束玉龍 姓貞露

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的電力工程的發(fā)展也越來越迅速。電力是一種重要的能源，是社會(huì)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要保障。電網(wǎng)是電力能源的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，具有優(yōu)化電力資源、提高電力資源配置效率的作用，電網(wǎng)覆蓋率越廣、電網(wǎng)越穩(wěn)定，越有利于社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中，不可避免地受到多種因素的影響，尤其伴隨著新能源發(fā)電、直流輸電、電力電子裝置的出現(xiàn)，給電網(wǎng)穩(wěn)定和安全運(yùn)行帶來了更大的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：響應(yīng)電力系統(tǒng)廣域;安全穩(wěn)定;控制

引言

伴隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)用電量和用電質(zhì)量的要求也隨之提升，這就對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。但電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，受到多種因素的影響，常出現(xiàn)大型停電事故，給社會(huì)生產(chǎn)、人們的生活帶來了嚴(yán)重的影響。同時(shí)，在大型停電事故的背后，也暴露出我國(guó)傳統(tǒng)的電力運(yùn)行安全控制系統(tǒng)的“三道防線”的失效。在此基礎(chǔ)上，伴隨計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的超級(jí)防線——以廣域響應(yīng)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。本論文以廣域響應(yīng)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)為研究切入點(diǎn)，并結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

1電力系統(tǒng)穩(wěn)定與其穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”

1.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定主要包括電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定兩部分。電壓穩(wěn)定：主要是指電力系統(tǒng)按照初始的狀態(tài)在運(yùn)行的過程中，即便是受到了一定的擾動(dòng)，整個(gè)電網(wǎng)的全部母線仍然能夠按照初始的狀態(tài)，保持穩(wěn)定的電力。電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定與否，主要取決于電網(wǎng)的負(fù)荷需求、電力系統(tǒng)向負(fù)荷供電兩者之間而形成的一種保持平衡的能力。在電網(wǎng)運(yùn)行的過程中，如果伴隨著電流的增大，系統(tǒng)向負(fù)荷供電提供的功率也呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)時(shí)，則電網(wǎng)的電壓會(huì)保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下;反之，如果伴隨著電流的增大，系統(tǒng)向負(fù)荷供電提供的功率沒有出現(xiàn)變化，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)的電壓處于失衡的狀態(tài)。功角穩(wěn)定：主要是指整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)部的互聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部的同步發(fā)電機(jī)，即便在受到了一定程度擾動(dòng)的沖擊之后，仍然可以保持初始狀態(tài)下同步運(yùn)行的能力。否則，一旦保持同步運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了功角失衡的現(xiàn)象，就會(huì)對(duì)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響，使其轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)角度呈現(xiàn)出逐漸擴(kuò)大現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其無法同步運(yùn)行。如此一來，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓、功率出現(xiàn)震蕩，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰。

1.2 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”

為了進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，我國(guó)大型電網(wǎng)全部配置了特定的繼電保護(hù)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)等，被稱之為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”，以確保電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，即便受到擾動(dòng)還能保證安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。第一道防線：由性能良好的繼電保護(hù)裝置構(gòu)成。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，該防線主要負(fù)責(zé)對(duì)出現(xiàn)故障的元件進(jìn)行快速、精準(zhǔn)和可靠的切除，力求將故障控制在最小的范圍之內(nèi)。第二道防線：由安全穩(wěn)定控制裝置構(gòu)成。該防線在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，主要是通過必須要的切機(jī)、切負(fù)荷、解列、直流調(diào)制等措施，確保整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。第三道防線：由自動(dòng)裝置、調(diào)度運(yùn)行人員構(gòu)成，其中自動(dòng)裝置主要包含失步解列、高頻切機(jī)、低壓切負(fù)荷、低頻切負(fù)荷等。該防線主要是在電力系統(tǒng)運(yùn)行失去穩(wěn)定之后，盡可能將損失縮小在最小的范圍之內(nèi)，預(yù)防出現(xiàn)大面積停電的現(xiàn)象。但是，電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”在應(yīng)用的過程中，暴露出大量的弊端。如：繼電保護(hù)裝置故障，常常是導(dǎo)致電力系統(tǒng)停電的主要原因;安全穩(wěn)定控制裝置在使用的過程中，受到電力系統(tǒng)仿真計(jì)算軟件的仿真能力、仿真精度等影響，存在一定的失效風(fēng)險(xiǎn);第三道防線在防護(hù)過程中，必須要依賴于第二道防線中仿真計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)定位。但由于電力系統(tǒng)破壞的形式、地點(diǎn)不同存在一定的變化性，仿真計(jì)算機(jī)很難精準(zhǔn)地將其找出，從而導(dǎo)致第三道防線無法發(fā)揮其相應(yīng)的預(yù)防功效。

2基于廣域響應(yīng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)

