城采用了雙回路的輸電通道，丙城則采用了單回路的輸電通道。因此相比丙城的單回路輸電通道而言，甲城與乙城發生電力調度系統振蕩的可能性相比單回路的輸電通道而言更大，因此甲城與乙城需要加強對其電力調度系統振蕩的檢測。

在仿真實驗中，假設甲城與乙城的輸電線路局部區域上發生50Hz的振動故障，電力調度工作人員對該故障清除之后，雖然電力調度系統可以保持一定程度的穩定性，但是輸電線路中還是產生低阻尼的振動模態。在該仿真實驗中分別通過采取緊急控制方式與小干擾穩定實時控制兩種方式來對甲城的輸電線路中的振動模態進行作用并進行檢測，圖2為檢測得到的兩種方式的振動曲線。

圖2 緊急控制與小干擾穩定實時控制的系統振動曲線

表1

分別對緊急控制與小干擾穩定實時控制的系統振動曲線進行進行普羅尼算法分析，可以從中獲得兩種方式的靈敏度等結果。表1為運行靈敏度的檢測結果。

對緊急控制與小干擾穩定實時控制的系統振動曲線與運行靈敏度的檢測結果綜合分析，可以看出，兩種方式對靈敏度的提高以及對系統振動的抑制都有著一定的積極作用。但是，與緊急控制相比，小干擾穩定實時控制對振動的抑制作用與對運行靈敏度的提升作用更為明顯。

5.結束語

隨著社會經濟與科學技術的不斷發展，電力調度自動化系統也越來越廣泛地應用在電力企業的電力調度工作中，與此同時，人民對電力的穩定性的需求也在日益增長。這是為電力調度工作提出的新要求，也是新標準。本文通過在電力調度系統發生振蕩時，分別采取緊急控制與小干擾穩定實時控制兩種方式進行仿真分析來對小干擾穩定實時控制系統進行研究。仿真結果表明：小干擾穩定實時控制不僅對降低電力調度系統的阻尼、抑制振蕩現象的產生有著重要的意義，而且對于電力調度系統穩定性以及靈敏度的提高也有著明顯的作用。

小干擾穩定實時控制在電力調度自動化系統中的應用，對于滿足人民日益增長的對電力的穩定性的需求、追隨時代自動化建設的發展趨勢有著長遠而又深刻的意義與影響。