电网调度安全与控制分析

黄友　张所军　张泰丽

摘 要：追求在安全生产运行基础上的较好的经济效益和社会效益是电力企业两个头等大事，电力系统强调安全运行就是要倾力避免发生事故，确保质量合格的电能持续对用户供电。该文阐述了电网调度中的安全分析和控制，并结合实际工作进行了分析和小结。

关键词：电网调度 安全 分析 控制

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0087-01

在电力系统运行中，电力调度是电网运行管理、倒闸操作和事故处理的指挥机构，每个调度员是保证电网安全运行、稳定运行和经济运行的直接指挥者。在电网运行中，任何不规范的行为，都可能影响电网安全、稳定运行，甚至造成重大事故。因此电力系统安全分析与控制的主要任务是连续监视各种电力设备运行状态，并能进行故障报警和作出相应的调整控制以及及时发现事故而有效隔离，并及时控制紧急状态和事故后的恢复处理。

1 电网安全控制的主要内容

电力安全运行控制的主要内容表现在三个层次，第一是安全监视，它是SCADA（数据采集与监控）系统的主要功能部分，对电力系统设备实时运行参数、断路器和隔离开关等状态的监视，当出现参数越限和开关位置异常时发出报警。第二是安全分析，就是对各种可能发生的事故进行综合分析，如果出现可能发生事故出现不安全预兆，则由调度人员根据结果进行必要调整，并对系统做出安全评价。第三是安全控制，即对系统正常状态、紧急状态和状态恢复时的安全控制，就是保证对电力系统安全做出的调整控制。

电力系统的安全控制又与其自身的运行状态有关，一般分为四种状态。一是正常运行状态，此时系统满足运行约束条件，所有负荷供电正常，有功和无功功率保持平衡，可抗击各种预计干扰而不产生危害后果。二是警戒状态，这是一种临界状态，或者说是一种欠安全状态，表面上警戒状态与正常状态一样，但是是存在隐患的，此时应引起注意，应采取安全预防性措施是系统返回稳定工作区域。三是紧急状态，就是指系统在发生严重故障时，比如短路情况，此时系统频率、电压和某些线路潮流均可能严重越限，系统进入紧急状态。四是恢复状态，在紧急状态时，采取一定的措施如电网列解、切除部分负荷和电源使系统的电压和频率恢复稳定到正常值之列，在满足约束条件后进入恢复状态。

2 电网安全分析

2.1 静态分析

对于电网存在的许多危险因素，当前使用的在线静态安全分析程序是一种有效的工具，通过静态安全分析可以发现系统实时的状态是否处于警戒状态。

（1）预想故障分析：就是对一组可能发生的假想故障进行在线的计算综合分析，校核运行方式的稳定性，给出故障对电力系统运行危害程度的评价。首先可以根据故障定义建立预想故障的故障库，故障库可以假想任何一个主要元件损坏和一个开关跳闸都可构成一次故障。但这样故障库中故障数量较多，影响程序搜索空间和造成故障分析时间较长。为此可将故障发生概率极小的和一些不重要的故障剔除来减小故障库的存量。其次可通过故障筛选的方法将大量故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队，然后由计算机按要求进行快速仿真潮流计算，最终得到一个以为数不多的较为严重故障开头的预想故障顺序表。最后是故障分析就是对故障库中的故障进行快速仿真潮流计算，以确定故障后系统的危害及潮流分布。根据分析结果采取一系列可行性校正措施供调度人员实施，消除不安全隐患。

（2）快速潮流计算法：通常可采用等值网络法、P—Q分解法和直流潮流法。等值网络法是为克服大量网络数据的计算带来的不便，根据实际情况将系统分为若干部分，视不同情况进行简化的等值处理；P—Q分解法可以得出在预想故障下的各联络线的潮流分布和各节点的电压幅值来估计是否过负荷和过电压，这种方法即可离线也可在线分析，计算速度快，精确度较高；直流潮流法是用等值的直流电流代替系统的交流潮流，只考虑有功潮流不考虑无功影响，计算速度较快但准确度较差。

2.2 动态分析

正常运行的电力系统中是否会因一个突发事故而导致稳定失常是非常值得关心的问题，因此动态安全分析一般采取模式识别法、李雅普诺夫法和扩展等面积法来分析。

模式识别法是对系统各种运行方式的假想模拟计算的基础上建立的，并形成稳定判别式，根据此判别式判断系统是否稳定；李雅普诺夫法则是根据系统状态方程构造李雅普诺夫函数，决定系统稳定域和平衡点的方法来进行动态安全分析；扩展等面积法是一种暂态稳定快速的定量计算方法把静态扩展等面积法、动态扩展等面积法和集成扩展等面积法构成一体，优势互补，体现了较好的在线定量分析和相应灵敏度分析。

3 电网安全控制

在正常情况下，电力系统的监控是由SCADA（数据采集与监控）来完成的，电网调度自动化系统中的安全分析模块可对假想事故分析。SCADA系统的功能作用使得电力系统的安全性大大提高。

紧急情况主要的有频率、电压大幅下降、线路严重过负荷、系统振荡失稳等。

在紧急情况下，迅速抑制事故扩大带来的影响，一般紧急情况下的安全控制可分为几个阶段，一般包括三个阶段：一是快速切断故障，有继电保护和自动保护装置完成。二是防止事故扩大，保持系统稳定；三是上述情况失效时将系统在适当地点解列。

在恢复状态时，自动恢复是一个有序协调的过程，自动恢复装置按照计算机程序自动找到相应操作完成恢复，最后使各独立部分的频率和电压都正常，过负荷状态消除，解列部分重新入列，恢复用户供电。在恢复过程中应尽量避免负荷不平衡现象，充分利用自动监视确保每一步恢复步骤的正确性。

参考文献

[1] 王士政.電网调度自动化与配网自动化技术[M].2版.北京：中国水利水电出版社，2006.

[2] 余贻鑫，李鹏.大区电网弱互联对互联系统阻尼和动态稳定性的影响[J].中国电机工程学报，2005（11）.

[3] 肖国春，刘进军，王兆安.电能质量及其控制技术的研究进展[J].电力电子技术，2000（6）.

[4] 国家电力调度通讯中心.电力系统继电保护规定汇编[M].北京：中国电力出版社，2000.