電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的理論及方法措施

黃偉杰

摘? 要：電力支撐著國家經(jīng)濟的發(fā)展，電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性關(guān)系著國家經(jīng)濟的發(fā)展，也關(guān)系著社會的和諧和穩(wěn)定。而隨著電網(wǎng)規(guī)模的逐漸擴大，其所發(fā)生的安全事故的影響范圍也越來越大，安全問題更加顯現(xiàn)。本次研究就針對電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的理論和方法措施進行了詳細的探討，希望相關(guān)人士借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);安全監(jiān)控;理論;方法措施

數(shù)字化時代的來臨，促進了電力系統(tǒng)信息服務(wù)功能的完善，這也在一定程度上擴大了電力企業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，而以當(dāng)前電網(wǎng)的運行情況為出發(fā)點，可以發(fā)現(xiàn)，電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性在一定程度上與電力系統(tǒng)信息功能的正常與否有著密切的關(guān)系。所以，提高電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的水平，使電力系統(tǒng)在運行中所遇到的安全隱患問題能夠得到及時的處理，為電力企業(yè)作業(yè)的高效性進行做好保障。

1、電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的理論

目前，電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的思想大都是建立在可靠性理論的基礎(chǔ)上的，然后再根據(jù)所選定的可靠性準則所計算出來的可靠性評估指標(biāo)，并將此評估指標(biāo)作為對電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)控的依據(jù)。但是，目前，由于類似于事故鏈的多個事件的并發(fā)以及小概率事件的計算等問題在對其計算起來都非常復(fù)雜，加上其發(fā)生的概率非常小，導(dǎo)致這種可靠性的計算方法忽視了對這些事件的計算。但是有大量的實踐證明了，多個事件的并發(fā)和小概率事件也正是電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)控一定要認真考慮的核心問題。所以說，從監(jiān)控人員以及監(jiān)控設(shè)備安全性的前提進行考慮，應(yīng)該對相關(guān)的監(jiān)控理論進行完善。

1.1電力系統(tǒng)安全性的分析

對電力系統(tǒng)的靜態(tài)運行情況進行安全分析，也指的是當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生安全事故后穩(wěn)態(tài)運行情況所發(fā)生的安全性，但是對于當(dāng)前運行狀態(tài)后向事故穩(wěn)定狀態(tài)的動態(tài)轉(zhuǎn)移情況不做任何考慮。此時，預(yù)想事故應(yīng)集中系統(tǒng)中電氣支路的連接和斷開，以及系統(tǒng)中發(fā)電機的連接和斷開，對這兩種事故的安全性進行評定。此時利用電力系統(tǒng)的安全性分析，能夠簡單、快速、并且便于實施計算。但是對于一些比較嚴重的安全事故（如大負荷線路的斷開或者連接，大機組的斷開或者連接等），在對其進行處理時，采用電力系統(tǒng)進行安全分析時，其結(jié)果的精度也就比較差。一般情況下，電力系統(tǒng)的動態(tài)安全分析是對預(yù)想事故后系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性進行的評定，傳統(tǒng)的方法則是離線計算的數(shù)值積分法，也就是需要在各個時間段對描述電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的微分方程組進行求解，進而得到每一種狀態(tài)下，其變量隨著時間所變化的一種規(guī)律，通過計算出的這種規(guī)律對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性進行判別。此種方法優(yōu)點如上，但是也存在這一些缺點，如最為明顯的一點就是計算量比較大，并且所得出的結(jié)果只是電力系統(tǒng)運行的動態(tài)過程，并不能對電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性進行迅速的辨別，所以，未能很好的滿足實時要求。

1.2電力系統(tǒng)的等值

電力系統(tǒng)控制范圍的擴增以及互聯(lián)網(wǎng)的形成，導(dǎo)致在對電力系統(tǒng)和規(guī)劃設(shè)計和運行方式進行計算的過程變得更加復(fù)雜。為了降低計算機的負擔(dān)，可利用等值，將原先的計算過程用等值參數(shù)進行代替，則能夠有效縮小電力系統(tǒng)的規(guī)模。計算等值的方法有拓撲等值法和相非拓撲等值法。

2、電力系統(tǒng)安全監(jiān)控的措施

2.1安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)的分層與協(xié)調(diào)

