秦 濤

（國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠751100）

0 引言

電力應(yīng)急體系的構(gòu)建一直是當(dāng)前電網(wǎng)安全與防御方面研究的焦點內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化和智能技術(shù)的發(fā)展，建立起廣域防御電網(wǎng)事故的電力應(yīng)急體系成為了必要。

1 電力安全防御系統(tǒng)的配置

在電力系統(tǒng)中采用合理的、性能完善的安全防御系統(tǒng)，是提高系統(tǒng)輸送能力，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要措施，這一點已成為人們的共識。但是安全防御裝置在系統(tǒng)中如何具體配置，如何整定和驗算其控制效果等，則還存在許多不同看法

在某些極端嚴(yán)重故障或多種偶然因素影響下都要求保證系統(tǒng)穩(wěn)定是不可能的，也是不合理的。但在這種情況下要求不致造成系統(tǒng)大面積停電則是可能的和合理的。又如有的人提出在當(dāng)前控制技術(shù)和通信技術(shù)迅速發(fā)展的條件下，可以設(shè)置一個集中的災(zāi)變防治系統(tǒng)來全面處理各種緊急情況，這樣做是現(xiàn)實和合理的嗎?類似的問題還是很多的，這些都嚴(yán)重影響安全防御措施在系統(tǒng)中的設(shè)置原則和性能要求。因此，對這些問題進行必要的討論，可能是有益的。

我國電力系統(tǒng)根據(jù)長期的運行經(jīng)驗，多次嚴(yán)重故障的教訓(xùn)，并吸取了國外電力系統(tǒng)一些大面積停電事故的教訓(xùn)，已經(jīng)總結(jié)結(jié)出一套系統(tǒng)安全防御措施配置的原則和經(jīng)驗。這些原則和經(jīng)驗在DL 755-2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》和 DL/T 723-2000《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則》中已表述很清楚。這些導(dǎo)則中明確指出，電力系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)故障的嚴(yán)重程度，可能發(fā)生的概率，合理設(shè)置三道防線來抗御相應(yīng)的故障。每道防線的技術(shù)和結(jié)構(gòu)特點應(yīng)與其功能相適應(yīng)。我國各系統(tǒng)貫徹執(zhí)行了這些規(guī)定，盡管尚有某些不足之處，但系統(tǒng)性事故基本是逐年下降的，多年未發(fā)生大面積停電的系統(tǒng)崩潰事故。

我國電力系統(tǒng)三道防線的配置如下：

（1）第一道防線——符合導(dǎo)則規(guī)定的第一級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

目標(biāo)：在系統(tǒng)正常運行，承受第一類概率較大的單一元件故障時，保證系統(tǒng)正常供電，不損失負荷。系統(tǒng)各項參數(shù)不超出允許范圍，不發(fā)生連鎖反應(yīng)和穩(wěn)定破壞現(xiàn)象。系統(tǒng)如出現(xiàn)潛在不安全因素，如穩(wěn)定儲備不足，應(yīng)能及時消除，恢復(fù)安全狀態(tài)。

設(shè)施：第一道防線應(yīng)主要由一次系統(tǒng)和常規(guī)二次保護裝置實現(xiàn)。一次系統(tǒng)應(yīng)建立合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、配備完善的電力設(shè)施、安排合理的運行方式。二次系統(tǒng)應(yīng)配備性能完善的繼電保護系統(tǒng)迅速隔離和限制故障的發(fā)展。同時還應(yīng)配備適當(dāng)?shù)念A(yù)防性安全穩(wěn)定控制措施，如潮流、電壓等自動調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)潛在安全危機時，能迅速恢復(fù)系統(tǒng)的安全性。

（2）第二道防線——符合導(dǎo)則規(guī)定的第二級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

目標(biāo)：在系統(tǒng)承受第二類較嚴(yán)重的故障時，防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和運行參數(shù)越限。

設(shè)施：設(shè)置防止穩(wěn)定破壞的控制以保持系統(tǒng)的整體性，包括切機及切負荷等措施。這些措施可能損失部分負荷。

（3）第三道防線——符合導(dǎo)則規(guī)定的第三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

目標(biāo)：在系統(tǒng)承受第三類極端嚴(yán)重的故障時防止系統(tǒng)崩潰造成大面積停電和對最重要負荷(包括廠用電)的災(zāi)害性停電。

設(shè)施：第三道防線應(yīng)主要由二次系統(tǒng)的廣域保護(系統(tǒng)保護、安全自動裝置)和嚴(yán)重故障狀態(tài)下的緊急控制實現(xiàn)，包括系統(tǒng)有計劃解列，低頻減負荷、低壓減負荷和切機等，使負荷損失盡可能減到最小。

2 電力安全防御系統(tǒng)的特點

2.1 預(yù)防控制

按照電力系統(tǒng)安全準(zhǔn)則，電力系統(tǒng)正常運行時出現(xiàn)上述第一類故障應(yīng)能保持穩(wěn)定和不損失負荷，即要求系統(tǒng)正常運行具有一定安全穩(wěn)定裕度。如果由于某種原因使系統(tǒng)的安全穩(wěn)定裕度低于規(guī)定值，則系統(tǒng)處于潛在不充裕或不安全的警戒狀態(tài)。為提高充裕性和安全性使電力系統(tǒng)恢復(fù)正常安全運行而進行的控制稱為預(yù)防控制。預(yù)防控制協(xié)同繼電保護構(gòu)成保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的第一道防線。

