基于響應的電力系統暫態穩定控制技術分析

丁晨

摘 要：電力系統作為我國社會中的重要能源系統，其安穩運行對國民經濟發展和生活質量提升有較強的影響作用。為了保證電力系統的穩定運行，電力行業一般采用特定的繼電保護和安全穩定控制技術，現階段，以電力系統響應為基礎的暫態穩定控制技術，受到了社會各界的廣泛關注。在此背景下，本文對基于響應的電力系統暫態穩定控制技術展開了探討，從而為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：穩定控制;電力行業;電力系統

引言：基于電力系統響應的暫態穩定控制技術，在設備運行時對電力系統中其它元件模型的影響可以忽略不計，還具有獨立運行模式及故障監控預判等優點。電力系統中采用此項技術，在制定電網控制系統時可以更完備，進而大大地提高電網暫態安全穩定運行水平。因此，有必要基于響應的電力系統暫態穩定控制技術展開分析，以便使電力系統得到更好的發展。

一、電力兩大穩定系統概論

第一，功角穩定系統，其自身的優勢在于在受到干擾沖擊后，仍能保持同步運行的能力，在研究電力系統方向是重要課題。如若此項功能發生問題，在控制系統中運行的發動機轉子之間產生相對角度增大的現象，最終很難保持同步運行，造成電氣量不斷波動，如電壓、功率等，引起整個系統崩潰。

第二，電壓穩定系統，主要是設備在其初期運行發生意外時，該系統依舊能維持設備電壓穩定，優勢在負荷需求和電力系統供電負荷兩者表現明顯。隨著后續電流的增加，負載的功率增大，系統中的電壓處于一種穩定狀態。當系統所提供的負載功率不能隨電流變化時，系統電壓處于一種不平衡狀態[1]。

二、電網安全穩定度影響因素分析

近幾年來，我國在經濟和社會發展上面的表現有目共睹，在大環境所創造的優質背景下，有關于民生和社會領域的各種事業均取得了顯著的改善和提升，其中一直以來處于世界我國基礎產業中的電力行業進步明顯，其電力系統正常運行的安全和穩定性直接地影響了整個國家社會和經濟建設的健康順利進行，因此，如何才能夠保證我們的電力系統安全和穩定地運行，成為了電力企業和工作人員廣泛關注的熱點。隨著近年來中國電力事業的高速進步和發展，電網規模越來越大，電網數量也越來越多，系統失穩事故頻發，各種事故給人民群眾造成的社會和經濟損失也十分嚴重。所以，電力系統安全穩定運行已成為亟需解決的民生核心問題。

影響電力系統安全運行的主要原因大致可分為以下三點。其一，電網結構薄弱導致電網不能穩定運行。其二，電力系統缺乏甚至沒有合乎職業崗位的的技術，在工作中出現的意外問題多半從業人員缺乏相關的急救措施。其三，在電力系統的運行過程中，事關工作的管理手段及管理目標，均不能適應安全管理及系統穩定的需要。構建電網結構體系是保證電網安全穩定運行的基礎，也是電網規劃、設計工作中需要認真對待的問題[2]。

三、基于響應的電力系統暫態穩定控制技術的應用及展望

（一）基于響應的電力系統暫態穩定控制技術的應用

由于我國的電力系統本身就是一個極其復雜的非線性和動態巨型系統，其中的電氣質量和溫度變化影響范圍相對較大，自身還同樣具有運行持續時間相對較短的特點，因此，分析和計算相對繁瑣，為了能夠更好地維護和保障我國電力系統安全穩定的正常運行，決定了我國電力系統安全穩定控制的過程相對復雜特點，要求必須進行相關的安全控制策略分析及計算需要在發生事故前就做好相應的預防和準備。通常可以解決該問題的方式有兩種。其一，暫態功角穩定控制技術。該方法主要是根據當時電網的實時運行狀況，后續在線決策系統服務器自己對電網中出現的相關問題進行穩態分析和計算，最后形成電網的穩態控制策略表。其二，暫態電壓穩定控制技術。根據電網在不同運行狀態下可能發生的故障，系統通過穩態計算分析，得出一種電網穩態控制策略分析與計算方法。

