电网安全稳定运行对策研究

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摘要：本文就电网互联与电力市场运营下的电网安全稳定运行对策进行研究，首先分析当前电网所面临的安全问题，进而对症下药地提出应对策略。

关键词：电网互联；电力市场；电网安全

现代社会的建设与发展，在很大程度上是依靠电力行业支撑的，电力能源的稳定供应是维护国民经济安全稳定运行的重要支撑，也是保障国家安全与稳定的重要因素，而在电力能源供应过程中，会受到电力网络运行的重要影响。因此，出于保障电力能源稳定供应的需要，应当对电力网络运行的安全与稳定提出合理的保障措施。

1电网互联与电力市场运营保障电网安全稳定的必要性

1．1电网扰动带来的冲击。电网扰动主要包括三种：自然因素对电力网络造成的扰动，包括台风、雪灾、雷电与暴雨等，这种恶劣天气是不可控的，有可能造成区域性断电问题，例如，2008年冬季爆发的覆盖整个中国南部的雪灾，在灾害持续阶段，部分地区断电，就是因为雪灾导致的线路覆冰，增加了线路负荷，导致线路舞动剧烈，最终产生断线与倒塔等事故；电力设备自身存在故障问题而引起的电网扰动，比如电力保护装置发生故障，进而导致线路误跳闸；电力网络在运行过程中，由于人为因素导致的电网扰动。电力网络在运行过程中，必须明确电网扰动会带来的影响与冲击，并采取有效措施，对这些电网扰动事件加以抑制，以减少电网扰动可能会带来的冲击与损失。1．2交直流混联电网建设的需要。就目前而言，我国电力网络建设与发展方向为特大型交直流混联电网，以特高压输电技术为基础，使电力网络运行面临巨大的变化。特高压直流运行过程中会存在端系统相互影响与相互耦合的情况，而且面临着特高压系统与500kV电力网络相互制约的现象。因此，区域电力网络安全稳定裕度会受到影响而有所下降，分布式电源、微电网接入与大用户直供的供电方式也对电力网络的建设与运营造成相应的压力，对电力网络建设与运行的安全与稳定提出了新的要求。

