电力系统稳定及稳控措施系统配置探析

李阳

(四川省电力公司绵阳电业局，四川 绵阳 621000)

一、 电力系统稳定释义

电力系统的稳定指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。这已定义是IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组于2004年作出的，并依据电力系统的组成等因素将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定及频率稳定三个大类以及其他众多小类。

功角稳定指的是在电力互联系统中同步发电机收到扰动后仍能保持同步运行的能力。电压稳定是在给定的初始运行状态下，当电力系统收到扰动后系统中的全部母线能够维持稳定电压的能力，这一目标的实现依赖于电压负荷需求和系统向负荷供电之间平衡维持的能力。频率稳定是当电力系统遭受严重扰动时，发电和负荷需求呈现出大的不平衡时，电力系统依然能够保持稳定频率的一种能力。

这三大类别的区分从电力系统的不同侧面来体现了电力系统稳定中的各个重要环节，为我们实现电力稳定的维护提供着手点和确切的时间点。当我们综合分析电力系统存在的问题时，便会寻得电力系统安全的有效保障措施。

二、电力系统稳定的重要性

电力系统稳定，是安全用电的必然要求，是一种制度性的要求也是一种现实的需要。从制度和法律层面讲，用电安全是《电力系统安全稳定导则》的明确要求，它从电力系统受到单一原件故障扰动、受到较严重扰动和电力系统被破坏三个不同的损坏程度对电力系统用电安全和电力系统稳定等角度划定用电稳定安全的标准和等级。以法律法规的形式为用电系统稳定安全的保证提供一种支撑。而这也使得电力系统稳定的保证和稳定控制措施及配置的完善成为一种必然的要求。

另外，电力系统的稳定是保证高压和超高压用电和输电安全，实现区域内电力传输的安全也保证区域内生产和生活的持续发展。从生产的角度来考量电力系统的安全问题时，我们会更多的关注电力系统稳定对于生产的积极推动作用，会关注电力系统的故障给生产带来的负面影响。针对我国电网区域性的特点，以省、市为单位实现该区域内的供电用电，那么特定区域内电网的建设和电力系统的安全对其用电安全和持续用电的实现有着重要的影响。为实现这一目标，便要综合考虑区域内的地理人文环境，针对当地的实际建立科学完善的供电网络，并根据所需电力的功率等要求配置变压器和变电站等，保证该区域内所供电力是符合其生产和生活要求的，保证该区域内用电的稳定和安全。

此外，用电系统稳定的实现，对于供电企业和用电企业也有一定的积极作用。电力系统的稳定，能够实现对电网扩能的促进作用，改进发电侧电力市场某个时间段内出现的电源开进分布的不合理运行要求等情形。发电侧电力市场的竞争对电网的开机分布有着重要的影响，竞争态势的变化对于电网的适应性变化影响较大，这必然带来电网改建等成本的增加，而通过电力系统稳定措施来增加电网扩容能力，能够有效应对竞争带来的一些不利影响，提高电网运行的灵活性和适应性，降低电网运行成本的同时提高电力稳控措施配置的使用寿命。

三、电力系统稳控措施系统配置及分析

电力系统稳定的实现要有相应的稳控措施和配置保证，而稳控措施的实现首先要明确电力系统稳控的对象，并在此基础上探索稳控措施配置的完善。

1 电力系统稳控的对象

电力系统稳控，从组成部件来讲，首先是发电机的励磁控制。这一控制的两个主要目标是在改善系统稳定的同时满足发电机机端电压的调节特定。然而这两个目标却是相互矛盾着的，电压调节特性的改善带来的是系统稳定的动态性恶化。为实现矛盾双方的兼顾，通过对电压励磁系统的控制等措施来实现。

电力系统稳控的另一对象是原动机水/气门开度控制，也被称为调速控制，通过对电力系统内各个发电机组转速偏差的监测通过水/汽门开度调节器来调整改变原动机的输出功率，以实现原动机与发电机力矩的平衡，从而维持发电机转速的正常。通过这一调整控制过程保证电力系统的稳定和安全。

