第32卷增刊1电网技术V ol.32Supplement1 2008年6月Power System T echnology Jun.2008文章编号：1000-3673（2008）S1-0029-05中图分类号：TM712文献标识码：A学科代码：4704054
一种新颖的电力系统实时紧急控制方案
王俊1，王建全2
（1．上海电力公司市东供电公司，上海市浦东区200122；
2．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027）
A Novel Real-Time Emergency Control Scheme for Power System
WANG Jun1，WANG Jian-quan2
（1．Shidong Electric Power Supply Company，Shanghai Municipal Electric Power Company，Pudong District，Shanghai200122，China；2．School of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou310027，Zhejiang Province，China）
摘要：总结了基于策略表形式的电力紧急控制系统的研究和发展现状，提出一种实时决策、实时控制的电力系统紧急控制方案。该方案实时采集故障前、故障期间及故障清除后短时间内系统的功角、有功功率等信息，利用这些信息通过最优参数选取算法将原系统在线动态等值为简单系统，并在等值系统上进行暂态稳定预测和分析，进而搜索最优控制策略。仿真结果验证了该方案的实时性、准确性和可靠性。
关键词：安全稳定；紧急控制；在线实时决策；最优参数选取；相量测量单元(PMU)
0引言
随着电力系统规模的不断扩大，电网结构日益复杂，单机容量进一步提高，区域间联络线和远距离大容量输电系统不断出现，由此而引起的电力系统安全问题日趋严重。为保证电力系统安全稳定运行，除了要合理优化电源、加强电网建设，安装安全稳控装置也成为防止系统出现大的灾变事故的有效手段[1-3]。
作为第二道防线的紧急控制是指电力系统由于扰动进入紧急状态或极端紧急状态时，为防止系统稳定遭破坏、运行参数严重超出规定范围以及事故进一步扩大引起大范围停电而进行的控制[2]，如切机、快关汽门、电气制动、切负荷等。紧急控制不仅能以较小的控制代价维持系统在严重故障后的安全稳定性，而且能提高某些输电线路的传输功率甚至使其接近静态稳定极限。因此研究和实施相应的暂态稳定紧急控制措施不但可以提高系统运行的可靠性，而且可以产生直接的经济效益。
本文综述了目前紧急控制的研究成果和工程应用情况，结合较成熟的相量测量技术和在线动态等值技术，提出一种实时决策，实时控制的电力系统紧急控制方法，并用IEEE算例进行了仿真验证。
1紧急控制系统研究和应用现状
根据装置的组成和分布范围可将目前的紧急控制系统安稳装置分为就地型和区域型。电力系统是一个复杂的大规模非线性系统，地理分布很广，而紧急控制又要求控制速度非常快，一般要求动作时间不大于0.3~0.4s，否则将无法维持系统稳定或需要花费较大的控制代价。为使紧急控制系统同时满足控制精度和速度的要求，在实际工程中通常采用控制策略表来确定控制决策。根据策略表的形成方式不同，目前的稳控系统分为2种类型：①离线决策、实时匹配型；②在线预决策、实时匹配型。文献[4]介绍了我国最早完成的实用化的离线决策安全稳定控制系统。文献[5]提出了在线预决策的紧急控制系统框架。文献[6]完成了基于扩展等面积准则(extended equal-area criterion，EEAC)的在线预决策暂态稳定紧急控制系统。
传统的离线决策、实时匹配方式离线计算工作量大，适应电网运行方式变化的能力差，且由于离线制定控制策略是按最严重情况考虑的，具体实施时容易过量，并可能发生失配[2]。但是在我国目前的调度自动化水平下，离线决策仍是不可缺少的控制方式。具体工程如日本东北电力公司的BSPC系统、华北神头地区的区域性安全稳定控制系统、东北辽西稳定控制系统、福建的WLK-1型微机联切控制系统等。
在线预决策是基于当前工况给出预想事故，其
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策略表规模比离线决策要小的多，失配情况也大大减少，具有良好的应用前景，是未来稳控系统发展的方向，也是目前条件下唯一可应用于工程的准实时紧急控制方法。近几年来，国电自动化研究院/南瑞集团对在线准实时预决策系统做了比较深入的研究。文献[6]介绍的OPS-1紧急控制系统实时量测当地的电网电气量，结合EEAC和区域稳定控制装置，可在线生成最佳控制策略。国外方面，文献[7]提出了基于详细模型进行在线暂态稳定计算的紧急控制系统，并在日本中部电力系统投入应用，但是其仅适用于有简单切机措施的特定系统。文献[8]将局部能量函数法和同步相量技术相结合，将发电机组的角频率与系统惯性中心角频率之差与离线计算得到的临界角频率进行比较，以此判断是否切机组，但文中只是研究特定电厂是否应该采取控制措施，没有说明如何选择控制量的大小，且离线计算的临界角频率很难准确地适应不同的系统运行方式和故障情况。文献[9]利用混合法来评估电力系统的稳定性，综合了文献[7]和[8]的优点，既可以处理多摆失稳和多群摇摆情况，又能够给出稳定裕度信息，若能解决计算速度和稳定裕度的准确计算问题，将可应用于实际工程中。
随着计算机技术、测量技术、通信技术的发展，近年来国内外提出不少实时分析、实时决策和实时控制的算法。文献[10]提出一种基于相量测量单元(phasor measurement unit，PMU)利用EEAC进行在线暂态稳定预测和分析的实时控制方案，但是该方案难以准确整定识别临界机群(critical cluster，CC)的复合判据定值，且利用最小二乘法对
e
P-δ曲线进行预测的可靠度不高，并且采用广义预测控制理论对控制量进行优化在工程中难以满足时间上的严格要求。文献[11]采用相量测量技术来跟踪事故后系统的状态，并修改继电保护的定值实现自适应保护，该工程应用于佛罗里达与佐治亚州的500kV联络线上，主要是由于这两个地区之间的振荡特征可以等值为2机模型。文献[12]基于此工程提出在没有先验系统降阶模型时用外推法(文中的CEI法)来预测系统的稳定趋势，并指出当在线的降阶模型规模较大、难以实时计算时，可用离线训练的决策树[13-14]等模式识别[15]方法得到系统的未来动态行为，其仿真实验表明2机等值系统更适合在线实时计算。
电力系统最理想的控制方案是实时决策、实时控制，这需对故障和工况进行实时测量并计算控制策略，要求计算速度非常快，收集信息、计算、控制的过程需在几百毫秒内全部完成，不需事故前计算并能够完全自动适应电网的变化。但是受算法和技术的限制，且实时决策系统无法对控制效果进行评价，理想方案目前尚不能应用于复杂电网。但随着现代全球定位系统(global positioning system，GPS)技术、通信技术、数字信号处理技术、人工智能技术以及计算机网络技术的发展，若能在线实时快速地对外部系统进行等值，在有限时间内算出控制策略并加以实施，理想方案就可以得到实现。
2基于动态等值的实时决策
2.1控制装置与PMU的布置
基于GPS的PMU在电力系统中的应用[16]促进了大电网广域测量/监视系统的形成和发展。
本方案需要采集电网中某些重要电厂稳态和暂态状态量，包括故障前、故障时、故障清除后本地电厂和参考电厂的功角量、关键母线上的电压电流相量以及由此计算出来的传输线功率和保护动作信息。这些信息量由PMU装置实时采测。发电机功角的暂态测量对在线等值的准确性影响较大，采用直接法测量可得到较为精确的功角值。除PMU 采测的数据外，系统其他变量(如总负荷量、总惯量、无功补偿装置地点等信息)也对等值系统有较大影响。本方案拟采用能量管理系统(energy management system，EMS)获取这些量，因为这些量不会经常发生突变。
