電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性現(xiàn)狀及改進(jìn)策略

摘要：電網(wǎng)的復(fù)雜性和其規(guī)模的不斷擴(kuò)大，給保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定生產(chǎn)的調(diào)度、變電運(yùn)行管理工作帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。通過(guò)分析電網(wǎng)運(yùn)行中安全穩(wěn)定性方面存在的問題，給出了規(guī)范電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作、加強(qiáng)電力設(shè)施的保護(hù)、減小系統(tǒng)故障干擾電網(wǎng)運(yùn)行等提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的措施。從地區(qū)電網(wǎng)角度，提出了針對(duì)地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的計(jì)算、分析方法和保障地區(qū)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；安全穩(wěn)定性；控制

作者簡(jiǎn)介：賈衛(wèi)濤（1978-），男，河南通許人，河南商丘供電公司調(diào)度通信中心，工程師；張俊杰（1976-），男，河南杞縣人，河南商丘供電公司調(diào)度通信中心，工程師。（河南 商丘 476000）

中圖分類號(hào)：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）18-0095-02

最近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)得到了極大的改善，然而，電網(wǎng)的某些環(huán)節(jié)仍然比較薄弱。安全穩(wěn)定系統(tǒng)所提出的要求是，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)，系統(tǒng)能夠在出現(xiàn)隱患時(shí)提前預(yù)警，并適當(dāng)調(diào)整策略，在出現(xiàn)隱患前去掉次要的負(fù)荷，以此來(lái)保證重要負(fù)荷供電。一般來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有正常、警戒、緊急、失步和恢復(fù)狀態(tài)。對(duì)此，有三道防線來(lái)保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行：一是具有可靠的繼電保護(hù)裝置，具有有效的預(yù)防性設(shè)施，以確保在電網(wǎng)出現(xiàn)單一故障的時(shí)候，仍然可以較為穩(wěn)定的運(yùn)行。二是具有穩(wěn)定的控制裝置和措施，具有切負(fù)荷、切機(jī)等功能，以確保當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)少見的嚴(yán)重故障時(shí)仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行。三是具有可以進(jìn)行失步解列、進(jìn)行頻率和電壓控制的裝置，以確保當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障并遭到破壞時(shí)，不會(huì)造成大面積停電等嚴(yán)重后果。[1]

一、電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的分析

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，很重要的一個(gè)問題是要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)失去了穩(wěn)定性，那么，系統(tǒng)瓦解甚至大面積停電等嚴(yán)重后果可能會(huì)出現(xiàn)。近年來(lái)，控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，對(duì)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行帶來(lái)一些問題。

1.安全穩(wěn)定性的定量顯示

近幾年，系統(tǒng)運(yùn)行瀕臨失控，很多參數(shù)接近臨界值，調(diào)度人員也受到越來(lái)越艱難的考驗(yàn)。因此，在新的市場(chǎng)環(huán)境中，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性應(yīng)得到更深入的了解。此外，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的本質(zhì)，掌握其不同的失穩(wěn)模式，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)顯得尤為重要。與此同時(shí)，要評(píng)估系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)安全狀況，也應(yīng)利用更為簡(jiǎn)潔的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，評(píng)價(jià)不同參數(shù)的穩(wěn)定極限，以此來(lái)分析和解決電力系統(tǒng)中存在的與安全穩(wěn)定相關(guān)的問題。

2.評(píng)價(jià)和控制電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)非常復(fù)雜，很難完全預(yù)測(cè)其不穩(wěn)定類型。電網(wǎng)安全穩(wěn)定評(píng)估需要更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和智能的算法。要保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，調(diào)度人員就需要更有效的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析和采取相應(yīng)的措施。

3.數(shù)據(jù)信息量不足

電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)有仿真的數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)。雖然工程技術(shù)人員通過(guò)這些方式獲得一定的數(shù)據(jù)和信息量，這也只是總體數(shù)據(jù)的一部分。電力系統(tǒng)中不同的發(fā)展規(guī)律、失穩(wěn)模式以及它們的內(nèi)在聯(lián)系等沒有得到統(tǒng)計(jì)。而且，從調(diào)度人員分析和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的角度講，沒有得到的信息卻有著相當(dāng)重要的價(jià)值。

