宋璇坤，肖智宏

(國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市， 100052)

0 引言

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定與國(guó)家建設(shè)與穩(wěn)定休戚相關(guān)，特高壓電網(wǎng)建設(shè)和智能電網(wǎng)發(fā)展在為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展提供強(qiáng)有力支持的同時(shí)，也對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定與控制運(yùn)行帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

為了更大范圍的資源優(yōu)化配置，滿足大量新能源的接入，電網(wǎng)規(guī)模將越來(lái)越大。但由于電能無(wú)法有效地大量存儲(chǔ)，發(fā)電、輸電和用電之間平衡的大范圍破壞在短時(shí)間就可能引發(fā)社會(huì)性災(zāi)難?！?·28”意大利大停電［1］、“8·14”美加大停電［2］、“11·10”巴西大停電［3］等事故對(duì)電力工業(yè)造成了巨大影響。近期，全球極端外部災(zāi)害事件明顯增多。2008年初，我國(guó)南方的冰凍雨雪災(zāi)害先后造成超過(guò)36 000條10 kV及以上電力線路、2 000多座35 kV及以上變電站停運(yùn)［4］。大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的停電事故更深刻反映了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)穩(wěn)定的重要性，同時(shí)也進(jìn)一步突出加強(qiáng)電網(wǎng)安全防護(hù)體系建設(shè)的緊迫性。

“三道防線”是我國(guó)電網(wǎng)安全防護(hù)體系的基礎(chǔ)，意在不同安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)要求下，通過(guò)不同控制手段盡量降低故障造成的損失。在一般故障發(fā)生時(shí)，由第一道防線保證不中斷供電;在嚴(yán)重故障發(fā)生時(shí)，由第二道防線保證不失去系統(tǒng)的完整性;在特別嚴(yán)重的故障發(fā)生而被迫解列后，由第三道防線盡量減少停電規(guī)模和停電時(shí)間?！叭婪谰€”概念清晰，易于實(shí)施，一直以來(lái)為保證電網(wǎng)的安全發(fā)揮了重要作用。信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展加快了智能電網(wǎng)的發(fā)展與建設(shè)，電網(wǎng)的信息測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸、控制處理、智能分析與決策能力顯著提高，各種智能技術(shù)和防護(hù)措施增加了“三道防線”的內(nèi)涵與外延，豐富了安全防護(hù)體系的內(nèi)容。文獻(xiàn)［5］根據(jù)大停電演化規(guī)律，提出了時(shí)空協(xié)調(diào)的大停電防御框架;文獻(xiàn)［6］基于交直流混合電網(wǎng)特點(diǎn)，提出了綜合協(xié)調(diào)防御框架;文獻(xiàn)［7］針對(duì)極端外部災(zāi)害環(huán)境，探討了停電防御系統(tǒng)框架構(gòu)思;文獻(xiàn)［8］以電網(wǎng)自愈控制為基礎(chǔ)提出了“2－3－6”電網(wǎng)自愈控制框架;文獻(xiàn)［9］從控制時(shí)間角度分析了各道防線內(nèi)部的優(yōu)化和不同防線之間的協(xié)調(diào)控制;文獻(xiàn)［10］從空間、時(shí)間、控制目標(biāo)等3維協(xié)調(diào)能量管理和基于相量測(cè)量單元的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制管理等方面探討了智能電網(wǎng)控制中心的未來(lái)發(fā)展;文獻(xiàn)［11］依據(jù)信息支撐技術(shù)設(shè)計(jì)了智能電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)與控制系統(tǒng)。

本文對(duì)“三道防線”的安全防護(hù)體系進(jìn)行論述，通過(guò)對(duì)智能發(fā)電、變電、輸電、調(diào)度、通信及廣域測(cè)量等智能電網(wǎng)支撐技術(shù)的分析，提出了面向智能電網(wǎng)的安全防護(hù)體系，對(duì)智能電網(wǎng)新技術(shù)條件下的“三道防線”進(jìn)行了擴(kuò)展研究。

