電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的標(biāo)準(zhǔn)

一、電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制

當(dāng)前的技術(shù)水平電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制技術(shù)的發(fā)展，仍然以兩個(gè)方面為主。第一，計(jì)算機(jī)，或更廣泛地說數(shù)據(jù)處理裝置的作用，越來越大，在所有各級(jí)工作上都取代了電磁和電子設(shè)備，并大大地?cái)U(kuò)展了各級(jí)的功能。第二，由于建設(shè)原子能電廠和輸電線路的進(jìn)展幾乎到處都推遲了，電力系統(tǒng)的運(yùn)行裕度越來越小，嚴(yán)重事故的風(fēng)險(xiǎn)增加了。對(duì)當(dāng)前的技術(shù)水平又可歸納為下列五個(gè)方面：

（一）電力系統(tǒng)控制中廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

大多數(shù)發(fā)達(dá)國家的國家調(diào)度中心與區(qū)域調(diào)度中心，現(xiàn)在都裝備著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)功能是：搜集、校核和提供網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些一般稱為主要分析功能。這些系統(tǒng)中越來越注意到系統(tǒng)的管理：為量測(cè)及改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量，程序的維護(hù)和數(shù)據(jù)庫問題。關(guān)于二次要分析的功能，需應(yīng)用復(fù)雜的模型，和相應(yīng)的數(shù)據(jù)組（為狀態(tài)分析、安全分析、經(jīng)濟(jì)調(diào)度……）。電力公司實(shí)際應(yīng)用的尚屬少數(shù)。

（二）控制系統(tǒng)廠商的出現(xiàn)

只有不多幾個(gè)大的電力公司設(shè)置自己的數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)，只要求廠家供應(yīng)一些基本硬件及軟件，個(gè)別情況下要求廠家建立一些子系統(tǒng)。其它大部分電力公司須在不同階段用不同方式求助于顧問公司與供應(yīng)廠商。這樣就產(chǎn)生了控制系統(tǒng)工業(yè)。這種新興工業(yè)對(duì)調(diào)度中心的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化及技術(shù)與應(yīng)用方法的介紹等起著越來越大的作用。

（三）調(diào)度中心結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展

為了說清楚這個(gè)復(fù)雜問題，要區(qū)別兩個(gè)主要層次：數(shù)據(jù)傳輸層次和應(yīng)用軟件層次。在第一個(gè)層次內(nèi)，兩個(gè)主要因素是：（1）廣泛而快速的公用與專用網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)用了分組交換技術(shù)，采用CCITT的X25建議；（2）逐步實(shí)現(xiàn)大容量的傳輸手段（同軸電纜、衛(wèi)星通信、光導(dǎo)纖維）。這兩個(gè)因素將有朝一日提供標(biāo)準(zhǔn)化而價(jià)格低廉的傳輸服務(wù)系統(tǒng)。為了能利用這種服務(wù)系統(tǒng)，調(diào)度中心應(yīng)采用有利于接通網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，最好把數(shù)據(jù)傳輸功能和處理功能分開。

在第二層次內(nèi)，應(yīng)用軟件的費(fèi)用越來越貴，數(shù)據(jù)處理的硬件過時(shí)的周期很快，計(jì)算機(jī)之間交換數(shù)據(jù)的活動(dòng)越來越多，這些都促進(jìn)了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求。各國已經(jīng)有了國家標(biāo)準(zhǔn)，而國際標(biāo)準(zhǔn)還正在討論之中，其內(nèi)容是數(shù)據(jù)編碼、電文結(jié)構(gòu)和交換的規(guī)約。還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的是調(diào)度中心的功能及其總體結(jié)構(gòu)，計(jì)算方法及其軟件。當(dāng)前另有一種趨勢(shì)，想把控制系統(tǒng)分散，則希望暫時(shí)勿急于標(biāo)準(zhǔn)化。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)還沒有形成一種主要的語言，像FORTRAN在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)那樣。

（四）處理緊急狀態(tài)

電力系統(tǒng)運(yùn)行人員的主要課題是要防止緊急狀態(tài)的發(fā)生。誠然，這種狀態(tài)的可能性與運(yùn)行裕度的減少有關(guān)，也與電力系統(tǒng)進(jìn)一步復(fù)雜化及其保護(hù)與控制系統(tǒng)有關(guān)。對(duì)大規(guī)模事故的防護(hù)系統(tǒng)是不可能進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)的。即使作理論研究或模擬研究，要預(yù)見到所有可能發(fā)生的情況，包括設(shè)備事故和人為的錯(cuò)誤，其困難也越來越大了。

（五）運(yùn)行人員的培訓(xùn)

對(duì)幾個(gè)事故的分析都說明了運(yùn)行人員在事故情況下的作用，因?yàn)槟菚r(shí)決策系統(tǒng)將部分失靈，運(yùn)行人員判斷的質(zhì)量與速度將成為決定性的因素，故必須培訓(xùn)提高運(yùn)行人員的能力，作出準(zhǔn)確診斷，限制事故并決定恢復(fù)系統(tǒng)控制的策略。在正常運(yùn)行情況下，培訓(xùn)的要求也不是太小的，即怎樣處理二次分析，掌握技巧取得盡可能好的結(jié)果。

