电网安稳装置原理以及应用

1. 北美大停电的事故教训

　　1.1 电网缺乏科学统一的规划，没有形成合理的网架结构电网电压等级多，网络结构复杂，电磁环网交错，事故时很难实施有效的控制和解列措施。

　　1.2 电网建设滞后，网络输送能力不足，系统备用下降在过去10年中，美国电力需求增长了35%，而输电能力仅提高了18%；美国的高峰备用已由1990年的20%下降为2000年的10%。

　　 1.3 电网没有统一的调度中心，管理上缺乏有效协调机制美国电网采取分散的管理模式，每个电网管理上相对独立，运行没有统一调度，事故时缺乏统一指挥。3 000多家电力公司的电网互联形成北美庞大的电力系统，但他们的调度和管理则各自为政，法律上负责电力管理的美国能源部却难以协调全美电力，作为行业组织的北美电力可靠性委员会仅有权制订技术标准，而无权惩罚违规操作。

　　1.4 各电网公司为降低成本，对高压输电线路未进行正常的维护美国电网曾因未及时清理输电线路通道内的树木而引发事故，这在1996年西部大停电事故中已暴露，今年再一次成为事故的导火线。

　　2北美大停电事件给我们的警示

　　2.1 必须加强电网的总体目标规划，确保网络结构的合理性只有统一规划目标网络，才能优化电网结构，做到电源与电网协调、送端与受端协调、有功与无功协调；只有统一规划目标网络，才能输配电网络协调发展，二次与一次同步；只有统一规划目标网络，才能建设合理的网架，为电网安全稳定打下物质基础；只有统一规划目标网络，才能取得电网投资的效益。

　　2.2 必须适当加快电网发展虽然通过近几年的电网建设，220 kV网架大大改善，但2003年夏季持续高温干旱时所暴露出的因网络薄弱而出现的过载、限载、停电现象，实实在在告诫我们：加快发展电网，刻不容缓。

　　2.3 必须实行电网的统一调度、统一管理统一调度、统一管理并不是垄断，而是电力安全所需，是法律、法规所赋予的发、供、用各方必须共同遵守的准则。对电网统一安排运行方式，对涉及电网安全的继电保护、自动装置等进行统一管理，才能保证系统的安全稳定运行和事故时及时正确切除故障，防止事故扩大。

　　2.4 必须保证电网信息的充分性和安全性在事故情况下（特别是大面积停电时），只有掌握了充分可靠的信息，才能对电网的恢复处理做出正确的判断，因此必须建立电力系统的信息系统（包括大中用户的需求端信息反馈）。

　　2.5 必须建立相应的反应灵敏、高效统一的电力应急处理系统要进一步完善突发事故处理预案以及电网瓦解后黑启动方案，开展反事故演习（必要时，会同重要用户参加），提高事故处理能力和反应速度，为国家安全、社会公共安全提供保障。

　　2.6 必须加强电网关键设备的技术监督与安全评估要强化保电网稳定的"三道防线"（第一道防线为继电保护装置，第二道防线为联切远切和低周减载，第三道防线为解列装置），切实加强设备运行维护，提高电网安全稳定运行水平。

　　2.7 必须加强与用户的安全管理沟通电力用户应按照电网的统一安排维护好本侧低周或低压减载等稳定装置，用户发生的重大电力设备事故应及时向电网通报；电网要科学地引导用户在高峰负荷时段合理避峰和错峰用电，要求重要用户随时维护好保安电源。

　　2.8 必须加强有关电网安全稳定技术的研究与应用

　　3.我国南方电网频率特性

　　南方电网稳控策略中假定，如故障后种种措施导致系统频率可能跌落到49. OH：以下，则切除部分负荷以恢复系统频率，以使恢复后电网较坚强，使调度员较易恢复系统频率到49 . 8Hz以上。否则，调度员要将南方电网这样大而复杂的电网的频率由49.0Hz恢复到49 . 8Hz以上，有较大难度，且也必不可少地需要手动拉负荷，还可能需要较长时间，在此时间内系统抵御任何冲击的能力都较低。