1.基于響應的電力系統的暫態功角穩定控制技術

就當下我國對于電力系統，基于暫態功角穩定控制技術依舊在理論階段，對于該項技術的研究更多的是基于單機無窮大系統等方向，電力系統的完全暫態穩定控制技術。核心是利用實時信息，考慮當前系統的運行狀態，對系統未來搖擺狀態進行預測。如若預報結果出現問題。通過等面積判據即可確定有效的切機量。此項技術在電力系統暫態穩定控制中的應用。能適應多種系統運行方式及各種故障。采用 GPS同步時鐘技術，實現了電力系統的全局穩定控制。利用 GPS同步時鐘相量測量單元，實現了對各個發電機在運行過程中所產生轉子角度的預報，從而有效地預測了系統的將來擺動。若預測系統處于非穩定狀態，則要及時發出切機指令，使其保持穩定。技術可避免使用任何系統的先驗知識。也可適應系統的不同運行方式和故障情況。因此該項控制技術值得推廣。

2.基于響應的電力系統的暫態電壓穩定控制技術

電力系統中基于響應的電壓暫態穩定控制。主要應用于集中式斷路器的技術手段。基于事件的擴展、集中對系統中網絡拓撲結構的改變和擾動反映了傳統的集中式負載控制技術的不足。在響應系統的基礎上，提出了集中式切割機的負載模式，主要是根據實時響應信息來監控系統的大范圍運行。若監測期間發現電壓瞬時穩定的問題，則應及時發出指令，確定斷路器斷路負荷的數量及位置，并結合監測信息進一步確定電壓變化的具體原因。同時，在產生暫態電壓穩定問題時，也會產生功角不穩現象，為保證整個系統的安全穩定，應對其進行控制。因此，為了實現對暫態系統穩定性的集中控制，通信系統的安全快速建立大有裨益，此做法能及時將現場采集的相關信息反饋給控制中心，向控制中心快速發出切負荷指令。為改善基于響應的電力系統電壓暫態穩定控制方法。相關人員還可以使用現有技術，并結合由電壓穩定引起的瞬態、靜態和中期問題。建立基于數據的電壓安全全過程預警控制體系。

（二）基于響應的電力系統暫態穩定控制技術的展望

與多年前我國電力系統的重視程度不同，如今，電力系統暫態穩定控制技術已被提上議事日程，它可以解決各種復雜的運行條件和故障，具有廣泛的在線應用前景，是電網安全穩定控制技術發展的重要方向。但是，有關數據如何有效利用，挖掘出可靠的系統穩定特性，還需要做很多工作，應該從以下幾個方面著手。

其一，有關的研究尚未涉及延遲問題和壞數據問題。不確定時延、噪聲等對電力系統采樣和通信過程的干擾嚴重影響了暫態穩定控制技術的實時性。因此，有必要建立一個合理的數學模型來研究廣域通信中的滯后性問題，分析其影響，并有針對性地進行解決。可以進行有針對性的濾波，改善瞬態穩定控制系統的抗干擾性。

其二，研究了基于多種控制手段的應急控制策略的必要性。實踐表明，可以采取一些措施來提高系統的暫態性能，例如，開關量控制、HVDC功率調節等。根據系統的實際需要，可綜合考慮各種控制方式的特點，采用最佳的應急控制方式，以最小的成本維護電網暫態穩定。

其三，基于實時響應的暫態穩定自動化控制技術。不能精準地預測出控制后系統未來發展的真正軌跡，也就是說它們沒有首先經歷評價控制后的系統特性。為了有效預防因控制器系統的過控或者是欠控引起事故，可以通過結合某些系統的快速仿真方式和手段，實現對防誤、監測策略的校正考核，以進一步增強暫態穩定式控制技術的可靠性[3]。

結論：

綜上所述，電力系統工作穩定性和安全性的保障問題日益嚴重，相應的系統自動化控制技術的研究和開發活動也在持續、深入地進行。基于電力系統的運行機制，結合數字化、實時化、動態化的電力科技發展趨勢，開發并應用基于數字化響應的電力系統暫態穩定管理控制技術，能夠顯著電力系統運行與管控的穩定性，為電力行業的進步做出貢獻。

參考文獻：

[1]張倩.以廣域響應為基礎的電力系統暫態穩定控制技術[J].山東工業技術，2019（04）：210-211.

[2]鑒慶之，劉曉明，楊金葉.考慮需求響應的電力系統靈活性資源優化配置[J].現代電力，2021，38（03）：286-296.

[3]張怡，張恒旭，李常剛.電力系統頻率響應模式及其量化描述[J/OL].中國電機工程學報：1-12[2021-06-19].