電網調度安全與控制分析

馬慶華 官兼如

【摘 要】當前隨著人們用電量的增加，電力企業加大了對電力基礎設施的建設，使電網得以快速發展起來。隨著電網規模和容量的不斷增加，電網運行時的安全性備受關注。本文闡述了電網調度中的安全分析和控制，并結合實際工作進行了分析和小結。

【關鍵詞】電網；調度；安全運行

引文

在電力系統運行中，電力調度是電網運行管理、倒閘操作和事故處理的指揮機構，每個調度員是保證電網安全運行、穩定運行和經濟運行的直接指揮者。在電網運行中，任何不規范的行為，都可能影響電網安全、穩定運行，甚至造成重大事故。因此電力系統安全分析與控制的主要任務是連續監視各種電力設備運行狀態，并能進行故障報警和作出相應的調整控制以及及時發現事故而有效隔離，并及時控制緊急狀態和事故后的恢復處理。

1、電網安全控制的主要內容

電力安全運行控制的主要內容表現在三個層次，第一是安全監視，它是SCADA（數據采集與監控）系統的主要功能部分，對電力系統設備實時運行參數、斷路器和隔離開關等狀態的監視，當出現參數越限和開關位置異常時發出報警。第二是安全分析，就是對各種可能發生的事故進行綜合分析，如果出現可能發生事故出現不安全預兆，則由調度人員根據結果進行必要調整，并對系統做出安全評價。第三是安全控制，即對系統正常狀態、緊急狀態和狀態恢復時的安全控制，就是保證對電力系統安全做出的調整控制。

電力系統的安全控制又與其自身的運行狀態有關，一般分為四種狀態。一是正常運行狀態，此時系統滿足運行約束條件，所有負荷供電正常，有功和無功功率保持平衡，可抗擊各種預計干擾而不產生危害后果。二是警戒狀態，這是一種臨界狀態，或者說是一種欠安全狀態，表面上警戒狀態與正常狀態一樣，但是是存在隱患的，此時應引起注意，應采取安全預防性措施是系統返回穩定工作區域。三是緊急狀態，就是指系統在發生嚴重故障時，比如短路情況，此時系統頻率、電壓和某些線路潮流均可能嚴重越限，系統進入緊急狀態。四是恢復狀態，在緊急狀態時，采取一定的措施如電網列解、切除部分負荷和電源使系統的電壓和頻率恢復穩定到正常值之列，在滿足約束條件后進入恢復狀態。

2、影響電網安全運行的主要因素

2.1 影響電網安全運行的內部因素

電力網絡和系統一次元件，出現硬件與系統的故障，出現失磁、短路、超飽和等問題，影響電網的安全運行。電力網絡和系統中二次元件，這些設備出現拒動、誤動等問題，進而影響電網一二次設備的正確動作，威脅電網的安全性。電網的通信網絡是負責信息傳輸的部分，不穩定的通信網絡和不連續的通信效果將會影響電網運行的信息需求，不但會出現信息的缺失，而且會影響電網各項控制和管理功能的實現，進而影響運行與安全。電網系統中中心設備，系統中心計算機、網絡出現硬件故障或軟件系統崩潰，這會使電網失去調控的功能，容易引發電網崩潰和重大災難。

2.2 影響電網安全運行的外部因素

環境是影響安全運行的主要外部因素，洪水、泥石流、地震、暴風雨、雷擊等環境和其他外部因素會直接造成電網的不穩定和運行事故，出現對安全運行的各種嚴重威脅和不利影響。此外，人員也是影響電網安全運行的重要外部因素，電網實際操作規程執行程度，電網工作人員責任心和事業心，電網維護人員技術技能水平，電網運行和維護班組建設水平，電力企業安全管理質量，電力企業整體組織和管理規劃等方面都會從外部影響到電網的安全運行。

3、電網安全分析

3.1 靜態分析

對于電網存在的許多危險因素，當前使用的在線靜態安全分析程序是一種有效的工具，通過靜態安全分析可以發現系統實時的狀態是否處于警戒狀態。

3.1.1 預想故障分析

就是對一組可能發生的假想故障進行在線的計算綜合分析，校核運行方式的穩定性，給出故障對電力系統運行危害程度的評價。首先可以根據故障定義建立預想故障的故障庫，故障庫可以假想任何一個主要元件損壞和一個開關跳閘都可構成一次故障。但這樣故障庫中故障數量較多，影響程序搜索空間和造成故障分析時間較長。為此可將故障發生概率極小的和一些不重要的故障剔除來減小故障庫的存量。其次可通過故障篩選的方法將大量故障按其對電網的危害程度進行篩選和排隊，然后由計算機按要求進行快速仿真潮流計算，最終得到一個以為數不多的較為嚴重故障開頭的預想故障順序表。最后是故障分析就是對故障庫中的故障進行快速仿真潮流計算，以確定故障后系統的危害及潮流分布。根據分析結果采取一系列可行性校正措施供調度人員實施，消除不安全隱患。

