在線安全分析系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應用

張 煒，劉路登，欒喜臣，丁 超，彭 偉

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

近年來，電網(wǎng)的大范圍使用與規(guī)模的逐步擴大，使電網(wǎng)的構(gòu)建越發(fā)呈現(xiàn)復雜化與多元化的特性。特別值得一提的是風電、光伏等新型資源的引進與應用，使得電網(wǎng)在運轉(zhuǎn)方式上、控制模式上迎來了更多的機遇與挑戰(zhàn)，并且也給電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性造成了影響。在線安全分析系統(tǒng)是電網(wǎng)安全性評估的關鍵，要構(gòu)建科學、有效的安全分析系統(tǒng)，才能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的安全風險進行有效分析，從而形成正確、科學的安全性評估?；陔娋W(wǎng)安全風險的評估方式，一般是依照風險評測的整體目的，將電網(wǎng)的特性進行融合，將和整體目的有著密切聯(lián)系的因素作為評估的指標。這可以在電網(wǎng)實質(zhì)中體現(xiàn)與安全風險有聯(lián)系的因素，不僅能夠從宏觀的方向認識電網(wǎng)的整體安全風險，而且可以微觀的通過電網(wǎng)內(nèi)部各個指標進行細致化的分析，從而指出電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的問題，進而改善電網(wǎng)的風險，完善電網(wǎng)安全性的評估結(jié)果[1]。

1 傳統(tǒng)離線方式電網(wǎng)穩(wěn)定分析的不足

1.1 電網(wǎng)測算成果較為保守

因為電網(wǎng)離線模式是采取較為有針對性的形式綜合考量電網(wǎng)中的各個環(huán)節(jié)的運轉(zhuǎn)情況，但是在現(xiàn)實的運轉(zhuǎn)過程中，電網(wǎng)暫時無法達成預想的最壞情況，所以導致了電網(wǎng)實際測算數(shù)值和現(xiàn)實運轉(zhuǎn)情況相分離，安全裕度還有較大的空間，測算的數(shù)據(jù)較為保守。

1.2 電網(wǎng)研究的時效性相對較差

電網(wǎng)離線測算都是由電網(wǎng)安全控制工作人員依照維修方案、不良環(huán)境影響電網(wǎng)運轉(zhuǎn)等情況對其采取預想障礙的離線測算，并且在電網(wǎng)接入形式有了較為大型的轉(zhuǎn)變時，就要求電網(wǎng)安全工作人員對障礙進行重復性的測算，所以電網(wǎng)安全工作人員不能對現(xiàn)階段的電網(wǎng)運轉(zhuǎn)情況進行及時的研究，也不能實時的發(fā)現(xiàn)并處理電網(wǎng)的不安全因素，在測算現(xiàn)階段電網(wǎng)的障礙上，測算成功嚴重缺失實效性。

1.3 電網(wǎng)管控形式以及措施較為簡化

電網(wǎng)離線測算主要是對電網(wǎng)N-1、N-2的形式進行測算，通過測算的結(jié)果再提供管控的建議和實時的方案，并為電網(wǎng)安全控制工作人員的管理提供理論基礎。但是一旦電網(wǎng)發(fā)生事故或者障礙，電網(wǎng)安全控制工作人員只能依照以往的事故經(jīng)驗以及維修方案采取相應的控制手段，不能精確地實時掌握電網(wǎng)障礙點以及事故的原因，還是要通過電網(wǎng)安全控制工作人員進行詳細的測算才能提供科學合理的有效方案，所以在電網(wǎng)的管控方案上嚴重缺失時效性，嚴重阻礙了電網(wǎng)事故處理的成果和效率[2]。

1.4 不能滿足電網(wǎng)經(jīng)濟運轉(zhuǎn)需求

離線測算確定的斷面等安全限值只是滿足電網(wǎng)安全性能和穩(wěn)定性能，從而留有充分的備用裕度，因此減少了電網(wǎng)在現(xiàn)實運轉(zhuǎn)中的輸出力度，導致了電網(wǎng)經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的效率較低，和現(xiàn)實的輸出電量需要不一致。

2 在線分析基礎數(shù)據(jù)

調(diào)度部門電網(wǎng)測算數(shù)值是可以依照使用的種類進行分類，可以分為在線數(shù)值和離線數(shù)值等。在線數(shù)值體現(xiàn)的是電網(wǎng)的現(xiàn)實運轉(zhuǎn)狀況，可將我國發(fā)電廠、變電站等地方機構(gòu)的實際數(shù)值進行精確的分析，并能夠清楚地掌控各個地區(qū)的電網(wǎng)運轉(zhuǎn)狀況。離線數(shù)值是體現(xiàn)較為整體性的電網(wǎng)構(gòu)架、電網(wǎng)設施、電網(wǎng)數(shù)值等，可以對其進行細致化的分析，如表1所示[3]。