1 “三道防線”及其控制規(guī)律

根據(jù)對(duì)停電實(shí)例演化規(guī)律的分析，大面積停電事故多與一系列開(kāi)斷相關(guān)聯(lián)，由于故障處理不及時(shí)、控制措施不正確，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)，最終造成電力系統(tǒng)崩潰。

1.1 “三道防線”

《安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定了電網(wǎng)安全穩(wěn)定的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［12］。第一級(jí):系統(tǒng)出現(xiàn)概率較高的單一故障，系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電;第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn):系統(tǒng)出現(xiàn)概率較低的單一嚴(yán)重故障，系統(tǒng)應(yīng)保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷;第三級(jí)標(biāo)準(zhǔn):系統(tǒng)出現(xiàn)概率很低的多重嚴(yán)重故障，當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失。

針對(duì)上述三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置“三道防線”來(lái)確保電力系統(tǒng)在遇到各種事故時(shí)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。第一道防線:合理的電網(wǎng)運(yùn)行方式和快速可靠的繼電保護(hù)正確動(dòng)作、有效的預(yù)防性控制措施;第二道防線:采用穩(wěn)定控制裝置及切機(jī)、切負(fù)荷等緊急控制措施;第三道防線:設(shè)置失步解列、頻率及電壓緊急控制裝置，當(dāng)電網(wǎng)遇到概率很低的多重嚴(yán)重事故而穩(wěn)定破壞時(shí)，防止事故擴(kuò)大，防止大面積停電。

1.2 安全防護(hù)控制

“第一道防線”是在不損失電源和負(fù)荷的前提下，通過(guò)采取預(yù)防性控制措施、繼電保護(hù)動(dòng)作及電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，保證電力系統(tǒng)在故障不嚴(yán)重情況下的穩(wěn)定性。規(guī)劃建設(shè)是遠(yuǎn)期的預(yù)防控制。2008年因冰災(zāi)導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障的事故表明，應(yīng)采取電網(wǎng)差異化規(guī)劃與建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提升電網(wǎng)應(yīng)對(duì)極端自然災(zāi)害的能力，將一次系統(tǒng)的規(guī)劃與建設(shè)納入電網(wǎng)安全防護(hù)體系。預(yù)防控制是在故障發(fā)生前，改變初始狀態(tài)，通過(guò)調(diào)整開(kāi)機(jī)方式、有功與無(wú)功出力、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、直流功率和限制?fù)荷等運(yùn)行方式，有效降低故障發(fā)生對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行造成的影響。預(yù)防控制屬于開(kāi)環(huán)控制方式，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)安全校核后確定控制策略［13］。

“第二道防線”減小系統(tǒng)在嚴(yán)重故障下失去穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。如果根據(jù)預(yù)防控制選定的系統(tǒng)運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性較差，或者系統(tǒng)發(fā)生較嚴(yán)重故障時(shí)，應(yīng)通過(guò)采取切除部分電源和負(fù)荷為代價(jià)的緊急控制，實(shí)施電網(wǎng)解列、切機(jī)、切負(fù)荷、強(qiáng)勵(lì)、快關(guān)汽門等控制措施保持電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。緊急控制屬于閉環(huán)控制，通常采用面向特定故障的“離線預(yù)算、實(shí)時(shí)匹配”的執(zhí)行方式。

“第三道防線”采用恢復(fù)控制措施，避免系統(tǒng)在極其嚴(yán)重故障下發(fā)生大停電。恢復(fù)控制根據(jù)故障后電網(wǎng)動(dòng)態(tài)行為，失步后實(shí)施震蕩解列，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間低頻、低壓后實(shí)施分輪切負(fù)荷等操作，屬于動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制。“三道防線”及其控制規(guī)律如圖1所示。

圖1 三道防線與控制規(guī)律Fig.1Three defense-line and control laws

2 智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)

近年來(lái)的大停電事故表明，提高電力系統(tǒng)的全局可視化程度，提升電網(wǎng)在線智能分析、預(yù)警和決策能力，充分利用智能發(fā)電、輸電、變電、調(diào)度、通信及廣域測(cè)量技術(shù)，優(yōu)化各級(jí)防線，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)精益化閉環(huán)控制是增強(qiáng)電網(wǎng)可靠性、提高電網(wǎng)抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的有效手段。