3.1.2 快速潮流計算法

通常可采用等值網絡法、P―Q分解法和直流潮流法。等值網絡法是為克服大量網絡數據的計算帶來的不便，根據實際情況將系統分為若干部分，視不同情況進行簡化的等值處理；P―Q分解法可以得出在預想故障下的各聯絡線的潮流分布和各節點的電壓幅值來估計是否過負荷和過電壓，這種方法即可離線也可在線分析，計算速度快，精確度較高；直流潮流法是用等值的直流電流代替系統的交流潮流，只考慮有功潮流不考慮無功影響，計算速度較快但準確度較差。

3.2 動態分析

正常運行的電力系統中是否會因一個突發事故而導致穩定失常是非常值得關心的問題，因此動態安全分析一般采取模式識別法、李雅普諾夫法和擴展等面積法來分析。

模式識別法是對系統各種運行方式的假想模擬計算的基礎上建立的，并形成穩定判別式，根據此判別式判斷系統是否穩定；李雅普諾夫法則是根據系統狀態方程構造李雅普諾夫函數，決定系統穩定域和平衡點的方法來進行動態安全分析；擴展等面積法是一種暫態穩定快速的定量計算方法把靜態擴展等面積法、動態擴展等面積法和集成擴展等面積法構成一體，優勢互補，體現了較好的在線定量分析和相應靈敏度分析。

4、電網安全控制

4.1 從硬件安全出發構建安全防護體系

首先要從操作管理入口著手，設定登陸和操作的權限，對管理人員進行分類和分級，其中包括系統維護人員、調度人員、現場技術人員等。可以按照對系統使用的權限來設計不同用戶的使用范圍。這要求在設計系統的時候就需要對不同的用戶設定使用和管理規范，對非系統維護人員屏蔽某些功能，讓核心數據得到應有的保護，也避免一些錯誤操作而造成的不必要誤動或者事故。

其次要對主站數據庫的安全操作。主站的系統負責的是整個系統數據的處理和指令發布，其最核心的就是實時數據庫和后臺數據庫，實時數據庫的作用就是保證系統實時數據的處理速度而形成的臨時數據庫，后臺數據庫則是設備的真正意義上的數據庫和歷史記錄，這兩個數據庫按照一定的時間間隔進行數據傳輸和保持，操作人員應當對主站的數據庫特征十分熟悉并可以準確的操作，避免錯誤數據的輸入和系統垃圾的形成。

再次要注意保證主系統的功能和故障診斷。對于自動調度系統來說，其功能的是由不同的網絡服務器實現的。在系統的建設、調試、運行的過程中一定要注意對各種服務器指標的監控，如CPU功率、網絡流量、讀寫能力等，以此作為依據對系統進行實時的監控，并作出必要的調整，保證系統的基本功能，提高系統的安全性。還有，應合理設計系統的故障診斷功能，能夠及時報錯。

最后要注意計算機的防護。系統功能的實現主要依靠的是計算機，對所有的計算機而言外界的攻擊和病毒都會對系統產生影響。所以在建立調度系統的時候一定要做好軟硬件的防護工作，包括防火墻和病毒檢測功能的增強。同時要定期對系統進行檢測，做到及時發現及時處理。

4.2 從管理制度入手增強系統安全

首先，要加強對調度系統建立和維護的管理。從系統設計、系統結構配置、軟件支持、數據管理、報表管理、工作規范等進行全面的規范和控制。讓系統的建立和運行都有據可依，尤其是在日常的維護管理上一定要制定完善的動態化管理規范，以消除人為地思想渙散而形成的隱患。

其次，要對無人值守的站所進行必要的改造，實現四遙功能。對不能一步到位的變電所應作出相應的維護和改進處理，以保證整個控制系統整體性，避免數據信息不全帶來的系統故障。

最后。要對硬件系統加強管理。對核心系統的維護作出必要的增強，設立專職的計算機和系統維護人員，并作出具體的工作規范，規定系統維護人員應定期的對計算機系統的軟硬件進行維護，測試系統的穩定性和各項功能的運行情況，對問題及時記錄、及時處理。。

5、結束語

電力系統能夠得到安全可靠的運行，與電網調度工作具有非常重要的關系，所以對于電網調度工作，我們需要加強對各項預案和應急機制的完善，從而使其能夠及時、有效的對電網調度工作中的突發事件進行靈活處理，使電網更具安全性和穩定性，及時化解電網運行過程中存在著的風險，有效避免電網事故的發生。

參考文獻：

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（作者單位：國網銀川供電公司）