二、調(diào)度中心的組織

（一）控制系統(tǒng)的可靠性和達(dá)到的方法

這是一個(gè)涉及多方面的問題，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理的可用率也應(yīng)該這樣高，因此，只把傳輸系統(tǒng)雙重化是達(dá)不到這個(gè)指標(biāo)的，必須在變電所內(nèi)安裝可由運(yùn)行人員快速干預(yù)及監(jiān)視的系統(tǒng)。遠(yuǎn)程信號(hào)是最嚴(yán)重的問題，是阻礙實(shí)時(shí)安全系統(tǒng)發(fā)展的主要原因。

（二）關(guān)于軟件可靠性的復(fù)雜問題

CEGB所推薦的CUTLASS語言，對(duì)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤都安排了標(biāo)志符號(hào)，有嚴(yán)密的數(shù)據(jù)庫組織及保護(hù)，從而保證了高度可靠性。

（三）降級(jí)運(yùn)行的方式

當(dāng)主要的處理系統(tǒng)完全失靈時(shí)，可由前置數(shù)據(jù)系統(tǒng)來推動(dòng)模擬盤，收集若干個(gè)主要的遙測(cè)數(shù)據(jù)并傳輸遠(yuǎn)程控制信號(hào)，雖并不能應(yīng)付事故（幾個(gè)功能失靈）也不致使調(diào)度中心的全面控制系統(tǒng)失靈。

（四）人的因素，包括人機(jī)對(duì)話及人員培訓(xùn)

控制系統(tǒng)所用屏幕顯示圖表和大量數(shù)據(jù)，只能逐步編出規(guī)范由富有經(jīng)驗(yàn)的操作員判定其質(zhì)量。圖表反應(yīng)時(shí)間的快慢，總是理想的快與省錢的快的折衷，而操作員的意見，往往是最后的決定。中間一級(jí)是圖象的組織，圖象間的關(guān)系，和應(yīng)用圖象對(duì)話手段。還應(yīng)該討論理想的數(shù)據(jù)密度，使用符號(hào)表達(dá)的范圍，和按照操作員習(xí)慣及環(huán)境來選擇圖象，怎樣把數(shù)據(jù)聯(lián)系成圖象，以至怎樣和圖象檔卷作對(duì)話。最復(fù)雜的一級(jí)為使用者和軟件的接口。這方面勢(shì)必大有發(fā)展。

（五）費(fèi)用和功效

可以見到控制系統(tǒng)的費(fèi)用只是電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用的一小部分。只要對(duì)電網(wǎng)可靠性小有改進(jìn)（相當(dāng)于每年幾分鐘停電時(shí)間）即有足夠的經(jīng)濟(jì)價(jià)值了。

三、預(yù)防及處理事故的狀態(tài)

在這敏感領(lǐng)域內(nèi)，32委員會(huì)繼續(xù)進(jìn)行了研究，用總的圖表來表示一系列事件，產(chǎn)生多少嚴(yán)重的情況，并分析其解救的方法。

（一）第一階段：局部故障

故障的開始，對(duì)一個(gè)電力系統(tǒng)或其控制系統(tǒng)來說往往是不可捉摸的事件（或不大可能的事件），或電壓逐漸地不反復(fù)地下降到某一限值以下。發(fā)展到臨界狀態(tài)來到時(shí)，發(fā)電和輸電設(shè)備過負(fù)荷，和對(duì)用戶作相當(dāng)重大的停電。這樣事態(tài)的發(fā)展也可能被阻止了，也可能由于熟知的過負(fù)荷及跳閘的連鎖反應(yīng)或由于穩(wěn)定的破壞，事態(tài)繼續(xù)惡化。加一個(gè)計(jì)及“電力導(dǎo)數(shù)”的校正設(shè)備可以改進(jìn)靜態(tài)穩(wěn)定性。這一類設(shè)備屬于所謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定裝置（PSS）一類，對(duì)改進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性證明是很有好處的。建議在主要發(fā)電點(diǎn)安裝遙控的選擇性切機(jī)裝置。

當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，電力系統(tǒng)（調(diào)度中心）對(duì)節(jié)點(diǎn)附近故障前的運(yùn)行工況進(jìn)行分析，研究故障的性質(zhì)及其地點(diǎn)，迅速作出決定，對(duì)發(fā)電采取應(yīng)有措施以防止動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

（二）第二階段：失去主要發(fā)電機(jī)與停電

如果上一階段的措施還不能得到預(yù)想的效果，故障的下一階段為損失主要發(fā)電機(jī)，大停電和電網(wǎng)解列。局部地區(qū)即出現(xiàn)發(fā)電與負(fù)荷的不平衡。

建議最好形成分段的分散式自動(dòng)裝置使保護(hù)和恢復(fù)能按條件來動(dòng)作。

（三）第三階段：大規(guī)模事故

最后一個(gè)階段，幸而只是在個(gè)別情況下發(fā)生，是大規(guī)模停電，電網(wǎng)的大部分失去電壓，那些孤立后仍不能維持的發(fā)電機(jī)可能不易再投入。長(zhǎng)時(shí)間停電的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)后果可能是很嚴(yán)重的。

（四）恢復(fù)正常狀態(tài)

在大停電之后為恢復(fù)階段，不太穩(wěn)定的發(fā)電量與負(fù)荷的暫時(shí)平衡須逐步鞏固，然后廣泛地恢復(fù)供電。一種恢復(fù)輸電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)裝置，安裝在一個(gè)大變電所內(nèi)，接收433個(gè)遙信，33個(gè)遙測(cè)及270個(gè)遙控點(diǎn)，用一個(gè)決策表來決定應(yīng)該發(fā)出什么指令和其時(shí)間的安排。