2.1 智能發(fā)電技術(shù)

智能發(fā)電技術(shù)主要包括廠網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、清潔能源發(fā)電運(yùn)行控制技術(shù)、大容量?jī)?chǔ)能應(yīng)用技術(shù)等。

通過(guò)對(duì)常規(guī)機(jī)組的快速調(diào)節(jié)，提高自動(dòng)發(fā)電控制和自動(dòng)電壓控制的調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)范圍和控制精度，提升發(fā)電機(jī)組運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性。采用間歇性電源發(fā)電功率預(yù)測(cè)與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，加強(qiáng)清潔能源發(fā)電裝置的故障穿越能力。根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況給出風(fēng)電場(chǎng)輔助控制決策指令，使風(fēng)電場(chǎng)具有調(diào)壓、調(diào)峰、調(diào)頻、潮流調(diào)整等功能，有效解決風(fēng)電廠的有功出力波動(dòng)、無(wú)功電壓支撐、多種電源協(xié)調(diào)控制的能力，提高風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)性。通過(guò)大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備的應(yīng)用，加強(qiáng)電網(wǎng)削峰填谷、接納間歇性能源接入能力;提高蓄能機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)速度、無(wú)功調(diào)壓性能，有效抑制電網(wǎng)低頻振蕩，提升電網(wǎng)故障后的恢復(fù)控制能力。

2.2 智能輸電技術(shù)

智能輸電技術(shù)通過(guò)實(shí)施靜止無(wú)功補(bǔ)償器(static var compensator，SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(static synchronous compensator，STATCOM)、可控高抗(controllable shunt reactor，CSR)，靈活調(diào)節(jié)輸出的無(wú)功容量，實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)損、提升線路輸送能力、抑制工頻過(guò)電壓和潛供電流能力;通過(guò)應(yīng)用統(tǒng)一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)、可控串補(bǔ)(thyristor controlled series compensation，TCSC)等柔性交流輸電技術(shù)，提高電網(wǎng)電壓、潮流優(yōu)化控制能力，有助于充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)資源，改善輸電網(wǎng)運(yùn)行條件。同時(shí)，通過(guò)實(shí)施輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的狀態(tài)評(píng)估、故障診斷、狀態(tài)檢修和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)的可控、能控和在控，提高輸電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

2.3 智能變電技術(shù)

智能變電技術(shù)通過(guò)開(kāi)展智能變電站建設(shè)和電器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提高變電站運(yùn)行監(jiān)控能力和設(shè)備健康診斷能力。智能變電站可以較好地實(shí)現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級(jí)應(yīng)用互動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時(shí)共享，更好地支撐變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控、電網(wǎng)運(yùn)行的狀態(tài)監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)故障后的自動(dòng)重構(gòu)，是實(shí)施電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、智能調(diào)節(jié)和各類預(yù)警決策高級(jí)應(yīng)用的基礎(chǔ)。變電站智能告警、順序控制、站域控制等高級(jí)應(yīng)用功能，也豐富了廠站端的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制的手段。

通過(guò)變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變壓器油中溶解氣體、組合電器局部放電與SF6氣體密度、避雷器全電流等主要設(shè)備、重要參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備健康水平的自我診斷功能，促進(jìn)了變電設(shè)備信息、運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度的全面互動(dòng)。

2.4 智能調(diào)度技術(shù)

智能調(diào)度是傳統(tǒng)EMS/SCADA系統(tǒng)的全面提升。通過(guò)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、運(yùn)行監(jiān)視全景化、安全評(píng)估動(dòng)態(tài)化、調(diào)度決策精細(xì)化、運(yùn)行控制自動(dòng)化、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)最優(yōu)化，有效提高了駕馭大電網(wǎng)的能力、縱深風(fēng)險(xiǎn)防御能力，從而極大地提升了電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