如图1所示，在本地电厂G1和外部电网的参考电厂G2(如需等值为3机系统则需有G3)装设PMU 装置，并通过光纤通道相连接，由本地稳控装置集中处理信息，进行实时决策和控制。对于远距离大容量输电电网，参考电厂通过离线仿真选取，通常在各种运行方式下不同故障类型(本地电厂出线故障)时选出外部电网与本地电厂失稳的机组，这些机组比较固定，可以是1个或2个。本方案的主要工
外部
等值电网
GPS 稳控装置光纤通道
PMU
本地电厂
G1G2
参考电厂
G3
参考电厂
δ
PMU
δ
P
δ
GPS
图稳控装置及MU配置图
1P
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31
作是等值过程，采集到G1传送功率及稳态时G1和G2(G3)的功角后可以进行静态等值；采集到故障方式及故障过程中的暂态功角后可以在静态等值的基础上进行动态等值，以保证功角轨迹和原电网一致。以上等值过程都是对发电机模型内部参数和输电线参数的等值。
等值后的系统见图2，图中的G1、G2、G3都是等值后的电厂，由若干同调发电机组成，同时系统的负荷和传输线路参数也做了等值，它们之间的稳态方式和故障后的功角轨迹与原系统保持一致。
参考电厂P Q
P
G2
δ
δ
P Q
P Q
P
P
参考电厂G3
本地电厂
G1
图2等值系统示意图
2.2动态等值的数学描述
等值后的系统(单机–无穷大系统、双机系统或2机以上系统)要求能完全反映故障前的运行方式、故障方式、故障清除后的运行情况。以等值2机系统为例，当发电机模型采用经典模型时可将动态等值描述为如下的最优参数选取问题[12]。
设静态等值时的容许参数集为
L L l l L L L L L L l l l {,,,|,
,,i i i i i i i i S P Q X B P P P Q Q Q X X X =≤≤≤≤≤≤l l l ;1,2}
B B B i ≤≤=(1)
式中：Li P 、Li P 、L i Q 、L i Q 分别为等值系统负荷有功、无功的最大和最小取值；l X 、l X 、l B 、l B 分别为输电线的电抗、电纳的最大和最小取值。
设动态等值时的容许参数集为{,,|,di Ji i di di di D X T L K X X X ′′′′=≤≤,;1,2}
Ji Ji Ji i i i T T T LK L K LK i ≤≤≤≤=(2)
式中：di X ′、di X ′、Ji T 、Ji T 分别为等值发电机暂态电抗和惯常系数的最大和最小取值；i LK 、i LK 分别为它们的最大和最小取值，则1i LK 为感应电机负荷的比例成分系数。
因此，对一个动态电力系统，需要寻找最优系统参数,S D ∈∈，使下面的目标函数取极小值。
00
2
()d p
t t e t
L t δδ+=∫(3)
s.t.2L ine Line0()P P ε≤(4)
式中：0t 为故障开始时刻；p t 为故障清除后短时间内(比如100ms)的某时刻；e δ为等值后本地发电机的相对功角曲线；0δ为PMU 测得的相对功角曲线(需考虑延时)；L in e P 为等值系统稳态时传输线的功率；Line0P 为稳态时传输线上测得的功率；ε为允许误差。式(3)用来保证等值系统的功角曲线在0p t t +时间段内和原系统的功角曲线一致；式(4)用于约束等值系统在稳态时传输线功率和原系统一致。
对于动态电力系统，式(3)(4)描述的优化问题实质上是带微分代数方程组约束的数学规划问题，难点在于计算目标函数的梯度。本文采用文献[17]的最优参数选取算法求取式(3)的梯度，再利用非线性规划内点法求解此类最优参数的选取问题。在线动态等值是本方案的关键技术，其数学模型包括了系统故障前、故障时、故障后3个时间段内信息的约束，从而使等值系统很好地保持了原电网的动态信息，更由于本方案所适用的特殊电网具有相对稳定的失稳模式，这些都保证了原电网的动态模式不丢失。
2.3暂态稳定预测和控制
对于等值后的系统，我们可以进行暂态稳定预测和控制。系统的暂态稳定性通常可根据发电机转子间最大相对摇摆角δmax 是否超越阀值来判断。当判断系统将失稳后需采取紧急控制措施。因系统已简化为2节点或3节点，计算一次暂态稳定
的时间将大大减少。即使采用穷举法来搜索控制策略，所花时间也能满足实时决策的需要。本文采用
穷举法计算控制策略，切机台数可由策略直接给出，避免了由计算切机量归整来确定切机的过切行为。当然也可以使用等面积法则计算切机量。具体采取的措施是对本地电厂(送端)发电机组进行快关汽门、切机等，对受端电网的切负荷量则可根据具体的可切负荷分布而分配。
实时紧急控制方案流程如图3所示，当预测到系统暂态稳定时，应继续监视捕获系统故障信息，以提高实时性。
3仿真计算
在IEEE-39节点系统[18]上对本方案进行了大量
实验。下文分别给出系统稳定和不稳定2种情况下
的仿真结果。图为等值成机系统后的电网结构。
s d 42
32
王俊等：一种新颖的电力系统实时紧急控制方案V ol.32Supplement 1
电力系统捕获监视故障信息实时测量传输数据在线等值系统暂态稳定预测是否稳定？实时计算控制量
实时控制
Y
N
图3
实时决策、实时控制流程
BUS-38
BUS-39
图4
等值后2机系统结构
（1）仿真实验1。IEEE-39系统中38节点通过29节点至26节点双回线向外部输送功率，假设其中一回线在距离26节点母线10%处发生三相永久接地短路，两侧保护在0.08s 时动作，该系统保持暂态稳定。若采集故障清除后120ms 内的数据，利用200ms 的功角轨迹可以等值出两机系统，如图5所示。从图中可以看出等值后两机系统的功角曲线不但在0.2s 内和实际曲线完全拟合，而且在1.5s 内两者也几乎相同，即等值系统可以清晰准确地反映系统故障后第一摆的情况。
实际功角曲线
等值功角曲线
20601001200.0
1.0
2.0
3.0
t/s
δ/
(°)图5仿真实验1(IEEE-39系统稳定)
（2）仿真实验2。提高38节点的出力至8.9(标幺值)，发生同实验1的三相永久接地故障，该系统失去暂态稳定。同样采集200ms 的功角轨迹，等值为两机系统，如图6所示，等值系统准确地判断出系统失去稳定。在程序中38节点作为等值电厂，我们假定它由5台同调发电机组成，这5台机组具有相同的功角摇摆曲线。在两机等值系统上搜索到控制策略为切1台机、切10%的负荷可保持系统稳
实际功角曲线
等值功角曲线
2000
0.0
1.0
2.0
3.0
t/s
δ/
(°)040006000800010000
图6仿真实验(I 3系统失稳)
定，考虑计算延时、传输延时和控制实施时间，在0.32s 紧急控制实施完毕。将此策略代入原系统进行校验，结果是正确的。
图7为实施紧急控制策略后IEEE-39系统发电机功角最大摇摆曲线和等值两机系统的功角曲线对比，可看出实施控制后的IEEE-39系统能保持稳定，并且在第一摆时间内和等值系统有相似的规律。
50
1001500.0
0.4
0.8
1.2 1.6
2.0
δ/
(°)0实际功角曲线等值功角曲线
t/s
图7
实施紧急控制前后功角曲线对比
仿真实验从等值到策略实施的延时为135ms ：10ms 为采集和传输延时，60ms 用于等值计算和控制策略搜索(P41.7GHz 计算机)，15ms 为发送控制命令的传输延时，50ms 用于控制实施时间(切机切负荷)，加上120ms 的获取故障清除后数据得时间和80ms 的保护动作时间，总延时为335ms ，满足暂态稳定性控制在扰动发生后200~400ms 内执行控制措施的要求。随着计算机速度的不断提高，计算耗时也将降低。另外如果取得故障清除后100ms 的数据后，再通过线性外推法预测100ms 的数据(仿真验证预测数据可以达到3%的精度)，则可以大大减少数据采集所消耗的时间，从扰动到控制措施执行的总时间可少于300ms 。
4结论
目前电力系统的稳控方案大多数是基于策略
