電力系統安全穩定標準研究

葉劍南

摘要：我國經濟水平快速提升，人們生活質量提高，用電需求大幅增加，也對電力系統的運行穩定性、安全性提出更高要求。將電力系統安全穩定標準進行完善與改進，可以加強網源協調性，使電力規劃更加合理，加強電力系統的運行控制，從而促進電力系統的運行更加高效、穩定。綜上所述，本文將對電力系統的安全穩定標準進行研究，從而加強電源控制保護效果，加強系統與電網的協調性。

關鍵詞：電力系統；運行；安全穩定；標準；網源協調

電能作為社會生產與日常生活必不可少的能源之一，電力系統會完成電能產生、運輸、配置等相關工作，是較為復雜、龐大的實時動態化系統。在電力系統的運行過程中，會含有各種電力設備，還包括各種電力保護、調度、通信等系統，也對電力系統的保護工作提出了更高的要求。現代電力系統的規模不斷加劇，系統的機組容量持續增高，電網規模逐漸擴大，電網結構日益復雜對使電力系統安全穩定運行較為困難，任何環節出現問題都會對系統整體產生重要影響。因此要加強電力規劃、運行控制、網源協調，才能確保電力系統的運行安全、穩定性。

一、電力系統安全穩定基礎標準

電網的運行安全、可靠是電力系統開展各項工作的重要基礎。在20世紀70、80年代中，我國的電網經常會發生破壞性的事故，在20世紀80年代頒布了《電力系統安全穩定導則》[1]與相關電力系統安全穩定標準，我國開始重視電力系統的安全穩定分析與管理工作，降低了電網的事故發生頻率。從目前情況來看，我國電力系統的安全穩定標準包含：《電力系統安全穩定導則》、《電網運行準則》、《電力系統電壓與無功電力技術導則》等。通過這些相關標準可以對我國電力系統的規劃、設計、運行等相關工作起到良好的指引作用，從而加強電網運行的安全性與穩定性，減少電網事故的發生頻率。

我國電網的發展速度十分迅猛，電力新技術層出不窮，被廣泛應用在電網中，也對電網安全穩定特點與控制要求造成了較大影響，對電力系統安全穩定相關標準提出了更高的要求，主要表現為以下幾方面：第一，我國的全國聯網工程進展程度不斷加快，受端電網直流落點數量與受點比例在逐漸提升，出現了較多受端電網電壓穩定的相關問題。隨著區域電力的交換功率在不斷增加，廣泛使用了發電機組快速自動勵磁調節器，使電網開始從振蕩模式轉換為區域間振蕩模式，也對電網的輸電能力形成了嚴重制約。我國電力系統的安全穩定標準中雖然對電壓穩定與動態穩定進行了定義與分析，但并沒有標明量化性的相關指標，這就加大了電網規劃與運行控制的執行難度。第二，《條例》作為我國首部針對電力安全事故應急處置與調查處理的法律法規，其中設置了事故等級，還加入了事故報告、事故調查等相關內容。《條例》中的內容與電力系統安全穩定標準的出發點相同，都為了確保電力系統的運行穩定性與供電安全性，但在相關條款中還存在一定問題。基于目前我國實行的安全穩定標準，電力系統若受到較為嚴重的故障干擾，需要使用切機與切負荷等相關措施。《條例》的頒布時間較晚[2]，在目前實行的安全穩定標準并沒有參考其中的內容，使相關措施的制定無法充分落實，也會對電網的安全穩定運行造成影響。

將目前我國電網安全穩定特點與控制要求的變化作為基礎，為了使我國電網安全穩定相相關標準更加完善，本文提出了相關建議：第一，要加強電壓穩定與動態穩定特點、機理等相關影響因素的研究力度，使靜態電壓穩定、動態穩定等相關評價指標與量化判斷依據更加完善，從而對電網的規劃設計與安全穩定運行起到積極的指導作用。第二，將現行的《導則》與《條例》中相關內容進行分析與研究，使二者之間的相關內容更加協調。第三，對現行的三級安全穩定標準促進電網發展適應性提高的相關內容進行深入研究，將電網發展作為基礎，對三級安全穩定標準中的故障劃分等相關內容進行改善與調整，加強電網的設防標準，使三級安全穩定標準獲得細化，還要區分切機與切負荷措施之間的差異[3]，充分掌握電網可以承受的最大措施量。

二、電力系統安全穩定規劃設計方面標準

近幾年來，在對電力系統進行規劃設計的過程中，可以將《導則》中相關內容作為基礎。由于電網的運行特點會受到外部環境的影響，只有將相關標準進行不斷完善，才能加強標準的指導性與執行效果。

（一）確保規劃設計與運行分析關系協調

一直以來，在對我國電力系統規劃設計與運行調動的過程中，并不會產生關聯性，會遵循遠粗近細的工作原則，也造成規劃設計與運行調度銜接過程中存在較多問題。因此國家電網公司設置了中長期規劃滾動修編等相關機制，對近期的電網設計規劃方案安全穩定性進行全面分析，使規劃設計方案逐漸過渡為運行調度，從而使中遠期規劃方案獲得完善與優化。