2电网安全稳定运行对策

2．1采用主动型与对策型的电网安全防御体系。针对电网扰动问题，应当采取主动型与对策型安全防御对策，以减少电网扰动的冲击。就目前而言，大多数电力网络还是采用预案型安全防御策略，将RTU／SCADA／EMS作为主要的配置方案，对电力网络的运行进行静态安全分析，但随着时代的发展，这种安全防御措施已经无法充分满足我国现代化电力网络建设与运行的需求。电网互联与电力市场环境下，应当从主动型与对策型的角度出发，建立动态安全防御系统，对电网运行进行动态化分析。建立区域一体化的电力网络调度自动化系统，比如建设省市县一体化机制，从区域整体的角度对电力网络故障进行信息采集与研究，并开发动态化的安全分析系统，以保障大电网整体的安全运行［1］。2．2采用在线分析异地联合计算技术。在线分析异地联合计算技术的应用是以智能电网调度控制系统平台（D5000）为基础，对电力网络运行数据与动态模型进行有效地分析，而这一过程所采用的数据信息来源于电网潮流与静态模型所搭建的能量管理系统，可以对电力网络运行的状态加以真实反映。另外，动态模型的构建需要采用相应的离线数据，从各种角度对电力网络运行过程中出现的稳定性问题进行全面扫描，以便于采取相应措施保障电力网络的安全运行。2．2．1关键技术。在线分析异地联合计算技术需要使用基础数据，并在此前提下，对潮流进行有效调整，因此在技术方面包括：（1）在线数据准备技术。以D5000为基础，构建在线数据准备功能模块，建立以全方位数据来源的快速数据准备功能，实现不同级别调控系统之间的数据同步运行。（2）协同潮流调整技术。该技术的应用能够实现不同级别调控，并且有利于电力网络的分布式协同操作，在技术应用的基础上，实现信息共享。（3）电力网络安全运行评估，主要是就区域内电力网络的运行进行安全性评价与校核。（4）工作流程管理，以智能化系统为前提，实现不同工作阶段与工作环节的有效协同。（5）系统集成，将在线示警、网络分析等功能进行系统集成，以更好地适应联合计算的实际需求。2．2．2硬件平台与计算流程。在线分析异地联合计算技术的应用，在硬件方面包括计算机设备与网络环境，并制定科学合理的硬件架构。在实际计算过程中，需要各级电力机构对计算结果进行汇总，并构建统一的分析报告，以E语言文件的形式进行交互。具体的异地联合计算流程为：（1）任务启动，申请采用联合计算技术，并形成联合计算信息。（2）计划制定，上机单位批准联合计算技术的启动申请之后，制定相应的联合计算技术应用计划。（3）潮流调整，在以上基础上选择相应的潮流调整方式，具体包括串行调整与并行调整两种方式。（4）计算分析，可以采用静态、暂态与动态三个层次进行安全分析。（5）对计算报告进行整理。2．2．3实例分析。2013年，古浪—武胜一线的电力网络出现了故障跳闸与闸刀无法重合的事故。为了对该事故的原因进行分析，该电力线路周边的三家调控机构联合，采用在线分析异地联合计算技术进行联合计算。如果电力网络运行正常，则该线路为330kV线路与双＋750kV线路的双回合环运行。针对线路故障与停运情况，从静态、暂态、小干扰等层面进行分析，并就电压稳定与断面稳定裕度进行研究。经过计算并提交相应的分析报告。经过分析确定，武胜变电750kV母线电压的静态安全裕度为7．11，故障原因为白武线开断，安全1线的静态稳定裕度为13．16，故障问题为安金2线开断，暂态频率稳定裕度为36．19，存在750kV宁拉线开断。对其进行阻尼比的计算，如果其特征值λi＝αi＋jωi，则ζi＝－αiε2i＋ω2槡i。经过计算，区域振荡的小干扰稳定阻尼比为0．054，振荡频率为1．37Hz。银川东变电330kV母线存在40．72kA的电流电路，其额定开断容量为63kA。对电压稳定结构进行分析，确定存在关键线路断面，电压稳定裕度为25．41，对线路断面稳定裕度进行分析，确定其在线极限为1550MW，关键性的故障问题为受到暂态稳定因素的制约，存在河北武双回线河西侧一回三永跳双回。针对以上故障问题，采取了合理的处理措施，避免更加严重的电网安全稳定故障的产生［2］。2．3仿真分析与稳定控制技术的研发。仿真分析与稳定控制技术包括三个技术层面：以电网特性为基础的仿真分析技术；电网互联环境下的联络线功率分析与控制；断电网电压稳定评估与控制。首先，可以建立国家电网仿真中心，建立数据模型混合仿真实验室，结合数字技术与物理模型组合技术，构建混合式仿真装置，能够实现对真实物理装置的模拟仿真，以更好地反映交直流电力网络的物理现象。还可以应用多时间尺度动态全过程仿真软件，以更好地解决高阶刚性微分－代数方程（n＞105），有效应对与解决电磁－机电暂态接口存在的问题，构建多时间尺度全过程动态仿真软件，以满足大规模交直流互联电网（＞50000节点）的全过程动态仿真。其次，运用互联电网联络线动态功率分析与控制技术，对电力网络安全与稳定问题产生的原因进行分析。分析得出区域性停电产生的原因主要在于联络线功率波动与振荡。这种扰动共计会造成联络线断面，影响电力供应的安全与稳定。另外，还可以对功率波动峰值进行精准预测，并制定合理的输电断面运行限额控制，主要采用的预测方法为波动峰值主导模式线性化快速与预测解析算法。最后，对断电网电压稳定性进行评估与控制，可以研发失稳模式辨识技术，并制定一个的电压稳定评价标准［3］。

3结语

电力网络的安全稳定运行是保障国民经济平稳发展、社会生产生活正常进行、维护社会稳定的重要途径。我国电力网络规模越来越大，对电力网路的安全稳定提出了更高的要求，可以从建设主动型及对策型安全防御系统、在线分析异地联合计算技术及仿真分析与稳定控制技术等层面入手加以保障。

参考文献

［1］牟凡，陈兴鑫．分析电网互联和电力市场运营下电网运行［J］．科技与创新，2016（17）：89．

［2］冯长有，金一丁，史东宇，等．基于D5000系统的互联电网在线安全稳定分析异地联合计算技术与实现［J］．陕西电力，2015，43（02）：39－44．

［3］马坤，叶鹏，郭帅，等．特高压交流电网运行与控制研究综述［J］．沈阳工程学院学报（自然科学版），2017，13（1）：37－42．

作者:刘婷 卢海 单位:广州供电局有限公司