电力系统安全稳定分析精选(九篇)

第1篇：电力系统安全稳定分析范文

[关键词]电网在线安全稳定；分析；发展方向

中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0375-01

前言

电网安全稳定是确保居民生活、社会发展能够平稳运行的前提，是国家发展的必然需要。电网的在线安全稳定分析和预警是确保电网能够安全稳定运行的前提，是保持我国科技进步和经济发展的重要因素。在个别地区已经形成了电网的在线安全稳定系统，对电网运行状态进行实时监控，发现问题及时预警和处理，对维持电网安全稳定的提供了较大帮助。

一、 电网在线安全稳定发展方向

传统的电力系统离线安全稳定分析已经不能适用于技术不断进步、安全性要求更高的今天，在电网运行中已经暴露出很多弊端，例如：计算结果保守、与实际运行方式差别较大等等。由于传统的离线安全稳定分析使用的计算手段主要针对于电网规划、年度方式研究、检修方式安排、安全稳定控制几个方面，计算结果较为保守，已经越来越不适用于新的安全稳定需求。

随着电力体制改革的推进，电网安全稳定特性必然会发生一定的变化。这些变化对未来电网安全稳定分析和发展方向也产生了较大影响。而电网安全稳定分析离不开对电网安全稳定控制系统的构建和开发，离不开对电网安全稳定系统智能化方向的研究。由于电网具有较大的网架结构变化、距离长、功率大等特点，所有的数据需要进行大量的计算，其计算范围无法包含所有运行方式，因此，要改良在线安全稳定分析的局限性和无法适应较快变化的缺陷，必须对电网未来的网架结构发展制定一套完整的安全稳定控制系统。要求系统能够较好的完成稳定分析计算，搜寻当前电网运行方式中的薄弱部分并向调度人员发出预警。在电网在线安全稳定控制系统的设计与实现中必须遵循着提升工作人员的工作效率的原则，旨在保障电网的安全稳定运行。

由于电网具有一定的针对性，因此电网在线安全稳定系统必须面向当地电网的主要功能和特性，根据电网的特点和缺陷进行弥补，有针对性的对电网系统进行开发和设计，针对不同的功能部分采取不同的方案。从理论出发，联系实际，系统地分析电网防御框架，制定一整套满足电网需求、适合用户使用的系统工具，主要功能包括数据准备、质量检查、快速调整、稳定分析与评估、辅助决策等几个方面，尽可能的包含所有电网安全稳定分析过程中的所有环节，对静态、动态、暂态安全稳定进行实时监控和分析，并提出一系列的决策选择，使用科学的算法使数据能够更加准确、决策更加可靠。同时不可忽视电网在线安全稳定分析系统的人机交互，设计美化人机交互界面，使之能够更加简洁清晰，方便运行工作人员检测和实施，为电网运行的安全稳定奠定良好的基础。

二、 电网在线安全稳定系统

（一） 电网安全稳定控制系统的设计

电网在线安全稳定控制系统是智能化工作流程的体现，其建设过程应以用户的需求为准，通过调研的形式来获取电网调度人员的主要需求，了解电网的基本功能和工作流程，根据用户的具体工作范围、工作特征、实际硬件情况和运行环境制定出用户的需求列表，根据日常电网运行情况进行分析，使用更精确的数学算法对电网运行状态进行预测，力求使电网在线安全稳定分析系统更加专业化，更好地从用户的角度出发，使电网运行过程更加安全稳定。

基本的电网在线安全稳定系统功能包括参数获取、暂态稳定分析、数据库、分析结果和决策及实时通讯几个方面，因此电网在线安全稳定系统应按照以上功能进行划分，提出系统的框架结构和几个子系统的各项功能，同时应考虑系统界面的美观，为用户提供更友好的人机交互界面。除此之外，在设计系统时也应考虑到该系统的用户需求会根据电网的运行情况、基本要求、工作范围和技术水平不断变化，为系统赋予可扩充性和可维护性。在数据方面，系统也应保证数据安全，使系统能够更好地维持电网安全稳定运行。

（二） 电网安全稳定控制系统的功能

1. 系统整体结构框架和主要功能模块

由于电网运行过程中往往存在复杂性和时变性，电网安全稳定控制系统的结构框架应充分考虑这两点原因，根据电网安全稳定运行中所包含的内容，制定出几个基本的功能模块包括：静态安全预警、在线参数获取、暂态稳定分析、数据库模块、分析结果及决策表等，以求达到准确实时的分析计算以维持电网安全稳定，为调度控制人员发出及时的安全预警并提出明确可靠的决策表信息，达到电网安全稳定的运行要求。

系统功能模块主要实现以下功能：（1）静态安全预警。主要根据一定的数学算法对事故进行预测和监视，在电网运行时监视运行中出现的静态安全漏洞，确定电网当前状态是否安全，对不安全的运行状态发出预警并提出预防对策。（2）在线参数获取。主要根据当前的资源配置对EMS数据库的实时参数进行获取并对已获取的电网实时数据和参数进行转换。（3）暂态稳定分析。主要针对已获取的实时数据和历史数据进行暂态稳定计算，包括简单故障计算、复杂故障计算和暂态稳定计算，根据得出的结果进行判断，并显示于人机界面便于调度人员监测。（4）数据库模块。主要存放设备数据、系统数据和公用参数，使设备能够及时有效的抽取数据，来决定当前电网运行方式。（5）分析结果和决策表模块。主要实现对计算结果的控制，提出策略，判断稳定性，为调度人员提供实际运行情况，同时要提出决策表信息并反馈给调度人员进行决策，以便于调度人员能够及时的对当前电网运行情况进行调整。

三、电网在线安全稳定分析的展望

电网在线安全稳定控制系统是当前电网在科技进步中的必然发展方向，真正实现了将运行控制阶段与人力资源充分结合，更实时有效的完成人力资源所达不到的工作效果。同时为事故处理提出科学可信的决策，能够改善目前电网事故处理中责任不到位的现状。其结合运行经验并基于科学的分析计算所得出的预测结果能够有效的处理事故，使电网运行工作更加方便快捷，节省人力资源，摆脱传统落后的分析方式。因此将电网在线安全稳定控制系统融入更先进的技术，发掘其最大的发展潜力是维持电网在线安全稳定的唯一途径，也是电网未来运行发展的必然趋势。

四、总结

电网的安全稳定运行是维持社会发展、居民正常生活工作的基本，为经济平稳较快增长提供最根本的动力。本文提出的电网在线安全稳定控制系统将为电网运行安全提供帮助，使电网在线安全稳定分析工作更加人性化、便捷化，使电网运行更加高效，同时也是电网在线安全稳定分析的未来发展要求。无论从哪个角度出发，电网安全稳定控制系统都是一项值得加大投入的长期事业。

参考文献

[1]王婧，郝新新，李@.区域及省级电网在线安全稳定控制系统检测技术探讨与应用[J].中国科技信息.2013（18）

第2篇：电力系统安全稳定分析范文

关键词：电网安全；运行；措施

中图分类号：TM732 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 16-0000-01

Measure Study on Grid Stability Safe Operation

Yao Xuewu,Li Guang

(Datong Electric Power Supply Company Technology Information Center,Datong037008,China)

Abstract:The analysis of the current grid security and stability of our country faced major problems,security and stability of the grid response.With a view to enhance the level of stable operation of power grid and improve grid the ability to resist disturbance of the accident,to prevent power blackout.

Keywords:Network security;Running;Measures

一、我国电网安全稳定运行面临主要挑战

电网运行的首要目标是安全稳定，避免大面积停电事故，确保电力的可靠供应。影响电网安全稳定的因素众多，电网的安全稳定面临十分复杂的局面。

（一）电网结构薄弱性。近年来，我国电网发展迅速，但电网结构依然不坚强。在电网的快速发展过程中，形成了大量的500kV---220kV高低压电磁环网，运行方式复杂，500kV系统电网事故时，潮流的大范围转移容易导致220kV系统稳定性的破坏；另外，局部地区220kV系统薄弱。缺少足够的电源支撑，电压支撑的不足危害了地区电网的稳定性和电力供应可靠性。

（二）电网扰动的冲击。电网运行过程中，不可避免地存在各种类型的电网扰动事件。一是不可控的自然灾害可能导致电网扰动，如台风、雷击、冰灾等恶劣天气造成电力设施短路或跳闸事故；二是电网设备自身故障或缺陷引起的电网扰动，如保护控制故障引起的线路误跳闸等；三是在电网操作时。人为过失所造成的电网扰动，如带地拉刀闸等。

（三）现有基于局部信息保护装置和稳定控制装置的缺陷。电网扰动发生时，对故障进行及时地切除能有效降低故障对电网运行的冲击与影响。快速的继电保护作为电网稳定控制的第一道防线，对维护电网安全稳定性起关键作用。但现有继电保护的原理和设计方法大多基于就地的局部信息，缺少全网全局信息的参考，可能会出现故障电力元件被正确切除后其它电力元件的工作异常，从而发生连锁切除的恶性事故。