　　4.广东电网切负荷地点的影响由于2004年南方电网直流组合故障可能切除广东负荷，有如下两个问题为人关心：

　　1）广东切负荷地点对切负荷量有无影响

　　2）广西在严重故障时切除部分负荷是否可减少广东电网切负荷量，计算表明：严重故障下为维持南方电网电压稳定，主要是西电东送通道电压，切负荷地点不同效果有一定差别，具体说来是江门、佛山稍好，广州、深圳次之，东莞又再差一点，汕头地区最差。但差别不是太大。如考虑严重故障时电网的频率恢复（如要求恢复到49.5Hz），则各地区基本无差别（切江门、佛山虽可少切部分负荷保住系统电压稳定，但同样需切到和东莞、汕头地区差不多的负荷以恢复频率）。加上计算策略表时切负荷都是分散到各地区切，所以计算出的切负荷量能适用于切负荷地点不同的情况。

　　计算还表明：严重故障时，切广西负荷效果比较差，虽然理论上讲切广西负荷有利维持西电东送通道电压。如丰大计划送电方式下，如发生三回直流同时闭锁的情况，在贵州切机13701ViW、天生桥地区切机15001VIW的情形下，如切广东负荷1700MW可保持系统稳定；切广西17001VIW不能保持系统稳定；切广西1700MW负荷后，广东仍需切除1300MW.才能维持系统稳定。可见，切广西负荷并不能有效减少广东切负荷量。

　　5提高电网频率稳定的措施

　　5.1电网稳定装置的原理目前比较先进的是利用全球定位系统（GPS）实现了信息，特别是发电机工作状态的高精度同步采集。利用人工智能原理实现了电网稳定分析与控制决策的快速自动智能计算。利用能量管理系统（EMS）中在线实时信息实现了系统的稳定性的预测和控制。研究人员还提出了有效的电力系统自适应控制机制和基于实时参数辨识的自适应辅助励磁控制策略，显著提高了控制系统的稳定性。针对严重危害大型汽轮发电机组安全运行的机电耦合轴系扭振问题，在分析轴系扭振产生机理的基础上，采用人工智能最新成果开发了用于对汽轮发电机组轴系扭振进行故障诊断的专家系统，该系统的正确预报能有效消除电网安全的潜在事故，为中国大电网的安全生产提供可靠的技术保障。

　　5.2确保广东电网可靠供电的措施与对策

　　（1）统一规划，协调发展应结合广东国民经济与社会发展规划、国家与省“西电东送”通道建设规划，做好广东省电网的统一科学规划，做到电源、输配协调发展。

　　（2）加大政府支持力度，为电网安全管理提供法律保证加大执法力度，对破坏、盗窃电力设施的行为进行严厉打击；为电力工程项目建设提供宽松的环境；积极协调解决电力企业、用户间的矛盾。

　　（3）加强三道防线建设要维护好一、二次设备，对事关电网稳定的重合闸、备自投、低周、联切与远切装置进行适时校核，确保可靠运行，防止保护误动扩大事故。

　　（4）建立完善电网大面积停电事故应急处理机制一要制定完备的电网黑启动方案，并进行适当预演，提升调度员的处理水平；二要由政府牵头，统筹考虑电网、发电、社会、用户各环节，保证机制的协调运转和快速反应；三要充分利用信息化手段，完善电网安全预警监测体系。

　　6结束语

　　以上是安全稳定控制策略及实施方案中考虑到的一些问题，希望能抛砖引玉，让广大电力行业的专家提出改进意见，以让广东电网的安全稳定控制系统能更好地为广东电网服务。特别要说明的是，虽然安全稳定控制系统考虑了很多方面，但它不是万灵药，不能包治百病，总有一些事先未想到的故障可能发生，部分故障系统不能维持稳定的根本原因是故障持续时间太长，根本的解决办法是各种设备都能正确动作，保证故障在最短的时间切除。南方电网的安全稳定运行建立在全体员工的的辛勤劳动基础上，规划人员规划出最合理的电网结构，设计人员考虑周全、设计回路正确，运行人员维护各种设备都在正常状态，减少故障几率，减小设备拒动误动发生的可能性。

　　电网安全关系国家安全、社会公共安全，电网安全需要政府、电网、电厂、用户等各方协同参与，承担各自相应的责任和义务。