安全稳定控制系统策略优化方法探讨

任 佳

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518001)

安全稳定控制系统策略优化方法探讨

任 佳

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518001)

针对稳控系统在变电站和发电厂的实际应用情况，从降低切负荷减供比例入手，提出了安全稳定控制系统策略优化方法；并结合电网运用中的实际案例，介绍了紧急控制监视的实现方法及紧急控制风险的评估方法，指出可依靠稳控设备硬件升级或高级功能开发应用来改进稳控策略制定的科学性。

区域电网；安全稳定控制系统；策略优化；稳控硬件

0 引言

根据国务院第599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》，对发生的事故应立即采取措施进行处置。安全事故等级划分的一个最重要的判定项就是事故造成电网减供负荷的比例。

安全稳定控制系统(简称“稳控系统”)采取的控制措施主要是切负荷措施。如果稳控系统能够根据电网的当前运行状态，在实际切负荷前，通过评估切除负荷后电网的安全性及切负荷所造成的事故等级，以此优化切负荷策略，从而在电网减供负荷最小的情况下保证电网安全稳定运行，具有重要意义。以下通过探讨稳控系统策略的优化方案，确保优化策略的科学性，以达到保证电力系统稳定的最优效果。

1 稳控系统策略优化方案

1.1 优化思路

在调度系统(OPEN3000)的基础上，实现对本电网区域的第2，3道防线安稳装置的信息接入，并结合调度系统电网的网络拓扑、实时数据及采集的安控数据，在调度系统平台基础上构建安全稳定紧急控制监视及风险评估应用功能，如图1所示。

根据当前电网运行实时数据，结合当值策略的切负荷量，调整切负荷逻辑后，评估计算采用不同调整方法后的实切负荷量，并综合评定执行不同方法的安全稳定裕度及事故事件等级，从而获得最佳稳控系统策略优化方案。

图1 安全稳定紧急控制监视及风险评估流程

1.2 实现紧急控制运行监视功能

主要实现安稳装置的信息接入、稳控系统运行状态的在线监视以及运行信息的综合管理。

现采取以下方式实现电网稳控系统的运行监视功能。

(1) 数据采集。采集分布在各地的安稳装置上送的各种信息。

(2) 通信监视。可监视安稳装置与调度端系统之间的通讯状态，监视装置与装置之间的通讯通道状态，并提供通道报文监视调试工具。

(3) 装置信息监视。可查看安稳装置的压板状态、异常信号、定值等运行信息，还可对装置的定值进行手工召唤。

(4) 采集元件运行数据的监视。可实时显示安稳装置采集的线路、机组、主变压器的运行数据和投停状态、有功功率。

(5) 装置事件和动作告警。当装置发生开入信号变位、压板投退或动作时，可产生告警提醒管理人员。

(6) 动作录波显示。采集安稳装置发生动作后上送的录波数据，并提供专业的录波显示工具进行查看。

(7) 历史事件查询。可存储装置发生的开入信号变位、压板投退等普通事件和异常、定值变化、动作等告警信息。

1.3 实现在线评估和风险评估功能

主要实现对安稳装置当值策略的在线评估和风险评估。在线评估当值策略中的措施能否顺利执行；风险评估安稳装置切除负荷后能否保证电网的安全，并进一步评估切除负荷后的事故等级，以便采取最优策略。

当发生下列2种情况造成区域电网安稳系统切除本地负荷时，应考虑进行风险评估。

1.3.1 上级电网下发切负荷控制命令(当值策略)

根据上级电网提供的最严重故障情况下需要切除该分区的最大负荷量△Pmax，综合考虑△Pmax和安稳装置的当值策略、可切负荷量，可计算出安稳系统实际切除的负荷量△P′。

基于实时工况数据进行安全稳定评估和事故等级评估，通过调整切负荷动作时间、切负荷顺序等，评估计算不同方法调整后的实切负荷量△P，在安全稳定裕度和事故事件等级满足要求的前提下，将最大负荷量△Pmax逐步递减显示，得出最佳方案。需切负荷量评估表示例如表1所示。

表1 需切负荷量评估表示例

当某电网稳控系统子站收到控制主站下达的切负荷量50 MW命令，按照切负荷当值策略，需执行下属5个稳控执行站各切除负荷10 MW的策略。

基于实时工况数据，通过调整切负荷动作时间、切负荷顺序等，计算各稳控执行站可减少的切负荷量及由此风险评估可引发的安全事故等级，综合评定该稳控执行站实际要切除的负荷量。表2举例说明了风险评估后的取优数据。

表2 风险评估后的取优数据

通过调整切负荷动作时间、切负荷顺序等措施，表2中的控制策略3实切负荷量最小，但由于潮流重新分配，造成某线路过载风险引发V级电网安全事件，所以排除策略3；策略1和策略2的风险评估结果为正常，不会产生电网安全风险，但考虑到策略1的实切负荷量比策略2要少，故最终选择策略1。

通过控制策略的调整和风险评估取优后，由原来5个执行站各切除负荷10 MW，即共切除50 MW的策略，改为执行站1先切除10 MW，执行站2，3，4，5延迟动作1 s，潮流重新分配后执行站2，3，4，5切除30 MW，即前后2次共切除40 MW的策略。策略调整后，少切除10 MW的负荷，电网依然保持稳定。

1.3.2 区域电网与主网解列

当区域电网内部或与外网联络断面发生严重故障时，使得本区域电网与主网解列，导致安稳装置或第3道防线需要切除负荷。通过搜索安稳装置离线策略获取所控制分区的需切负荷量△P，可计算安稳系统实际切除的负荷量△P′，进行安全稳定评估和事故等级评估。