二、电网安全稳定的对策

（一）研究开发主动型和对策型的电网安全防御系统。现有预案型安全防御策略、以RTU／SCADA／EMS为主的静态安全分析和控制平台难以满足现代化电网运营的要求。因此，迫切需要研究开发电网在线安全防御体系，把现有被动防御体系转换为面向未来的主动型和对策型的电网安全防御，将已有的电网静态安全性分析转向电网在线动态安全分析；要建设省地县一体化电网调度自动化系统，实现本级调度范围外的故障信息采集：研究开发具有动态安全分析、预警和辅助决策功能的下一代电网调度自动化系统，以及具有自适应、协调优化的电网动态安全稳定保障系统，为大电网安全运行提供技术手段。另外，要考虑研究开发极端外部灾害下电网安全调度防御系统，主要研究内容有：研究雷电、风、雪、冰等外部环境信息采集和监视的技术方案；研究开发融合电网自身信息和外部环境信息的一体化平台和安全防御信息应用支撑环境，研究灾害形成的机理，以及造成电力系统群发性故障的不同途径和特点：研究极端外部灾害下电力系统群发性故障仿真技术；研究极端外部灾害下电网群发性故障风险评估与预警技术；研究计及气象条件的在线自适应广域故障分析技术；研究极端外部灾害下的电网安全预防控制、应急控制及大停电后的恢复控制辅助决策技术。

（二）电网安全管理的统一协调。为有效降低电力市场运行对电网安全稳定运行所带来的冲击与影响，一是要加大电力市场运行的规范化，二是要重视节能发电调度引发的新问题。三是要重新梳理电网安全稳定的管理模式和各参与方的职责。要建立新形势下机网协调的管理措施，对电网安全稳定进行统一协调和管理，明确电网企业和发电企业在维护电网安全方面的各自责任。对于发电机组，特别是新并网的发电机组。要及时进行严格规范的涉网安全性评估，查找薄弱环节，及时进行修改完善。对发电机组的集控室和网控室进行一体化管理。提升发电企业对发电机组网控室的管理和监控水平。要建立网厂联合反事故演习的机制，提升发电厂抵御和应对事故的能力。增强发电厂孤网运行水平。

（三）广域电网数据获取和利用。基于局部电网信息的保护装置和稳定控制装置已难以适应现代化互联电网的要求。信息技术的发展为全网同步信息的获取提供了解决方案，如同步相量测量装置PMU能及时获取电网广域全局动态信息．不仅极大地丰富了电网监控的手段，也使我们对于系统动态行为的掌握更为直接和深入。应研究广域建模和电网数值仿真理论与方法。通过广域全局信息来校核和修正电网动态模型，提高电网状态估计的精度。并在此基础上完成功角、电压、频率稳定性的量化分析、行为模式分析和机理分析等。研究开发广域电网监控和防御系统。实现电网运行的动态监控与控制。如利用广域全局电网信息。在线及时捕捉电网扰动所引发的频率振荡，特别是区域电网之间的低频振荡，并采取各种有效措施来消除振荡所引起的冲击与影响。

（四）电网调度模式调整。在电网规模日益扩大的今天，为使电网调度模式与电网发展水平相适应。调整现有调度模式成为一种必然趋势。调度模式的调整已经在逐步开展。如调度设备操作权限的下放等。在调度模式调整的探讨上。可借鉴电力市场结构模式。电力交易通常以分区形式组织，通过区间联络线交换潮流来实施。与电力交易相适应，电网调度模式调整也可沿用其思路，即突破传统的统一调度、分级管理的约束，转而实行统一管理、分区调度的调度模式。

总之，电力系统稳定分析是电网安全稳定运行的基础。多年来。电力系统专家们在电力系统稳定分析理论和方法上做了大量的研究工作，致力于研究快速、有效且精确的电力系统稳定分析理论和方法。但因系统高维和强非线性等特性，精确量化的系统稳定性分析是个世界性难题。面临电网大互联和电力市场化运营给电网安全稳定所带来的种种挑战，应从管理创新和技术进步入手。增强电网安全稳定运行的能力。

参考文献：

第3篇：电力系统安全稳定分析范文

关键词：电力 安全研究

Abstract: the safe and stable operation of power system is of great significance to the national economy. With the continuous network interconnection and electricity market gradually implemented, running environment of the power system is becoming more and more complicated, and the safe and stable operation of power grid requirements also more and more high. Some problems by analyzing the security and stability of power system, puts forward some countermeasures for improving the security and stability of power system operation.Keywords: electric power safety research

中图分类号：U223.6文献标识码：A

一、电力系统安全稳定性方面存在的问题随着计算机技术、通讯技术、控制技术以及电力电子技术的飞速发展及其在电力系统中的应用，例如2003年的纽约、伦敦和东京大停电事故。因此，对现代电力系统的运行提出了更高的要求，既保证安全、可靠和经济地发供电能，又要求保证合格的供电质量。有关电力系统的安全稳定性分析方面出现了许多亟待探讨的问题，主要体现在以下几个方面：

（一）电力系统中的数据利用

电力系统的数据包括数字仿真数据及系统中各种装置所采集的实测数据，例如管理信息系统、地理信息系统以及各种仿真软件仿真生成的数据。然而工程技术人员通过这些数据所获取的信息量仅仅是全体数据所包含信息量的极少一部分，隐藏在这些数据之后的极有价值的信息是电力系统各种失稳模式、发展规律及内在的联系，对电网调度人员来说，这些信息具有极其重要的参考价值。研究分析长距离重负荷线路的静态稳定裕度的计算，将电力系统的数学模型进行线性化处理，用频域法，计算电力系统参数矩阵的特征值和特征向量。出现静态稳定问题的情况，多属单机对主系统模式。

（二）电力系统安全稳定性的定量显示

随着电力市场的形成和发展，系统将运行在其临界状态附近，此时安全裕度变小，调度人员也面临着越来越严峻的挑战。为此，我们要深入了解在新的市场环境下电力系统全局安全稳定性的本质，找出电力系统各种失稳模式、内在本质及对其发展趋势的预测，同时，我们还需要使用浅显易懂的信息来定量估计系统动态安全水平，估计各种参变量的稳定极限，同时使用更多的高维可视化技术，对电力系统安全稳定的演化过程进行可视化和动态分析、模拟。为调度人员创造一个动态的、可视化的、交互的环境来处理、分析电力系统的安全稳定问题。

（三）电力系统安全稳定性的评价及控制

由于电力系统的扰动类型极其复杂多样，无法完全预测，调度人员需要更多的专家、更有价值的信息来预测及采取必要的控制措施来保证电力系统的安全稳定运行。这就对安全稳定评估算法的实时性、准确性及智能性提出了挑战。

电力系统调控中心进行在线安全分析的目的是对电力系统在当前运行情况下的安全状况作出评价，从而预先采取合理的控制措施。当处于安全状态的电力系统受到某种扰动，可能进入告警状态，通过静态安全控制（即预防性控制），如调整发电机电压或出力，投入电容器等，使系统转为安全状态；电力系统在紧急状态下为了维持稳定运行和持续供电，必须采取紧急控制，通过动态安全控制，系统可以恢复到安全状态，也可能进入恢复状态；通过恢复控制，使系统进入安全状态。

二、提高电力系统运行的安全稳定性的对策研究

为了解决上述问题，工程技术人员需要掌握系统可能运行空间所蕴含的规律，并使用不断积累的实测数据直接对系统的安全稳定性进行分析，在这种情况下单凭人力已无法完成这种数据分析任务，为此，研究新的智能数据分析方法，更多地用计算机代替人去完成繁琐的计算及推导工作，对提高系统运行的安全稳定性具有重要意义。

（一）运用数据仓库技术有效利用电力系统中的大量数据数据仓库是一种面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据集合。它就像信息工厂的心脏，为数据集市提供输入数据，数据挖掘等探索。数据仓库具有如下四个重要的特点：

（1）面向主题：主题是在一个较高层次上将数据进行综合、归类并进行分析利用的抽象。面向主题数据组织方式，就是在较高层次上对分析对象的数据的完整、一致的描述，能统一地刻画各个分析对象所涉及的各项数据，以及数据之间的关系。

（2）集成的：由于各种原因，数据仓库的每个主题所对应的数据源在原有的分散数据库中通常有许多重复和不一致的地方，而且不同联机系统的数据都和不同的应用逻辑绑定，所以数据在进入数据仓库之前必须统一和综合，这一步是数据仓库建设中最关键、最复杂的一步。

（3）不可更新的：与面向应用的事务数据库需要对数据作频繁的插入、更新操作不同，数据仓库中的数据所涉及的操作主要是查询和新数据导入，一般不进行修改操作。

（4）随时间不断变化的：数据仓库系统必须不断捕捉数据库中变化的数据，并在经过统一集成后装载到数据仓库中。同时，数据仓库中的数据也有存储期限，会随时间变化不断删去旧的数据，只是其数据时限远比操作型环境的要长，操作型系统的时间期限一般是6090天，而数据仓库中数据的时间期限通常是5-10年。

（二）运用数据挖掘技术挖掘电力系统中潜在的有用信息

数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。

数据挖掘的功能和目标是从数据库中发现隐含的、有意义的知识，它主要具备以下五大功能：

（1）概念描述。概念描述就是对某类对象的内涵进行描述，并概括这类对象的有关特征。概念描述分为特征性描述和区别性描述，前者描述某类对象的共同特征，后者描述不同类对象之间的区别。

