提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的有效措施探究

高天偉

【摘 ?要】電力系統(tǒng)在運行中若是失去安全穩(wěn)定性是最嚴重的安全事故。隨著經濟社會的發(fā)展進步，電力資源的需求量也在不斷提升，這讓電力企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和壓力也在不斷增多。對電力系統(tǒng)而言，其安全穩(wěn)定性是十分重要的部分，只有保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，才能夠為用戶提供安全穩(wěn)定的電力資源。

【關鍵詞】電力系統(tǒng);安全穩(wěn)定性;有效措施

1引言

隨著我國電力企業(yè)改革步伐的逐漸加快，大區(qū)電網的互聯、直流輸電工程的大量建設，新能源發(fā)電規(guī)模的不斷擴大，以及電網運行復雜程度的逐漸加強，使傳統(tǒng)的安全穩(wěn)定預防控制系統(tǒng)已經無法滿足電力企業(yè)的發(fā)展需求。

2當前電力系統(tǒng)面臨的問題

目前，為實現能源革命，我國電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的問題主要分為以下兩個方面：第一，大規(guī)?？稍偕茉吹南{問題。我國可再生能源分布廣泛且儲量充足，根據“十三五”規(guī)劃，到2020年，我國風電總裝機將達到2.1億kW以上，太陽能發(fā)電總裝機將達到1.1億kW以上。風能、光伏發(fā)電主要集中于“三北”地區(qū)（東北、華北、西北），但目前這三個區(qū)域也是棄風、棄光問題較為突出的地區(qū)。同時，由于風能、太陽能等可再生能源的功率出力具有隨機性、間歇性，其大規(guī)模的接入給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和電網拓撲結構帶來了重大考驗。第二，遠距離、大容量的交直流混聯輸電網的安全運行問題。我國的能源資源與負荷呈現逆向分布特性，因此電力的基本格局為“西電東送”、“北電南送”。2015年底，我國電網“西電東送，規(guī)模為1.4億kW，到2020年和2030年，我國西電東送的輸電規(guī)模將達到2.5-3.5億kW和3.5-4.5億kW。北部、西部能源基地與中東部負荷中心的距離約為800-3000km，為實現遠距離大規(guī)模電力輸送，目前我國出現了特高壓、遠距離、大容量的交直流混聯電網特征，電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性面臨巨大挑戰(zhàn)。

3提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的有效措施

3.1加強對電力系統(tǒng)安全管理的重視

隨著社會經濟和技術的進步，電力企業(yè)在現代社會當中發(fā)展日益壯大，也逐漸成為社會當中重要的基礎性企業(yè)，因此對于社會的發(fā)展來說影響深遠，并在最大程度上決定著社會民眾的生活水平和生活質量，但在電力系統(tǒng)逐漸進行發(fā)展的過程當中，由于缺乏主要的電力系統(tǒng)安全管理工作，從而導致電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行出現問題，所以，結合現代社會中對于電力企業(yè)的安全性要求，相關電力企業(yè)應該加強對于電力系統(tǒng)安全管理工作的重視，主要方式可以通過：在企業(yè)內部建立相關管理制度，使得主要的工作人員，在進行電力系統(tǒng)設備管理和操作的過程當中，提升自身的工作質量，以保證設備的正常運轉。同時，相關電力企業(yè)應該加強與社會各界的聯系，以此了解社會各界對于電力需求和電力使用的現狀，從而結合社會發(fā)展現狀，對自身的管理制度以及電力系統(tǒng)安全管理方式進行創(chuàng)新和改進。此外，由于電力企業(yè)的電力系統(tǒng)對社會的發(fā)展來說至關重要，因此社會應該不斷加強對電力企業(yè)自身發(fā)展的支持，主要可以通過社會各界以及相關部門的政策，對電力企業(yè)進行幫助，以此推動電力企業(yè)進行電力系統(tǒng)的安全管理工作實施。