表的，实际工程应用以离线计算策略表为主，将不可避免出现失配的情况，可能给薄弱的电网带来难以预计的灾难。本文提出的实时紧急控制方案使得大容量远距离输电电网能避免失配情况，并能准确快速地预测暂态稳定性，计算出控制策略。该方案基于目前较成熟的PMU 、EMS 、功角测量和光纤高速通信技术，只需采集少量的系统信息和实时功角数据，利用最优参数选取算法等值故障清除后的系统即可进行暂态稳定预测和控制。仿真实验验证了本方案的实时性、准确性和可靠性。将本方案应用于区域电网时安稳装置之间的配合协调仍需进一步的研究。
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收稿日期：2007-12-02。
作者简介：
王俊(1980—)，男，硕士研究生，主要从事电力系统稳定控制的研究，E-mail：kentywang@https://www.doczj.com/doc/a611941348.html,；
王建全(1963—)，男，博士，副教授，主要从事电力系统稳定控制的研究。
（编辑李兰欣）
SSE520系列频率电压紧急控制装置既可用于电网频率电压异常需要紧急控制的场合，如低频低压减载或高频切机等；还可作为一个终端执行装置，执行远方跳闸命令或区域稳定控制系统送来的切负荷、切机命令。该装置结构紧凑，采用模块化设计、通用性强，可以适用于电网电压频率紧急控制、系统解列、切机切负荷等场合。主要功能配置 1、减载功能：当地5轮低频低压减载的判别及出口；具有滑差加速、滑差闭锁功能； 2、切机功能：当地3轮高频切机； 3、远方功能：具有通信接口或远方跳闸接点输入，可执行远方跳闸命令或减载命令； 4、测量功能：可同时测量两段母线或两条联络线的电压、电流、功率、频率、功率方向等， 电力系统紧急控制是指在电网事故状态下，由于系统内部电源与负荷功率失去平衡，系统频率与电压将发生较大幅度的变化，尤其是在有功缺额、无功缺额或两者均不足而导致系统的崩溃事故状态下，为了保证主系统的安全运行和对重要用户的不间断供电（包括发电厂本身的厂用电）而进行的切负荷、切机和解列控制。 频率和电压是电力系统运行的两个最重要的指标。电力系统的频率反映了发电机组所发出的有功功率与负荷所需有功功率之间的平衡情况。 电压频率紧急控制的装置，这种装置能快速测量频率、电压及变化率, 区分出短路故障, 判断出系统内功率缺额的大小。一旦电力系统出现不稳定它能快速切除接近于功率缺额的负荷,抑制系统电压频率的快速降低,保证电网安全并保障一些重要用户的供电质量.
DPY-3x 频率电压稳定控制装置 功能特点 ·测量安装点母线的频率、电压以及它们的变化率 ·用于频率、电压紧急控制，具有低频、低压、过频、过压等频率电压控制功能 ·在电力系统由于有功缺额引起频率下降时，装置自动根据频率降低值切除部分电力用户负荷； 在有功功率过剩出现频率上升时装置自动根据频率升高值自动切除部分电源，使系统的电源与负荷重新平衡。 ·当电力系统有功缺额较大时，具有根据df/dt 加速切负荷的功能，在切第一轮时可加速切第二轮，尽早制止频率的下降； 当电力系统有功剩余较大时，具有根据df/dt 加速切的功能，在切 第一轮时可加速切第二轮，尽早制止频率的上升。 ·在电力系统由于无功不足引起电压下降时，自动根据电压降低值切除部分电力用户负荷，确保系统内无功的平衡，使电网的电压恢复正常； 在电力系统由于无功过剩引起电压上升时，自动根据电压上升值切除部分电源，确保系统内无功的平衡，使电网的电压恢复正常。·当电力系统电压下降太快时，可根据du/dt 加速切负荷，尽早制止 系统电压的下降，避免发生电压崩溃事故，并使电压恢复到允许的
华北水利水电大学研究生结课论文 姓名杨双双 学号201420542396 专业控制工程 性质国家统招（√）单考（） 工程硕士（）同等学力（）科目电力系统稳定与控制 成绩
加强电网三道防线建设的建议 开题报告 1、选题的背景及意义 随着电网的发展，电网的动态特性日益复杂，电网运行稳定控制的复杂度也相对提升。然而近年来，美国，澳大利亚，瑞典等国家均发生了大面积停电，给这些国家的经济造成了巨大的损失，并严重影响了这些国家的社会生活，这些引起了国内外对电网安全运行的高度关注。为了确保电网的安全稳定运行，一次系统建立了合理的电网结构、配备完整的电力设施、安排合理的安全运行方式，二次系统应配备性能完备的继电保护系统和适当的安全稳定控制措施，这组成一个完备的防御系统，为三道防线。 《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受最大扰动能力的安全稳定标准分为三级： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障（出现概率较高的故障）]； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷[单一严重故障（出现概率较低的故障）]； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行是，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障（出现概率很低的故障）]。 三道防线是电力系统防御体系的重要组成部分，设置三道防线来确保电力系统在遇到各事故时的安全稳定运行，其定义如下： 第一道防线：由性能良好的继电保护装置构成，确保快速、正确地切除电力系统的故障元件。 第二道防线：由电力系统安全稳定控制系统、装置及切机、切负荷等稳定控制措施构成，对预先考虑到的存在稳定问题的运行方式与故障进行检测、判断和实施控制，确保电力系统的安全稳定运行。 第三道防线：由失步解列、频率及电压紧急控制装置构成，当店里系统发生失步震荡、频率异常、电压异常等事故时采取解列、切负荷、切机等控制等措施，防止系统崩溃，避免出现大面积停电。第三道防线一般不站队特定的运行方式与
F23 备案号：7783—2000 中华人民共和国电力行业标准 DL／T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则 Technical guide for electric power system security and stability control 2000-11-03 发布 2001-01-01 实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准根据原电力工业部综科教［1998］28号文《关于下达1997年修订电力行业标准计划的通知》中所列项目任务《电力系统安全稳定控制技术导则》而编制。 电力系统安全稳定控制是保证电力系统安全稳定运行的重要措施。这类措施虽然已在电力系统中有较普遍的应用，但尚缺乏较全面、系统的技术规定来指导有关的科研、设计、制造和运行工作。本标准即为了适应这一要求而制定。 原电力工业部曾制定了《电力系统安全稳定导则》(1981年)，并且正在进行修订。该导则提出了对电力系统在扰动时的安全稳定原则要求。本标准是根据这些原则提出对安全稳定控制的技术要求。 本标准编写格式和规则遵照GB／T 1.1—1993《标准化工作导则第一单元：标准起草与表达规则第1部分标准编写的基本规定》及DL／T600—1996《电力标准编写的基本规定》的要求。 本标准附录A是标准的附录，附录B和附录C是提示的附录。 本标准由中国电机工程学会继电保护专委会提出。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中国电机工程学会电力系统安全稳定控制分专委会和电力自动化研究院。 本标准主要起草人：袁季修、孙光辉、李发棣。 本标准由电力行业继电保护标准化技术委员会负责解释。 目次 前言