（2）关联分析。数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识。若两个或多个变量的取值之间存在某种规律性，就称为关联。关联可分为简单关联、时序关联、因果关联。关联分析的目的是找出数据库中隐藏的关联网。有时并不知道数据库中数据的关联函数，即使知道也是不确定的，因此关联分析生成的规则带有可信度。

（3）聚类。数据库中的记录可被化分为一系列有意义的子集，即聚类。聚类增强了人们对客观现实的认识，是概念描述和偏差分析的先决条件。聚类技术的要点是，在划分对象时不仅考虑对象之间的距离，还要求划分出的类具有某种内涵描述，从而避免了传统技术的某些片面性。

（4）自动预测趋势和行为。数据挖掘技术能够自动在大型数据库中寻找预测性信息，以往需要进行大量手工分析的问题如今可以迅速直接地由数据本身得出结论。

（5）偏差检测。数据库中的数据常有一些异常记录，从数据库中检测这些偏差意义重大。偏差包括很多潜在的知识，如分类中的反常实例、不满足规则的特例、观测结果与模型预测值的偏差等。

（三）运用基于风险的暂态稳定评估方法增强对电力系统安全稳定性的评价及控制

基于风险的暂态稳定评估方法首先对评估系统的暂态安全风险逐个元件进行分析，然后综合给出相应的风险值。这种评估方法不仅可以分析稳定概率性，也可以定量地分析失稳事件的严重性，即事故对系统所造成的后果。它能有效地把稳定性和经济性很好地联系在一起，给出系统暂态稳定风险的指标，并在一定程度上提高输电线路的传输极限，这将有利于增加社会效益。

参考文献：

[1]张建平、陈峰，《福建电力系统安全稳定性研究》，载《福建电力与电工》2001，4.

第4篇：电力系统安全稳定分析范文

[关键词]稳控系统 稳定性分析 PSASP

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0013-02

1、陕南电网安全稳定控制系统概述

1.1 现有装置概述

近年来，为满足地方经济高速增长的用电需求，陕西电网持续快速发展，主网结构得到显著加强。目前已建成750kV的骨干网架，关中地区也已形成坚强的330kV双环网结构，但电网运行中依然存在一些薄弱环节，需通过加装电网安全稳定控制系统来保证系统安全稳定运行。特别是随着我国西电东送战略的逐步实施，大功率远距离输电给大电网安全稳定运行带来更多的困难和挑战，具有复杂控制功能的分布式大电网安全稳定控制系统得到了更加广泛的应用，需引起各级人员的高度重视。

陕南电网安全稳定控制系统由分别安装于330kV金州变、柞水变、洋县变、110kV旬阳变及安康和蜀河水电厂的六套SCS-500E型安全稳定控制装置（柜）及其通信通道构成。

系统采用多主站-多子站结构设计，其中：金州变、蜀河电厂为系统主站，柞水变、洋县变、旬阳变、安康电厂为系统子站，各站均为单套装置配置。主站与主站之间、主站与所属子站之间通过单路光纤通道相联，实现电网运行信息及远切命令的传送。

本站装置通过监测330kV金柞、金安双回线及#1、#2主变中压侧三相电气量，并接收柞水、安厂、洋县子站发来的330kV柞南双回、柞张、安喜、洋喜、洋汉等线路投停、潮流、跳闸及过载等信息，进行电网运行方式识别和故障判断。当判出陕南电网发生严重故障时，快速切除安康及蜀河水电厂若干台运行机组，以消除暂态失稳、设备过载或孤网功率严重过剩等电网安全运行风险，提高陕南水电送出能力，确保陕南电网安全稳定运行。

1.2 2014，2015年陕南电网发展规划

本文采用电力系统分析综合程序（PSASP）对陕南电网安全稳定性进行分析，利用该软件建立的陕南电网数据库以330kV网为主，陕南电网在2014年、2015年计划投产的火电厂有一座，3条330kV线路.

2、陕南电网的潮流分析及输电断面划分

2.1 输电断面的划分

几种常用的输电断面划分方法：

1.基于区域间联络线划分的输电断面。大多数区域内部电网联系比较密切，而区域间的网络联系相对比较薄弱。因此，我们可根据网络节点间联系的强弱将整个电网划分成若干个区域。

2.基于功率输送方向划分的输电断面。

以自然区域为基础，在电力系统的某一基态潮流下，有功潮流方向相同的一组输电线路组成的集合就构成了输电断面。

3.基于支路开断分布系数的输电断面。

我们所有确定的输电断面所包含支路就是受支路切除潮流转移影响较大的支路，因此在不考虑支路切除所引起的系统电压和注入功率变化的情况下，有功潮流的转移与电流的转移成正比关系，因此电流转移较大的支路也就是潮流转移较大的支路。

4.基于潮流转移的输电断面

当电网中的某条线路因故障被切除后，其潮流将会转移到其他线路上，但不同的线路受潮流转移影响的大小不同，受潮流转移影响较大的线路就构成了输电断面。根据潮流转移的不同特征可对输电断面进行不同的划分。

基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分与基于图论的方法虽简捷易行，适用于大规模网络，但较粗糙，精度低。基于区域间联络线模型的输电断面划分和基于支路开断分布系数的输电断面划分都是从安全约束的角度出发，前者计算量较小，从节点联系的强弱出发，但不完全符合静态安全分析的原则，后者考虑潮流的灵敏度因素，符合N-1静态安全分析，但计算量大，不适用于实际大规模网络。本文采用基于自然区域和功率输送方向相结合的输电断面的划分方法。

2.2 陕南电网的潮流计算与输电断面

用PSASP软件对陕西电网进行潮流计算，得出母线越限的结果如表1所示：

由PSASP软件计算出潮流结果，由越限报告可看出交流线无越限，陕南地区母线越限主要为柞水，由地理接线图可看出汉中硖石三回330kV线路，之后柞水-金州，金州-安康，汉中-武侯，武侯-顺正，都为两回330kV线路。根据地域特征以及潮流计算的结果，我们划分出陕南地区的输电断面有硖石―汉中断面，柞水―金州断面，洋县―喜河断面三个输电断面。

3、提高系统稳定性的稳控装置配置方案研究

3.1 陕南地区现有稳控装置的不足

电力系统稳定控制装置是电网一次结构薄弱环节的二次补强产物，而存在薄弱环节的根本原因在于电网结构与电源分布之间的不匹配、电网结构与经济发展的不匹配。这些不匹配是电网运行必须面对的现实，有其存在的客观合理性，同时，电网建设投资的环保、技术经济要求，工程建设过程中出现的过渡阶段，不断快速增长的输电需求，国家产业政策引导下负荷分布格局的变化等因素都使电网一次结构与其承载的需求之间难以做到时时、处处匹配，用相对较少的投资配置稳控装置以解决发生概率较小的严重故障后的稳定问题，从而换取输电能力的提高，应认为是一种性价比较高的选择。同时，应尽量减少采用稳控装置解决N-1跳闸后的稳定问题的情况，规划电网结构时应严格按照“导则”要求，对不同水平年包括过渡阶段的电网进行安全稳定计算分析，确保系统能满足“导则”所要求的第一级安全稳定标准，既可以一定程度上减少稳控装置数量，避免出现违背“导则”的无奈之举，也可使防范严重故障后稳定问题的稳定措施确实是可行且合理的，从而降低电网运行安全风险。另外，基于稳控装置绝对数量随着电网规模增长而增长的现实，应进一步加强稳控装置规范化管理。陕西电网在稳控装置的判据、通道规约、配置原则等标准研究方面已开展了部分工作，但还需结合实际应用情况和电网发展进行更深入的研究。宜与当前正在开展电网智能化改造工作相结合，统筹研究稳定控制装置的规范化管理，减轻电网运行安全压力。

3.2 陕南电网静态稳定性分析以及稳控装置的优化方案

电力系统静态稳定是指在某一运行方式下，电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统静态稳定计算分析的目的是应用相应的判据确定电力系统的稳定性和输电线的输送功率极限，检验在给定方式下的稳定储备。电力系统静态安全分析指应用N-1原则，逐个断开线路、变压器、发电机等元件，检查其它元件是否因此过负荷或者电网低电压，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。根据以上输电断面的划分，对陕南地区进行静态安全稳定分析，根据两个薄弱断面的划分，做出两套方案：

1、方案一：选取硖石――汉中为薄弱输电断面，做出N-1静计算，可看出汉中，柞水母线电压幅值均超出国标范围，汉中变现有的稳控切负荷系统分别安装于330kV汉中变、110kV洪河、西郊、草堰、铺镇、大河坎、圣水、司家铺变的八套GFWK-C型微机型安全稳定控制装置构成。在线路故障情况下，利用汉中变的稳控装置动作切负荷，设计以下方案：

处理方案：汉中变#1、#2主变过载远切负荷方案

汉中总负荷量：363MW，设计方案

第一步，切除汉中负荷7%，第一轮草堰变25MW切除，未满足要求，母线电压越限。

第二步，切除汉中负荷11%，第二轮大河坎变15MV切除。电压不报越限，满足要求.