通過(guò)采用IEC 61970、IEC 61850和IEC 61870等標(biāo)準(zhǔn)的建模標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)，提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與模型的完整性、準(zhǔn)確性與一致性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“源端維護(hù)、全網(wǎng)共享”和各調(diào)度中心的“縱向貫通”。

智能調(diào)度監(jiān)控與預(yù)警功能實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)全景信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在線評(píng)估，動(dòng)態(tài)預(yù)警，輔助決策和功率閉環(huán)調(diào)節(jié)，提升電網(wǎng)基于預(yù)測(cè)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的在線預(yù)防控制能力;智能電網(wǎng)安全校核功能將各種計(jì)劃方案和預(yù)測(cè)信息綜合在一起，進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃、檢修計(jì)劃的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)安全校核，實(shí)現(xiàn)短期發(fā)電計(jì)劃的閉環(huán)調(diào)整。通過(guò)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)的并行仿真計(jì)算，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行安全穩(wěn)定分析與智能決策控制，實(shí)現(xiàn)從離線到在線、從機(jī)電暫態(tài)到電磁暫態(tài)的全狀態(tài)、全時(shí)間尺度的分析需求，提升大電網(wǎng)連鎖事件條件下的在線智能分析水平，提高了大電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的分析調(diào)整、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控和應(yīng)急處置能力。

智能調(diào)度的發(fā)展目標(biāo)是建立一個(gè)基于同步信息的廣域保護(hù)與緊急控制一體化理論與技術(shù)，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)測(cè)控和保護(hù)、區(qū)域穩(wěn)定控制系統(tǒng)、緊急控制系統(tǒng)、解列控制系統(tǒng)和恢復(fù)控制系統(tǒng)等具有多道安全防線的綜合防御體系［14］。

2.5 智能通信技術(shù)

智能通信技術(shù)是支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的重要手段。通過(guò)建立通信信息平臺(tái)，滿足智能電網(wǎng)整體建設(shè)和發(fā)電、輸電、變電和調(diào)度對(duì)信息傳輸?shù)男枨蟆?/p>

通過(guò)采用光傳送網(wǎng)(optical transport network，OTN)、密集型光波復(fù)用(dense wavelength division multiplexing，DWDM)技術(shù)，構(gòu)建以光纖化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征網(wǎng)狀光纖網(wǎng)，提高傳輸網(wǎng)的信息傳輸能力和支撐網(wǎng)的業(yè)務(wù)交換能力;通過(guò)雙平面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的建設(shè)，使骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)覆蓋地級(jí)及以上調(diào)度機(jī)構(gòu)，使220 kV及以上電壓等級(jí)廠站接入兩層接入網(wǎng)，全面提高調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)可靠性，滿足智能電網(wǎng)的廣域數(shù)據(jù)共享。

2.6 智能電網(wǎng)廣域測(cè)量技術(shù)

智能電網(wǎng)廣域測(cè)量技術(shù)主要包括廣域測(cè)量系統(tǒng)、廣域控制保護(hù)系統(tǒng)。

通過(guò)電網(wǎng)同步相量測(cè)量(precision measurement unit，PMU)合理布點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以GPS為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)精準(zhǔn)量測(cè)，全面揭示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。開(kāi)展基于電網(wǎng)動(dòng)態(tài)同步信息對(duì)電網(wǎng)實(shí)時(shí)頻率特征與擾動(dòng)識(shí)別，進(jìn)行電網(wǎng)暫態(tài)功角穩(wěn)定、小信號(hào)穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、低頻振蕩、次同步震蕩分析，實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)連鎖事件條件下的智能預(yù)警分析與控制技術(shù)。通過(guò)在線并行計(jì)算技術(shù)與同步相量測(cè)量深化應(yīng)用技術(shù)，逐步建立在線自適應(yīng)的電網(wǎng)安全穩(wěn)定的三道防線控制系統(tǒng)，在線優(yōu)化協(xié)調(diào)解列裝置、低周/低壓減負(fù)荷裝置的動(dòng)作策略，增強(qiáng)電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和應(yīng)急處置能力。