二、提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性措施

1.研究新的智能數(shù)據(jù)分析方法

為了解決安全穩(wěn)定性的定量表示困難、數(shù)據(jù)不夠、安全穩(wěn)定性較難評(píng)價(jià)等問題，在系統(tǒng)安全運(yùn)行過(guò)程中體現(xiàn)的規(guī)律應(yīng)該由工程技術(shù)人員熟練掌握，而且要對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期積累，利用這些數(shù)據(jù)直接分析電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。在這樣的狀況下，很難只依靠人力完全分析這些數(shù)據(jù)，因此，利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和推導(dǎo)，代替人工復(fù)雜、煩瑣的數(shù)據(jù)處理。例如：運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)（如因子分析、主成分分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等）找到電力系統(tǒng)中可能有用的信息，利用暫態(tài)穩(wěn)定評(píng)估方法對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)和控制。

2.規(guī)范電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的合理性

由于人工操作可能出現(xiàn)不規(guī)范、誤調(diào)度等狀況，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性仍然很難得到完全控制，這些問題仍然無(wú)法得到圓滿解決。因此，要使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要考慮到人為因素的影響，杜絕錯(cuò)誤的操作和錯(cuò)誤的調(diào)度等事故。電網(wǎng)調(diào)度方面，要規(guī)范交接班和調(diào)度的操作，提高工程技術(shù)人員對(duì)事故的分析、處理能力，使得電網(wǎng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面入手：第一，規(guī)范交接班；第二，規(guī)范調(diào)度操作；第三，提高調(diào)度員對(duì)事故的分析處理能力。

3.利用電網(wǎng)一次調(diào)頻的功能

要使電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性有更進(jìn)一步的提高，則應(yīng)該增強(qiáng)其應(yīng)對(duì)事故的能力，使其運(yùn)行的波動(dòng)降低，使其電能質(zhì)量有更大的提高。當(dāng)然，這些措施首先應(yīng)不能影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此，可以考慮利用電網(wǎng)的一次調(diào)頻功能。通過(guò)提高電網(wǎng)的發(fā)電質(zhì)量，使電源側(cè)和調(diào)度側(cè)配合更加合理，從而提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。為此應(yīng)適當(dāng)修正電源側(cè)機(jī)組配合的參數(shù)，優(yōu)化電力調(diào)節(jié)速度和品質(zhì)，同時(shí)，可以考慮通過(guò)調(diào)整調(diào)度側(cè)的調(diào)頻參數(shù)，恰當(dāng)分配調(diào)節(jié)的負(fù)荷，以此來(lái)使一次調(diào)頻的質(zhì)量得以提高和改善。

4.加強(qiáng)電力設(shè)施保護(hù)力度

在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)是保障其安全運(yùn)行的最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，提高電網(wǎng)架構(gòu)的可靠性成為加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的重要手段和主要方法。然而在最近幾年，電力設(shè)施由于過(guò)舊或者遭到其他破壞，給電力企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還破壞了電網(wǎng)的秩序，使得電網(wǎng)用戶不滿意。電力設(shè)施的保護(hù)對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展相當(dāng)重要，因此，我國(guó)應(yīng)該盡快制定和實(shí)施一些比較好的辦法，并保證其具有良好的操作性和實(shí)用性?？梢钥紤]修改現(xiàn)行的《中華人民共和國(guó)電力法》、《中華人民共和國(guó)電力供應(yīng)與使用條例》等相關(guān)法律法規(guī)，此外，還應(yīng)補(bǔ)充與電力執(zhí)法相關(guān)的一些較為具體的措施。對(duì)電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該使用不同的活動(dòng)形式，加大對(duì)《電力法》等法律法規(guī)的宣傳力度，使廣大人民群眾對(duì)安全穩(wěn)定供電的認(rèn)知不斷提高，讓他們能夠自覺地遵守這些法律法規(guī)，保障自己和他人的合法權(quán)益。除此之外，輿論的引導(dǎo)作用也不可小覷，應(yīng)該更多利用網(wǎng)絡(luò)和其他新聞媒體的宣傳和輿論作用，使群眾依法保護(hù)電力設(shè)施的意識(shí)得以增強(qiáng)，讓社會(huì)更加主動(dòng)、自覺地去維護(hù)電力設(shè)施。