2、选取柞水――金州为薄弱输电断面，做出静计算，可看出，柞水电压幅值越线较为严重，安康电厂主站配置有低频减载设备，切除负载后对柞水电压幅值越限影响不大，所以设计柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。各站装置分别设置五轮低频和五轮低压减载，其中：1～4轮为顺序动作轮，第一轮切除12%，第二轮切除25%，第三轮切除37%，第四轮50%，第五轮为特殊轮，其动作完全独立，不依赖于其它轮次是否动作。

设计方案

第一轮动作，切除柞水负荷12%，第一轮未满足要求，母线电压越限，

第二轮动作，切除柞水负荷25%，第三轮电压不报越限。满足要求.

可看出蜀河电压幅值仍然越限，所以设计备选方案2，蜀厂主站安有SCS-500E型安全稳定控制装置，在正常或各种检修方式下，当判断出蜀厂110kV送出线路发生严重故障时，按照“稳控策略表”、“过载策略表”执行切机措施，快速切除蜀厂G2～G4最大的两台机，故设计切G3.

我们可以看出柞水电压较未安装稳控装置时改善较多，已基本满足要求。为保证在n-1故障条件下，柞水等地母线电压不越限，最终确定的安稳装置的设计方案为柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。

4、结束语

本文从现有陕南电网稳控装置的配置入手，结合未来两年陕南电网的规划，在分析了陕南电网的薄弱输电断面的基础上，对未能满足稳定性要求的薄弱断面配置了新的稳控装置，利用PSASP计算得出新的配置方案可以提高陕南电网的稳定性。

参考文献

[1] 吴晓蓉，王建华，王颖，智能电网保护及稳定控制系统研究[J].吉林电力，2010，38（2）：1-4.

第5篇：电力系统安全稳定分析范文

关键词:广域测量系统(WAMS);同步相量测量装置;动态监测

随着电力系统总容量的不断增加、网络结构的不断扩大、超高压长距离输电线路的增多以及用户对电能质量要求的逐渐提高,对电网的安全稳定提出了更高的要求。建立可靠的电力系统运行监视、分析和控制系统,以保证电网的安全经济运行,已成为十分重要的问题。近来受到广泛关注的广域测量系统(Wide-area measurement system,WAMS)可能在一定程度上缓解目前对大规模互联电力系统进行动态分析与控制的困难。

1安全稳定控制系统

互联网稳定控制面临着较多的问题:互联系统的低频振荡问题及紧急控制等问题。如我国华中系统的低频振荡衰减时间较长,当系统出现故障时,华中系统的较长的动态过程势必会通过联络线影响到华东系统。传统的基于事件的就地控制不能够充分观察系统的动态过程,因而不能够较好观察系统的各种状态,比如某些系统目前无法较快地抑制低频振荡问题。基于响应的广域稳定控制增强了互联网稳定控制的可靠性和灵敏性。

目前的稳定控制系统,比如电气制动、发电机快速励磁、发电机组切除、自适应负荷减载及新兴的灵活交流输电等,发展到广域控制都应该是基于广域电力系统的信息:原来使用就地信息不能够满足控制对电力系统充分观察的要求。广域测量系统提高了电力系统的可观察性,通过各种分析手段,进行系统动态过程的分析,如通过频谱分析,可以实时计算出系统的振荡模式、系统状态量的变化趋势等:从而提供给广域控制充分的动态信息。

1.1 暂态稳定预测及控制

当今投入实际工业应用的稳定控制系统可分为两种模式,即“离线计算、实时匹配”和“在线预决策、实时匹配”。但分析表明,大停电往往由“不可预见”的连锁故障引起,在这种情况下以上两种稳定控制系统很可能无法响应。理论上最为完美的稳定控制系统模式是“超实时计算、实时匹配”。这种模式假设在故障发生后进行快速的暂态分析以确定系统是否会失稳,若判断系统失稳则给出相应的控制措施以保证系统的暂态稳定性。这种稳定控制系统的整个分析计算、命令传输、执行过程的时间极短,理论上可以对任何导致系统暂态失稳的故障给出相应的稳定控制措施,达到对各种系统运行工况、各种故障类型的完全自适应。

WAMS 在以下几方面的应用有助于实现上述自适应实时控制系统:

(1)对于 WAMS 提供的系统动态过程的时间序列响应,直接应用某种时间序列预测方法或人工智能方法预测系统未来的受扰轨迹,并判断系统的稳定性。但由于电力系统在动力学上的复杂性,这种直接外推方法的可靠性值得怀疑。

(2)以 WAMS 提供的系统故障后的状态为初始值,在巨型机或 PC 机群上进行电力系统超实时暂态时域仿真,得到系统未来的受扰轨迹,从而判断系统的稳定性。仅就算法而言,这种方法是可靠的,但在连锁故障的情况下,控制中心未必知道该方法需要的电力系统动态模型;再者,该方法要求的时域仿真的超实时度较高,目前对大规模系统而言可能还存在困难。

(3)基于 WAMS 提供的系统动态过程的时间序列响应,首先利用某种辨识方法得到一个简化的系统动态模型,然后对该模型进行超实时仿真,得到系统未来的受扰轨迹,并判断系统的稳定性。这种方法的可靠性比第一种方法好,同时仅基于WAMS 提供的实测信息,不需知道第二种方法必需的故障后系统动态模型的先验知识,应该是目前比较有前途的方法。

除了判断系统稳定性外,另一个重要问题是若干预测结果为系统失稳,那么该如何给出适当的控制量以避免系统失稳,这方面的研究相对于暂态稳定预测的研究还较薄弱。它涉及电力系统稳定量化分析和稳定量化指标对控制变量的灵敏度分析,即使在离线环境下这也是一个难点,实时环境下要求快速给出适当的控制量将更加困难。有些研究以WAMS 得到的故障后一小段时间内的实测量为输入向量,通过人工神经网络直接将这些实测量映射到控制向量(如切机、切负荷量等)空间,这种方法相当于将暂态稳定预测和求解控制量都隐含在神经网络之中。但人工神经网络的训练需要大量样本,如何保证这些样本对各种系统运行工况和各种可能发生的故障具有足够的代表性是一个难题。WAMS 得到的实测信息也可用作稳定控制后备的失步解列装置的触发信号,在这方面的研究中系统通常被等值成两机系统。

1.2电力系统稳定器(PSS)

传统的分散配置的分散控制器实际上是在简化模型下设计的“孤立”控制器,只考虑本机可测信号,不考虑多机系统之间的关联作用及系统中其它控制器的存在和交互作用影响,其结果是这种控制器只对改善本机控制特性有一定好处,但对系统其它相邻机组的动态行为不可能有确定的改善,相反存在着各控制器间动作无法协调,而使各自的控制特性恶化的可能性。北美系统在进一步加装PSS过程中曾有过由于相互协调而使低频振荡重新出现甚至加剧的实例。

广域测量系统提供了广域系统的同步状态量,为进一步开发相互协调动作的电力系统稳定器打下基础。基于广域测量系统,PSS可以观察动作以后系统各点的响应情况,并根据系统的状态,确定进一步的动作。

2 电压、频率稳定控制

2.1 慢速电压稳定控制

基于广域测量系统,人们可以开发较为慢速的广域控制,比如电压稳定控制。美国BPA公司正在开发"先进电压稳定控制"项目。该项目基于广域测量系统和SCADA系统提供的系统电压、电流相量、有功、无功及频率等综合信息开发以下控制:基于响应的快速控制,该控制措施包括发电机跳闸及无功补偿调节。该控制主要需要提供电压相量、频率、有功及无功的测量;利用无功补偿设备进行电压控制,基于广域测量系统提供的电压幅值及功角,无功补偿设备使用模糊逻辑控制来调节电压幅度;变压器自动调压避免变电站之间并联变压器的环流现象,提高电压稳定性;发电厂的电压调度在电压紧急的状态下,有较多无功储备的电厂可以提高电压,从而减少系统的无功损耗,并提高电容器组的无功输出。这些措施可以提高系统的无功平衡,从而加强电压的稳定。

2.2 静态电压稳定控制

相对于暂态稳定问题,静态电压稳定和频率稳定属于慢动态的范畴,更易于利用 WAMS 信息实现稳定监视和控制。如利用 WAMS 得到的各节点电压相量测量值将系统等值成两节点系统,能快速给出电压稳定裕度;以各节点电压相量测量值作为输入变量,以潮流雅克比矩阵的最小奇异值作为电压稳定指标,用大量样本训练得到一个模糊神经网络作为电压

稳定分类器,输出 变量为很安全、安全、警戒、危险、很危险等 5 种电压安全水平;以 WAMS 提供的节点电压相角差和发电机无功出力为输入变量,应用决策树快速评价系统的电压安全水平。

3动态过程安全分析

3.1 低频振荡分析及抑制

随着大电网的互联,区域间的低频振荡对互联电力系统的安全稳定运行构成了威胁。WAMS 可望在分析和抑制低频振荡方面发挥作用。直接将系统线性化状态空间方程离散化,利用WAMS 提供的各离散时间点的测量值,通过最小二乘法计算线性化状态空间方程的系数矩阵,进而计算该矩阵的特征根;基于 WAMS 提供的各离散时间点的测量值采用卡尔曼滤波方法计算系统的机电振荡模式;应用快速傅立叶变换和小波分析对 WAMS 提供的节点间的电压相角差振荡时间曲线进行分析,提取低频振荡模式。与常规离线分析相比,基于 WAMS 的低频振荡分析具有更高的可信度。