3 智能電網(wǎng)安全防護(hù)體系

發(fā)電、輸電、變電、調(diào)度與通信等環(huán)節(jié)的智能技術(shù)的應(yīng)用，提升了電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化水平，同時(shí)也賦予了電網(wǎng)安全防護(hù)體系新的內(nèi)容。

3.1 體系框架

以智能調(diào)度系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分利用智能發(fā)電、輸電、變電、通信及廣域測(cè)量技術(shù)，構(gòu)建智能電網(wǎng)安全防護(hù)技術(shù)架構(gòu)，通過(guò)全景數(shù)據(jù)采集和在線智能預(yù)決策分析，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)精益化閉環(huán)控制，提高電網(wǎng)抵御突發(fā)性事件和嚴(yán)重故障的能力，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行能力。智能電網(wǎng)安全防護(hù)技術(shù)框架如圖2所示。

智能預(yù)防控制則以監(jiān)控預(yù)警與在線評(píng)估系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用“風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、預(yù)測(cè)校核”方式，在線優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方案，通過(guò)智能發(fā)電、輸電、變電技術(shù)完成電網(wǎng)預(yù)防控制，將防御體系進(jìn)行有效的“關(guān)口前移”。智能緊急控制以安全校核和緊急控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用“在線計(jì)算，實(shí)時(shí)控制”方式，優(yōu)化全局閉環(huán)控制策略，通過(guò)智能發(fā)電、輸電、變電、廣域測(cè)量技術(shù)完成電網(wǎng)緊急控制，增強(qiáng)電網(wǎng)維持穩(wěn)定運(yùn)行能力。智能恢復(fù)控制以解裂控制與恢復(fù)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用“預(yù)設(shè)方案、滾動(dòng)優(yōu)化”方式，加速電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程，通過(guò)智能發(fā)電與變電技術(shù)完成電網(wǎng)恢復(fù)控制，有效減少停電時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 智能預(yù)防控制

事實(shí)上，多數(shù)事故都存在事故前的電網(wǎng)運(yùn)行方式不合理，只不過(guò)不是直接原因，往往不被人們重視。智能預(yù)防性控制基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和快速?zèng)Q策，對(duì)運(yùn)行信息全景化監(jiān)視，自動(dòng)顯示與告警處于危險(xiǎn)的參數(shù)指標(biāo)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和安全校核分析，提前發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提示電網(wǎng)運(yùn)行薄弱環(huán)節(jié)和優(yōu)化調(diào)整方案。調(diào)度人員可迅速采取調(diào)整開(kāi)機(jī)、有功與無(wú)功出力、限制負(fù)荷等運(yùn)行方式，提前做好預(yù)控措施。智能預(yù)防控制通過(guò)在線優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，將安全穩(wěn)定防線進(jìn)行有效的“關(guān)口前移”。

圖2 智能電網(wǎng)安全防護(hù)技術(shù)框架Fig.2Technical framework of security protection for smart grid

在常規(guī)EMS/SCADA電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上，應(yīng)用發(fā)電、變電和輸電智能化技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與傳輸。智能調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)查找事故隱患和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警判斷，并主動(dòng)對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，降低發(fā)生系統(tǒng)大面積故障的幾率。如線路或變壓器檢修時(shí)，綜合考慮在運(yùn)設(shè)備健康水平重新優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式;依據(jù)雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整雷區(qū)覆蓋線路的潮流，規(guī)避系統(tǒng)故障引起的大范圍功率轉(zhuǎn)移和停電事故。

在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，除保護(hù)有選擇性地快速切除故障外，將保護(hù)動(dòng)作信息、故障錄波信息、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息傳送至智能調(diào)度系統(tǒng)。系統(tǒng)對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎逻M(jìn)行電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析，在線優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，并根據(jù)智能決策結(jié)果調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，調(diào)整輸電斷面潮流及供電負(fù)荷，使系統(tǒng)快速達(dá)到新的平衡狀態(tài)，從而有效降低故障發(fā)生對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行造成的影響。