电力系统安全稳定导则 中华人民共和国电力行业标准 电力系统安全稳定导则 DL755－2001 Guideonsecurityandstability forpowersystem 2001-04-28发布2001-07-01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准对1981年颁发的《电力系统安全稳定导则》进行了修订。 制定本标准的目的是指导电力系统规划、计划、设计、建设、生产运行、科学试验中有关电力系统安全稳定的工作。同时，为促进科技进步和生产力发展，要鼓励采用新技术，例如，紧凑型线路、常规及可控串联补偿、静止补偿以及电力电子等方面的装备和技术以提高电力系统输电能力和稳定水平。自本标准生效之日起，1981年颁发的《电力系统安全稳定导则》即行废止。 本标准由电力行业电网运行与控制标准化技术委员会提出。 本标准主要修订单位：国家电力调度通信中心、中国电力科学研究院等。 本标准主要修订人员：赵遵廉、舒印彪、雷晓蒙、刘肇旭、朱天游、印永华、郭佳田、曲祖义。 本标准由电力行业电网运行与控制标准化技术委员会负责解释。 目次 1.范围 2.保正电力系统安全稳定运行的基本要求 3.电力系统的安全稳定标准
4.电力系统安全稳定计算分析 5.电力系统安全稳定工作的管理 附录A(标准的附录)有关术语及定义 l 范围 本导则规定了保证电力系统安全稳定运行的基本要求，电力系统安全稳定标准以及系统安全稳定计算方法，电网经营企业，电网调度机构，电力生产企业，电力供应企业，电力建设企业，电力规划和勘测、设计、科研等单位，均应遵守和执行本导则。 本导则适用于电压等级为220kV及以上的电力系统。220kV以下的电力系统可参照执行。 2 保证电力系统安全稳定运行的基本要求 2．1总体要求 2．1．1为保证电力系统运行的稳定性，维持电网频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理，并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调整有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。 2．1．2合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础。在电网的规划设计阶段，应当统筹考虑，合理布局。电网运行方式安排也要注重电网结构的合理性。合理的电网结构应满足如下基本要求： a)能够满足各种运行方式下潮流变化的需要，具有一定的灵活性，并能适应系统发展的要求； b)任一元件无故障断开，应能保持电力系统的稳定运行，且不致使其他元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求； c)应有较大的抗扰动能力，并满足本导则中规定的有关各项安全稳定标准； d)满足分层和分区原则； e)合理控制系统短路电流。 2．1．3在正常运行方式(含计划检修方式，下同)下，系统中任一元件(发电机、线路、变压器、母线)发生单一故障时，不应导致主系统非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。 2．1．4在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有规定的静态稳定储备，并满足再次发生单一元件故障后的暂态稳定和其它元件不超过规定事故过负荷
摘要：近年来，伴随着经济社会的快速发展，电力系统规模的不断扩大使得电网体系的结构日趋复杂，电力设备单机容量逐步提高，与之相关的电力系统安全稳定问题也不断涌现。积极研究和运用先进的安全稳定控制技术不但可以使电力系统运行的可靠性大大提高，而且可以直接带来可观的经济效益。从电力系统安全稳定的相关概念入手分析了电力系统安全稳定控制的相关技术，然后就这些技术在电力系统中的实际应用进行了说明，旨在为电力部门提高安全稳定控制水平提供参考。 关键词：电力系统；安全稳定；控制技术；应用 电力作为当今社会最主要的能源，与人民生活和经济建设息息相关。供电系统如果不稳定，往往导致大面积、长时间的停电事故，造成严重的经济损失及社会影响。因此，学习电力系统安全稳定控制理论并研究适应时代发展要求的新的电力系统安全稳定控制技术对于实现当前电力资源的合理配置、提高我国现有电力系统的输电能力和电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。 一、电力系统安全稳定控制概述 1.电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率，它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 2.电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同，电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种：一是就地控制模式。在这种控制模式中，控制装置安装在各个厂站，彼此之间不进行信息交换，只能根据各厂站就地信息进行切换和判断，解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统，在调度中心设置有总控，对系统运行状态进行实时检测，根据系统的运行状态制定相应的控制策略表，发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置，能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送，并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 二、电力系统安全稳定控制的关键技术
中文名称：电力系统安全控制 英文名称：power system security control 定义：以保持电力系统安全运行为主要目的，同时考虑电能质量和运行经济性的控制。 应用学科：电力（一级学科）；电力系统（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 编辑本段电力系统安全控制 保证电力供应的不间断性而设置的控制系统和装置及采取的控制策略和措施。它与电力系统的运行状态密切相关，包括预防控制、校正控制、稳定控制、紧急控制、恢复控制以及继电保护。 电力系统安全控制措施及其进展 预防控制为防止电力系统越出正常运行状态而设置的装置和采取的策略、措施。包括随时将测得的量与安全运行的目标值进行比较，并向运行人员提供必要信息，这称为安全监视；根据当时的运行状态进行事故预想和模拟，检查系统的安全性，这称为安全分析；若安全分析的结果表明系统不够安全，则向运行人员发出警报并提示或直接执行必要的措施，诸如切换负荷、改变系统结构、调整发电机出力和潮流、分配后备出力、布置解列点和改变安全稳定装置及保护的整定值等。 校正控制为使电力系统的频率异常、电压异常和线路、变压器过负荷返回正常值而设置的装置和采取的控制策略、措施。造成频率异常是因为系统有功功率不平衡。使频率恢复正常的主要手段是调整发电机出力和调整负荷，包括合理配置汽轮发电机的热备用、水轮发电机组的调相运行和发电运行的切换、水轮发电机和燃气轮机发电机组的自动起动、抽水蓄能机组的抽水和发电运行的切换，以及在系统中合理配置按频率减裁、切除负荷等装置。造成电压异常的主要原因是系统无功功率不平衡或无功功率分布不合理。使电压恢复正常的主要手段是调整系统的无功功率及其分布，包括发电机和调相机的励磁控制、静止无功补偿器的控制、并联电容的投切、带负荷可调变压器分头的调整以及按电压切除负荷的措施等。为了消除变压器和线路的过负荷，应该根据造成过负荷的原因采取相应的措施，如投入备用设备，改变运行方式和潮流分布，直到切除负荷。 稳定控制为防止系统中发电机失步，防止系统失去稳定或提高系统运行稳定性，也就是使系统从紧急状态恢复进入正常状态而设置的装置
