电力系统运行分析

摘要：近年来，随着经济的不断发展，我国电力事业也取得巨大的进步，电力系统规模不断的增加，电网结构日趋复杂，使得电力系统在运行的过程中受到的影响因素也不断的增加，因此对电力系统的运行状态进行分析和识别就显得十分重要。本文主要对电力系统运行状态进行分析，阐述评价电力系统运行状态的指标，简单概括提高电力系统经济运行和降损的措施。

关键词：电力系统运行分析

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、电力系统运行状态划分

根据相关文献中初步的划分，对电力系统的运行状态进行如下划分：正常运行状态、警戒状 态、紧急状态、系统崩溃和恢复状态。随着电力系统的不断发展，在对其安全性和经济性进行充分考虑的基础上，又将电力系统运行状态进行了细分，划分为以下8种：安全正常状态、预警正常状态、静态紧急状态、动态紧急状态、静态极端紧急状态、动态极端紧急状态、崩溃或危机状态、恢复状态。

二、电力系统常见的几种运行状态分析

当前，在上述几种状态分析的基础上，从社会和经济发展的实际情况出发，并且结合电力系统的运行以及电力调度部门对信息的采集，现将现代电力系统常见运行状态分析如下：

1、安全正常状态

处在安全状态下的电力系统，其频率和各母线电压都处在正常的范围内，各个电源盒输变电设备都在正常的参数下运行。电力系统是一个整体，由发电机、变压器和用电设备组成，具有发电、输电、用电同时完成的特点。因为用户用电的负荷是随时随机变化的，因此，为了保证供电的稳定和供电质量，发电机发出的有功率和无功率也必须随着用电负荷随时随机的变化而变化，而且变化量应该相等。同时，为了满足电力系统发出的无功率和有功率、线路上的功率都在安全运行的范围之内，保证电力系统的安全运行状态，电力系统的所有电气设备必需处于正常的状态，并且要能够满足各种情况的需要，保证电力系统的所有发电机都能够在同一个频率同时运行。为了保证电力系统在受到正常的干扰之下不会产生设备的过载，或者电压的偏差不超出正常的范围，电力系统必须有一个有效的调节手段，使电力系统从某种正常状态过渡到另一种正常的状态。在正常状态运行下的电力系统是安全可靠的，可以实施经济运行的调度。

2、预警状态

电力系统出现警戒状态时，一般出现的情况有：负荷增加过多、发电机组因为突然出现的故障导致不能正常地运行或者出现停机的现象，或者因为电力系统中的变压器、发电机等运行环境发生变化，造成了设备容量的减少，从而导致干扰的程度超出了电力系统的安全水平。但是这时的系统仍然能够正常的运行。在这种状态下，电力调度部门就应当适当的采取一定的预防措施，比如调整负荷、改变运行状态等措施，使系统恢复到正常的运行状态。

3、紧急状态

电力系统的紧急状态可由警戒状态或者正常状态突然演变过来，造成电力系统紧急状态的一些重大故障有：第一，突然跳开大容量发电机，从而引起电力系统有功功率和无功功率的严重不平衡。第二，发电机不能保持同步运行，或者在电力系统出现紧急的状态时没有进行及时的解决和处理。第三，电力系统在出现紧急状态时，如果没有采取及时的控制措施，则将会导致电力系统失稳，电力系统的不稳定就是各发电机组不在同一个频率同时运行；电力系统不稳定将会对电力系统的安全性造成严重的威胁，有可能导致电力系统的崩溃，造成大面积的停电。第四，变压器或者发电机、线路等产生了短路的现象，短路有瞬时短路和永久性短路两种之分。对电力系统造成最严重后果的就是三相短路，特别是三相永久性的短路。在遭到雷击的时候，有可能在电力系统中发生短路，形成多重的故障。

在紧急状态运行下的电力系统是危险的，在这种状态下，系统的某些参数发生了变化，或者是出现负荷丢失的现象。这时电力调度部门应当及时的采取有效的措施进行控制。应该及时通过继电保护装置迅速切除故障，通过采取提高电力系统安全性和稳定性的措施，尽最大努力使系统恢复到正常的状态，至少应该恢复到警戒的状态，避免发生更大的事故，

