基于响应的电力系统暂态稳定控制技术分析

丁晨

摘 要：电力系统作为我国社会中的重要能源系统，其安稳运行对国民经济发展和生活质量提升有较强的影响作用。为了保证电力系统的稳定运行，电力行业一般采用特定的继电保护和安全稳定控制技术，现阶段，以电力系统响应为基础的暂态稳定控制技术，受到了社会各界的广泛关注。在此背景下，本文对基于响应的电力系统暂态稳定控制技术展开了探讨，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：稳定控制;电力行业;电力系统

引言：基于电力系统响应的暂态稳定控制技术，在设备运行时对电力系统中其它元件模型的影响可以忽略不计，还具有独立运行模式及故障监控预判等优点。电力系统中采用此项技术，在制定电网控制系统时可以更完备，进而大大地提高电网暂态安全稳定运行水平。因此，有必要基于响应的电力系统暂态稳定控制技术展开分析，以便使电力系统得到更好的发展。

一、电力两大稳定系统概论

第一，功角稳定系统，其自身的优势在于在受到干扰冲击后，仍能保持同步运行的能力，在研究电力系统方向是重要课题。如若此项功能发生问题，在控制系统中运行的发动机转子之间产生相对角度增大的现象，最终很难保持同步运行，造成电气量不断波动，如电压、功率等，引起整个系统崩溃。

第二，电压稳定系统，主要是设备在其初期运行发生意外时，该系统依旧能维持设备电压稳定，优势在负荷需求和电力系统供电负荷两者表现明显。随着后续电流的增加，负载的功率增大，系统中的电压处于一种稳定状态。当系统所提供的负载功率不能随电流变化时，系统电压处于一种不平衡状态[1]。

二、电网安全稳定度影响因素分析

近几年来，我国在经济和社会发展上面的表现有目共睹，在大环境所创造的优质背景下，有关于民生和社会领域的各种事业均取得了显著的改善和提升，其中一直以来处于世界我国基础产业中的电力行业进步明显，其电力系统正常运行的安全和稳定性直接地影响了整个国家社会和经济建设的健康顺利进行，因此，如何才能够保证我们的电力系统安全和稳定地运行，成为了电力企业和工作人员广泛关注的热点。随着近年来中国电力事业的高速进步和发展，电网规模越来越大，电网数量也越来越多，系统失稳事故频发，各种事故给人民群众造成的社会和经济损失也十分严重。所以，电力系统安全稳定运行已成为亟需解决的民生核心问题。

影响电力系统安全运行的主要原因大致可分为以下三点。其一，电网结构薄弱导致电网不能稳定运行。其二，电力系统缺乏甚至没有合乎职业岗位的的技术，在工作中出现的意外问题多半从业人员缺乏相关的急救措施。其三，在电力系统的运行过程中，事关工作的管理手段及管理目标，均不能适应安全管理及系统稳定的需要。构建电网结构体系是保证电网安全稳定运行的基础，也是电网规划、设计工作中需要认真对待的问题[2]。

三、基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的应用及展望

（一）基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的应用

由于我国的电力系统本身就是一个极其复杂的非线性和动态巨型系统，其中的电气质量和温度变化影响范围相对较大，自身还同样具有运行持续时间相对较短的特点，因此，分析和计算相对繁琐，为了能够更好地维护和保障我国电力系统安全稳定的正常运行，决定了我国电力系统安全稳定控制的过程相对复杂特点，要求必须进行相关的安全控制策略分析及计算需要在发生事故前就做好相应的预防和准备。通常可以解决该问题的方式有两种。其一，暂态功角稳定控制技术。该方法主要是根据当时电网的实时运行状况，后续在线决策系统服务器自己对电网中出现的相关问题进行稳态分析和计算，最后形成电网的稳态控制策略表。其二，暂态电压稳定控制技术。根据电网在不同运行状态下可能发生的故障，系统通过稳态计算分析，得出一种电网稳态控制策略分析与计算方法。