电力系统的稳定运行及其防范措施 摘要：当前，随着我国工农业社会经济的飞速发展，人们对电力需求不断加大，同时对电力系统的稳定运行和电压质量的要求也愈来愈高，这就给我们电力部门 提出了更高的要求和希望。为了保障电力系统安全稳定运行，防止系统稳定破坏，需要我们充分认识电力系统的稳定运行的重要性，防止电网事故的防范措施。 关键词：电力系统；稳定运行；频率；电压；防范措施 1.前言 电力系统稳定性的破坏是事故后影响系统安全运行的最严重后果。随着电力 系统的迅速发展，现代电网以大机组、大电网、超高压、长距离、重负荷、大区 域联网、交直流联合为特点，虽然强有力地保证了社会日益增长的用电需求，但 同时也产生了一系列的系统稳定问题。如果处理不当，不但导致电力系统因不能 继续向负荷正常供电而停止运行，甚至其后果将使电力系统的长期大面积停电， 严重是还会造成系统崩溃事故，带来巨大的经济和社会损失。因此，现代电网对 系统的安全、经济运行提出了很高的要求，即要求系统具有很强的抗干扰能力并 保持电力系统有足够的安全稳定运行裕度，同时也是赋予系统规划设计和电网调 度运行的一项重要任务。 2.电力系统的稳定运行分类 当电力系统受到扰动后，能自动恢复到原来的运行状态，或者凭借控制设备 的作用过渡到新的稳定状态运行，即为电力系统稳定运行。 电力系统的稳定运行从广义角度来看，可分为： 1）发动机同步运行的稳定性问题。根据电力系统所承受的扰动大小的不同，又可分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定三大类。 （1）静态稳定是指当电力系统受到小干扰后不发生非同期性失步，自动恢复到起始运行状态。 （2）暂态稳定功是指当电力系统受到大扰动各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力，通常指保持第一或第二个振荡周期不 失步的功角稳定，是电力系统功角稳定的一种形式。 （3）动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节或控制装置的作用下，保持较长过程的运行稳定的能力。 2）电力系统无功不足引起的电压稳定性问题。电压稳定是指电网电压受到 小的或大的扰动后，能保持或恢复到允许的范围内，不发生电压失稳的能力。电 压失稳可表现为静态失稳、大扰动暂态失稳、大扰动动态失稳或中长期过程失稳。 3）电力系统有功功率不足引起的频率稳定性问题。频率稳定是指电力系统有功功率扰动后，电网运行频率能够保持或恢复到允许的范围内，不发生频率崩溃 的能力。 3.保证电力系统安全稳定的“三道防线” “三道防线”是指电力系统受到不同扰动时，对电网保证安全可靠供电方面提 出的要求： 1）当电网发生常见的概率高的单一故障时，电力系统应当保持稳定运行，同时保持对用户的正常供电； 2）当电网发生了性质较严重但概率较低的单一故障时，要求电力系统保持稳定运行，但允许损失部分负荷（或直接切除某些负荷，或因系统频率下降，负荷 自然降低）；
技术讲座讲稿 励磁系统与PSS 2004年10月
1. 前言 根据我国国家标准GB/T 7409.1～7409.3-1997“同步电机励磁系统”的规定的定义，同步电机励磁系统是“提供电机磁场电流的装臵，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装臵以及保护装臵”。励磁控制系统是包括控制对象的反馈控制系统。励磁控制系统对电力系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响。我国国家标准和行业标准都对励磁控制系统提出了具体的要求。这里，就励磁系统分类、对励磁控制系统的要求、励磁控制系统与电力系统稳定的关系、电力系统稳定器等几个问题和大家一起进行讨论。 2. 励磁系统分类 同步电机励磁系统的分类方法有多种。主要的方法有两种，即按同步电机励磁电源的提供方式分类和同步电机励磁电压响应速度分类两种分类方法。 按同步电机励磁电源的提供方式不同，同步电机励磁系统可以分为直流励磁机励磁系统，交流励磁机励磁系统和静止励磁机励磁系统。 按同步电机励磁电压响应速度的不同，同步电机励磁系统可以分为常规励磁系统、快速励磁系统和高起始励磁系统。 2.1 直流励磁机励磁系统 由直流发电机（直流励磁机）提供励磁电源的励磁系统叫直流励磁机励磁系统。它主要由直流励磁机和励磁调节器组成。早期的中小容量的同步电机的励磁调节器从发电机的PT(电压互感器)和CT（电流互感器）取得电源；较大容量的同步电机的励磁调节器的电源有时经励磁变压器取自发电机端时，此时，励磁变压器也是主要组成部分（图2-1）。 同步电机的励磁电源是直流励磁机的输出，励磁调节器根据发电机运行工况调节直流励磁机的输出，从而调节发电机的励磁，满足电力系统安全、稳定、经济运行的要求。 直流励磁机主要采用由原动机拖动与主发电机同轴的拖动方式，少数（主要是备用励磁机）为由异步电动机非同轴的拖动方式。直流励磁机的励磁方式，主要有它励、自并励和自励加它励三种方式。它励方式的直流励磁机的励磁全部由励磁调节器提供；自并励方式的直流励磁机的励磁全部由直流励磁机本身提供，励磁调节的任务是通过调节与励磁绕组相串联的电阻的大小来实现的；自励加它励方式的直流励磁机的励磁，一部分由励磁
安全管理编号：YTO-FS-PD732 加强三道防线建设确保电网的安全稳 定运行(摘要)通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
加强三道防线建设确保电网的安全稳定运行(摘要)通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 (南瑞继保电气有限公司，江苏南京211100) 《电力系统安全稳定导则》规定我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级： 第一级标准：保持稳定运行和电网的正常供电[单一故障(出现概率较高的故障)]； 第二级标准：保持稳定运行，但允许损失部分负荷[单一严重故障(出现概率较低的故障)]； 第三级标准：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失[多重严重故障(出现概率很低的故障)]。 我们设置三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行： 第一道防线：快速可靠的继电保护、有效的预防性控制措施，确保电网在发生常见的单一故障时保持电网稳定运行和电网的正常供电； 第二道防线：采用稳定控制装置及切机、切负荷等紧
电力系统中自动化控制技术的应用 电力系统中自动化控制技术的应用 摘要：电气自动化技术在电力行业中的应用，让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。谈谈电气自动化控制技术在电力系统中的应用。关键词电力系统自动化控制技术应用 城市化进程与人们生活水平的飞速发展让人们对电能需求越来越大，因而随着计算机技术的发展，电气自动化控制技术在电力系统中应用范围也在逐步扩大，电气自动化控制技术在电力系统中的应用让劳动生产力、劳动生产时间、劳动成本等都得到了有效的节约，成本节约也只是其中的一项，资源的最大化利用才是其中最为根本的优势所在。电气自动化技术在电力行业中的应用，让电力系统的各个环节的作用以及运行更加高效。 1电力系统中电气自动化控制技术的应用 1.1电力系统中应用电气自动化控制技术的发展现状。传统的供变电设备与控制系统已经无法对现代电力生产与配送需求进行满足，所以电气自动化控制技术的快捷、稳定、安全等优势让我国的电力系统的发展更加多元、复杂、广
泛。降低了电力企业生产成本也让电能的配送服务更加高效，电力供应的安全与稳定是电力企业在市场竞争中的重要武器，因此电力自动化控制技术的研究水平标志着我国电力企业发展运行中的进步与创新。 1.2电力系统中电气自动化控制技术的作用和意义。我国科学技术的不断完善与进步，让计算机技术在各个行业的普及度得到了很大跨度的提升。在电气行业的技术发展中也因为得到了计算机技术与PLC技术的辅助获得了长足性的发展。计算机在电力系统中承载着重要的核心作用，是电力系统中供电、变电、输电、配电等各个环节的基础支撑，并起着重要的调控作用。PLC技术是让电力系统进行自动化控制的一项技术，主要的作用是让电力系统的数据信息收集与分析可以更加准确，传输的过程更加稳定，并在此过程中将电力系统的运行成本进行了有效的降低，侧面提升了电力系统的整体运行效率。 2电气自动化控制技术在电力系统中的具体应用 2.1电气自动化控制的仿真技术。电气自动化技术因为得到我国专业科研人员的重点研究与发展，技术创新步伐正在不断加快。电力系统中电气自动化技术也因为科研人员的深入性研究，达到了国际标准。值得一说的是其中的仿真建模技术，不仅提升了数据的精确性与传输数据效率，同