以及发生连锁事故反应。

4、崩溃状态

电力系统进入紧急状态之后，如果不能及时消除故障或者采取有效的控制措施，在紧急状态下为了不使电力系统进一步扩大，调度人员进行调度控制，将一个并联的系统裂解成几个部分，此时，电力系统就进入了崩溃的状态。在通常情况之下，裂解的几个子系统因为功率不足，必须大量卸载负荷，使电力系统进入崩溃状态是为了保证某些子系统能够正常的工作，正常的发电，避免整个系统处于瓦解的边缘。电力系统的瓦解是不可控制的解列造成大面积停电的事故。

5、恢复状态

通过继电保护、调度人员的有效调度，阻止了事故的进一步扩大，在崩溃状态稳定下来之后，电力系统就可以进入恢复状态，这时调度人员可于并列之前解列机组，逐渐恢复用户的供电，之后，根据事态的发展，逐渐使电力系统恢复到正常的状态。

三、评价电力系统运行状态的指标

通常情况下，对 电力系统运行状态的评价依据，主要是根据电厂、机组以及关键线路等发生的故障对电力系统运行状态的影响；同时要考虑到电压失稳、频率失稳、线路过载等遭受破坏的可能性以及这种破坏持续的时间；另外，对于系统切换负荷的位置和范围进行计算也是对电力系统运行状态进行评价的一个依据。一般将电力系统的安全指标分为两类：

第一类是通过给定运行状态下的各个参数指标大小以及其发生的变量对于电力系统运行所产生的影响，这一类指标也称之为状态指标，这些指标主要包含有：电压幅值，灵敏度指标，频率幅值等。

第二类是正常状态和临界状态下，各种物理参数值发生的变化，其可以作为衡量 电压的稳定性和安全性，这类指标 一般也称之为裕度指标。裕度指标主要有：电压偏差，频率偏差，临界负荷节点的有功负荷差等。总的来说，对于电力系统运行状态的分析，由于从不同的角度以及不同的层面其产生的分析方法和参照的指标都存在着差异性，应当根据实际情况进行综合判断。

四、提高系统稳定性和安全性的一些措施

线路输送功率能力与线路两端电压之积成正比，而与线路阻抗成反比。因此，为了减少线路电抗，提高系统的稳定性能，可以在线路上装设串联电容，这样可以在一定程度上减少线路阻抗，提高传输效率。另外，在长线路中间装设静止无功补偿装置，这样能够有效地保护线中间电压的水平，能够快速的调整系统无功功率，这是提高系统稳定性能的重要手段。

五、电网经济运行、降损的主要技术措施。

1 、合理进行电网改造,降低电能损耗

由于各种原因电网送变电容量不足，出现“卡脖子”、供电半径过长等。这些问题不但影响了供电的安全和质量，而且也影响着线损。要充分利用在现有电网的改造基础上，提高电网供电容量和保证供电质量的前提下，运用优化定量技术降低城乡电网的线损。依靠科技进步和推广以计算机应用为主要内容的先进技术，提高电网安全经济供电的管理水平。在城乡电网建设和改造过程中要优化调整城乡电网结构，提高电网结构中的技术含量，为电网安全供电奠定良好的基础。

1.1电力线损

按经济电流密度优化合理原则可以采用两线路并联运行或增加导线截面积(同时一定程度上增加了电网的成本)。线路负荷重、供电半径过长、线路迂回供电，是造成线路损耗增大原因之一。对此，可采取在线路上增设一条导线，让两条线路并列运行的方式。

1.2合理选用变压器容量

农网改造中一些农村用电负荷。其高峰负荷时间较短而轻负荷时间较长，所以应根据农村用电负荷的实际情况合理选择配电变压器的容量，配变最大负荷率在80%、平均负荷在50%左右运行最为经济可靠，避免“大马拉小车”或重过载的现象，以减少变压器的有功功率损耗。

1.3电网类型和结构

1.3.1调整不合理的网络结构。

合理设计、改善电网的布局和结构，可避免或减少城农网线路的交错、重叠和迂回供电，减少供电半径太大的现象。简化电网电压等级，降低网络损耗。

1.3.2积极应用节能装备。

农网配变多为生活、动力及农排混合供电，因而存在有峰谷负荷相关悬殊，低谷用时间内配变二次电压升高以及配变的实际电能转换效率低的问题，而如果安装使用了配变节能自动相数转换开关，就可以解决上述问题，从而有效地降低了变压器、线路的空载、轻载损耗。