通常仅基于本地信息的阻尼控制器(如 PSS)不能很好地抑制区域间的低频振荡,因为本地信息并不能很好反映区域间的振荡模式,本地信号对于区域间的振荡模式的可观测性不好。WAMS 的出现为抑制区域间的低频振荡提供了强有力的工具,可通过 WAMS 获取区域间的发电机相对转子角和转子角速度信号等全局信息作为阻尼控制器的反馈信号构成闭环控制。将采用 WAMS 信号的区间阻尼控制器附加到发电机励磁控制器中,达到抑制区域间振荡的目的;采用 WAMS 信号作为装设于联络线上的 TCSC 装置的控制输入,基于线性 H∞控制理论设计了 TCSC 区间阻尼控制器采用 WAMS 信号作为控制器输入时,需要引起重视的是 WAMS 信号的时滞(Time Delay)问题考虑时滞后闭环系统成为一个时滞系统,若时滞过大可能引起闭环系统的不稳定采用最小二乘预测算法由历史 PMU 测量序列得到控制器当前的反馈输入,没有明确说明时滞的处理方法,但其采用的 H∞控制是一种鲁棒控制方法,对由时滞造成的影响有一定抑制作用。

3.2 全局反馈控制

以往乃至目前的电力系统控制研究领域一直强调分散性/就地性,即对电力系统中的某一动态元件仅采用本地量测量构成反馈控制,从便于控制实现的角度追求控制的分散性/就地性毫无疑问是可以理解的,但通常电力系统的动态问题本质上具有全局性(如暂态稳定问题),而分散/就地控制只是通过本地量测量间接地包含一些全局信息,因此在提高全系统稳定性上有一定局限性。随着 WAMS的出现和发展,研究和实现基于 WAMS 信号的全局信息反馈与控制成为可能。

基于 WAMS 提供的全局实时信号,将通过联络线互联的两个区域等值成一个两机系统,然后采用直接线性化技术设计了联络线上的 TCSC 控制器,数值仿真结果表明,所设计的基于 WAMS 信号的全局 TCSC 控制器有效提高了互联系统的暂态稳定性。在全局反馈控制的研究中,同样存在远方反馈信号的时滞问题,有必要采用时滞系统控制理论加以分析研究,以探明时滞对全局反馈控制的影响。另外,对于非线性全局控制,如何根据特定的控制目标选择合适的远方反馈信号也是一个值得研究的问题。

通过分析可见,建立广域测量系统成为我国电力系统发展的必然,必须从工程技术、经济等角度对其开发、应用进行整体规划。未来重点要编制现有技术应用的规范,并提出技术改进的各种方法。根据我国电力系统运行、规划、分析、控制、保护及EMS等系统的未来实际要求,确定与广域测量系统接口、数据管理、分析和交换等各种相关课题。

参考文献

[1] 严登俊,袁洪,高维忠,等.利用以太网和 ATM 技术实现电网运行状态实时监测[J].电力系统自动化,2005,27(10):67-70.

第6篇：电力系统安全稳定分析范文

Abstract： With the development of industrial technology， the electrical automation control system is more and more widely used， which is able to quickly complete the tasks in people's daily life， and liberate people from tedious labor， and it can also reduce the influence of industrial development on the surrounding environment， so it has high social benefits and economic benefits. However， in the development of electrical automation， it is a must to ensure the safety and reliability of its application， and improve system performance， so as to ensure the normal operation of the enterprise. This paper mainly analyzes the safety of the control system in electrical automation application mode.

关键词：电气自动化；控制系统；安全性

Key words： electrical automation；control system；security

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0156-03

0 引言

电气自动化控制系统主要以计算机技术为发展基础，利用信息系统进行数据的传输和控制，不断推动人们走向智能化生活。电气自动化控制系统在人们生产生活中应用比较广泛，而且在社会经济不断发展下，电气自动化控制系统得到了不断的完善，大大提高了自身的工作性能和服务范围。在应用中需要注意电气自动化控制系统安全性和可靠性分析，以便保证系统运用的稳定性。

1 电气自动化控制系统稳定性和安全性现状分析

电气自动化控制系统的安全稳定主要分析电气自动化操作系统中出现的问题，同时由于各个行业操作环境具有较大的差异性，所以在具体的工作中必须要求自动化设备能适应不同工作环境中的运行需求，降低不利环境对系统造成的不利影响，从而提高应用电气自动化控制系统设备的运行安全性和稳定性。

1.1 电磁干扰因素

电气自动化控制系统在运行过程中可能会受到一些电磁干扰的影响，电磁干扰对电气自动化控制系统会产生一种无形的干扰和影响，在工作或运行过程中不能忽视这种干扰。一般情况下电磁波存在于电气自动化控制系统的运行过程中，运行中产生的各种电磁会使设备发出一些噪音，进而会破坏系统的设备的稳定性，并对系统的安全运行造成一定的影响。目前，这种电磁干扰对电气自动化控制系统的干扰是一种比较特殊的安全隐患，必须受到系统管理人员的重视。

1.2 气候因素的影响

气候因素对电气自动化控制系统的影响主要指对于一些不可控的气候条件对系统稳定性产生的影响，比如外部环境过高、过低，气压以及空气湿度等都会影响电气自动化控制系统设备性能的发挥，从而会对系统功能和结构产生这样或者那样的影响，严重的会导致整个电气自动化控制系统瘫痪，严重影响电气自动化控制设备的安全运行。

1.3 机械作用

电气自动化控制系统在运行过程中会受到机械作用的影响产生一些故障问题，工作中各个运载工具都会与相应的机械作用力有关系，比如离心加速力、冲击力以及振动力等作用，这些机械作用力可能会严重影响损害设备的元器件，甚至会导致系统元器件的断裂或破损等，从而影响电气自动化控制系统的正常运行。

2 电气自动化控制系统安全性分析的必要性

电气自动化控制系统主要特点是应用的智能化、经济性和安全性，其中智能化是指产品的应用能够实现人力、物力的节约，从而提高经营效率；经济性指它的应用能够给企业带来更高的经济利润；安全性指电气自动化控制系统的应用安全可靠性，减少系统故障的出现，保证系统运行的稳定性，减少系统维护，降低维护成本，提高产品安全可靠性，减少电气自动化控制系统发生故障的几率，提高产品质量。目前的市场经济环境下，必须做好系统稳定性和安全性的工作，各个商家必须从安全性和稳定性出发，为企业的发展提供良好的系统运行环境。另外，现代科技迅速发展，促进电气化产品的不断发展，在这种发展情况下，如果产品的安全性能得不到保证，就很难满足客户的安全性需求，而用户需求中安全、稳定性是第一考虑因素，产品达不到这个要求就会就很难在市场上立足，所以说产品要想在经济市场中占有一席之地就必须提高系统的安全性和稳定性，提高系统应用效益，促进电气自动化控制系统更加完善。

第7篇：电力系统安全稳定分析范文

【关键词】继电保护； 安全稳定控制系统； 隐性故障

近年来，国内外大停电事故屡发，如巴西大规模停电事故（2011年2月4日）、印度发生的硬性人口最多的世界范围内大规模停电事故（2012年7月30日-2012年7月31日）等，追究其原因，均发现源自于继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障，大规模停电事故不仅仅影响人民群众的正常生活，而且会严重损失国民经济，影响社会秩序。因此，虽然隐性故障的爆发率较低，但是一旦爆发后果不堪设想。基于此，本文对继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障展开分析，旨在为供电安全保障事业提供一定的参考与指导。

一、分析继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障现状

目前，继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障主要包括三种类型，即：（1）继电保护间的配合不协调引起的隐性故障；（2）多个安全稳定控制系统之间的配合不协调引起的隐性故障；（3）继电保护与安全稳定控制系统之间的配合不协调引起的隐性故障。下面对继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障地三大表现类型展开具体分析。

（一）继电保护间的配合不协调引起的隐性故障

目前全球现行的继电保护的配合协调性较弱，往往是根据被保护元件、面向电网元件进行的单独决策，难以准确无误的隔离故障。而且继电保护间的配合不协调往往体现在：在整个电网中，定值（各个继电保护之间）配合不合理，举个例子，如：距离原继电保护较远的第二或者第三个继电保护的定值，往往缺乏必要的选择性，往往出现主保护与后备保护不匹配或者原保护与下级保护不匹配等问题，从而导致隐性故障。另外，设计原理等其他因素也是导致继电保护间的配合的重要因素，举个例子，如：互闭锁的状态（母差保护与母联自切保护之间）设计，往往容易造成隐性缺陷，也就是隐性故障，总之，当电网发生较为复杂的故障时，在继电保护无法对故障信息进行准确辨识的状态下，则也会引发继电保护隐性故障的爆发，对人民、社会、经济等造成不顾估量的损伤。

