電力系統穩定及穩控措施系統配置探析

李陽

(四川省電力公司綿陽電業局，四川 綿陽 621000)

一、 電力系統穩定釋義

電力系統的穩定指在給定的初始運行方式下，一個電力系統受到物理擾動后仍能夠重新獲得運行平衡點，且在該平衡點大部分系統狀態量都未越限，從而保持系統完整性的能力。這已定義是IEEE/CIGRE穩定定義聯合工作組于2004年作出的，并依據電力系統的組成等因素將電力系統穩定分為功角穩定、電壓穩定及頻率穩定三個大類以及其他眾多小類。

功角穩定指的是在電力互聯系統中同步發電機收到擾動后仍能保持同步運行的能力。電壓穩定是在給定的初始運行狀態下，當電力系統收到擾動后系統中的全部母線能夠維持穩定電壓的能力，這一目標的實現依賴于電壓負荷需求和系統向負荷供電之間平衡維持的能力。頻率穩定是當電力系統遭受嚴重擾動時，發電和負荷需求呈現出大的不平衡時，電力系統依然能夠保持穩定頻率的一種能力。

這三大類別的區分從電力系統的不同側面來體現了電力系統穩定中的各個重要環節，為我們實現電力穩定的維護提供著手點和確切的時間點。當我們綜合分析電力系統存在的問題時，便會尋得電力系統安全的有效保障措施。

二、電力系統穩定的重要性

電力系統穩定，是安全用電的必然要求，是一種制度性的要求也是一種現實的需要。從制度和法律層面講，用電安全是《電力系統安全穩定導則》的明確要求，它從電力系統受到單一原件故障擾動、受到較嚴重擾動和電力系統被破壞三個不同的損壞程度對電力系統用電安全和電力系統穩定等角度劃定用電穩定安全的標準和等級。以法律法規的形式為用電系統穩定安全的保證提供一種支撐。而這也使得電力系統穩定的保證和穩定控制措施及配置的完善成為一種必然的要求。

另外，電力系統的穩定是保證高壓和超高壓用電和輸電安全，實現區域內電力傳輸的安全也保證區域內生產和生活的持續發展。從生產的角度來考量電力系統的安全問題時，我們會更多的關注電力系統穩定對于生產的積極推動作用，會關注電力系統的故障給生產帶來的負面影響。針對我國電網區域性的特點，以省、市為單位實現該區域內的供電用電，那么特定區域內電網的建設和電力系統的安全對其用電安全和持續用電的實現有著重要的影響。為實現這一目標，便要綜合考慮區域內的地理人文環境，針對當地的實際建立科學完善的供電網絡，并根據所需電力的功率等要求配置變壓器和變電站等，保證該區域內所供電力是符合其生產和生活要求的，保證該區域內用電的穩定和安全。

此外，用電系統穩定的實現，對于供電企業和用電企業也有一定的積極作用。電力系統的穩定，能夠實現對電網擴能的促進作用，改進發電側電力市場某個時間段內出現的電源開進分布的不合理運行要求等情形。發電側電力市場的競爭對電網的開機分布有著重要的影響，競爭態勢的變化對于電網的適應性變化影響較大，這必然帶來電網改建等成本的增加，而通過電力系統穩定措施來增加電網擴容能力，能夠有效應對競爭帶來的一些不利影響，提高電網運行的靈活性和適應性，降低電網運行成本的同時提高電力穩控措施配置的使用壽命。

三、電力系統穩控措施系統配置及分析

電力系統穩定的實現要有相應的穩控措施和配置保證，而穩控措施的實現首先要明確電力系統穩控的對象，并在此基礎上探索穩控措施配置的完善。

1 電力系統穩控的對象

電力系統穩控，從組成部件來講，首先是發電機的勵磁控制。這一控制的兩個主要目標是在改善系統穩定的同時滿足發電機機端電壓的調節特定。然而這兩個目標卻是相互矛盾著的，電壓調節特性的改善帶來的是系統穩定的動態性惡化。為實現矛盾雙方的兼顧，通過對電壓勵磁系統的控制等措施來實現。

電力系統穩控的另一對象是原動機水/氣門開度控制，也被稱為調速控制，通過對電力系統內各個發電機組轉速偏差的監測通過水/汽門開度調節器來調整改變原動機的輸出功率，以實現原動機與發電機力矩的平衡，從而維持發電機轉速的正常。通過這一調整控制過程保證電力系統的穩定和安全。