由于考慮到電力系統(tǒng)具有分布地域廣、暫態(tài)過程發(fā)展變化快等特點，所以，在對電力系統(tǒng)的狀態(tài)信息進行收集時，一定要在較短的時間內(nèi)完成，這樣才能實現(xiàn)全網(wǎng)的集中控制，但是這種控制方式不但在技術(shù)上難以實現(xiàn)，并且其還存在著比較差的擴展性和安全性，另外，外經(jīng)濟上也并不可取。因此，結(jié)合電力協(xié)系統(tǒng)運行的實際情況，采用分層控制的方案比較可取，也就是將整個電力系統(tǒng)逐層分解成若干個子系統(tǒng)，再根據(jù)各個子系統(tǒng)的特點，安裝一些局部控制裝置，若干個局部控制裝置最終組成一個綜合性的安全穩(wěn)定運行控制裝置。如中央調(diào)度控制裝置是由遠端系統(tǒng)和計算機共同組成，并將此裝置放置在中央調(diào)度中心，并且電力系統(tǒng)運行中的所有的信息都是由此裝置進行收集和處理，同時還要對計分區(qū)局部裝置的工作進行協(xié)調(diào)。而子系統(tǒng)的主要控制裝置是由遠端系統(tǒng)和計算機所組成的，將各個子系統(tǒng)的控制裝置在地區(qū)調(diào)度所或者樞紐變電站內(nèi)，由其對各區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)在緊急情況下的安全穩(wěn)定運行的運行情況進行控制。

2.2安全穩(wěn)定控制電力系統(tǒng)的微機化和智能化

計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使其在各行各業(yè)的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。電力行業(yè)中也不例外，電力系統(tǒng)已經(jīng)利用計算機技術(shù)構(gòu)成了繼電保護裝置和安全自動裝置，所有的裝置都具有綜合性的功能，如常見的快關(guān)氣門、電氣制動、PSS等組成的發(fā)電機綜合控制裝置。此種裝置通過計算機技術(shù)實現(xiàn)了裝置的創(chuàng)新，其能夠?qū)κ占降男畔⑦M行實時處理，并且對部分裝置進行協(xié)調(diào)和控制，由于其具有這種優(yōu)勢，所以，當(dāng)電力系統(tǒng)線路中出現(xiàn)故障后，繼電保護裝置就會在最短的時間內(nèi)對故障點以及故障的范圍作出準確的判斷，進而采取有效的控制措施，將電力系統(tǒng)中的故障及時消除，將故障所造成的影響降到最低。再比如，利用計算機技術(shù)所構(gòu)成的新型繼電保護裝置，不但能夠?qū)ζ渲械男畔⑦M行實時計算，還能對繼電器難以實現(xiàn)的一些功能進行模擬。

2.3對電力系統(tǒng)在線實時安全穩(wěn)定的分析和控制

對電力系統(tǒng)的運行情況實時安全穩(wěn)定的分析和控制也是現(xiàn)代化電力系統(tǒng)進行安全監(jiān)控的主要發(fā)展方向。目前，我們從理論和實際兩個方面著手來保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。在理論方面，重點對大系統(tǒng)分解成局部系統(tǒng)，進而通過局部控制保證整個電力系系統(tǒng)穩(wěn)定運行的情況進行分析;而在實際中，需要對利用實時狀態(tài)量構(gòu)成穩(wěn)定性的實用判定依據(jù)進行研究。我們將在線實時安全穩(wěn)定監(jiān)控功能的發(fā)展分成了兩個階段，第一階段則需要實現(xiàn)在線預(yù)想事故下的動態(tài)安全分析，也就是說當(dāng)判斷出可能要發(fā)生預(yù)想事故時，要及時對系統(tǒng)在預(yù)想事故下運行的穩(wěn)定性進行判斷，進而為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供各種安全的自動裝置以及保護控制方面的協(xié)調(diào)方案。第二個階段則是實現(xiàn)在線的安全穩(wěn)定閉環(huán)控制系統(tǒng)。在經(jīng)過大量的實踐后，第一個階段方面的研究已經(jīng)取得了相應(yīng)的成效，國內(nèi)外有電力企業(yè)已經(jīng)將試用在了電力系統(tǒng)電路的運行中。并且，專家們一致認為，計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)的廣泛使用，在線的安全穩(wěn)定閉環(huán)控制系統(tǒng)的建立也會在不久后變成現(xiàn)實。

3、結(jié)束語

總之，電力系統(tǒng)安全監(jiān)控方案以及實施措施應(yīng)該在最初電力系統(tǒng)進行規(guī)劃和設(shè)計的時候就考慮進去，各個規(guī)劃部門以及設(shè)計部門以規(guī)定的可靠性準則為依據(jù)，對電力系統(tǒng)在各個發(fā)展階段地的規(guī)模進行校核，不但包括電力系統(tǒng)中發(fā)電機的容量以及配置等，還包括整個電力系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的輸送容量，在校核完后，使電力系統(tǒng)中的發(fā)電機和整個電網(wǎng)結(jié)構(gòu)均能夠與電力系統(tǒng)中各個地區(qū)負荷的增長情況相適應(yīng)，并預(yù)留好備用的容量。這種電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)模與地區(qū)負荷增長情況的適應(yīng)，需要在有功功率和無功功率均達到平衡的狀態(tài)下進行，如果無功功率不足就會導(dǎo)致線路中電壓下降，造成電力系統(tǒng)瓦解，同時也要注意各個薄弱環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)，避免安全事故的發(fā)生。

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