在線安全分析系統在電網中的應用

張 煒，劉路登，欒喜臣，丁 超，彭 偉

（國網安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

近年來，電網的大范圍使用與規模的逐步擴大，使電網的構建越發呈現復雜化與多元化的特性。特別值得一提的是風電、光伏等新型資源的引進與應用，使得電網在運轉方式上、控制模式上迎來了更多的機遇與挑戰，并且也給電網的安全性與穩定性造成了影響。在線安全分析系統是電網安全性評估的關鍵，要構建科學、有效的安全分析系統，才能夠對電網的安全風險進行有效分析，從而形成正確、科學的安全性評估。基于電網安全風險的評估方式，一般是依照風險評測的整體目的，將電網的特性進行融合，將和整體目的有著密切聯系的因素作為評估的指標。這可以在電網實質中體現與安全風險有聯系的因素，不僅能夠從宏觀的方向認識電網的整體安全風險，而且可以微觀的通過電網內部各個指標進行細致化的分析，從而指出電網系統中存在的問題，進而改善電網的風險，完善電網安全性的評估結果[1]。

1 傳統離線方式電網穩定分析的不足

1.1 電網測算成果較為保守

因為電網離線模式是采取較為有針對性的形式綜合考量電網中的各個環節的運轉情況，但是在現實的運轉過程中，電網暫時無法達成預想的最壞情況，所以導致了電網實際測算數值和現實運轉情況相分離，安全裕度還有較大的空間，測算的數據較為保守。

1.2 電網研究的時效性相對較差

電網離線測算都是由電網安全控制工作人員依照維修方案、不良環境影響電網運轉等情況對其采取預想障礙的離線測算，并且在電網接入形式有了較為大型的轉變時，就要求電網安全工作人員對障礙進行重復性的測算，所以電網安全工作人員不能對現階段的電網運轉情況進行及時的研究，也不能實時的發現并處理電網的不安全因素，在測算現階段電網的障礙上，測算成功嚴重缺失實效性。

1.3 電網管控形式以及措施較為簡化

電網離線測算主要是對電網N-1、N-2的形式進行測算，通過測算的結果再提供管控的建議和實時的方案，并為電網安全控制工作人員的管理提供理論基礎。但是一旦電網發生事故或者障礙，電網安全控制工作人員只能依照以往的事故經驗以及維修方案采取相應的控制手段，不能精確地實時掌握電網障礙點以及事故的原因，還是要通過電網安全控制工作人員進行詳細的測算才能提供科學合理的有效方案，所以在電網的管控方案上嚴重缺失時效性，嚴重阻礙了電網事故處理的成果和效率[2]。

1.4 不能滿足電網經濟運轉需求

離線測算確定的斷面等安全限值只是滿足電網安全性能和穩定性能，從而留有充分的備用裕度，因此減少了電網在現實運轉中的輸出力度，導致了電網經濟運轉的效率較低，和現實的輸出電量需要不一致。

2 在線分析基礎數據

調度部門電網測算數值是可以依照使用的種類進行分類，可以分為在線數值和離線數值等。在線數值體現的是電網的現實運轉狀況，可將我國發電廠、變電站等地方機構的實際數值進行精確的分析，并能夠清楚地掌控各個地區的電網運轉狀況。離線數值是體現較為整體性的電網構架、電網設施、電網數值等，可以對其進行細致化的分析，如表1所示[3]。

3 在線安全穩定分析的構架

在線安全分析系統是智能化電網技術應用的核心內容，主要是經過整體電網設施數據、電網實時數值反饋，從而達到電網7個類型的計算功能；及時檢測電網的運轉動態，在發現電網漏洞或者不安全因素時提出合理化的行之有效的解決辦法。在線安全分析系統是可以分為兩個方面，第一個方面是實時態方面，第二個方面是分析態方面。實時態方面是指對電網的7個核算類型進行測算，15 min一次，在線實時追蹤電網現階段的使用情況，達到電網安全性與穩定性的及時控制。分析態方面是指由電網控制工作人員自行選取要分析的數值，采取在線或是離線的方式對電網進行分析，并精確測算電網數值，為電網控制的工作人員提供了精確的數據，并可以及時監控到電網的使用情況[4]。

表1 電網在線數據源與離線數據特點對比

4 在線安全穩定分析的功能

4.1 數據整合

采用接收狀態評估提供的電網實際運轉的數值、靜態模塊的數值以及方式測算提供的電網動態模塊數值，通過各個環節數值的集合、分析以及研究，計算生成在線分析應用所需要的計算數據，再經過測算形成在線安全分析系統需求的穩定數值，從而組成較為科學精確的電網運轉情況，為各個環節的安全性研究提供理論數值基礎[5]。

4.2 靜態安全分析

靜態安全分析主要是指針對現階段電網運轉的狀況，將電網中的所有元件采取靜態N-1開啟、斷開亦或是根據設想的障礙集中進行開斷潮流分析，以確定在一定條件下的過載、越限設備，并提供相應的控制策略，以保障N-1開啟斷開之后的電流不受越限的影響。

4.3 暫態穩定分析

暫態穩定分析包含了3個方面，其能夠評估系統的各個環節的安全性能與穩定性能，再有計劃性的對失穩故障或故障后阻尼比較低故障給出相應輔助措施。

4.4 電壓穩定分析

電壓穩定分析是指在電網正常運轉的情況下，按照設想的方案以及工作人員提供的斷面數值、電網各個設施動態數值，使各個環節都能夠保持在科學合理的用電范圍內，也是電網安全穩定評估系統中的核心內容。

4.5 擾動穩定分析

主要分析電網遭到小擾動后，在自行檢測以及管控設施的聯合控制下，維持電網運轉穩定的作用，評估斷面電流的動態安全穩定。

5 結 論

隨著國家電網的迅猛發展，現階段的我國電網已經向著以區域電網為基礎的高壓力交直流互聯的方向轉變。在線安全分析系統是電網系統安全最重要也是核心的組成部分，電網安全風險評估數值的科學性和精確性，對電網系統的安全性與使用的穩定性有著促進的作用。因此，要對在線安全分析系統的整體有著較為深層次的分析，還要對電網穩定性有著科學正確的認識，以進行電網安全風險數值的獲取工作。