電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及控制措施

魏可慰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局，廣東 惠州 516000）

0 引 言

電能作為現(xiàn)代社會(huì)的主要能源，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們?nèi)粘Ｉ畹确矫娑加兄豢商娲淖饔?。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與調(diào)度體系、調(diào)度運(yùn)行方式及電能輸送等方面密切相關(guān)。但是，我國電網(wǎng)目前安全系數(shù)較弱，對(duì)于各種繼電保護(hù)裝置、安全裝置的依賴性較大，在運(yùn)行中存在各種安全隱患。因此，對(duì)于電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及其風(fēng)險(xiǎn)控制措施探究具有十分重要的意義。

1 電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行概況

1.1 電網(wǎng)孤網(wǎng)的定義

孤網(wǎng)就是孤立的電網(wǎng)。一般孤網(wǎng)主要是指基于大電網(wǎng)、小容量之外的電網(wǎng)，其中大電網(wǎng)主要指的是最大單機(jī)容量比電網(wǎng)總量低8%的電網(wǎng)。孤網(wǎng)電網(wǎng)是一種有源電網(wǎng)，與大電網(wǎng)運(yùn)行存在一定的差異，特別是電源、負(fù)荷等方面[1]。

1.2 電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)象

電網(wǎng)孤網(wǎng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生較多現(xiàn)象，如電力系統(tǒng)頻率將會(huì)出現(xiàn)下降。此外，在低壓率減載裝置和低頻率減載裝置等電力系統(tǒng)的共同作用下，電壓逐步恢復(fù)正常，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致高電壓以及高頻率現(xiàn)象的發(fā)生。

1.3 電網(wǎng)孤網(wǎng)的分類

電網(wǎng)孤網(wǎng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短主要分為長(zhǎng)期孤網(wǎng)運(yùn)行和短期孤網(wǎng)運(yùn)行兩種，而按照預(yù)先規(guī)則劃分則又可以分為非計(jì)劃孤網(wǎng)運(yùn)行和計(jì)劃孤網(wǎng)運(yùn)行兩種。

2 電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的影響因素

2.1 電網(wǎng)側(cè)影響因素分析

2.1.1 減載和聯(lián)切裝置的影響

目前使用的低頻減載、低壓減載即聯(lián)切裝置大都是根據(jù)大電網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，因此在電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行過程中，運(yùn)用這些裝置穩(wěn)定孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)必須對(duì)運(yùn)行功率進(jìn)行計(jì)算[2]。如果孤網(wǎng)運(yùn)行功率出現(xiàn)缺額，那么必須在頻率下降到一定數(shù)值后才能開始運(yùn)作。同時(shí)，為了確保不出現(xiàn)誤操作現(xiàn)象的發(fā)生，必須要在孤網(wǎng)運(yùn)行過程中根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行延遲設(shè)置。

2.1.2 低頻解列裝置的影響

如果大電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)生重大事故和故障，就會(huì)導(dǎo)致孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)頻率出現(xiàn)大幅度的急速下滑；如果不能對(duì)這種情況進(jìn)行有效控制，那么電網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)崩潰，從而導(dǎo)致電網(wǎng)孤網(wǎng)不能正常運(yùn)行。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，發(fā)生崩潰現(xiàn)象，發(fā)電設(shè)備將會(huì)立即停止工作，造成當(dāng)?shù)卮蠓秶耐ｋ姟?/p>

2.2 機(jī)組側(cè)影響因素分析

孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)主要是通過發(fā)電機(jī)一次調(diào)頻來實(shí)現(xiàn)其頻率調(diào)節(jié)工作的。但是一次調(diào)頻存在誤差率，所以為使孤網(wǎng)高效、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，需要在一次調(diào)頻的基礎(chǔ)上實(shí)施二次調(diào)頻。電網(wǎng)系統(tǒng)中包含了分散電源，電網(wǎng)主要是通過主網(wǎng)與分散電源共同向負(fù)荷提供功率實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。如果電網(wǎng)中分散電源能夠滿足負(fù)荷功率，那么供電將會(huì)向主網(wǎng)進(jìn)行傳輸；如果分散電源不能夠滿足負(fù)荷功率，那么需要依靠主網(wǎng)來對(duì)負(fù)荷提供功率[4]。因此，要確保機(jī)組調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。

3 電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的控制措施

3.1 構(gòu)建完善的調(diào)度體系

為有效防控電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，要構(gòu)建完善的調(diào)度體系，確保調(diào)度體系的科學(xué)性、合理性。在原有的調(diào)度體系基礎(chǔ)下，不斷完善，融合現(xiàn)代化信息技術(shù)，確保調(diào)度體系的嚴(yán)謹(jǐn)性。此外，必須加強(qiáng)孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度人員的專業(yè)水平，提高他們?cè)诓块T工作中的地位。全面解決孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方面的問題，提升調(diào)度工作信息的透明度。

