电力系统分布式安稳装置控制策略分析

朱磊

(国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 210000)

1 分布式安稳装置基本特点

分布式安全稳定装置的基本特点主要包括装置所收集的信号信息和装置的操作模式两个方面。收集的信号信息只能是交流的位置信号以及模拟量的位置信息，例如变电站设备故障时开关或者保护所产生的跳闸信号；装置的操作模式信息主要是用来使分布式安全稳定装置能够实现系统的协调控制，该功能还需要从另外的线路自动收集设备、组件以及电路的相关信息。当电网系统发生故障时，分布式安全稳定装置可以通过分析电网的潮流分布、运行方式，以及运行状态来判断故障类型(也可以通过远距离传输来获取信息)，并设置相应的控制量和控制策略，来保证整个电网的安全稳定运行。采用的措施包括:切断负荷(甩负荷)、开关电容器、电抗器，单元输出调节电源，紧急调制直流电源等。

整个电力系统的安全稳定运行与每个区域的电网质量有着紧密的联系。为了对区域的电网质量进行研究和分析，保障配电管理系统的稳定运行，静态安全分析方法已经成为当今社会专家和学者聚集的焦点。随着区域电网静态安全分析领域的不断发展，国内外广大学者的不断探索和追求，安全稳定的相关安全指标、要求以及控制策略已经在逐渐完善中。在整个电力系统乃至工业界，为了准确地模拟电网故障，必须了解BATS设备对静态安全分析的作用，如果对故障的分析处理不准确，会造成误判，直接进行甩负荷处理，或者形成孤岛现象，对整个电力系统造成不可逆转的损失。

静态安全性分析软件在结合开关及BATS设备的运作动态之后，安全分析代码原理就从常规使用的N－1转变成了N－1＋M(其中节点号为N，电路为1个，投票计数输入为M)，此时拓扑分析就是必须进行的一个环节，通过在输电线路跳闸时分析出拓扑的稳态和暂态结构，再指导计算模块动作，这样处理的优势在于精准、有效、适应性强，不会留有故障设备盲点，保证万无一失，并且还能在跳闸后形成多个孤岛后有办法计算相应变量。

2 分布式安稳装置的控制策略

2.1 一次主接线运行方式

BATS设备的动作类型以及在电网中的运行方式种类多，动作原理较为复杂，通过对BATS设备的深入学习与研究，对比了各种模型的动作方式，总结了四种最基本的模型。

2.1.1 母线分段开关作为断路器备用

在电力系统正常运行的过程中，将输电线路的两个开关命名为A和B，母线的分段开关命名为C开关，那么可以把C开关作为线路开关A的备用开关，其工作原理可以由以下示例解释:当电力系统线路发生故障时，总线电源开关自动跳闸，与总线电源相连的开关B不带电，并且变压器与该总线连接的低、中压侧电流也为零。当备用线路带电后，线路上的BATS设备带电，开始正常动作，将使得总线上的B开关和C开关断开。故障线路停止工作，由备用线路提供电源供电。

2.1.2 三个交换机彼此作为备份

在线路的正常运行状态下，一般包括三种开关:输电线路的两个开关A和B与母线分段开关C，其中，应有两个开关处于正常闭合状态，剩下的开关处于备用状态。这样就会产生三种不同的备用方式，第一种是母线分段开关作为备用断路器使用，即2.1.1节所示的备用方式。另外两种备用方式是线路开关A和B分别作为备用的两种类型:(1)当线路开关B闭合时，如果造成总线电源断开，则将开关B闭合，如果此时，另外两个开关A、C处于闭合状态，则将线路开关A断开。(2)当母线断电，输入线路开关A不带电，并且变压器与该总线连接的低、中压侧电流也为零。但是备用线路带电，线路上的BATS设备带电，开始正常动作，将使得总线上的A开关断开、B开关闭合，由备用线路提供电源供电。

2.1.3 母线分段开关作为主变压器开关的备用

在线路的正常运行状态下，为了描述母线分段开关作为主变压器开关备用的控制策略类型，可以使主变压器低压侧的线路开关A、B处于闭合状态，母线分段开关C处于备用状态，断开。在这种运行状态下，当电力系统线路发生故障时，总线电源开关自动跳闸，与总线电源相连的开关B不带电，线路上的BATS设备带电，开始正常动作，将使得总线上的C开关闭合并提供电源供电。

2.1.4 母线分段开关作为单个指定的变压器开关备用

单个指定的变压器的开关备用与上一节主变压器的开关备用的不同点体现在:该模式下的开关备用方式只用于单个指定的变压器，而不能用于多个主变压器的线路开关备用。比如有两个变压器线路开关A和B，母线分段开关C只能作为其中的一个开关备用，如果用在线路开关A的备用就不能作为线路开关B的备用。

2.2 通道配置及数据交换

在使用传统的N－1的代码分析原理对电网拓扑进行分析，以发电机，负载，并联电抗器，变压器等各种电网设备作为节点，以电力输电线作为分支，并根据各个位置开关的状态通过电力系统分析软件确定拓扑结构，并确定相互隔离的分支系统的区别，但在电网系统的各个设备的开关状态一直更改的条件下，当某部分电源发生故障时，就有很大的可能导致不止1个BATS保护动作，此时这种方法会将不正常运行的所有组件都一并切除。

本文则使用N－1＋M的二次拓扑分析方法来提高局网的稳定性与可靠性。这个方法总共分为三步。第一步，对电网内部的所有组件进行编号，使其一一对应。第二步，在某部分发生故障时，为防止对应的BATS保护动作导致该部分被直接切除，将分析整个电网的拓扑结构，确定其他设备在本部分给切除之后是否会失压掉电。第三步，利用拓扑第二次进行安全性分析，对整个电网的所有故障组件进行综合计算，分析出BATS表确定故障设备BATS如何动作最为合理。使用这种分析方法可有效解决分析系统工作效率低的问题，在设备又一次因在操作方式变化运行不正常时，不需重建立BATS表，避免了重建过程中低效、适应性差、对维护人员有较大依赖等问题。N－1＋M分析方法不仅精准、有效、适应性强、不需维护，还在静态安全分析中具有较强的必要性，能够充分解放人力，发挥自动化系统优势，摆脱“人员受制于设备”的困境。

3 总结

目前，国家正在进行的电力系统供给侧市场化改革给潮流稳定控制带来了新的挑战，与此同时，特高压交直流输电和分布式风光互补电源的并入电网也提高了整个系统的稳定性标准，因此，各种传统控制方法策略已经逐渐不能满足电网运行中日益增长的对可靠性、稳定性和先进性的要求。本文通过对分布式安稳装置控制策略的进行分析研究，提出了一种新型的对信息通道与控制策略进行合理配置的方法，保证安稳装置信号采集的绝对精准，有效强化安稳装置运行的安全性和稳定性，从而综合提高电网的适应性水平。