（二）多个安全稳定控制系统之间的配合不协调引起的隐性故障

众所周知，传统安全稳定控制系统一般只负责区域内电网的稳定运行，局限于某一网省公司范围，因此，难以保障整个电网运行安全。而且立足于区域角度分析，为了保证整个区域电网的安全运行，需要改变传统独立决策方式，对每一个安全稳定控制环节进行相应的控制设备安排，但是，在实际建设中，往往忽视细节，而且随着特高压直流输电网架的崛起与发展，区域电网安全稳定运行受到冲击，因此，往往形成不易察觉的隐性故障，如：在A区域比较安全稳定的控制系统在B区域不适用，造成B区域电网不稳定、不安全运行，或者A区域稳定的电网造成大范围转移，然而B区域在拒动、误动的状态下，或者所采取的动作超出承受范围情况下，继而引发在A区域适用的安全稳定控制系统在B区域失效，造成隐性故障的爆发，因此，必须考虑并且高度重视区域协调性。

（三）继电保护、安全稳定控制系统两者之间的配合不协调引起的隐性故障

继电保护与安全稳定控制系统之间的配合不协调主要表现在：电厂涉网参数设置不合理，大部分的大停电事故均由继电保护与安全稳定控制系统之间的配合不协调造成，如：大规模风机脱网事故（2011年发生于西北），追究其原因，发现：动态无功补偿装置以及馈线保护装置与整个电网的风机涉网参数不协调引起的。除此之外，在信息化时代，大规模的新能源对传统安全稳定控制系统造成了巨大的冲击，促使传统的安全稳定控制系统即继电保护装置失效，从而导致各种各样的隐性故障，对人民、社会、经济等造成不可估量的安全隐患。

二、提出规避隐性故障的有效措施

（一）增强继电保护间的配合协调性

增强继电保护间的配合协调性，需要对现有的继电保护进行优化整改，在优化、整改的过程中，可以适当的建立隐性故障概率模型，并且在继电保护装置的安排上，尽可能的考虑相邻被保护元件的性质，综合的考量某一缺陷整个电网安全运行所造成的影响，根据综合考量的结果，对隐性故障概率模型中具有偏差的参数或者设计理念进行整改，尽可能的缩小误差，从而规避隐性故障。另外，在实践过程中，要加大继电保护间的配合协调性监督，一旦发现不合理的地方，及时的进行调整或修改，避免隐性故障爆发。

（二）增强多个安全稳定控制系统之间的配合协调性

增强多个安全稳定控制系统之间的配合协调性，需要建立并且完善隐性故障风险评估机制，及时的分析电网运行风险的来源，在投入运行之前，聘请准也认识对电网运行安全指数进行科学的计算，奠定电网未来运行的安全与稳定趋势，另外，在运行之前，要参考大量的文献、资料、建设数据等，为规避隐性故障提供理论支撑，而且加强安全稳定运行监督，可以利用先进的互联网技术，显示跨时空运行质量控制，从而全面的提升多个安全稳定控制系统之间的配合协调性（设置科学合理的参数，积极的发展与新能源相匹配的安全稳定控制系统）。除此之外，还需要它能够过各种各样的方式，全面的提升相关工作人员的综合技能和综合素质，保障电网的安全稳定运行，将隐性故障扼杀在摇篮里。

（三）增强继电保护、安全稳定控制系统两者之间的配合协调性

增强继继电保护、安全稳定控制系统两者之间的配合协调性依赖机械与人力的相互配合，在运行之前，测试人员需要对继电保护与安全稳定控制系统进行科学的评估，客观的得出测量结果，并且再次进行机械化各项数据测量，两者的数据结果进行对比，选取最佳的数据值，价格不科学、不合理的数据进行调整和修改，降低误差，从而全面的提升继电保护与安全稳定控制系统之间的配合协调性，降低隐性故障风险，保障电网的安全稳定运行。

三、结语

综上所述，继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障是引发大规模停电事故的重要原因，且继电保护间的配合不协调、多个安全稳定控制系统之间的配合不协调、继电保护、安全稳定控制系统两者之间的配合不协调是故障爆发的主要因素，因此，需要全面的提升三大影响因素之间的协调性，才能有效的规避隐性故障，保障电网的安全稳定运行，从而保障人民群众的切身利益，促进国民经济的健康、可持续发展，且起到维护社会秩序的作用，总的来说，对继电保护和安全稳定控制系统的隐性故障需进一步深入分析。

参考文献：

[1]赵丽莉，李雪明，倪明等.继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望[J].电力系统自动化，2014，38（22）：128-135.

[2]马世英，和敬涵，陈麒宇等.风电基地保护与安控系统协调关系研究[J].中国电机工程学报，2013，33（z1）：1-7.

[3]吴智杰.继电保护与安全稳定控制系统隐性故障研究综述及展望[J].科技展望，2015，25（36）：84-85.

第8篇：电力系统安全稳定分析范文

我国未来电网发展形态具有高比例间歇式清洁能源大范围消纳，与周边国家联网构建全球能源互联网以及会大量应用VSC电压源换相直流输电等特征，交直流电网相互影响的动态响应速度加快。要满足大电网安全稳定需求，重要的基础是建设发展控制保护专用信息通信网（ControlandProtectionDedicatedNetwork，CPDN）（简称控制保护专网），实现大范围多类型电网信息交互、融合。D-5000的WAMS系统因时滞长难以承担控制的任务。控制保护专网信息中心级别按照信息中转两层架构，实现二次设备接入安全识别、信息流量控制、信息优先级调度等功能。控制保护专网原型系统已经在华中电网建成投运，新一代控制保护专网建成后，能够实现控制与保护系统之间的信息交换，有利于相互之间协调；安控系统将具有感知电网运行趋势的能力，有助于安全与效率之间的平衡；调度自动化业务迁移至控制保护专网后，性能指标将得到提升。控制保护专网的建设将是电网运行控制水平大幅提升的重要基础。

关键词：

全球能源互联网；控制保护专网；信息转运及控制；架构

引言

目前，我国电网已经到了非常特殊的发展时期，电网的特点和特征比较突出。同步电网装机容量规模已经位居世界前列，最高电压等级、最大输电容量的特高压交直流工程和电网已经建成投运多年，并初步形成特高压交直流电网，同一送端电网、同一受端电网接入超/特高压直流工程数量和容量规模在全球是独一无二的[1]。不远的将来，我国将首先推动“一带一路”周边国家电网互联互通，进而实质性推动构建全球能源互联网，因此需要更大范围传输清洁绿色能源[2]。此外，我国电力行业工程师驾驭大电网安全稳定可靠运行能力面临着新的考验，需要面对有挑战性的新需求。

1电网发展控制特点及其对信息通信技术的需求分析

1.1高比例间歇式清洁能源发电是未来电网发展的主要形态，需要发展结合多源信息的新型运行控制技术

根据我国能源发展战略行动计划（2014年—2020年），风电重点规划建设酒泉、蒙西、蒙东、冀北、吉林、黑龙江、山东、哈密、江苏等9个大型现代风电基地，到2020年，风电装机达到2亿kW。风电装机规模接近华北或华中或华东2016年电网装机水平，华北、华中、华东、西北及东北电网消纳风电比例约20%~30%。随着中国经济的持续增长，无论是从国内还是国外的视角来看，中国应对全球气候变化责任压力都在持续加大，高比例（10%~50%）风电、光伏等清洁能源消纳是未来电网发展的主要形态[2]。风电、光伏等清洁能源发电具有间歇性、随机性特点，风电发电负荷较大区间一般在后半夜，电网负荷处于低谷，在北方供暖期间热电联产机组以供热定电模式为主，电网调峰调频压力巨大。电网调峰主要依据调度发电计划曲线及依靠调度自动化AGC系统协调，调整常规发电机机组、抽蓄机组等出力，调整响应时间一般在分钟级。电网调频也是依靠常规发电机包括抽蓄机组，根据频率偏差自动实现调速器及原动机系统的功率调整。依据储能情况（如火电原动机压力包、水电水头）调整响应时间一般在秒级至数秒级甚至到分钟级范围。电网应对更高比例间歇式清洁能源发电的策略，一方面需要建设坚强的交直流混联电网，包括发展配套的抽水蓄能及电化学储能等大规模电量型储能系统，为大规模、高比例间歇式清洁能源发电消纳提供必要的物质基础；另一方面，风电和光伏发电短期功率预测已基本实现大范围应用，对于提高电网更高精度的发电调峰和调频控制具有工程应用价值，结合大范围采集电网实时运行状态、物联设备等多源信息的系统运行控制薄弱环节分析、调峰/调频能力分析等技术，实现大规模风电、光伏发电场主动功率调整，提升整个电网的运行控制水平。

1.2特高压直流送端同方向、受端同方向并以捆状

输电，需要发展利用多源信息的新型交直流混联电网协调控制技术±800kV天山—中州特高压工程额定输送容量达800万kW、输电距离2191.5km，于2014年1月13日完成全部系统调试试验并正式投运，是我国首个送端风电与火电以打捆配套建设电源方式并大规模远距离送出工程[3]。2017—2018年，还将陆续投运以风电与火电以打捆配套建设电源方式的±800kV、800万kW酒泉—湖南、1000万kW锡盟—江苏2条特高压工程。预计到2020年，送端西北、华北、东北“三北”并且受端在华北~华中~华东方向的直流工程将达到20多回[4-5]。当前我国电网建设发展存在“强直弱交”现象，特高压直流的建设投运速度远远超过特高压交流，交流电网可能难以承受故障转移功率冲击或者难以为多回特高压或超高压常规直流电网换相换流器（LineCommutatedConverter，LCC）提供有效的电压支撑，交流系统存在薄弱环节，还可能反过来限制特高压直流输送能力[6]。如2015年9月19日，锦苏特高压直流带负荷540万kW发生双极闭锁，造成华东电网频率跌落至49.563Hz、越限持续207s，对电网安全稳定造成严重影响[7]。为解决“强直弱交”问题并保障电网的安全可靠运行，一方面需要按照“强直强交”原则构建交直流协调发展交直流混联特高压电网；另一方面，客观上电网已经形成送端同方向、受端同方向、直流落点密集多条直流捆状群，可能影响的范围更加严重，客观上需要考虑利用多源信息，加强直流捆状群与交流电网的协调控制能力，更好地应对大规模、高比例间歇式清洁能源大范围消纳。