3.2 對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)控裝置進(jìn)行合理設(shè)置

電網(wǎng)孤網(wǎng)雖然可以通過相應(yīng)的保護(hù)裝置進(jìn)行切機(jī)切負(fù)荷，從而保證電網(wǎng)孤網(wǎng)的安全性。根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)孤網(wǎng)安全穩(wěn)定裝置的現(xiàn)狀分析，在溫控裝置中接入變電所低頻裝置進(jìn)行計(jì)算，能夠極大限度地提高切負(fù)荷量的精確度。電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置策略安排上共有兩種方式，（1）針對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單粗暴的切機(jī)切負(fù)荷；（2）根據(jù)電網(wǎng)穩(wěn)定情況，結(jié)合電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算、保護(hù)動(dòng)作及暫態(tài)分析等因素的考量，進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)置。這兩種情況都有一定的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，因此，在使用電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)置，以輔助形式確保孤網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性[3]。

3.3 合理安排孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方式

在電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行過程中，其電網(wǎng)機(jī)組主要是負(fù)責(zé)對(duì)負(fù)荷量進(jìn)行調(diào)整，轉(zhuǎn)化成為調(diào)整頻率，并將其運(yùn)行頻率控制在一定數(shù)值范圍內(nèi)，從而避免負(fù)荷量受到用戶用電量變化的影響。此外，在電網(wǎng)孤網(wǎng)的運(yùn)行過程中，還必須以《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》為運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，確保備用容量完全符合要求，在新設(shè)備投入安裝使用前，應(yīng)當(dāng)加大檢查力度。同時(shí)，在對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)管理過程中，必須對(duì)其日常運(yùn)行模式進(jìn)行科學(xué)合理的分析，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)來提升其可靠性，并根據(jù)分析結(jié)果確定次日發(fā)電計(jì)劃曲線。只有充分做好準(zhǔn)備工作，才能在電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)為維修技術(shù)人員提供充足的時(shí)間，不至于長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的停電。

3.4 做好事故預(yù)處理

在孤網(wǎng)運(yùn)行過程中，調(diào)度人員必須時(shí)時(shí)關(guān)注監(jiān)控信號(hào)，對(duì)孤網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備狀況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在安全隱患或者事故發(fā)生的可能性，要及時(shí)通知運(yùn)行人員進(jìn)行檢查，從而做好事故預(yù)處理。合理安排人員開展定期巡視工作，確保實(shí)時(shí)掌握孤網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。做到有效的風(fēng)險(xiǎn)分離，因此就必須創(chuàng)造良好的調(diào)度環(huán)節(jié)。要當(dāng)班調(diào)度人員對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)環(huán)境進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)調(diào)度人員對(duì)現(xiàn)代化控制技術(shù)的掌握，以信息化手段實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度數(shù)據(jù)的共享。

3.5 加強(qiáng)負(fù)荷控制

為了確保電網(wǎng)負(fù)荷變化引起的頻率變化數(shù)值在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)波動(dòng)，必須加強(qiáng)對(duì)孤網(wǎng)電網(wǎng)負(fù)荷量的控制與管理。只有這樣才能確保孤網(wǎng)系統(tǒng)有效運(yùn)行，促使系統(tǒng)運(yùn)行頻率恒定不變。在孤網(wǎng)運(yùn)行過程中，其負(fù)荷量的波動(dòng)應(yīng)當(dāng)控制在5 MW以內(nèi)。如果在實(shí)際的運(yùn)行過程中需要對(duì)負(fù)荷量進(jìn)行變動(dòng)，則必須通知相關(guān)調(diào)度人員，由調(diào)度人員先對(duì)頻率進(jìn)行調(diào)整后再對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。為了確保孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的有效控制，調(diào)度人員必須采取有效的措施準(zhǔn)確掌握負(fù)荷端在各種狀態(tài)下的負(fù)荷數(shù)值，從而保障孤網(wǎng)負(fù)荷量與單機(jī)發(fā)電峰值協(xié)調(diào)調(diào)整。

3.6 開展實(shí)施電網(wǎng)綜合控制

實(shí)施電網(wǎng)綜合控制，是以孤網(wǎng)調(diào)度需求為切入點(diǎn)，結(jié)合孤網(wǎng)中各級(jí)子系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)，對(duì)孤網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化分析，從而提出預(yù)警策略。通過電壓無功控制、自動(dòng)發(fā)電控制，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行過程中的優(yōu)化控制。圖1為孤網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法圖。

孤網(wǎng)運(yùn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制是典型的多變量?jī)?yōu)化控制，在控制結(jié)構(gòu)上主要采取兩級(jí)控制模式，主要分為上級(jí)控制和下級(jí)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功、無功的循環(huán)封閉控制。上級(jí)控制主要采取的是優(yōu)化調(diào)度和預(yù)警機(jī)制，是整個(gè)優(yōu)化控制的核心，是由負(fù)荷預(yù)測(cè)、負(fù)荷特性分析、發(fā)電計(jì)劃及中樞母線電壓設(shè)定值4個(gè)模塊組成。下級(jí)控制主要是由負(fù)荷管理與控制、自動(dòng)發(fā)電控制及電壓無功控制構(gòu)成。通過上下兩級(jí)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)孤網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。

4 結(jié) 論

為了確保孤網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，必須對(duì)其運(yùn)行的狀態(tài)、存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行科學(xué)分析。同時(shí)，不斷構(gòu)建完善的調(diào)度體系，加強(qiáng)低頻低壓減載裝置的利用，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)控裝置進(jìn)行合理設(shè)置，優(yōu)化孤網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度方式，開展實(shí)施電網(wǎng)綜合控制，以有效確保電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

圖1 孤網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法圖