电力系统安全生产的重要性 安全生产是我国的一项基本国策，是保证经济建设持续、稳定、协调发展和社会安定的基本条件，也是社会文明进步的重要标志。电力的安全生产不仅是电力工业发展的前提和基础，也是电力企业发挥社会效益和提高企业经济效益的保证，“安全第一，预防为主”的方针是电力生产建设的永恒主题。电力生产安全的总体目标是防止发生对社会构成重大影响，对生产力的发展以及对国有资产保值、增值构成重大损失的事故，尤其要杜绝电力生产的人身伤亡事故。为实现这一总体目标，电力安全生产的重点工作要深入贯彻落实、健全完善安全再生产机制和安全教育机制。把搞好安全生产作为企业管理工作核心和基础，加强对电业职工的安全思想教育和安全技术培训工作，提高全员安全技术素质，以确保电力工业的稳步发展。 1、电力安全生产的含义 在电力生产中，安全有着三方面的含义：确保人身安全，杜绝人身伤亡事故；确保电网安全，消灭电网瓦解和大面积停电事故；确保设备安全，保证设备正常运行。这三方面是电力企业安全生产的有机组成部分，互不可分，缺一不可。 2、电力安全生产的重要性和基本方针 电力工业是建立在现代电力能源转换、传输、分配科学技术基础上的高度集中的社会化大生产，是供给国民经济能源的基础行业，也是关系城乡人民生活的公用事业。电力工业具有高度的自动化和发、供、用同时完成的特点。发电、输
电、配电和用户组成一个统一的电网运行系统，任何一个环节出了事故，都会影响整个电网的安全稳定运行。严重的事故则会使电网运行中断，甚至导致电网的崩溃和瓦解，造成长时间、大面积的停电，直接影响到工农业生产和人民生活的正常进行，给社会造成重大的经济损失，影响社会的安定，损害党和政府以及企业的形象。所以电力安全生产不仅是经济问题，也是政治问题。为此，我国电力工业一直坚持“安全第一，预防为主”的方针，并从电网的技术管理、规程制度建设、职工思想行为的规范和职业道德的建设等方面着手，采取一系列措施，加强和改进安全管理工作，努力提高电力生产安全的水平。 “安全第一，预防为主”的方针是由电力工业的特点和电力生产的客观规律决定的，是电力生产多年实践经验的结晶，坚持这一方针，是电力生产、建设、经营等各项工作顺利进行的基础和保证，任何时侯都不能有动摇。
电力系统紧急控制与系统恢复读书报告 一、电力系统运行状态和稳定性 电力系统可由1组微分方程及2组代数方程来描述。根据约束条件是否满足，系统运行分为正常状态、警戒状态、紧急状态、极端紧急状态和恢复状态。 当扰动概率增加，使系统安全水平逐步降低而进入警戒状态时，虽然所有约束条件仍然满足，但是备用储备减少，某些干扰可能导致不等式约束破坏(如设备过载)，使系统安全受到威胁。在这种状态下，应采取预防控制使系统恢复到正常状态。 在采取预防控制之前，如果发生足够严重的干扰，系统就进入紧急状态。此时，不等式约束被破坏，系统安全水平为零。但是，系统仍然完整，应启动紧急控制使系统至少恢复到警戒状态。如果紧急控制措施未及时实施或失效，系统将解列并进入极端紧急状态。在极端紧急状态中，等式和不等式约束都被破坏，系统不再完整，系统大部分负荷丧失。紧急控制作用应尽可能多地挽救解列后的子系统，以避免整个系统完全崩溃。一旦崩溃停止，如果仍有设备运行在额定容量之内，或某些设备紧跟崩溃而重新启动，则系统可能进入恢复状态。采取恢复控制措施，重新带上所有失去的负荷和连接系统，系统可能过渡到警戒状态或正常状态则视情况而定。 通常按扰动性质将系统稳定性分为：静态稳定或小干扰稳定性；暂态稳定性。 紧急控制虽然与暂态稳定密切相关，但不仅仅考虑暂态稳定问题，而应该从整个系统的要求出发。对于系统紧急状态来说，个别电机的不稳定性既不是必要条件，也不是充分条件。系统演变到紧急状态，可能不会直接威胁个别电机的连续同步运行，危及个别电机连续稳定运行的扰动可能(但不需要)出现在系统紧急状态出现之前或演变过程中。防止某台发电机失步或防止某个元件损坏的当地控制作用甚至可能恶化整个系统的性能。例如，1996年7月2日和8月10日美国西部大停电事故中，系统进入紧急状态都没有经历暂态稳定过程。换言之，这种当地紧急控制作用的后果是，使主要联络线或干线以故障前最小静态稳定裕度运行，大多数情况下会进一步加载，从而超过故障后功角特性的最大幅值。按照CIGRE和IEEE提出的术语，这种情况称为“条件稳定性”。 此外，电力系统紧急状态的出现不仅表现在发电和输电设备极限的破坏上，而且表现在基本变量频率和电压极限的破坏上。在电源开断或负荷突然增大时，由于电源和负荷间功率的严重不平衡，会引起系统频率突然大幅度下降。如果系统备用容量不足和不及时采取措施，将使频率进一步下降，渐增加到一定程度时，有可能使电压大幅度下降，而产生频率崩溃，导致全系统的瓦解。由于无功电源不足或无功电源突然切除时，当负荷（特别是无功负荷）逐以致发生电压崩溃现象。 因此，紧急控制的定义是，当系统遭受一个事件的扰动后，部分或整个系统现有容量暂时不再能充分满足负荷需求时，使系统能够维持和恢复到可行的运行状态，而且不会出现不可忍受的过载或不正常的频率（或电压）所采取的措施和过程。 二、紧急控制系统的基本框架 互联电网紧急控制的主要目的是将紧急状态局部化和避免故障扩展到相邻
电力系统稳定与控制 廖欢悦电自101 2 电力系统的功能是将能量从一种自然存在的形式转换为电的形式，并将它输送到各个用户。电能的优点是输送和控制相对容易，效率和可靠性高。为了可靠供电，一个大规模电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。因此系统的设计和运行应使系统能承受更多可能的故障而不损失负荷（连接到故障元件的负荷除外），能在最不利的可能故障情况些不知产生不可靠的广泛的连锁反应式的停电。 由此，电力系统控制所要实现的目的： 1.运行成本的控制：系统应该以最为经济的方式供电； 2.系统安全稳定运行的控制：系统能够根据不断变化的负荷变化及发电资源变化情况调整功率 分配情况； 3.供电质量的控制：必须满足包括频率、电压以及供电可靠性在内的一系列基本要求；一．电力系统的稳定性设计与基本准则 首先，一个正确设计和运行的电力系统： 1.系统必须能适应不断变化的负荷有功和无功功率需求。与其他形式的能量不同，电能不能方便地以足够数量储存。因而，必须保持适当的有功和无功的旋转备用。 2.系统应以最低成本供电并具有最小的生态影响 3.考虑到如下因素，系统供电质量必须满足一定的最低标准： a）频率的不变性 b）电压的不变性 c）可靠性水平 对于一个大的互联电力系统，以最低成本保证其稳定性运行的设计是一个非常复杂的问题。通过解决这一问题能得到的经济效益是巨大的。从控制理论的观点来看，电力系统具有非常高阶的多变量过程，运行于不断变化的环境。由于系统的高维数和复杂性，对系统作简化假定并采用恰当详细详细的系统描述来分析特定的问题是非常重要的。 二、电力系统安全性及三道防线可靠性－安全性－稳定性 电力系统可靠性：是在所有可能的运行方式、故障下，供给所有用电点符合质量标准和所需数量的电力的能力。是保证供电的综合特性（安全性和充裕性）。可靠性是通过设备投入、合理结构及全面质量管理保证的。 电力系统安全性：是指电力系统在运行中承受故障扰动的能力。通过两个特征表征（1）电力系统能承受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工况，不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反应；（2）在新的运行工况下，各种运行条件得到满足，设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范围内。 电力系统充裕性：是指电力系统在静态条件下，并且系统元件负载不超出定额、电压与频率在允许范围内，考虑元件计划和非计划停运情况下，供给用户要求的总的电力和电量的能力。 电力系统稳定性：是电力系统受到事故扰动（例如功率或阻抗变化）后保持稳定运行的能力。包括功角稳定性、电压稳定性、频率稳定性。 正常运行状态下，通过调度手段让电力系统保持必要的安全稳定裕度以抵御可能遭遇的干扰。要实现预防性控制，首先应掌握当前电力系统运行状态的实时数据和必要的信息，并及时分析电网在发生各种可能故障时的稳定状况，如存在问题，则应提示调度人员立即调整运行方式，例如重新分配电厂有功、无功出力，限制某些用电负荷，改变联络线的送电潮流等，以改善系统的稳定状况。 目前电网运行方式主要靠调度运行方式人员预先安排，一般只能兼顾几种极端运行方式，且往往以牺牲经济性来确保安全性。调度员按照预先的安排和运行经验监视和调整电网的运行状态，但他并不清楚当前实际电网的安全裕度，也就无法通过预防性控制来增强电网抗扰动的能力。因此，实现电力系统在线安全稳定分析和决策，得出当前电网的稳定状况、存在问题、以及相应的处理措
