大電網穩定控製係統中幾個問題的探討

時間:2011-05-25 08:39 來源:未知

　1引言?

　　隨著三峽工程與全國聯網、電力市場與電能交易、電力環保等新形勢的出現，對電網安全穩定運行與控製的要求越發顯得重要。在我國，許多傳統的就地控製模式，如簡單的線路故障聯鎖切機、切負荷由於其技術性能落後、經濟性差等缺點已越來越不適應現代大電網的安全性與經濟性的要求。近年來許多區域穩定控製裝置的研製與投入使用在一定程度上緩解了大電網穩定運行控製的壓力，但也隻能兼顧電網的一部分，無法從全局上對電網進行協調控製。隨著快速穩定分析方法的發展及計算機、通信技術的不斷提高，使基於大係統理論與分級遞階與分散控製理論的大電網穩定控製係統的研製開發成為可能。本文結合作者參與研究開發的穩定性實時觀測與控製係統的實際，針對大電網穩定控製裝置開發中的幾個問題談了自己的看法。?

　　2大電網穩控裝置的特點與要求?

　　2.1整體特點?

　　大電網穩定控製需要大量的網絡結構與運行參數，高速可靠的硬件平台與通信通道，快速準確的穩定分析軟件以及合適的控製策略。目前，大電網穩定控製裝置的開發與實現具有以下特點：?

　　1)控製對象仍以功角穩定問題為主，但帶有電壓越限等輔助功能；一般都采用集中管理、分區控製的模式，如圖1所示，這樣既有利於實現協調控製，又可保持各區域子站的相對獨立性。?

　　根據電力係統穩定控製，尤其是大電網穩定控製中控製速度快、信息量大、跨地域範圍廣的特點，一般都采用開環預測控製，且多為離散控製(如切機、切負荷、電氣製動、快關等)，如圖2所示。圖中控製量?u=p(m,x0)(1)?式中m為擾動信息；x0為基準狀態信息；p為控製算子，其內涵反應了預測及按補償原理實現控製作用的三種方式，即離線預決策實時匹配；在線預決策實時匹配；在線實時分析決策［1］；

　　3)出於可靠性與經濟性的考慮，一般考慮將穩定控製裝置與EMS、MIS等接口的可能性，充分利用豐富的數據資源與已建成的通信通道；合理利用已有的常規穩定裝置及區域穩定控製裝置，避免資源與設備的浪費；?

　　4)技術上借鑒微機保護與SCADA中成熟的數據采集、故障辨識與數字濾波等技術；借鑒靜態安全分析中較為成熟的狀態估計、預想事故、靈敏度分析等技術；預想事故分析部分采用快速穩定分析方法，如改進後的SBS法、各種直接法、人工智能、基於GPS外部觀測的預測方法等，以試圖從根本上解決穩定控製快速性要求的前提下，滿足準確性與穩定裕量的要求。

　　2.2對區域子站的要求?

　　在大電網穩定控製係統中，區域子站起著承上啟下的關鍵作用。在未能很好地解決控製中心與區域子站的實時通信問題之前，先著重考慮區域子站以使其“保一方平安”是很重要的。從當前技術條件及運行調度人員的要求角度出發，一個自動化程度較高、開放式、功能較齊全的區域穩定控製裝置應具備以下功能：?

　　1)基於GPS的高精度、快速的數據采集係統與準確無誤的穩定措施執行機構：這是實現穩定觀測與控製的基礎。數據的可靠性是其首要問題；而在具體的穩定措施執行點，還應該根據當地工況進行適當的校核。?

2)可擴展性、可維護性好、開放靈活的對策表管理係統，具體體現在以下方麵：?

　　◆當本區域內出現線路擴建時，穩定監控係統從硬件到軟件應能較容易地隨之擴展；◆當需要修改對策表時，在修改權限的限製下，可從本地/遠方靈活地修改，以使當前的穩定對策最大程度上地符合實際情況；?

　　◆采用可移植性好、代碼效率高的編程語言；采用模塊化設計或(分布式)組件技術；運行模塊與維護模塊應既相對分離又相互關聯。?

　　3)較為合理、完善的穩定啟動判據，準確快速地判斷故障線路、故障相別、故障類型，有條件的廠站還可根據采集的開關量實現基於關聯矩陣的電網拓撲辨識，為基於快速積分法的在線準實時穩定計算提供實時網絡拓撲；?

　　4)實時的圖形化監視界麵，帶有事件順序記錄、實時/定時打印、實時波形、語音報警等功能，甚至有故障錄波係統，以便於事故後分析；?

　　5)完備、冗餘式的通訊：通過對載波、微波、電話線、Internet、SPDnet等多種通訊方式的支持與實時切換，確保區域子站與控製中心的通訊通道通暢無阻。?

　　6)適當條件下可將電壓穩定監控、頻率穩定監控功能集成進來，並可通過電力企業綜合總線(UIB)與EMS中的SCADA/DTS、電力市場係統中的動態安全評估聯係等相聯係，形成一個更加完整的係統。?可見，新的環境與條件下的區域穩定控製係統是一個典型的以數據處理為中心的多任務、多功能，開放靈活的監控係統。不管是采集數據的判斷辨識、對策表的管理與實時查找，還是實時生成報表、打印、事件順序記錄，都要求係統具有較強的數據處理、存儲等功能。當然，這是在把在線計算的任務交給控製中心的前提下的。?

　　3穩定控製裝置起動元件的選擇?

　　對於大電網而言，當可靠性得以保證的前提下快速性就成為關鍵因素，這集中體現在對穩定控製裝置啟動元件的選取上。從原理上啟動元件的選取既可以采用各相(序)電流、電壓或功率突變量元件等模擬量來實現，也可以根據保護的動作信號及斷路器出口信號等開關量來實現。前者廣泛應用於微機保護中，技術較成熟可靠，速度快，但數據量較大，且有其自身的保護算法、濾波、PT、CT斷線等問題。後者數據量小的多，而且“N－1”準則下的各種情況(如發電機、線路、電纜、變壓器的退運)可直接反應為開關量的變位，因此和事故預想分析(支路開斷、發電機開斷)接口簡單；缺點是拒動、誤動問題，且當考慮“N－2”準則時需要考慮多種運行方式，特別是對於500kV變電站(常采用3/2接線方式)，各種運行方式組合較多，需要采用關聯矩陣的方法。?由以上的分析可看出：在穩定控製這種對可靠性與快速性要求甚高的場合下，將模擬量啟動元件與開關量啟動元件相互結合，以一方為主，相互校驗與補充也許更可取。比如若以模擬量啟動元件為主，可以用適量的開關量信息(如保護出口信號)辨別故障區間等；而以開關量啟動元件為主，則可以利用適量的模擬量(如零序分量)區分兩相短路與兩相短路接地。另外，一種基於PEF理論，以不平衡功率積分作為穩定控製啟動判據［11］也值得注意。?

　　4穩定控製裝置的實現模式?

　　4.1區域子站的實現中的幾個問題?

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