2 策略优化方法

以某电网公司某220 kV线路为例，介绍稳控策略优化方法。

2.1 采集控制系统运行监视数据

采集本电网区域(220 kV奋琵线及周边区域)的第2，3道防线安稳装置的数据信息，并结合调度系统内的电网网络拓扑、实时数据以及采集的安稳装置数据，随运行方式变化灵活调整稳控策略，以提高供电能力。

当该电网220 kV奋琵线进行单回线路检修时(电网结构见图3)，为提高本片网的供电能力，按照当值策略临时开放该线路两侧变电站奋进、琵琶站来稳控执行站奋琵线的过载策略，上述站点稳控装置可切负荷量分别约为300 MW和330 MW。因此，开放稳控过载策略后，断面安奋甲乙+奋琵运行线由650 MW提高至950 MW，断面安象甲乙+奋琵运行线由650 MW提高至980 MW。

图3 220 kV奋琵单回线检修时部分电网结构示意

2.2 风险评估后调整策略取优

当奋琵单回线检修时，大方式下，安象甲乙线双跳，安奋甲乙线、奋琵运行线均过载，潮流如图4所示。采用下面方法优化稳控系统控制逻辑，通过协调琵琶、奋进稳控执行站动作次序，可减少切负荷量300 MW，减少3个110 kV站、1个110 kV电厂失压，具体方法如下。

2.2.1 优化前的运行方式

安象甲乙双跳，安奋甲乙线过载，奋进稳控执行站延时6 s动作，切负荷量150 MW。按最小过切原则，需切除燕罗、旧基+潭头站(链式结构)3 个110 kV站300 MW负荷(老虎坑电厂失压)。

安象甲乙双跳，奋琵运行线过载，琵琶稳控执行站亦延时6 s动作，切负荷量222 MW。按最小过切原则，需切除和平、万丰站2个110 kV站240 MW负荷。

图4 220 kV奋琵单回线检修时安象双跳后潮流示意

奋进、琵琶稳控执行站相互独立，不采取协调配合时，总需切5个110 kV站540 MW负荷，同时1个110 kV电厂失压。

2.2.2 优化后的运行方式

采用精益化分析，协调琵琶、奋进稳控执行站动作次序，可减少切负荷量300 MW，减少3个110 kV站、1个110 kV电厂失压。

策略优化为：从图4可知，安奋甲乙、奋琵运行线链式结构，琵琶稳控执行站5 s动作切除240 MW，安奋甲乙线过载亦可消除，奋进站不需再动作。如果琵琶站切负荷不能满足预期(如负荷未切除等)，安奋甲乙线仍过载，奋进稳控执行站再延时1 s动作(即6 s)，作为后备措施再切负荷。

综上所述，通过深入分析，不断追根溯源，不同站点间的稳控装置采取“远方主、备动作方式”，既能解决电网稳定问题，又可大大减少切负荷量。

3 提高稳控策略科学性的方法

3.1 稳控系统硬件升级

扩展现有稳控系统，将现有220 kV变电站稳控设备升级为子站，在部分110 kV变电站内新增稳控设备，将原来切除220 kV变电站的110 kV负荷线改为切除110 kV变电站的10 kV/35 kV负荷线，实现稳控切负荷的精细化。通过改进现有稳控策略，在发生类似母线全跳的事故下，可以闭锁现有稳控装置，避免影响备自投的效果。

3.2 高级功能开发应用

(1) 开展了基于广域信息的备自投系统开发应用，并与现有稳控系统相结合。在不影响电网稳定运行的前提下，最大程度地减少损失负荷。

(2) 开展了快速“热倒负荷”系统的开发应用。在发现某个区域的稳控措施量可能超过相关标准时，采用“先合后断”方法，将区域内部分负荷快速转移至相邻区域，保证了电网的安全，还避免了短时间停电。

(3) 结合当前广域保护控制系统等研究热点，开展区域电网类似广域保护控制等系统的可行性研究，从更高层面探索解决区域电网稳定控制系统问题的方法。

1 电网运行与控制标准化技术委员会.DL 755—2001电力系统安全稳定导则[S].北京：中国电力出版社，2001.

2 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 1092—2008电力系统安全稳定控制系统通用技术条件[S].北京：中国电力出版社，2008.

3 电力行业继电保护标准化技术委员会.GB/T 26399—2011电力系统安全稳定控制技术导则[S].北京：中国标准出版社，2011.

4 中国电力企业联合会.GB/T 22384—2008电力系统安全稳定控制系统检验规范[S].北京：中国质检出版社，2008.

5 住房和城乡建设部.DL/T 50703—2011电力系统安全自动装置设计技术规定[S].北京：中国计划出版社，2012.

6 全国量度断电器和保护设备标准化技术委员会.GB/T 14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国标准出版社，2007.

7 全国电力行业继电保护标准化技术委员会.DL/T 478—2013静态继电保护和安全自动装置通用技术条件[S].北京：中国电力出版社，2014.

8 电力行业继电保护标准化委员会.DL/T 995—2006继电保护和电网安全自动装置检验规程[S].北京：中国电力出版社，2006.

9 李鸿斌.低频减载装置的应用与完善[J].湖南电力，2001，21(2)：25-27.

2016-07-08。

任 佳(1986-)，男，工程师，主要从事继电保护现场维护和研究工作，email：w61205@qq.com。