1.3电力系统一次设备“电力电子化”特征发展趋势明显，需要发展与此相适应的快速安全稳定控制技术

随着大功率绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）、脉宽调制（PulseWidthModulation，PWM）和多电平控制等技术的成熟，国内自换相的电压源换流器（VoltageSourceConverter，VSC）直流实现了示范工程应用[8]。上海南汇、广东南澳、浙江舟山等以电缆线路输电形式的多端柔直工程已经建成投运，即将规划建设渝鄂±500kV背靠背柔直工程，以及以架空线路输电形式的±500kV张北柔直电网科技示范工程，工程计划于2018年前后建成投运。张北柔直电网工程将重点示范的安全稳定控制关键技术主要有：纯风电和光伏发电系统并且无常规同步电源电网运行控制技术，直流电网与落点交流电网有功功率和频率类、无功功率和电压类的协调控制技术，以及直流电网与风电、光伏、抽水蓄能等多能源发电协调控制技术等。LCC常规直流采用晶闸管只能控制导通而不能控制关断，通过控制触发角实现直流电压一个维度调整控制；VSC直流采用基于IGBT和与之反并联二极管组成基本模块的核心部分，可控制导通和关断，进行2个有功类和无功类维度调整控制[9]。因此VSC柔直的动态响应比常规直流响应更快，柔直电网可控制的目标也随着节点规模的增加而增加。为充分利用柔直电网“电力电子化”特征明显的快速响应性能，需要依靠控制信号传输时滞小、容量大、覆盖范围广的信息通信处理技术，利用风电和光伏发电短期功率预测、D-5000调度自动化、交直流电网实时运行状态数据等多源信息，满足柔直电网与交流系统间多元化控制的需求和多目标控制可能需要协调的需求，也可以适应未来电网高比例间歇式清洁能源发电大范围消纳的需求[10]。

2与安全稳定分析控制业务相关的信息通信技术发展现状

从大电网安全稳定计算分析和控制的角度来看，信息通信技术涉及安全稳定控制专用通道、调度自动化D-5000平台SCADA/EMS系统和WAMS系统，以及智能变电站网络系统。

2.1电网安全稳定控制信息通信专用通道

采用专用信息传输时滞小，数据传输可靠性较高。即使在信息通信通道检修情况下通道也能够实现“一主一备”模式运行，能够在300ms内实现从信号触发、处理到安全稳定控制装置动作完毕全过程[11]。安控系统对于电网的安全稳定运行发挥了重要作用，目前已经投运的安控系统相互间并没有信息交互，处于信息孤岛状态，适应未来电网多目标、多约束条件下安全稳定控制的压力较大。

2.2调度自动化网

SCADA系统承担EMS调度自动化系统重要数据采集等任务，基本理念是假设系统运行状态在分钟级范围内变化不大。调度自动化系统的安全稳定计算分析功能是EMS高级应用系统中近几年逐步接近于成熟的业务，是调度运行人员了解和掌握电网安全稳定特性的重要手段之一。面向安全稳定分析业务的优点及不足分别表现在以下几方面。优点：计算分析所需数据量丰富，潮流计算所需的电源开机、电网一次设备投运状态及变电站负荷等电网结构和电网运行状态等主网信息均能够提供，基本可以满足计算分析业务需要。不足：难以实现安控装置动作逻辑模拟功能，原因是厂家多、装置量大而广，接口很难接入在线安全分析系统，较难实现实时校核安控策略对当前状态适应性的功能。WAMS系统包括PMU装置已经广泛应用于电力系统，应用最多的是系统运行状态监测和记录、故障录波；其次是用于基于实时量测数据的电网运行轨迹分析，如小干扰稳定分析和扰动源定位等功能。基于WAMS系统的稳定控制理论上研究的较多，用于安全稳定实际控制的成功案例几乎没有，究其原因首先是用于控制的信息传输机制欠缺，在建设设计阶段没有提出应用于控制的需求以及欠缺大量控制信息传输时如何处理的方法，WAMS系统只是定位于录波和数据存储，其正常运行时时滞可能很小，但通信链路检修状态下时滞可能长达数秒级，难以满足安全稳定控制信息对时滞、通道可靠性等方面的要求；其次是采用IP寻址技术，大量信息时存在网络阻塞问题。

2.3智能变电站

智能变电站发展的驱动力之一来自设备层面，节约人力和物力资源以及环境资源，提升变电站运行效率。与以模拟量量测信号为特征的常规变电站相比较，智能变电站信息化、网络化程度较高，变电器、开关等一次设备和电力系统自动控制装置二次设备状态参数和运行数据可采集、汇总的信息倍增，变电站包括自动控制、运维效率等业务在内的运行水平显著提升。从大电网安全稳定控制的角度来看，虽然智能变电站可以利用的信息容易获得、控制输出也更易实现，智能变电站的控制对象为变压器抽头调整等站内慢速过程的调整、低频/低压减载等电网安全稳定第三道防线设备的控制对信息通信时间响应性能要求不高。但电网安全稳定第一和第二道防线，对信息通信时间响应性能要求较高。智能变电站如果紧急控制期间出现网络阻塞或丢包等问题，将增加信息通信时延，对稳定控制效果不利[12]。

2.4控制保护专网原型系统建设经验教训和分析

国家863计划“提升电网安全稳定和运行效率的柔性控制技术”课题研究了大电网智能柔性控制系统，在华中电网成功进行了示范应用以及长期运行，华中跨区交直流协调控制系统工程具备9回直流和交流系统共70个信号的协调处理能力，除具备直流紧急功率控制功能外，还具备直流功率调制和直流阻尼调制等功能，验证了基于多源信息中转调度模式的跨区协调控制工程实施可行性，提升了电网运行效率和安全稳定水平[11]。图1为示范工程控制保护专网原型系统，站间流向为信息通道。在示范工程实施过程中的经验教训为：WAMS系统信息传输时滞长，难以满足广域控制对信息高速、可靠传输的要求；控制用信息通信系统多采用点对点形式，未实现信息联网，信息难以实现共享、利用率低；控制信息与调度数据网彼此孤立，难以实现联动。信息化是智能电网发展的重要特征之一，在配用电侧尤为重要，主网具备多源数据融合、满足多业务实时数据传输需求的信息通信系统是实现大电网智能分析与广域协调控制的基础。随着国家能源战略对特高压交直流发展计划中“四交、四直”的落实，大规模新能源基地及其送出工程的投入建成，以“三华”电网为中心的特高压交直流混联电网的“强直弱交”特征更为突出，大电网的安全、高效运行需要以更为灵活、可靠、高速的信息通信体系为基础的安全稳定分析及控制系统作为必要的保障。必须研究基于广域多源数据实时中转处理的稳定控制信息通信体系架构及具有可操作性的构建方案和运行控制措施，满足安全稳定控制实时性和可靠性的要求，解决不同安控系统信息的“孤岛”问题、原有WAMS系统时延至少数秒和难以承载海量实时信息传输问题以及连锁故障防御仍处于被动防御状态等难题。安控、WAMS、智能变电站及控制保护专网稳定控制性能和功能拓展性能比较如表1所示。

2.5控制保护专网实现思路及核心功能要点

从以上分析可以看出，与安全稳定分析控制相关的信息通信业务虽然能够满足当前电网的需要，但难以满足未来电网的需要，有必要建成面向电网安全稳定业务需要的控制保护专网。控制保护专网的建设要点是：实现信息通信流可管、可控，并可以管理安全稳定控制类设备的自动接入身份识别。从带宽及利用率、业务承载能力等方面来看，SDH/MSTP业务小范围用于安全稳定分析控制已是成熟技术，但用于应对大范围、大容量安全稳定控制信息交换其承载能力压力较大。需要考虑采用PTN技术，设备带宽达到1000M和10G，业务承载性能更好，实际成熟时应考虑优先采用[12]。此外，对于输电距离达到数千km或者对于通信时滞敏感场景，可以考虑载波通信技术，类似于股票信息交换技术也可利用，大量信息同时触发，可靠性也较高。

3控制保护专网关键支撑技术及应用前景

3.1关键技术

从未来适应高比例清洁能源消纳的电网发展形态以及电网安全稳定协调控制的需求分析，未来电网需要发展满足安全控制大范围信息交换、捆状多换流站间协调控制等方面的技术，发展基于控制保护专网的跨区大容量输电交直流电网协调控制技术，核心是实现原有安全稳定控制专网、调度自动化网、站域网等信通网的安全稳定控制保护业务数据融合，特征是具备信息传输通道和信息流的“调度”管控能力、管控多厂家信通和安控以及监测设备的标准化接入，适应我国电力市场化复杂运行条件、大范围和高比例间歇式清洁能源消纳等背景下的安全稳定分析与控制业务发展需要。主要关键支撑技术体现在以下几方面。