1.3.3简化电网的电压等级，降低网络损耗。

电压如能简化一级，就可减少一级设备，减少运行管理和检修工作，减少线损。高安市电网规划中，逐步淘汰35KV电网，其中城区已经消除了35KV电网。

1.3.4选用节能型变压器，淘汰高能耗变压器。

S11、S13系列变压器为目前我国10kV和35kV的电力变压器低损耗产品，对还在使用中的高能耗变压器应利用改造，合理规划，予以淘汰或更新改造。在电网改造设计中对新型变压器的容量选择，不仅应考虑到变压器容量利用率，同时更应考虑到变压器的运行效率。使变压器运行中的有功损耗和无功消耗最低。

2、合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行

变压器经济运行应在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化、变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。变压器经济运行节电技术是把变压器经济运行的优化理论及定量化的计算方法与变压器各种实际运行工况密切结合的一项应用技术，该项节电技术不用投资，在某些情况下还能节约投资(节约电容器投资和减少变压器投资)。

2.1合理计算变压器经济负载系数，使变压器处于最佳的经济运行区间变压器并非在额定时最经济，当负荷的铜损和铁损相等时才最经济，即效率最高。两台以上主变压器的变电所应绘出主变压器经济运行曲线，确定其经济运行区域，负荷小于临界负荷时，一台运行。负荷大于临界负荷时两台运行。由于变压器制造工艺水平不断提高，空载损耗率日趋减小，配变经济运行状态下的负荷率也日趋降低。

2.2平衡变压器三相负荷，降低变压器损耗。变压器负荷不平衡度越大，损耗也越大，因此，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。但低压三相负荷总是处于不断变化之中，因此配变负荷平衡管理尤为重要，要求根据负荷阶段性变化经常调整，保持三相负荷尽可能平衡。

2.3合理调配变压器的并列与分列的经济运行方式以及变压器运行电压分接头优化选择。按备用变、负载变化规律、台数组合等因素，优先考虑技术特性优及并、分列经济的变压器运行方式。在满足变压器负载侧电压需要的前提下，用定量计算方法，按电源侧电压的高低和按工况负载的大小，对变压器运行电压分接头进行优化选择，从而降低变压器损耗，提高其运行效率。

3、 合理调节配网运行方式，改善其潮流分布

3.1合理调整配电线路的联络方式。配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为备用线路、手拉手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。

3.2环形供电网络，按经济功率的分布选择网络的断开点。对于环形的供电网络，应根据两侧压降基本相等的原则，找到一个经济功率的断开点，正常运行时断开，使线路的电能损耗最小。

3.3推广带电作业，减少线路停电时间。对双回线路供电的网络，双回线路并列是最经济的，如因检修工作，其中一条线路停电，则由于负荷电流全部通过另一条运行的线路，会使线损大增加，因此要尽量利用带电作业，减少双回线的停电次数与时间。

4 、合理配置电网的补偿装置合理安排补偿容量

4.1增装无功补偿设备，提高功率因数。对农网线路，合理增设电容器进行无功补偿，提高功率因数。根据供电网络情况，运用集中补偿和分散补偿相结合的方法，变电所可通过高压柜灵活控制功率因数的变化。

4.2合理考虑并联补偿电容器的运行和无功功率的合理分布。在有功功率合理分配的同时，应做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算并制定合理的补偿方式。

5、 做到经济调度，有效降低网损

5.1合理制定电网的运行方式。合理调整电网年度、季度运行方式，把各种变电设备和线路有机地组合起来充分挖掘设备的潜力，减少网络损耗，提高供电的可靠性。

5.2根据电网实际潮流变化及时调整运行方式。做好电网的经济调度，根据电网的实际潮流变化，及时合理地调整运行方式，做好无功平衡，改善电压质量，组织定期的负荷实测和理论计算，使电网线损与运行方式密切结合，实现电网运行的最大经济效益。尤其在农网运行中，应合理调度电力负荷，强化用电负荷管理，调整三相负荷，减少不平衡电流，从而达到配电网络的降损节能效果。

结束语：

随着电力系统的不断发展和系统规模的扩大，电力系统的经济运行将会是一个备受关注的问题，做好这方面的工作，是一个电力企业自身发展的需要，也是国家经济发展的重要保证。相信随着电力部门和专家的重视，电力系统的运行一定会朝着更加完善的方面前进。

参考文献

[1]曹一家，王光增.电力系统复杂性及其相关问题研究[J].电力自动化设备.2010.2（09）：127-128.

[2]武冠英，姚智慧.电力系统暂态稳定协调控制策略研究综述[J].电力与电工.2010.04（03）：15-16.