电力系统的稳控还包括对输电系统的控制，通过对交流输电参数的灵活控制实现对整个电力系统的控制。同时，为实现电力系统的稳定还应该加强对负荷频率的控制，通过对变化的符合的检测和控制，保证电力系统稳定的实现。

2 电力系统稳控措施

电力系统稳控的实现，要通过有效的措施保障，这些措施主要包括以下几个方面。

首先，要针对不同区域电网进行分析。针对某一特定区域的电网供电和用电情况分析其特点，并针对该电网的特点采取相应的稳控措施。如该区域的负荷、系统稳定水平、在国家电网整体中的地位和作用、电力来源和运作方式等具体分析，制定出有针对性的稳控措施和具体实施方法。如针对电源依靠外来时的大负荷稳定问题、用电高峰期的高负荷问题、电网稳定水平低的具体应对措施等。只有以当地的电网特点和用电实际分析制定出应对措施才能更好地实现电力系统的稳定。

其次，电力系统稳控措施的实现要坚持一定的原则。分析电力系统稳定问题时应该充分考虑继电器保护装置、重合闸、断路器等的使用操作在规定的时间内采取正确的动作；对于特定区域的分析要放在整个电网的环境下考量；计算分析应该符合相关法律法规的标准和等级规定；同时应该考虑到各种不利情形，在一般正常运行方式的基础上综合考虑各种极端状况，完善电网检修方式；对各种具体问题科学分析，采取相应措施。上述诸种原则要求的贯彻执行是实现电网稳定和用电安全的重要技术和制度保证。

最后，对相关数据的计算要科学准确。对于发电机、调整器、负荷等给各项参数和指数的正确记录和科学分析，为判定电力系统的故障和电力系统的安全提供正确的指向，从而能够及时准确的发现电力系统存在的问题并采取有效措施解决。

3 稳控措施系统配置

一个系统是由许多子系统通过科学的排列组合实现功能上的互补和衔接来发挥整体的作用。具体到稳控措施系统而言，是由主站、子站、和执行站等组成，并由信息和命令的传输通道来形成一个统一的控制系统，通过分层分区和分散的控制来实现对整个电力系统稳定的控制。在稳控措施系统中，主站主要负责收集全网的运行信息，并以全网的运行方式和参数作为其收集信息的分析依据，在分析的基础上做出决策判别，通过全网的传输系统将该种信息传达到个子站，子站和执行站依据传输而来的运行方式和策略表来分散控制，在分散控制中，子站检测电力系统故障类型和系统的运行状况，并依据控制策略性执行站发出具体执行命令如切机、其负荷等命令，执行站依据子站传来的命令具体执行。通过三者的密切配合实现对电力系统的就地实效的分散控制。

就稳控系统的具体配置而言要根据各地的实际情况来具体安排。对于稳控系统的主站设置地点一般应设在电网或者省级行政区域的调度中心，保证区域内的集中调度管理。执行站设置时应该考虑电网故障时需切机的电源、负荷等情况，考虑电网所经过地点的变电站设置及电压情况等，以此来确定其具体的设定点。对于子站而言，应综合考虑采集故障信息和断网运行状况信息的便利及与其他子站和执行站的链接状况等，选择合适的变电站作为稳控措施系统的子站来搜集相关信息。在具体设备的采用上，考虑已有设备可使用情形，并根据稳控措施配置的各项标准指数改进原有设备或者优化其系统结构，从而降低建设成本。在子站和执行站的分布上要考虑负荷切除的重要性和集中度问题，避免执行中出现的各种片产。传输通道的保证要对该线路的畅通和传输材料的选择严格把关，保证信息传输的速度和效率。

通过这样一种系统性的检测和传输通道的建设，命令传达和具体执行的分离能够及时有效的解决某一特定区域内存在的故障或者扰动带来的影响，以保证电力系统的安全。但是该种目的的实现，需要设备的先进性要求，也需要技术和人员的配备。在电力系统稳控措施系统作用实现的过程中，我们还要关注于稳控设备的及时更新和系统的及时升级以适应变化的供电负荷和系统安全的需求。当我们更多的将电力系统稳控问题抽象到一个大的系统里来运行，对于具体问题个别分析解决的时候，我们的稳控措施系统的作用也便得到了充分的发挥。

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