1）控制保护专网信息通信通道架构和信息管控及设备研制。主要研究建设控制保护专网组网技术路线及技术经济比较，制定控制保护专网安全防护、信息交换标准，研发信息通信硬件管控平台（核心芯片）、软件管控平台，研制适应控制保护业务数据转发模式的信通设备。

2）基于控制保护专网的交直流协调控制技术研究。研发适应更多直流信息交互、具备连续换相失败防御的交直流协调控制方法；借鉴运行方式计算数据安排的思路，研究结合实时信息等多源信息的跨区输电稳定特性、安控策略校核方法；研究基于多源信息的连锁故障主动防御技术，包括联络线振荡中心广域快解和振荡轨迹预测解列技术。

3）基于控制保护专网的安全稳定控制关键设备研制。研制监测与控制一体化设备，监测设备支持控制信号、支持物联设备信息处理、支持电磁暂态记录、支持控制设备自适应模块化接入，解决在役PMU录波性能不一致、对控制支撑薄弱问题；研制能够远程维护、支持多源信息接入的安控装置；研究与直流、安控设备信息交互的接入技术标准。

4）研发支撑全球能源互联网格局的信息通信架构及设备研制。研发支撑多业务并且信息安全符合防护要求的大容量、高性能信息通信技术，研制自适应安全身份识别和辨识等关键设备，突破PTN技术瓶颈。

3.2应用前景

控制保护专网建成后，能够实现控制与保护系统之间的信息交换，有利于相互之间协调；安控系统将具有感知电网运行趋势的能力，有助于安全与效率之间的平衡；调度自动化业务迁移至控制保护专网后，在线安全分析等高级应用数据质量等性能指标将得到提升；安控装置动作逻辑实现联网后将能够实现安控策略实时分析校核；交直流协调控制系统将具备更广域的控制能力，能够实现直流送端与受端联合多回直流相继长时间换相失败的交直流系统主动防御，控制保护专网应用前景广阔。

4结语

基于国家863计划项目配套跨区交直流协调控制示范工程成功经验，为适应我国未来电网发展形态以及全球能源互联网建设发展需求，提出了发展广域交直流协调控制技术的思路，重点建设控制保护专网，重点研发接入控制保护专网的新型安控装备和信通管控平台和设备，同时也需要实现针对跨区输电结合多源信息分析和控制技术上的突破。实现故障跨区影响传导的预防性协调控制，是一种适应于大电网发展趋势的跨换代技术，对于安全稳定控制保护技术的发展具有重大影响和示范作用。

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[10]卜广全.2014年“二〇八”科学会议:适应更高比例新能源接入的大电网安全稳定控制的一些想法[R].北京:中国电力科学研究院,2014.

[11]郭剑波,卜广全,赵兵,等.提升电网安全稳定和运行效率的柔性控制技术[R].2014.

第9篇：电力系统安全稳定分析范文

关键词：地方小电网；稳定运行；继电保护；自动装置

中图分类号：F407文献标识码： A

基金项目：四川省教育厅2014年自然科学科研项目（14ZB0228）。

1 凉山地方小电网现状

近年来，我国电力工业正处于突飞猛进的发展阶段，四川凉山电力资源作为西部电力的龙头，电网安全、稳定、可靠、经济、合理有序的运行，显得非常重要。因凉山地区历史的特殊原因，地方小电网大多是地方电力通过自我兴建、自我发展自由形成的。这种发展模式缺乏合理统一的规划，导致地方小电网布局不合理；受凉山经济发展的限制，电力设备配置相对陈旧落后；电力施工建设不规范，电力装置故障隐患较多；由于凉山自然资源分布不均衡性，部分县的农村还存在电源短缺现象，还有部分无电区存在；大电网的接入，地方电网设备、设施不能满足大电网安全稳定运行的要求。特别是电力系统继电保护及自动装置不能满足与大电网联网运行的要求，从而威胁大电网的安全稳定运行。为确保凉山地方电网安全稳定运行，使电力更好地为地方经济发展服务，保证电网安全、稳定和经济运行，是凉山地方小电网一个亟待解决的问题。

2 凉山地方小电网不稳定运行的原因分析

（1）输电线路过负荷或故障继电保护动作跳闸，引起大量负荷转移；

（2）由于地方工农业经济发展原因，负荷增长过快，系统无功不足而导致供电电压质量不合格；

（3）电网中继电保护和自动装置发生多次拒动作或误动作；

（4）发电机组动作跳闸，发展成稳定破坏事故；

（5）雷电对变配电系统侵害造成较大范围停电事故；

（6）输配电线路运行状态差：由于输配电线路建设时间较早，后期电网改造不足，导致倒杆断线的事故常常存在；

（7）输电线路下树木对线路的影响，可能发生短路故障或断线故障等；

（8）自然灾害或其他人为因素等造成电网不稳定运行。

3 电力系统稳定性破坏分析

3.1 影响电网稳定性的事故类型

影响电网稳定性的事故可分为两种: 一是可逆性事故，即电力系统受干扰后，能从一种正常工作状态过渡到另一种稳定或回到原来的工作状态。二是不可逆事故。即电力系统受干扰后，电力系统电压稳定性破坏、频率稳定性破坏等，导致电网发生较大面积停电事故。

3.2 电力系统电压稳定

电力系统的电压稳定性是电力系统维持电压于某一规定的运行极限之内的能力，它与电力系统中的电源配置、网络结构及运行方式、负荷特性等因素有关。在电力需求不断增加，受端系统不断扩大，负荷容量不断集中，而电源又是远离负荷中心的情况下，以及输电系统带重负荷时，会出现电压不可控制连续下降的电压不稳定现象。它往往由于电力系统电压的扰动（如发生短路，大容量电动机的启动，冲击负荷等）、线路阻抗突然增大（断开线路或变压器）、无功功率减小（断开发电机或无功补偿装置）或节点负荷的增大而诱发，使大量用户断开和大面积停电。

3.3 电力系统频率稳定

在电力系统稳态运行情况下，全系统的发电机出力和负荷（包括线损）是维持平衡的。在实际运行时，当电力系统出现干扰使发电机的总出力和负荷的总功率出现不平衡时，相应地将导致各发电机转速和频率的变化。在频率变化的初始阶段调速器和调频系统还没有动作，系统的平均频率将下降或增大，各发电机间将产生振荡；第二阶段发电机的调频系统以及负荷的频率调节效应，导致发电机有功出力以及负荷的变化，随着电力系统容量的增大，频率的微小偏移均将发生很大的有功潮流波动和调整，如果电力系统频率进行的监视和调节不够，就会导致系统频率的进一步恶化，这又将导致系统电厂出力的变化以及电动机负荷的变化，使得电力系统的出力和频率进一步变化，最终使系统走向频率崩溃，导致全系统大面积停电。

4 凉山地方小电网稳定运行解决对策

（1）对地方小电网进行稳定性分析，消除不稳定因素。由于地方小电网建设的分散性形成了地方小电网结构的不合理性，对地方小电网进行理论分析计算，为地方小电网改造提供理论依据。利用地方小电网改造消除不稳定因素，确保电网安全稳定运行。

（2）针对地方小电网存在很多影响电网稳定运行的隐患实施技术改造。如地方小电网所配置的开关设备大多是陈旧老化的开关，在事故情况下不能实现快速切除事故，可能将局部事故发展成为大范围事故。

（3）对地方小电网继电保护及自动装置进行完善和改造。地方小电网在建设初期大多是孤网运行，对输配电设施保证稳定运行的措施没有考虑，现与大电网联网运行，必须在技术措施上予以保证。在继电保护配置及整定上要充分发挥地方小电网继电保护及自动装置的作用。

（4）对于部分线路加装小电流接地系统保护装置。为保证低压线路发生接地故障时能快速查找接地线路，在变电所安装小电流接地系统保护装置，使值班运行人员根据接地线路发生接地信号对故障线路进行及时判断和处理。

（5）对于部分变配电所加装低频减载装置。为了防止系统发生频率崩溃事故，对负荷进行阶梯性原则自动减负荷，有效保证电网稳定运行。

（6）提高地方小电网的防雷能力。更换电网中阀型避雷器为氧化锌避雷器；对35kV架空线路加强进线段保护；对部分变电所及配电所重新进行防雷分析和保护。

（7）采取有效措施，提高电力线路抗灾能力。对部分长线路采取躲灾措施：在发生风雨、冰雪等特别恶劣天气，对部分较长的三级负荷线路实行拉闸停电；加强线路的维护检查力度，定期对线路进行巡查，发现隐患及时处理。

（8）加强人员的培训工作，提高运行检修人员的技术业务水平。当地方小电网发生不稳定运行情况时， 能正确及时采取措施消除不稳定因素，确保电网稳定性。

参考文献：

[1]周艳华.提高电网稳定运行能力措施浅析[J].硅谷,2010,(20):120-120