1.基于响应的电力系统的暂态功角稳定控制技术

就当下我国对于电力系统，基于暂态功角稳定控制技术依旧在理论阶段，对于该项技术的研究更多的是基于单机无穷大系统等方向，电力系统的完全暂态稳定控制技术。核心是利用实时信息，考虑当前系统的运行状态，对系统未来摇摆状态进行预测。如若预报结果出现问题。通过等面积判据即可确定有效的切机量。此项技术在电力系统暂态稳定控制中的应用。能适应多种系统运行方式及各种故障。采用 GPS同步时钟技术，实现了电力系统的全局稳定控制。利用 GPS同步时钟相量测量单元，实现了对各个发电机在运行过程中所产生转子角度的预报，从而有效地预测了系统的将来摆动。若预测系统处于非稳定状态，则要及时发出切机指令，使其保持稳定。技术可避免使用任何系统的先验知识。也可适应系统的不同运行方式和故障情况。因此该项控制技术值得推廣。

2.基于响应的电力系统的暂态电压稳定控制技术

电力系统中基于响应的电压暂态稳定控制。主要应用于集中式断路器的技术手段。基于事件的扩展、集中对系统中网络拓扑结构的改变和扰动反映了传统的集中式负载控制技术的不足。在响应系统的基础上，提出了集中式切割机的负载模式，主要是根据实时响应信息来监控系统的大范围运行。若监测期间发现电压瞬时稳定的问题，则应及时发出指令，确定断路器断路负荷的数量及位置，并结合监测信息进一步确定电压变化的具体原因。同时，在产生暂态电压稳定问题时，也会产生功角不稳现象，为保证整个系统的安全稳定，应对其进行控制。因此，为了实现对暂态系统稳定性的集中控制，通信系统的安全快速建立大有裨益，此做法能及时将现场采集的相关信息反馈给控制中心，向控制中心快速发出切负荷指令。为改善基于响应的电力系统电压暂态稳定控制方法。相关人员还可以使用现有技术，并结合由电压稳定引起的瞬态、静态和中期问题。建立基于数据的电压安全全过程预警控制体系。

（二）基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的展望

与多年前我国电力系统的重视程度不同，如今，电力系统暂态稳定控制技术已被提上议事日程，它可以解决各种复杂的运行条件和故障，具有广泛的在线应用前景，是电网安全稳定控制技术发展的重要方向。但是，有关数据如何有效利用，挖掘出可靠的系统稳定特性，还需要做很多工作，应该从以下几个方面着手。

其一，有关的研究尚未涉及延迟问题和坏数据问题。不确定时延、噪声等对电力系统采样和通信过程的干扰严重影响了暂态稳定控制技术的实时性。因此，有必要建立一个合理的数学模型来研究广域通信中的滞后性问题，分析其影响，并有针对性地进行解决。可以进行有针对性的滤波，改善瞬态稳定控制系统的抗干扰性。

其二，研究了基于多种控制手段的应急控制策略的必要性。实践表明，可以采取一些措施来提高系统的暂态性能，例如，开关量控制、HVDC功率调节等。根据系统的实际需要，可综合考虑各种控制方式的特点，采用最佳的应急控制方式，以最小的成本维护电网暂态稳定。

其三，基于实时响应的暂态稳定自动化控制技术。不能精准地预测出控制后系统未来发展的真正轨迹，也就是说它们没有首先经历评价控制后的系统特性。为了有效预防因控制器系统的过控或者是欠控引起事故，可以通过结合某些系统的快速仿真方式和手段，实现对防误、监测策略的校正考核，以进一步增强暂态稳定式控制技术的可靠性[3]。

结论：

综上所述，电力系统工作稳定性和安全性的保障问题日益严重，相应的系统自动化控制技术的研究和开发活动也在持续、深入地进行。基于电力系统的运行机制，结合数字化、实时化、动态化的电力科技发展趋势，开发并应用基于数字化响应的电力系统暂态稳定管理控制技术，能够显著电力系统运行与管控的稳定性，为电力行业的进步做出贡献。

参考文献：

[1]张倩.以广域响应为基础的电力系统暂态稳定控制技术[J].山东工业技术，2019（04）：210-211.

[2]鉴庆之，刘晓明，杨金叶.考虑需求响应的电力系统灵活性资源优化配置[J].现代电力，2021，38（03）：286-296.

[3]张怡，张恒旭，李常刚.电力系统频率响应模式及其量化描述[J/OL].中国电机工程学报：1-12[2021-06-19].