電網調度安全與控制分析

黃友　張所軍　張泰麗

摘 要：追求在安全生產運行基礎上的較好的經濟效益和社會效益是電力企業兩個頭等大事，電力系統強調安全運行就是要傾力避免發生事故，確保質量合格的電能持續對用戶供電。該文闡述了電網調度中的安全分析和控制，并結合實際工作進行了分析和小結。

關鍵詞：電網調度 安全 分析 控制

中圖分類號：TM734 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0087-01

在電力系統運行中，電力調度是電網運行管理、倒閘操作和事故處理的指揮機構，每個調度員是保證電網安全運行、穩定運行和經濟運行的直接指揮者。在電網運行中，任何不規范的行為，都可能影響電網安全、穩定運行，甚至造成重大事故。因此電力系統安全分析與控制的主要任務是連續監視各種電力設備運行狀態，并能進行故障報警和作出相應的調整控制以及及時發現事故而有效隔離，并及時控制緊急狀態和事故后的恢復處理。

1 電網安全控制的主要內容

電力安全運行控制的主要內容表現在三個層次，第一是安全監視，它是SCADA（數據采集與監控）系統的主要功能部分，對電力系統設備實時運行參數、斷路器和隔離開關等狀態的監視，當出現參數越限和開關位置異常時發出報警。第二是安全分析，就是對各種可能發生的事故進行綜合分析，如果出現可能發生事故出現不安全預兆，則由調度人員根據結果進行必要調整，并對系統做出安全評價。第三是安全控制，即對系統正常狀態、緊急狀態和狀態恢復時的安全控制，就是保證對電力系統安全做出的調整控制。

電力系統的安全控制又與其自身的運行狀態有關，一般分為四種狀態。一是正常運行狀態，此時系統滿足運行約束條件，所有負荷供電正常，有功和無功功率保持平衡，可抗擊各種預計干擾而不產生危害后果。二是警戒狀態，這是一種臨界狀態，或者說是一種欠安全狀態，表面上警戒狀態與正常狀態一樣，但是是存在隱患的，此時應引起注意，應采取安全預防性措施是系統返回穩定工作區域。三是緊急狀態，就是指系統在發生嚴重故障時，比如短路情況，此時系統頻率、電壓和某些線路潮流均可能嚴重越限，系統進入緊急狀態。四是恢復狀態，在緊急狀態時，采取一定的措施如電網列解、切除部分負荷和電源使系統的電壓和頻率恢復穩定到正常值之列，在滿足約束條件后進入恢復狀態。

2 電網安全分析

2.1 靜態分析

對于電網存在的許多危險因素，當前使用的在線靜態安全分析程序是一種有效的工具，通過靜態安全分析可以發現系統實時的狀態是否處于警戒狀態。

（1）預想故障分析：就是對一組可能發生的假想故障進行在線的計算綜合分析，校核運行方式的穩定性，給出故障對電力系統運行危害程度的評價。首先可以根據故障定義建立預想故障的故障庫，故障庫可以假想任何一個主要元件損壞和一個開關跳閘都可構成一次故障。但這樣故障庫中故障數量較多，影響程序搜索空間和造成故障分析時間較長。為此可將故障發生概率極小的和一些不重要的故障剔除來減小故障庫的存量。其次可通過故障篩選的方法將大量故障按其對電網的危害程度進行篩選和排隊，然后由計算機按要求進行快速仿真潮流計算，最終得到一個以為數不多的較為嚴重故障開頭的預想故障順序表。最后是故障分析就是對故障庫中的故障進行快速仿真潮流計算，以確定故障后系統的危害及潮流分布。根據分析結果采取一系列可行性校正措施供調度人員實施，消除不安全隱患。

（2）快速潮流計算法：通常可采用等值網絡法、P—Q分解法和直流潮流法。等值網絡法是為克服大量網絡數據的計算帶來的不便，根據實際情況將系統分為若干部分，視不同情況進行簡化的等值處理；P—Q分解法可以得出在預想故障下的各聯絡線的潮流分布和各節點的電壓幅值來估計是否過負荷和過電壓，這種方法即可離線也可在線分析，計算速度快，精確度較高；直流潮流法是用等值的直流電流代替系統的交流潮流，只考慮有功潮流不考慮無功影響，計算速度較快但準確度較差。

2.2 動態分析

正常運行的電力系統中是否會因一個突發事故而導致穩定失常是非常值得關心的問題，因此動態安全分析一般采取模式識別法、李雅普諾夫法和擴展等面積法來分析。

模式識別法是對系統各種運行方式的假想模擬計算的基礎上建立的，并形成穩定判別式，根據此判別式判斷系統是否穩定；李雅普諾夫法則是根據系統狀態方程構造李雅普諾夫函數，決定系統穩定域和平衡點的方法來進行動態安全分析；擴展等面積法是一種暫態穩定快速的定量計算方法把靜態擴展等面積法、動態擴展等面積法和集成擴展等面積法構成一體，優勢互補，體現了較好的在線定量分析和相應靈敏度分析。

3 電網安全控制

在正常情況下，電力系統的監控是由SCADA（數據采集與監控）來完成的，電網調度自動化系統中的安全分析模塊可對假想事故分析。SCADA系統的功能作用使得電力系統的安全性大大提高。

緊急情況主要的有頻率、電壓大幅下降、線路嚴重過負荷、系統振蕩失穩等。

在緊急情況下，迅速抑制事故擴大帶來的影響，一般緊急情況下的安全控制可分為幾個階段，一般包括三個階段：一是快速切斷故障，有繼電保護和自動保護裝置完成。二是防止事故擴大，保持系統穩定；三是上述情況失效時將系統在適當地點解列。

在恢復狀態時，自動恢復是一個有序協調的過程，自動恢復裝置按照計算機程序自動找到相應操作完成恢復，最后使各獨立部分的頻率和電壓都正常，過負荷狀態消除，解列部分重新入列，恢復用戶供電。在恢復過程中應盡量避免負荷不平衡現象，充分利用自動監視確保每一步恢復步驟的正確性。

參考文獻

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