近年，隨著信息科技技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相量測(cè)量單元（PMU）在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行中得到了廣泛的應(yīng)用，從而使得構(gòu)建實(shí)施的廣域安全防御控制體系成為可能。在這種背景下，利用廣域量測(cè)系統(tǒng)（WAMS）進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)，并已經(jīng)開始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用。具體來說，基于廣域響應(yīng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)，主要包括以下五方面：

2.1 廣域動(dòng)態(tài)特征信息提取技術(shù)

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，廣域測(cè)量信息量巨大，且具有明顯的全局性、實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的特點(diǎn)?；趶V域響應(yīng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)中，廣域動(dòng)態(tài)特征信息提取技術(shù)是基礎(chǔ)和關(guān)鍵，只有從海量的測(cè)量數(shù)據(jù)中將影響電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的信息進(jìn)行提取，才能對(duì)其進(jìn)行判斷。在具體提取的過程中，必須要充分結(jié)合電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，并以快速安全穩(wěn)定判斷的相關(guān)要求為準(zhǔn)則，將必要的影響系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。如：功角穩(wěn)定判斷功率的判定過程中，應(yīng)對(duì)功角特性曲線進(jìn)行提取;對(duì)發(fā)電機(jī)動(dòng)能判斷的過程中，應(yīng)對(duì)功角曲線進(jìn)行提取;對(duì)角速度判斷的過程中，要對(duì)功角相對(duì)軌跡進(jìn)行提取。

2.2 受擾動(dòng)軌跡預(yù)測(cè)技術(shù)

在電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行的過程中，通過有效的預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)發(fā)電機(jī)功角等系統(tǒng)特征受到擾動(dòng)后軌跡進(jìn)行快速的預(yù)測(cè)，是對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性判別的重要途徑。在具體辨別預(yù)測(cè)的過程中，主要是以電網(wǎng)系統(tǒng)特征以往測(cè)量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)建立的特定的數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)系統(tǒng)特征未來的受繞軌跡進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，并據(jù)此作為電力系統(tǒng)失穩(wěn)判別的依據(jù)。

2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性判別技術(shù)

基于廣域?yàn)榛A(chǔ)上的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)中的系統(tǒng)穩(wěn)定判別技術(shù)，與以往的“三道防線”技術(shù)有所不同，在對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行判別的過程中，更加快速、可靠，并且不再完全依賴于方針計(jì)算的安全穩(wěn)定判別方法。在基于廣域?yàn)榛A(chǔ)上的系統(tǒng)穩(wěn)定判別技術(shù)中，要以廣域?qū)崟r(shí)測(cè)量信息為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)和動(dòng)態(tài)功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、振動(dòng)中心的安全穩(wěn)定等進(jìn)行實(shí)時(shí)判別。在具體判別的過程中，主要是根據(jù)不同的安全穩(wěn)定分析方法，根據(jù)有效的安全穩(wěn)定判據(jù)，直接使用實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性識(shí)別。

2.4 系統(tǒng)穩(wěn)定控制技術(shù)

基于廣域?yàn)榛A(chǔ)上的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)是建立在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、穩(wěn)定判別的基礎(chǔ)上。當(dāng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)即將出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象時(shí)，可及時(shí)采取有效的安全穩(wěn)定控制措施，以有效保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常，基于廣域相應(yīng)的穩(wěn)定控制技術(shù)中涉及到穩(wěn)定控制措施的量化分析和穩(wěn)定措施優(yōu)化兩方面。在具體實(shí)施控制措施的過程中，要切實(shí)做好連續(xù)監(jiān)視、判斷、控制，一旦發(fā)現(xiàn)控制措施實(shí)施的控制量出現(xiàn)不足的現(xiàn)象，或者穩(wěn)定性質(zhì)出現(xiàn)改變，必須要對(duì)現(xiàn)有的穩(wěn)定控制措施進(jìn)行優(yōu)化，可通過追加穩(wěn)定控制措施、采取新的控制措施等方式進(jìn)行。

2.5 失步解列技術(shù)

基于廣域?yàn)榛A(chǔ)上的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制過程中，一旦電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性遭到破壞，必須要盡快采取相應(yīng)的控制。否則，就會(huì)導(dǎo)致局部故障進(jìn)行擴(kuò)大，影響整個(gè)系統(tǒng)。因此，必須要通過失步解列技術(shù)和高速通信手段，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)、主動(dòng)和準(zhǔn)確的控制，從而將故障進(jìn)行解列成各個(gè)故障孤島，將損失降低到最小，最大限度維持電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語

綜上所述，伴隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性要求也越來越高。在這種情況下，以廣域響應(yīng)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)開始得到重視和應(yīng)用，對(duì)于提高電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。但該技術(shù)仍屬于一種前瞻性研究，在應(yīng)用的過程中，還必須要對(duì)其他影響因素進(jìn)行綜合考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]趙晉泉，鄧暉，吳小辰，徐光虎，金小明，張勇.基于廣域響應(yīng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)評(píng)述[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（05）：1-9.

（1.作者身份證號(hào)碼：320924199003166475;2.作者身份證號(hào)碼：320124198905021218）