電網(wǎng)調(diào)度安全與控制分析

黃友　張所軍　張?zhí)?/p>

摘 要：追求在安全生產(chǎn)運(yùn)行基礎(chǔ)上的較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是電力企業(yè)兩個頭等大事，電力系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)安全運(yùn)行就是要傾力避免發(fā)生事故，確保質(zhì)量合格的電能持續(xù)對用戶供電。該文闡述了電網(wǎng)調(diào)度中的安全分析和控制，并結(jié)合實(shí)際工作進(jìn)行了分析和小結(jié)。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)調(diào)度 安全 分析 控制

中圖分類號：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0087-01

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電力調(diào)度是電網(wǎng)運(yùn)行管理、倒閘操作和事故處理的指揮機(jī)構(gòu)，每個調(diào)度員是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的直接指揮者。在電網(wǎng)運(yùn)行中，任何不規(guī)范的行為，都可能影響電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，甚至造成重大事故。因此電力系統(tǒng)安全分析與控制的主要任務(wù)是連續(xù)監(jiān)視各種電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并能進(jìn)行故障報警和作出相應(yīng)的調(diào)整控制以及及時發(fā)現(xiàn)事故而有效隔離，并及時控制緊急狀態(tài)和事故后的恢復(fù)處理。

1 電網(wǎng)安全控制的主要內(nèi)容

電力安全運(yùn)行控制的主要內(nèi)容表現(xiàn)在三個層次，第一是安全監(jiān)視，它是SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）系統(tǒng)的主要功能部分，對電力系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時運(yùn)行參數(shù)、斷路器和隔離開關(guān)等狀態(tài)的監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)參數(shù)越限和開關(guān)位置異常時發(fā)出報警。第二是安全分析，就是對各種可能發(fā)生的事故進(jìn)行綜合分析，如果出現(xiàn)可能發(fā)生事故出現(xiàn)不安全預(yù)兆，則由調(diào)度人員根據(jù)結(jié)果進(jìn)行必要調(diào)整，并對系統(tǒng)做出安全評價。第三是安全控制，即對系統(tǒng)正常狀態(tài)、緊急狀態(tài)和狀態(tài)恢復(fù)時的安全控制，就是保證對電力系統(tǒng)安全做出的調(diào)整控制。

電力系統(tǒng)的安全控制又與其自身的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，一般分為四種狀態(tài)。一是正常運(yùn)行狀態(tài)，此時系統(tǒng)滿足運(yùn)行約束條件，所有負(fù)荷供電正常，有功和無功功率保持平衡，可抗擊各種預(yù)計干擾而不產(chǎn)生危害后果。二是警戒狀態(tài)，這是一種臨界狀態(tài)，或者說是一種欠安全狀態(tài)，表面上警戒狀態(tài)與正常狀態(tài)一樣，但是是存在隱患的，此時應(yīng)引起注意，應(yīng)采取安全預(yù)防性措施是系統(tǒng)返回穩(wěn)定工作區(qū)域。三是緊急狀態(tài)，就是指系統(tǒng)在發(fā)生嚴(yán)重故障時，比如短路情況，此時系統(tǒng)頻率、電壓和某些線路潮流均可能嚴(yán)重越限，系統(tǒng)進(jìn)入緊急狀態(tài)。四是恢復(fù)狀態(tài)，在緊急狀態(tài)時，采取一定的措施如電網(wǎng)列解、切除部分負(fù)荷和電源使系統(tǒng)的電壓和頻率恢復(fù)穩(wěn)定到正常值之列，在滿足約束條件后進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。

2 電網(wǎng)安全分析

2.1 靜態(tài)分析

對于電網(wǎng)存在的許多危險因素，當(dāng)前使用的在線靜態(tài)安全分析程序是一種有效的工具，通過靜態(tài)安全分析可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時的狀態(tài)是否處于警戒狀態(tài)。

（1）預(yù)想故障分析：就是對一組可能發(fā)生的假想故障進(jìn)行在線的計算綜合分析，校核運(yùn)行方式的穩(wěn)定性，給出故障對電力系統(tǒng)運(yùn)行危害程度的評價。首先可以根據(jù)故障定義建立預(yù)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(guān)跳閘都可構(gòu)成一次故障。但這樣故障庫中故障數(shù)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(fā)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(wǎng)的危害程度進(jìn)行篩選和排隊(duì)，然后由計算機(jī)按要求進(jìn)行快速仿真潮流計算，最終得到一個以為數(shù)不多的較為嚴(yán)重故障開頭的預(yù)想故障順序表。最后是故障分析就是對故障庫中的故障進(jìn)行快速仿真潮流計算，以確定故障后系統(tǒng)的危害及潮流分布。根據(jù)分析結(jié)果采取一系列可行性校正措施供調(diào)度人員實(shí)施，消除不安全隱患。

（2）快速潮流計算法：通?？刹捎玫戎稻W(wǎng)絡(luò)法、P—Q分解法和直流潮流法。等值網(wǎng)絡(luò)法是為克服大量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的計算帶來的不便，根據(jù)實(shí)際情況將系統(tǒng)分為若干部分，視不同情況進(jìn)行簡化的等值處理；P—Q分解法可以得出在預(yù)想故障下的各聯(lián)絡(luò)線的潮流分布和各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值來估計是否過負(fù)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(tǒng)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(zhǔn)確度較差。

2.2 動態(tài)分析

正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)中是否會因一個突發(fā)事故而導(dǎo)致穩(wěn)定失常是非常值得關(guān)心的問題，因此動態(tài)安全分析一般采取模式識別法、李雅普諾夫法和擴(kuò)展等面積法來分析。

模式識別法是對系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的假想模擬計算的基礎(chǔ)上建立的，并形成穩(wěn)定判別式，根據(jù)此判別式判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定；李雅普諾夫法則是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)方程構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)，決定系統(tǒng)穩(wěn)定域和平衡點(diǎn)的方法來進(jìn)行動態(tài)安全分析；擴(kuò)展等面積法是一種暫態(tài)穩(wěn)定快速的定量計算方法把靜態(tài)擴(kuò)展等面積法、動態(tài)擴(kuò)展等面積法和集成擴(kuò)展等面積法構(gòu)成一體，優(yōu)勢互補(bǔ)，體現(xiàn)了較好的在線定量分析和相應(yīng)靈敏度分析。

3 電網(wǎng)安全控制

在正常情況下，電力系統(tǒng)的監(jiān)控是由SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）來完成的，電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的安全分析模塊可對假想事故分析。SCADA系統(tǒng)的功能作用使得電力系統(tǒng)的安全性大大提高。

緊急情況主要的有頻率、電壓大幅下降、線路嚴(yán)重過負(fù)荷、系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)等。

在緊急情況下，迅速抑制事故擴(kuò)大帶來的影響，一般緊急情況下的安全控制可分為幾個階段，一般包括三個階段：一是快速切斷故障，有繼電保護(hù)和自動保護(hù)裝置完成。二是防止事故擴(kuò)大，保持系統(tǒng)穩(wěn)定；三是上述情況失效時將系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)解列。

在恢復(fù)狀態(tài)時，自動恢復(fù)是一個有序協(xié)調(diào)的過程，自動恢復(fù)裝置按照計算機(jī)程序自動找到相應(yīng)操作完成恢復(fù)，最后使各獨(dú)立部分的頻率和電壓都正常，過負(fù)荷狀態(tài)消除，解列部分重新入列，恢復(fù)用戶供電。在恢復(fù)過程中應(yīng)盡量避免負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，充分利用自動監(jiān)視確保每一步恢復(fù)步驟的正確性。

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