电力系统安全稳定标准研究

【摘要】电能是现代社会主要能源之一，与社会生产和人民生活有着极为密切的关系，电力系统的稳定对社会生产和人民生活极为重要。如何保证电能在发、送、变、配、用电这个复杂实时动态系统中的安全稳定，是确保供电质量和供电安全的重要问题。本文对电力系统安全稳定标准进行探讨，可供电力工程实践应用借鉴。

【关键词】电力系统；安全稳定；标准规范

1、引言

电能是现代社会生产与生活的主要能源之一，电力系统承担着电能的产生、输送、分配、用电等工作，是一个复杂而庞大的实时动态系统。在电力系统中，不仅包括发电、送电、变电、配电、用电等设备，还包括监测、保护、调度、通信、调控等系统，整个系统中设备众多、分布广泛，要保证系统内每个设备、每条线路都安全稳定的运行，是一项极为艰巨的任务。而实际上，随着现代电力系统的不断庞大，整个系统机组容量越来越高、电网规模越来越大、电压等级越来越高，复杂的电网结构更添加了电力系统安全稳定运行的困难，任何干扰都可能会造成整个电力系统的瘫痪甚至产生重大安全事故。保证电力系统安全稳定的运行，已经成为极为重要的问题。在《国家电网安全稳定计算技术规范Q/GDW404-2010》中，提供了国家电网公司所属200KV及以上电力系统的安全稳定计算分析标准，为电力规划、运行控制、网源协调等都提供了一定的依据。下面，本文就电力系统安全稳定标准进行浅要的探讨。

2、电力系统安全稳定标准实施目的和方法

2.1 电力系统安全稳定标准实施目的

电力系统安全稳定标准实施的目的，是为了保障电力系统的安全稳定。通过电力系统安全稳定标准，利用电力系统安全稳定的主要特征和稳定水平，最终获取保障电力系统安全稳定运行的策略，为电网规划、设计、建序曲、使用等提供指导。安全和稳定是电力系统安全稳定标准实施的两大目的，两者缺一不可。一方面，要保证电力系统中所有的设备都不超过允许电力、电流、频率及时间限额；另一方面，要保证电力系统连续正常供电，保证电力系统同步稳定的运行，保证电力系统电压、电流和频率的稳定性，避免电力系统发生电压、电流、功率震荡，造成电力系统电压和频率崩溃。

2.2 电力系统安全稳定标准应用方法

电力系统安全稳定标准的应用主要集中于电力系统稳定性分析和电力系统安全性分析两个方面，常采用的方法有无功电压分析、短路电流安全校核、静态安全分析、静态稳定分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、电压稳定分析、再同步分析等。无功电压分析是分析电力系统无功平衡状态与电压水平，从而发现电力系统电压无功薄弱环节，实现分层分区无功电压平衡，使电压等级电压能保持在合理的水平，并为合理的电压调节提供依据，寻找电力系统的薄弱环节。短路电流安全校核是对电力系统短路电流水平是否满足断路器开断能力要求进行校核，用以确保电力系统短路电流水平。静态安全分析是分析元件是否存在过负荷和电网电压水平是否符合要求的方法，主要应用于检验电网结构强度的运行方式的安全性。静态稳定性分析是判断电力系统运行点的静态稳定性，确保电力系统静态输送功率极限和静态稳定储备符合要求 。暂态稳定分析是针对规定的运行方式和故障形态，分析电力系统的暂态稳定性，为电力系统提供安全稳定控制策略，设置继电保护和自动装置。动态稳定性分析是分析电力系统在小扰动或大扰动情况下的动态稳定状态，确定系统的扰动承受能力。