基于响应的电力系统暂态稳定控制技术探讨 发表时间：2018-10-01T11:18:49.463Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：孟祥华郭珂 [导读] 摘要：基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势，它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响，也可以不事先预想故障集合与运行方式。 （国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐 830011） 摘要：基于响应的电力系统暂态稳定控制技术的产生与发展较传统的电力控制系统具备较大的优势，它在运行过程中能够不被电力系统的元件模型与产生的参数所影响，也可以不事先预想故障集合与运行方式。运用该项技术能够有效、全面的制定出合理的控制措施，对电网运行中的暂态安全稳定加以水平提升。 关键词：电力系统；暂态；稳定控制；技术分析 引言：维持电力系统的安全运行一直以来是保障社会安定和经济发展的重要因素之一。为保障电网稳定运行，我国大型互联电网通常配置了特定的继电保护及安全稳定控制系统，构成了电网安全稳定运行的三道防线。其中，常规二道防线具有针对性强、速度快、可靠性高等特点，但若实际扰动超出了它所涵盖的事件范围，则无法做出有效应对。此外，二道防线的失稳判据和控制策略都是基于离线仿真计算得到，其可靠性严重依赖于仿真模型和参数的准确性。因此，我国现有的暂态稳定控制技术在适应性、控制效率、可靠性等方面仍存在诸多不足。 1.电力系统安全稳定性分类 功角稳定：主要指电网中的互联系统内部的同步发电机，在受到扰动冲击之后还能保持同步的运行能力，是电力系统中的重要热点问题。若功角发生失稳现象，则会引起控制系统中正在运行的发动机转子之间产生的相对角度逐渐扩大.最后难以维持同步运行，从而会在电力系统中产生电压、功率等电气量的不断震荡，导致整个系统的崩溃。电压稳定：主要指在电力系统的初始运行状态下，遭受到一定的扰动后，仍然能够保持全部母线维持稳定电压的能力它主要是由于负荷需求和电力系统向负荷供电之间形成的一种保持平衡的能力。若系统提供的负荷功率随着电流的增大而增大时，则系统的电压处于稳定状态。若系统提供的负荷功率不能随着电流的变化而变化，则系统的电压处于失衡状态。 2基于响应的电力系统稳定性判别技术 2.1基于响应的功角稳定判别技术 数值预测技术是用来判别电力系统功角稳定的重要技术，此类方法主要是利用实测相应信息，然后在通过各类数学方法对发电机的功角摇摆曲线进行预测。此项技术的运用能够有效的判断功角的运动数值是否不小于某一闭值，从而确定系统的暂态稳定性。数值预测技术主要是运用数值序列的排列方式进行分析从而发现有效数据，不用依赖电力系统中的数学模型和参数，只通过数学中的三角函数拟合、多项式拟合以及泰勒级数等方式便可对系统的暂态稳定性作出判别。如可以运用响应数据作为判定基础，对量测数据进行插值运算或是进行曲线拟合等数值运算，进而得到发电机的转子角与角速度的高阶导数，从而获得暂态稳定性的有效数据。 2.2基于响应的暂态电压稳定判别技术 当前在电力系统电压稳定的相关问题研究中，基于响应的电力系统暂态稳定研究还较少，主要是集中在长期电压稳定的领域。运用戴维南等值跟踪系统能够有效的对暂态电压下的稳定状态进行很好的判别，并通过与实时测量信息的结合实现对对系统的稳定控制与分析。在电力系统中只需将任意负荷点在任意时间等值为一个电势源经等值阻抗向该节点负荷供电的一个单机系统，就是戴维南等值。若电力系统中的这一负荷节点电压出现崩溃现象，造成电压出现大幅下降但戴维南等值的电势却变化不大，则电压处于失稳状态。 3.基于广域响应的暂态稳定紧急控制 由于系统的广域响应已包含了电网的所有特征信息，包括运行工况、事故信息等，基于广域响应确定最优的紧急控制地点并计算相应控制量已成为可能。该类控制技术无需制定针对性的策略表，省去了繁琐的计算过程，且基于当前系统的真实性状进行计算，达到“全局分析，实时决策”的目的。此外，通过PMU/WAMS开展数据集中分析，可根据全局信息实现各地区控制装置间的协调、经济运行，是最理想的稳定控制模式。目前，基于广域响应的紧急控制方法研究大多建立在EEAC基础上。提出了一种基于量测数据的闭环暂态稳定紧急控制方法：基于等值单机轨迹，应用广义Hamilton理论定量估计所需的紧急控制量，从而实现在线紧急切机决策。根据等值功角-不平衡功率相平面轨迹，利用曲线拟合外推方法预测系统的完整减速面积。基于单机能量函数，以判别失稳时刻等值单机系统的动能作为剩余减速面积，计算系统到达不稳定平衡点前需降低的等值机械功率，并在计算过程中进一步考虑了失稳判别与紧急控制间的时延所带来的影响。在此基础上，根据等值单机面积积分公式，通过迭代求解方法计算需降低的等值机械功率，提高了切机量的计算精度。 该类紧急控制方法基于等值单机受扰轨迹进行切机量计算。对系统模型参数依赖性小，可应对复杂故障场景，具有良好的适应性。但是，该类方法依赖于全网发电机量测，计算量大、通讯要求高。由于当前广域信息尚存在不确定性时滞，可能会严重影响紧急控制的时效性。 4.展望 基于广域响应的电力系统暂态稳定控制技术，摆脱了传统事件驱动型稳控技术对系统元件模型和参数的依赖，可应对各种复杂运行工况与故障情形，具有极大的在线应用前景，是未来电网安全稳定控制技术的重要发展方向。但WAMS技术尚处于发展初期，虽然在广域动态数据的同步采集和通讯方面已经取得了长足的进展，但在如何高效利用PMU数据，挖掘可靠的系统稳定性特征方面还需进行大量工作，应涉及以下几个方面内容： 一是相关研究中尚未涉及时滞问题和坏数据问题。实际电网在采样和通讯过程中，存在不确定性时延和噪声干扰，将对暂态稳定控制技术的时效性产生重大影响。因此，需建立合理的数学模型研究广域通信时滞的机理，分析所带来的影响并制定有效的应对方法。同时，可研究针对性的滤波方法，从而提高暂态稳定控制技术的抗干扰能力。 二是需进行基于多种控制措施的紧急控制策略研究。实际电网中可用于改善系统暂态性能的控制措施包括：切机/切负荷、HVDC功率调节等。因此，可综合各类控制措施的特点，根据系统实际需求启动最佳的紧急控制策略，以最小代价维持电网暂态稳定。 三是基于实际响应的暂态稳定控制技术，无法准确获知系统未来的真实轨迹，不能对控制后系统的特征进行先验评估。为防止紧急控制过控或欠控所造成的损失，可结合一定的系统快速仿真手段，实现失稳判别的防误和控制策略的校核，进一步提高暂态稳定控制技术的