規劃設計與運行調度過程中存在基礎數據、計算模型等方面的問題，近幾年來，我國國家電網規劃層面已經開始將規劃與運行調度數據互相銜接，取得了良好的效果。

（二）規劃設計要注重安全性與經濟性的平衡

規劃作為電網持續發展的重要基礎，因此要注重經濟性，也可以將其看作為，規劃設計方案的確定也是對技術經濟進行優化與對比的過程。通常來講，電網的冗余度越高，安全性也會較高，但會降低經濟性，因此從理論方面來看，并沒有安全性與經濟性都令人滿意的規劃設計方案，只有找到經濟性與安全性之間的平衡，才能加強規劃設計的合理性。從近幾年我國的規劃設計工作成果看來，獲取平衡的難度較大。原因就是很難將安全性的效益轉換為經濟性，無論是指標還是方法都很難完成。在交流電網工程主要包含輸電[4]、構建網架兩種功能，若工程的目標為輸電，就很容易評估其經濟性。若工程的主要目標為網架構建，就需要提升工程的安全性與穩定性，因此需要將安全性與穩定性利用合理的方式轉換為經濟性指標，才能找到二者之間的平衡點。

通過上文的分析，為了加強電網規劃設計水平，要將相關標準進行完善：第一，對電網規劃設計相關規定進行調整與完善，要將重點放在電網安全穩定分析、穩定設計等方面，加強技術的規范性與銜接性，要重視規劃設計階段的安全穩定分析相關內容、辦法、數據等，將其上升到國家的標準高度。與此同時，還要找到經濟性與安全性的平衡點，對該問題進行更加深入的研究。第二，在《導則》等下感官標準中，要將規劃設計、運行調度等相關特點與要求作為基礎，將條款進行完善與調整。

三、電力系統安全穩定網源協調方面標準

在電力系統中，電源作為十分重要的動態元件之一，其主要承擔生產電力的職責，也會促進電力系統的安全穩定運行。若電力系統發生故障，電源需要將其具備的電壓、頻率支撐等主要作用充分發揮，加強電網控制措施的協調性，為電力系統的安全穩定運行提供保障。

通過長期的研究與實踐，獲得了網源協調的相關經驗，將其分布在各個標準中，從而對電力系統安全穩定運行產生了積極影響。這些標準的主要特征是將電力設備為基礎，對其性能提出了相關要求，例如在《電力系統穩定器整定試驗導則》[5]中，對勵磁系統中的相關設備性能提出了要求，也對測試方法進行了規定。高效執行相關標準可以為發電設備的安全性提供保障，但如果電力系統的運行出現異常情況，電力系統對諸多發電設備的動態支撐潛力發揮的統籌作用、防范作用還需要獲得完善與提高。

目前我國的電力系統面臨著新的發展形勢，也對網源的協調提出了更高的要求：隨著電力生產與消費水平的快速提升，電源的集中接入規模獲得拓展，從而提升了電網的利用效率，也對電網安全穩定提出了更高要求。針對這樣的情況，電源需要加強各種事故的應對靈活性，發揮基礎支撐作用，還要加強電網全局的優化與協調能力，才能將電力系統全部元件的合力優勢充分發揮。對于可再生電源大規模并網方面，不僅可以為人們提供綠色、環保能源，也對電力系統的安全、穩定、經濟運行造成了較多問題，對電源的發展進程產生約束，因此需要對網源協調方面更加深入地研究，構建完善的技術標準體系與相關工作機制。

為促進電力系統穩定發展，需要從以下幾方面對網源協調標準進行完善：

（一）確保電力系統與電網互相協調

要將電源控制保護系統的協調性方面進行改進與完善，尤其對于系統與電網的協調標準方面。一直以來，在相關標準中，在對電源保護進行設計與整定的過程中，都會將單機系統作為基礎，沒有將機組、機組與電網之間的協調關系進行規定與要求。例如電網對每一臺發電機形成的高頻保護等，沒有將級差問題進行考慮，若系統出現故障，就會使大量的機組出現保護動作，無法完成分輪次與先后動作，使加速系統無法穩定運行。再如目前我國火電廠使用的重要輔機中的變頻器保護配置方面，并沒有發布相關標準，已經發生過由于變頻器因電網出現的瞬時故障導致低電壓從而出現閉鎖情況，最終造成機組切機事故[6]。

（二）使電源重要控制設備入網檢測、并網驗證更加完善

要對電源設計、建設等全部的環節進行技術方面的監督與管理，才能有效避免由于電源自身原因導致的電網安全事故。

（三）將可再生電源網源協調標準不斷完善

可再生電源單據具備容量小、機組數量多等特點，這些都會對網源協調造成嚴重的阻礙。因此需要制定包括實時在線風電性能監測全過程的相關監管標準，從而為電網的運行安全提供保障，促進可再生電源獲得持續發展。

四、結語

電力系統安全穩定標準會對電力系統規劃設計、運行控制、網源協調等多方面的相關工作起到重要的引導與制約作用。因此需要快速適應管理體制發生的變化，使電力系統結構更加穩定、規模不斷擴大、采用更多的新技術，為電力系統的安全穩定運行提供保障，但電力系統安全穩定標準的相關研究工作還需要不斷深入。才能使電力系統安全穩定標準更加完善，促進電力系統安全穩定運行，加強電力系統與電網之間的協調性，為人們提供更加安全、高效、優質的電力服務，促進我國電力行業獲得進一步發展。

參考文獻：

[1]楊仕浩. 電力系統安全穩定標準研究[J]. 科技與創新，2017（05）：42-43.

[2]唐浩. 針對電力系統安全穩定標準的概述[J]. 科技創新導報，2017，14（26）：69+71.

[3]王剛. 有關電力系統安全穩定標準的探究[J]. 科技展望，2015，25（11）：89.

[4]鄭秀波，林勇. 中外輸電網規劃標準對比研究[J]. 電網技術，2013，37（08）：2355-2361.

[5]李曙光. 電力系統安全穩定標準研究[J]. 科技與企業，2014（17）：81-82.

[6]魏大慶，陳國強，韓延龍，李國強. 電力系統安全穩定標準分析[J]. 南方農機，2018，49（13）：217.

（作者單位：福建新鴻騰電力科技有限公司）