3.3 智能緊急控制

現(xiàn)有的安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)以事故前預(yù)想計(jì)算為基礎(chǔ)，事故后確認(rèn)發(fā)生的事件，執(zhí)行預(yù)定的控制策略。“離線預(yù)算、實(shí)時(shí)匹配”方式難以適應(yīng)大規(guī)模電力系統(tǒng)故障場(chǎng)景的組合集巨大，特別是對(duì)于小概率、大災(zāi)難事件的發(fā)生。

智能調(diào)度技術(shù)、廣域測(cè)量技術(shù)和通信技術(shù)為智能緊急控制奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，智能發(fā)電、輸電技術(shù)也為緊急控制提供了新的執(zhí)行手段。根據(jù)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)信息和故障信息，通過(guò)在線和離線并行計(jì)算技術(shù)及多種穩(wěn)定性判別算法，對(duì)電網(wǎng)故障下暫態(tài)穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，從時(shí)間維、監(jiān)視元件維和預(yù)想故障維等多種角度提出電網(wǎng)穩(wěn)定分析結(jié)果。針對(duì)失穩(wěn)隱患的特征，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)量和調(diào)整量信息，形成滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求、調(diào)節(jié)量和調(diào)整代價(jià)綜合最優(yōu)的調(diào)節(jié)方案。通過(guò)“在線計(jì)算，實(shí)時(shí)控制”的方式向功能執(zhí)行子站系統(tǒng)提供的決策依據(jù)，實(shí)施電網(wǎng)解列、切機(jī)、切負(fù)荷等控制措施，通過(guò)全局閉環(huán)控制策略保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 智能恢復(fù)控制

在發(fā)生概率很低的多重嚴(yán)重故障而穩(wěn)定破壞時(shí)，通過(guò)合理設(shè)定的電網(wǎng)解列點(diǎn)，將電網(wǎng)解列成若干孤立的“島嶼”，每個(gè)孤島能獨(dú)立運(yùn)行。在恢復(fù)控制過(guò)程中，盡管可能存在電壓波動(dòng)或小范圍的電力中斷，但是卻能避免故障向外擴(kuò)散的多米諾骨牌效應(yīng)，防止大面積停電事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的保護(hù)。

智能調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)“分層分區(qū)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)”的原則，預(yù)先制定恢復(fù)預(yù)案。在進(jìn)行恢復(fù)控制時(shí)，根據(jù)各獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況及水、煤、儲(chǔ)能系統(tǒng)等外部相關(guān)設(shè)施的實(shí)際情況，在線選擇典型場(chǎng)景，在預(yù)案基礎(chǔ)上優(yōu)化恢復(fù)策略，形成恢復(fù)控制預(yù)案。在操作過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控恢復(fù)進(jìn)程，根據(jù)實(shí)際發(fā)生的不確定事件調(diào)整預(yù)設(shè)方案或在線滾動(dòng)優(yōu)化預(yù)案。通過(guò)實(shí)施自適應(yīng)恢復(fù)控制［15］，在恢復(fù)過(guò)程中實(shí)施運(yùn)行狀態(tài)在線識(shí)別、恢復(fù)操作監(jiān)控、電磁暫態(tài)校核，加速恢復(fù)的過(guò)程，減少停電時(shí)間，減少事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)國(guó)外大停電事故的演化分析，可以發(fā)現(xiàn)，故障處理不及時(shí)、控制措施不正確，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)，是電網(wǎng)崩潰的主要原因。

智能預(yù)防控制通過(guò)“風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、預(yù)測(cè)校核”方式在線優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方案，將防御體系進(jìn)行有效的“關(guān)口前移”;智能緊急控制通過(guò)“在線計(jì)算，實(shí)時(shí)控制”方式實(shí)施全局閉環(huán)控制策略，電網(wǎng)維持穩(wěn)定運(yùn)行能力得到增強(qiáng);智能恢復(fù)控制通過(guò)“預(yù)設(shè)方案、滾動(dòng)優(yōu)化”方式加速電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程，有效減少停電時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失?！叭婪谰€”可作為電網(wǎng)安全防護(hù)體系的基礎(chǔ)，從而在一定程度上避免電網(wǎng)大停電事故的發(fā)生。

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(編輯:沈雷)