3、电力系统安全稳定标准规划设计应用

3.1 电力系统的协调性

电力系统的安全稳定标准，分为三个等级：第一个等级是保证稳定运行和电网的正常供电；第二个等级是保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第三个等级是系统无法稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。但在过去很长一段时间里，我国电力系统的规划设计和调度运行并不是统一的系统，而是分为了两个系统，在规划设计与调度运行两大工作的协调上不足，极容易因为规划设计与调度运行的衔接问题而影响电力系统安全稳定，尤其在我国电力系统结构改变和外部环境变化的情况下，这一问题越来越为严重。因此，在电力系统规划设计中，必须加强与调度运行工作的协调，使调度运行数据和标准与规划设计数据和标准相统一，应用到各级电网规划设计层面之中，这样才能保证整个电力系统的安全稳定。如在第三级安全稳定标准中，当电力系统稳定性遭到破坏时，必须有相应的措施防止系统崩溃并避免大面积长时间停电，尽可能减少负荷损失，包括开关拒动、保护装置误动或拒动、调节装置失灵、多重故障、大容量发电厂失联等问题，因此在规划设计时必须充分考虑到调度运行的需要，建立起统一的安全稳定措施。

3.2 电力系统的经济性

电力系统投资规模巨大，在规划设计时应当注意经济性问题，以节省投资获取更大的经济效益，避免不必要的浪费。规模设计时，应当在优化比选方案，在安全性与经济性之间取得平衡，并不是一味的追求安全稳定性而造成巨大的安全稳定冗余度。不过在实际规划设计工作中，很难寻找到安全性与经济性的平衡点，主要是当前我国电力系统安全稳定标准还未建立起完善的经济性与安全性的评判指标和方法体系。目前，在输电工程规划设计中，经济性的评估较为容易，但在网架工程的规划设计中，则较多关注于安全稳定性方面，极容易造成安全稳定性冗余，增加一些不必要的建设成本。因此，当前还应当针对电力系统安全稳定标准进行更进一步的修订和完善，深入分析和调整相关标准，明确具体内容、方法、数据标准、参数模型，加强安全性、稳定性、经济性相关指标方面的内容。

4、电力系统安全稳定标准调度运行应用

4.1 运行控制方面的应用

在电力系统安全稳定标准中，针对电力系统的运行控制环节给出了系统性、原则性的规定，并提供了大量操作性极强的技术指导内容。不过随着我国电力系统的改变，出现了很多新的特点，整个电力系统特性越来越为复杂，尤其是大量间歇式新能源电力的接入、电网侧层级的增多、大容量交直流混联、多回直流密集落点等的增加，使得电力系统的一些故障很难通过简单的措施来处理，以保障电力系统的安全稳定运行，给电力系统的运行控制带来压力。究其原因，在电力运行控制方面的标准制定中，不同控制措施间的协调配合未完全考虑，使得实际生产中制定的运行控制策略具有较大的随意性，当出现一些复杂故障时无法协调控制。另一方面，目前电力系统有用三级防线，其中二、三级防线主要针对不同类别故障制定，两级防线中有着清晰的界限，但这种界限使得两级防线在一些故障的处理中不够灵活，甚至造成大量切机、切负荷增加电网负荷损失的情况。

4.2 调度协调方面的应用

在电力系统中，网源是重要的动态元件，既承担电力生产任务，又承担安全稳定运行的任务，是电力系统电压、频率稳定的重要支撑，做好网源的调度协调，对保障电力系统安全稳定极为重要。在长期的电力系统运行中，我国形成了多个网源协调调度标准，不过这些标准主要针对具体电力设备的分散性，集中于发电设备自身的安全稳定，而当电力系统发生异常状态时，如何使多个网源共同支撑防范扰动，还缺乏相应的标准规范，在电力系统全局优化上还有所不足。这种情况，尤其在可再生电源大规模并网之后，将会使得电力系统安全的网源协同压力更为巨大。

5、建立仿真类模型标准

由于电力系统特殊的安全稳定标准要求，某种程度上讲，需要建立仿真类模型标准用于对电力系统中的数据格式、判别标准、归类方法等各个方面进行规范，并给出相应的意见和建议。这类数据采集可主要参照《电力系统安全稳定计算技术规范》、《电力系统分析计算用的电网设备参数和运行数据的规范》以及其他电厂主要设备参数的建模规范等。这样建立起来的仿真类模型标准会在评估电力系统的安全稳定性、可靠性、选择性方面对系统的网架结构、运行方式、安全控制措施等方面起到积极的作用。

参考文献

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