預(yù)防控制內(nèi)容包括：功角及潮流控制以保持穩(wěn)定裕度和避免過負荷；頻率控制以保持系統(tǒng)頻率于規(guī)定范圍和適當(dāng)運行功率備用；電壓控制以保持母線電壓于規(guī)定范圍和合理分配無功功率；改善阻尼特性控制以保持系統(tǒng)必要的阻尼水平。預(yù)防控制的措施包括發(fā)電機功率預(yù)防性控制、發(fā)電機勵磁附加控制、并聯(lián)和串聯(lián)電容補償控制、高壓直流輸電(HVDC)功率調(diào)制以及其他靈活交流輸電(FACTS)控制等。需要特別指出的是PSS和FACTS等改善阻尼特性的控制，在正常運行和事故后均起作用，隸屬于預(yù)防性控制。

預(yù)防控制的實現(xiàn)方法通常采用：監(jiān)視運行參數(shù)并與目標(biāo)值比較，如系統(tǒng)功角、線路潮流、母線電壓、系統(tǒng)頻率等實際運行參數(shù)與事先確定的運行目標(biāo)值進行比較，如不一致則進行必要的控制以消除這種差異；通過在線仿真進行監(jiān)視。根據(jù)系統(tǒng)在線運行狀態(tài)，按當(dāng)時或以后短時間內(nèi)可能的變化情況，設(shè)定各種故障進行仿真。

2.2 防止暫態(tài)穩(wěn)定破壞和參數(shù)越限的緊急控制

電力系統(tǒng)由于較嚴(yán)重故障(第二類大擾動)進人緊急狀態(tài)，為防止系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞、運行參數(shù)嚴(yán)重超出規(guī)定范圍及事故進一步擴大，需要采取相應(yīng)的緊急控制，必要時，允許損失少量負荷。這類緊急控制構(gòu)成保持系統(tǒng)穩(wěn)定性和完整性的第二道防線?？刂苾?nèi)容包括：防止穩(wěn)定破壞的緊急控制；限制頻率越限的緊急控制；限制電壓越限的緊急控制；限制過負荷的緊急控制。

這類緊急控制的措施是：平衡送受兩端的功率，包括送電端的切除發(fā)電機、汽輪機快速控制汽門(簡稱快控汽門)、動態(tài)電阻制動和受電端切負荷等；加強系統(tǒng)輸送功率能力，包括發(fā)電機勵磁緊急控制、輸電網(wǎng)中串聯(lián)或并聯(lián)電容強行補償和HVDC功率緊急調(diào)制等。

緊急控制的實現(xiàn)方法有兩類：一類是基于擾動事件的控制方式，另一類是基于響應(yīng)參數(shù)的控制方式。具體應(yīng)用的控制方式與控制性質(zhì)和內(nèi)容有關(guān)。對于防止暫態(tài)穩(wěn)定破壞的控制，由于要求速度快(控制命令發(fā)出時延一般要求小于100ms)，一般采用基于事件的控制方式。通常采用離線或在線故障前(準(zhǔn)實時)進行仿真確定控制策略和參數(shù)。離線仿真需對所有可能的系統(tǒng)運行方式和設(shè)定的各種故障方式進行計算分析；在線準(zhǔn)實時仿真是根據(jù)在線運行方式，設(shè)定各種故障并周期性(例如幾分鐘)進行計算分析，以更新控制策略和參數(shù)。故障發(fā)生時，根據(jù)檢測的實際故障從預(yù)先計算確定的控制策略表中選取適當(dāng)對策。在某些情況下，也可采用基于響應(yīng)的方式，或“實時決策、實時控制”的方式，即在故障發(fā)生后根據(jù)短時段內(nèi)的實際受擾軌跡，預(yù)測未來軌跡的穩(wěn)定性。對于限制參數(shù)嚴(yán)重越限的緊急控制一般采用基于響應(yīng)的方式，根據(jù)實時參數(shù)及其變化率按預(yù)先確定的控制對策進行控制。

2.3 防止系統(tǒng)崩潰的緊急控制

為防止電力系統(tǒng)承受極端嚴(yán)重故障或未預(yù)料到的故障(第三類大擾動)進入極端緊急狀態(tài)時造成系統(tǒng)崩潰，應(yīng)配備相應(yīng)的緊急控制。此時，允許系統(tǒng)解列(失去完整性)和損失部分負荷，但不允許造成大面積停電。這類緊急控制構(gòu)成防止系統(tǒng)崩潰的第三道防線?？刂苾?nèi)容包括：制止失步狀態(tài)的控制；制止過負荷連鎖跳閘的控制；防止頻率崩潰的控制；防止電壓崩潰的控制。

3 結(jié)束語

總之，當(dāng)前我國電力發(fā)展進入大電網(wǎng)、大機組、高電壓、高自動化階段，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和安全管理提出了更高的要求。大容量、超高壓、交直流混合、長距離輸電工程的不斷投入運行，電力系統(tǒng)的復(fù)雜性明顯增加，加強電力系統(tǒng)的安全管理、提高穩(wěn)定運行水平顯得至關(guān)重要。

［1］朱少如.電力應(yīng)急系統(tǒng)的研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2008.

［2］田世明，陳希，朱朝陽.電力應(yīng)急管理理論與技術(shù)對策[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(24)：22-27.