電力系統的穩控還包括對輸電系統的控制，通過對交流輸電參數的靈活控制實現對整個電力系統的控制。同時，為實現電力系統的穩定還應該加強對負荷頻率的控制，通過對變化的符合的檢測和控制，保證電力系統穩定的實現。

2 電力系統穩控措施

電力系統穩控的實現，要通過有效的措施保障，這些措施主要包括以下幾個方面。

首先，要針對不同區域電網進行分析。針對某一特定區域的電網供電和用電情況分析其特點，并針對該電網的特點采取相應的穩控措施。如該區域的負荷、系統穩定水平、在國家電網整體中的地位和作用、電力來源和運作方式等具體分析，制定出有針對性的穩控措施和具體實施方法。如針對電源依靠外來時的大負荷穩定問題、用電高峰期的高負荷問題、電網穩定水平低的具體應對措施等。只有以當地的電網特點和用電實際分析制定出應對措施才能更好地實現電力系統的穩定。

其次，電力系統穩控措施的實現要堅持一定的原則。分析電力系統穩定問題時應該充分考慮繼電器保護裝置、重合閘、斷路器等的使用操作在規定的時間內采取正確的動作；對于特定區域的分析要放在整個電網的環境下考量；計算分析應該符合相關法律法規的標準和等級規定；同時應該考慮到各種不利情形，在一般正常運行方式的基礎上綜合考慮各種極端狀況，完善電網檢修方式；對各種具體問題科學分析，采取相應措施。上述諸種原則要求的貫徹執行是實現電網穩定和用電安全的重要技術和制度保證。

最后，對相關數據的計算要科學準確。對于發電機、調整器、負荷等給各項參數和指數的正確記錄和科學分析，為判定電力系統的故障和電力系統的安全提供正確的指向，從而能夠及時準確的發現電力系統存在的問題并采取有效措施解決。

3 穩控措施系統配置

一個系統是由許多子系統通過科學的排列組合實現功能上的互補和銜接來發揮整體的作用。具體到穩控措施系統而言，是由主站、子站、和執行站等組成，并由信息和命令的傳輸通道來形成一個統一的控制系統，通過分層分區和分散的控制來實現對整個電力系統穩定的控制。在穩控措施系統中，主站主要負責收集全網的運行信息，并以全網的運行方式和參數作為其收集信息的分析依據，在分析的基礎上做出決策判別，通過全網的傳輸系統將該種信息傳達到個子站，子站和執行站依據傳輸而來的運行方式和策略表來分散控制，在分散控制中，子站檢測電力系統故障類型和系統的運行狀況，并依據控制策略性執行站發出具體執行命令如切機、其負荷等命令，執行站依據子站傳來的命令具體執行。通過三者的密切配合實現對電力系統的就地實效的分散控制。

就穩控系統的具體配置而言要根據各地的實際情況來具體安排。對于穩控系統的主站設置地點一般應設在電網或者省級行政區域的調度中心，保證區域內的集中調度管理。執行站設置時應該考慮電網故障時需切機的電源、負荷等情況，考慮電網所經過地點的變電站設置及電壓情況等，以此來確定其具體的設定點。對于子站而言，應綜合考慮采集故障信息和斷網運行狀況信息的便利及與其他子站和執行站的鏈接狀況等，選擇合適的變電站作為穩控措施系統的子站來搜集相關信息。在具體設備的采用上，考慮已有設備可使用情形，并根據穩控措施配置的各項標準指數改進原有設備或者優化其系統結構，從而降低建設成本。在子站和執行站的分布上要考慮負荷切除的重要性和集中度問題，避免執行中出現的各種片產。傳輸通道的保證要對該線路的暢通和傳輸材料的選擇嚴格把關，保證信息傳輸的速度和效率。

通過這樣一種系統性的檢測和傳輸通道的建設，命令傳達和具體執行的分離能夠及時有效的解決某一特定區域內存在的故障或者擾動帶來的影響，以保證電力系統的安全。但是該種目的的實現，需要設備的先進性要求，也需要技術和人員的配備。在電力系統穩控措施系統作用實現的過程中，我們還要關注于穩控設備的及時更新和系統的及時升級以適應變化的供電負荷和系統安全的需求。當我們更多的將電力系統穩控問題抽象到一個大的系統里來運行，對于具體問題個別分析解決的時候，我們的穩控措施系統的作用也便得到了充分的發揮。

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