3.2打造基礎設施安全、數據安全、業(yè)務安全的層級架構基礎

（1）基礎設施安全。電力監(jiān)控系統(tǒng)的整體基礎設施的安全防御策略是縱向認證、橫向隔離、網絡專用、安全分區(qū)。電力二次系統(tǒng)應該提供保密性、完整性、可靠性等安全服務，確保生產大區(qū)準確無誤地運轉。電力系統(tǒng)的獨特要求有別于其他行業(yè)，相對于業(yè)務安全性，IT基礎設施的可靠性、可用性、連續(xù)性的要求更為重要。（2）數據安全。通過安全協議和算法對數據進行安全加密，與Hash真正實現數據的保密性、完整性、不可否認性。PKI/CA體系的建設與應用為電力系統(tǒng)的數據安全保障提供了必要的支撐。各種數字證書如加密證書、簽名證書都該提供自身的安全職能，在不影響系統(tǒng)性能的前提下，最大限度地提高安全性、可靠性。為了防止發(fā)生故障或災難而帶來數據損壞，丟失各種備份策略應該被定義、執(zhí)行和測量，如coldsite（冷站）、warmsite（暖站）、hotsite（熱站）等。（3）業(yè)務安全。通過層層防御的安全體系，最終保障業(yè)務目標、業(yè)務戰(zhàn)略的安全，實現企業(yè)安全治理的終極目標。電力系統(tǒng)的業(yè)務目標關系到國家的安全，網絡安全等級保護基本要定級在三級、四級，以凸顯電力系統(tǒng)業(yè)務目標的重要性。為了實現這個目標，構建層層防御、縱深防御體系是毋庸置疑的。

3.3防止電壓越限

電壓限值分為上限和下限，一旦出現故障，節(jié)點電壓就會出現越下限的現象，甚至還會出現越上限。電壓具有局部性、區(qū)域性的特征。要從根本上解決主導節(jié)點在一定范圍之內所出現的節(jié)點電壓越限的問題，就要將主導控制到其標準的范圍之內，并達到實際的需求。將中樞節(jié)點電壓控制到滿足的要求，也可以解決該問題。電壓越限和設備過載預防控制相比，具有一定的相似性，都可以直接采用數學規(guī)劃的方法進行計算和求解，對于具有靈敏度的啟發(fā)式算法也可以進行計算和統(tǒng)計。在電壓越限節(jié)點中，對主導節(jié)點進項識別，只需要對主導節(jié)點加以合理化的管理和控制，可以在一定程度上將計算的規(guī)模逐漸縮小。此外，還可以將計算的速度加以提高。但是識別主導節(jié)點的時候，不需要十分的精準，對于識別過程中錯誤、或不夠精準的數據都可以在進行多次的計算和求解，對不正確的結果進行改正。根據實際情況進行分析，機組進相是目前比較新型的一種控制手段。機組進相在的實施過程中會降低系統(tǒng)暫態(tài)的穩(wěn)定水平，所以在預防控制時，一定要采用有效的方法進行審核、校對，在審核時，一旦發(fā)現暫態(tài)穩(wěn)定性消失，就要對深度進行及時改正和處理，并將相關深度根據實際情況降到一定范圍之內。

3.4強行勵磁

常見的發(fā)電機自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)都有強行勵磁裝置。在機端電壓Vg低于額定電壓85%的時候，低電壓繼電器動作，并且經過中間繼電器把勵磁裝置調節(jié)電阻強行短接，這樣可以讓勵磁機勵磁電流有所增加。通過這種方式能夠繞過發(fā)電機勵磁電流和勵磁電壓都增加，以此提升發(fā)電機電勢，加強電磁功率輸出。這樣還能夠減少轉子不平衡功率，從而提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。在這其中還可以減少原動機輸出機械功率，在故障讓電磁功率降低時，若是能夠降低原動機輸出機械功率，則能夠降低施加在轉子上的剩余功率，提升暫態(tài)穩(wěn)定性。其中主要的措施有連鎖切機，也就是在切除故障時，連鎖切除送端發(fā)電廠中一臺或多臺發(fā)電機組。此外，為了能夠提升電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，還需要做好監(jiān)控管理工作。電力系統(tǒng)因為其本身覆蓋面積大、范圍大的特點，在資源配置時經常會超區(qū)域布置，需要在整個電力系統(tǒng)中做好互通有無和相互支撐。電力系統(tǒng)中各個構成單元對系統(tǒng)穩(wěn)定性都有一定的影響，所以要加強各個部分的監(jiān)控和管理工作。在系統(tǒng)中某個區(qū)域線路或是供電裝置產生故障時，需要快速對此故障點做好定位和監(jiān)控，在沒有干擾和影響到其他區(qū)域的基礎上，對此故障快速維修和管理。此外，系統(tǒng)運行和維護工作都需要由電力工作人員的管理與操作。所以，各個級別的電力部門要建設與健全人員調度與管理體制，加強對人員的有效管理，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。

4結束語

總之，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和人們的正常用電、社會穩(wěn)定發(fā)展有一定的影響。要想提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，就要打造基礎設施安全、數據安全、業(yè)務安全的層級架構基礎，防止電壓越限和強行勵磁等相關工作。經過這些工作措施的實施，可以有效提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，在此基礎上為人們提供穩(wěn)定的電力資源。

參考文獻：

[1]楊志越，牛華寧.提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的技術與控制措施研究[J].電工電氣，2018，10：72-74.

（作者單位：國網壽陽縣供電公司）