电力系统安全稳定导则 DL 755-2001 1范围 本导则规定了保证电力系统安全稳定运行的基本要求，电力系统安全稳定标准以及系统安全稳定计算方法，电网经营企业、电网调度机构、电力生产企业、电力供应企业、电力建设企业、电力规划和勘测设计、科研等单位，均应遵守和执行本导则。 本导则适用于电压等级为220kV 及以上的电力系统。220kV 以下的电力系统可参照执行。 2保证电力系统安全稳定运行的基本要求 2.1总体要求 2.1.1为保证电力系统运行的稳定性，维持电网频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量。备用容量应分配合理，并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调整有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。 2.1.2合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础。在电网的规划设计阶段，应当统筹考虑，合理布局。电网运行方式安排也要注重电网结构的合理性。合理的电网结构应满足如下基本要求：a）能够满足各种运行方式下潮流变化的需要，具有一定的灵活性，并能适应系统发展的要求； b）任一元件无故障断开，应能保持电力系统的稳定运行，且不致使其它元件超过规定的事故过负荷和电压允许偏差的要求； c）应有较大的抗扰动能力，并满足本导则中规定的有关各项安全稳定标准； d）满足分层和分区原则； e）合理控制系统短路电流。 2.1.3在正常运行方式（含计划检修方式，下同）下，系统中任一元件（发电机、线路、变压器、母线）发生单一故障时，不应导致主系统非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。 2.1.4在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有规定的静态稳定储备，并满足再次发生单一元件故障后的暂态稳定和其它元件不超过规定事故过负荷能力的要求。 2.1.5电力系统发生稳定破坏时，必须有预定的措施，以防止事故范围扩大，减少事故损失。 2.1.6低一级电网中的任何元件（包括线路、母线、变压器等）发生各种类型的单一故障均不得影响高一级电压电网的稳定运行。 2.2电网结构 2.2.1受端系统的建设 2.2.1.1受端系统是指以负荷集中地区为中心，包括区内和邻近电厂在内，用较密集的电力网络将负荷和这些电源联接在一起的电力系统。受端系统通过接受外部及远方电源输入的有功电力和电能，以实现供需平衡。 2.2.1.2受端系统是整个电力系统的重要组成部分，应作为实现合理的电网结构的一个关键环节予以加强，从根本上提高整个电力系统的安全稳定水平。加强受端系统安全稳定水平的要点有： a.加强受端系统内部最高一级电压的网络联系；
电力系统安全稳定控制技术分析刘向楠 发表时间：2018-01-06T20:25:24.343Z 来源：《电力设备》2017年第26期作者：刘向楠李文翔 [导读] 摘要：随着科学信息技术的发展，采用先进的技术是保障电力系统的安全稳定运行的关键。 （国网江西赣西供电公司江西新余 338000） 摘要：随着科学信息技术的发展，采用先进的技术是保障电力系统的安全稳定运行的关键。充分发掘与综合运用信息技术和计算机网络以及控制领域的先进技术来为电力系统安全稳定控制服务，是提升电力安全系统稳定控制水平的有效方式。本文主要对几项重点的技术手段进行了分析，希望对今后的工作有所帮助。 关键词：电力系统；安全稳定；控制技术；应用 1 电力系统安全稳定控制概述 1.1电力系统稳定的相关概念 电力系统的主要任务就是向用户提供不间断的、电压和频率稳定的电能。它的性能指标主要包括安全性、可靠性和稳定性。电力系统可靠性是指符合要求长期运行的概率，它表示长期连续不断地为用户提供充足电力服务的能力。安全性指电力系统承受可能发生的各种扰动而不对用户中断供电的风险程度。稳定性是指经历扰动后电力系统保持完整运行的持续性。 1.2电力系统安全稳定控制模式的分类 按照信息采集和传递以及决策方式的不同，电力系统安全稳定控制模式可以分为以下几种：一是就地控制模式。在这种控制模式中，控制装置安装在各个厂站，彼此之间不进行信息交换，只能根据各厂站就地信息进行切换和判断，解决本厂站出现的问题。二是集中控制模式。这种控制模式拥有独立的通信和数据采集系统，在调度中心设置有总控，对系统运行状态进行实时检测，根据系统的运行状态制定相应的控制策略表，发出控制命令并实施对整个系统的安全稳定控制。三是区域控制模式。区域控制型稳定控制系统是针对一个区域的电网安全稳定问题而安装在多个厂站的安全稳定控制装置，能够实现站间运行信息的相互交换和控制命令的传送，并在较大范围实现电力系统的安全稳定控制。 2 电力系统安全稳定控制技术 2.1 低频控制技术 低频振荡与系统网络结构、运行状况及发电机磁系统参数密切相关，产生的原因主要包括远距离的输电电路发生功率摆动、大区间联系弱、大机组系统阻尼变弱、远距离输电线路中部或受端的电压不足等。在安全稳定控制装置内增加低频检测判据和控制策略就可实现对低频振荡进行及时的检测和控制。具体措施包括增强网架、串联补偿电容、采用直流输电方案和在远距离输电线路中部装设同步调相机以加强电压支撑的作用。 2.2 低压控制技术 由于电压不稳定会导致整个系统的不稳定。电压崩溃是伴随电压不稳定导致电力系统大面积、大幅度的电压下降的过程，致使大范围内停电。低压控制技术能利用相关的信息管理系统采集当前系统运行时的各种数据，同时还可以针对可能造成电压崩溃的预想事故进行暂态电压稳定（小于 10秒）和中期电压稳定（10～30 秒）分析计算，提出电压预防性控制措施。 2.3 过频控制技术 过频切机是目前电网系统所普遍采用的防止频率过高的防护措施。过频切机的运行机制就是根据电网电源的分布情况合理配置过频切机装置和这些装置的动作值。为了提高动作的可靠性，还应设有频率启动级和频率变化率闭锁。 2.4 基于光电传感器的新技术 与传统的电压和电流互感器相比，新型光学电流和电压互感器具有非常明显的优势，譬如良好的绝缘性能、较强的抗电磁干扰能力等。与现代数字信号处理器（DSP）技术紧密结合的光电传感器成为电力系统安全稳定控制技术的新导向，同时将其应用于全球定位系统（GPS）中可以使广域中采集实时量的统一时标问题得到有效的解决。这一问题的解决对促进继电保护技术的进一步发展发挥了至关重要的作用。 2.5 自适应稳定控制技术 使控制系统对未建模部分的动态过程以及对过程参数的变化变得不敏感是自适应控制的最终目标。其作用原理是这样的：当系统控制过程发生动态变化时，自适应控制系统就能及时捕捉到这一变化并实时调节控制策略和相关的控制器参数，从而实现系统的稳定控制。除此之外，为了使控制操作更为精确，安装有自适应稳定控制系统的电力系统主站或调度中心还可以根据其所接收的电网实测数据及时完成紧急控制策略的自动优化，从而有效实现电力系统的自适应稳定控制，同时还具备相关的事故自动处理功能。目前，自适应稳定控制技术与电力系统紧急控制在线决策技术以及广域测量技术的有效结合实现了电力系统安全稳定的广域测量分析控制一体化，为实现电力系统安全稳定提供了极为重要的技术支撑。 3 电力系统安全稳定控制技术应用分析 3.1 电力系统安全稳定控制体系的构建 在进行电力系统规划设计时要把电力系统的安全性放在首要位置，确保电力系统的持续安全稳定。电力系统安全稳定控制体系可以分为受扰动前的电力系统安全保障体系和受扰动后的电力系统安全稳定控制体系。整个体系由三道防线构成。第一道防线：用于保证系统正常运行和承受各类电力系统大扰动的安全要求。在发生安全故障时该防线可以借助继电保护机制安全快速切除故障元件，确保电网发生常见的单一故障时能够正常稳定运行。该防线主要应用了继电保护、一次性系统设备以及安全稳定预防性控制技术等措施。 第二道防线：该防线借助稳定控制装置及切机、切负荷等稳定控制、功率紧急调制以及串联补偿等技术措施来有效预防稳定破坏，实现系统参数发生严重越限时的紧急控制，从而确保在发生严重故障时电网能继续保持稳定运行。 第三道防线：该防线采用系统解列、再同步以及频率及电压紧急控制等技术实现系统崩溃时的紧急控制，从而当电网遇到多重严重事故而稳定破坏时可以有效防止事故扩大，从源头上杜绝电力供应中大面积停电的出现。 3.2 电力系统安全稳定控制过程分析 电力系统作为一个极其复杂的非线性的动态大系统，由于系统的电气量变化范围相对比较大，而且持续的时间短，分析计算又相对比