三、地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定計(jì)算和安全穩(wěn)定措施

通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，利用模擬軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中可能存在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，然后提出保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的措施，以達(dá)到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算分析的目的。地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，應(yīng)該選擇與省調(diào)計(jì)算一致的軟件進(jìn)行分析。在計(jì)算分析的過(guò)程中，應(yīng)該盡可能選取準(zhǔn)確參數(shù)和模型，以此來(lái)滿足分析和解決相關(guān)問題的需要，并以此使得仿真計(jì)算更加準(zhǔn)確合理。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)，它們的計(jì)算可以考慮通過(guò)等值或簡(jiǎn)化以使得計(jì)算更快速高效，但也應(yīng)保證等值計(jì)算前和等值計(jì)算后的聯(lián)絡(luò)線潮流和電壓的分布不會(huì)發(fā)生變化，而且所研究的系統(tǒng)的穩(wěn)定水平和特性也應(yīng)該保持不變。此外，在計(jì)算數(shù)據(jù)中，使用的元件應(yīng)有詳細(xì)、準(zhǔn)確的模型描述，而且所使用的參數(shù)應(yīng)采用實(shí)測(cè)值。最后還應(yīng)根據(jù)具體的校驗(yàn)對(duì)象選擇對(duì)安全穩(wěn)定最不利的狀況對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)。計(jì)算時(shí)需要關(guān)注以下幾個(gè)問題：短路電流問題；電壓?jiǎn)栴}；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問題；電磁合環(huán)的計(jì)算。[2]

在保障地區(qū)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行方面，首先應(yīng)完善和優(yōu)化電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，其中包括串聯(lián)補(bǔ)償、并聯(lián)補(bǔ)償、開關(guān)站、增加線路等措施，然后再提出和優(yōu)化電網(wǎng)安全穩(wěn)定的措施和方案。針對(duì)計(jì)算分析后發(fā)現(xiàn)的問題，可以考慮通過(guò)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（DL 755－2001）中所提出的措施，不斷完善和優(yōu)化電源的布局和儲(chǔ)備、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等，從而將電網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)分層，從而使電網(wǎng)嚴(yán)重事故發(fā)生的幾率大大降低。[3]此外，通過(guò)考慮《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（DL 755－2001）所提出電網(wǎng)中第一級(jí)安全穩(wěn)定的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，而且規(guī)定有關(guān)的線路或斷面的控制極限，從而編制與之相關(guān)的解決方案；還可以通過(guò)考慮《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》（DL 755－2001）中所規(guī)定的電網(wǎng)第二、三級(jí)安全穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，制訂出穩(wěn)定控制方案和相關(guān)問題的解決措施。其中，與第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的措施有快關(guān)汽門、聯(lián)鎖切負(fù)荷和切機(jī)等；與第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的措施有快速解列、低頻減載、低壓減載、高頻切機(jī)、失步解列等。此外，在確定電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行系統(tǒng)控制極限值時(shí)，所選用的參數(shù)、運(yùn)行方式、模型等與實(shí)際存在差別，這樣就會(huì)存在計(jì)算誤差，為此應(yīng)將計(jì)算所得出的極限值減去5％～8％，從而得出控制極限值。[4]

如果計(jì)算時(shí)選用的模型參數(shù)和運(yùn)行方式誤差較大，則可以考慮按上述參考范圍取上限值。然而，當(dāng)運(yùn)行方式比較確定時(shí)，可在上述參考范圍中取下限值。如果計(jì)算電廠的送出能力，而所選用的模型參數(shù)較為符合實(shí)際，那么可以考慮降低誤差取值。此外，在安排聯(lián)絡(luò)線送電計(jì)劃時(shí)，還可以隨正常潮流進(jìn)行適當(dāng)波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊濱.配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法研究[D].上海:上海交通大學(xué)，2009.

[2]譚武忠.礦井供電運(yùn)行方式對(duì)供電可靠性影響的分析[J].江西煤炭科技，2010，(2).

[3]李碧君，許劍冰，徐泰山，等.大電網(wǎng)安全穩(wěn)定綜合協(xié)調(diào)防御的工程應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，(6):25-30.

[4]黃廷謝.淺談如何提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性及管理[J].黑龍江科技信息，2010，(33).

（責(zé)任編輯：宋秀麗）