3 在線安全穩(wěn)定分析的構(gòu)架

在線安全分析系統(tǒng)是智能化電網(wǎng)技術(shù)應用的核心內(nèi)容，主要是經(jīng)過整體電網(wǎng)設施數(shù)據(jù)、電網(wǎng)實時數(shù)值反饋，從而達到電網(wǎng)7個類型的計算功能；及時檢測電網(wǎng)的運轉(zhuǎn)動態(tài)，在發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)漏洞或者不安全因素時提出合理化的行之有效的解決辦法。在線安全分析系統(tǒng)是可以分為兩個方面，第一個方面是實時態(tài)方面，第二個方面是分析態(tài)方面。實時態(tài)方面是指對電網(wǎng)的7個核算類型進行測算，15 min一次，在線實時追蹤電網(wǎng)現(xiàn)階段的使用情況，達到電網(wǎng)安全性與穩(wěn)定性的及時控制。分析態(tài)方面是指由電網(wǎng)控制工作人員自行選取要分析的數(shù)值，采取在線或是離線的方式對電網(wǎng)進行分析，并精確測算電網(wǎng)數(shù)值，為電網(wǎng)控制的工作人員提供了精確的數(shù)據(jù)，并可以及時監(jiān)控到電網(wǎng)的使用情況[4]。

表1 電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)源與離線數(shù)據(jù)特點對比

4 在線安全穩(wěn)定分析的功能

4.1 數(shù)據(jù)整合

采用接收狀態(tài)評估提供的電網(wǎng)實際運轉(zhuǎn)的數(shù)值、靜態(tài)模塊的數(shù)值以及方式測算提供的電網(wǎng)動態(tài)模塊數(shù)值，通過各個環(huán)節(jié)數(shù)值的集合、分析以及研究，計算生成在線分析應用所需要的計算數(shù)據(jù)，再經(jīng)過測算形成在線安全分析系統(tǒng)需求的穩(wěn)定數(shù)值，從而組成較為科學精確的電網(wǎng)運轉(zhuǎn)情況，為各個環(huán)節(jié)的安全性研究提供理論數(shù)值基礎[5]。

4.2 靜態(tài)安全分析

靜態(tài)安全分析主要是指針對現(xiàn)階段電網(wǎng)運轉(zhuǎn)的狀況，將電網(wǎng)中的所有元件采取靜態(tài)N-1開啟、斷開亦或是根據(jù)設想的障礙集中進行開斷潮流分析，以確定在一定條件下的過載、越限設備，并提供相應的控制策略，以保障N-1開啟斷開之后的電流不受越限的影響。

4.3 暫態(tài)穩(wěn)定分析

暫態(tài)穩(wěn)定分析包含了3個方面，其能夠評估系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的安全性能與穩(wěn)定性能，再有計劃性的對失穩(wěn)故障或故障后阻尼比較低故障給出相應輔助措施。

4.4 電壓穩(wěn)定分析

電壓穩(wěn)定分析是指在電網(wǎng)正常運轉(zhuǎn)的情況下，按照設想的方案以及工作人員提供的斷面數(shù)值、電網(wǎng)各個設施動態(tài)數(shù)值，使各個環(huán)節(jié)都能夠保持在科學合理的用電范圍內(nèi)，也是電網(wǎng)安全穩(wěn)定評估系統(tǒng)中的核心內(nèi)容。

4.5 擾動穩(wěn)定分析

主要分析電網(wǎng)遭到小擾動后，在自行檢測以及管控設施的聯(lián)合控制下，維持電網(wǎng)運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的作用，評估斷面電流的動態(tài)安全穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

隨著國家電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)階段的我國電網(wǎng)已經(jīng)向著以區(qū)域電網(wǎng)為基礎的高壓力交直流互聯(lián)的方向轉(zhuǎn)變。在線安全分析系統(tǒng)是電網(wǎng)系統(tǒng)安全最重要也是核心的組成部分，電網(wǎng)安全風險評估數(shù)值的科學性和精確性，對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與使用的穩(wěn)定性有著促進的作用。因此，要對在線安全分析系統(tǒng)的整體有著較為深層次的分析，還要對電網(wǎng)穩(wěn)定性有著科學正確的認識，以進行電網(wǎng)安全風險數(shù)值的獲取工作。