电力系统安全问题讨论

电力系统安全问题讨论电力系统安全问题讨论电力系统安全问题讨论一、电力系统安全性的定义电力系统的安全性是指系统在发生故障情况下，系统能保持稳定运行和正常供电的风险程度。

电力系统安全运行的目的是保证电力系统能以质量（一般指电压和频率）合格的电能充分地对用户连续供电。

因为在电力系统中经常有可能出现各种干扰和事故，如设备的损坏，自然现象的作用，人为的失误和破坏等，其中很多原因是不能预测和控制的，所以，要在电力系统的实际运行中绝对不发生事故是不可能的。

重要的问题是，一个能够保证连续供电的电力系统必须具有经受一定程度干扰和事故的能力。

这也就是说，当出现预先规定性质和规模的干扰或事故后，电力系统凭借其本身具有的抗干扰能力和继电保护及其自动装置的作用，以及运行人员的控制和操作，仍能保持连续供电。

例如，在由双回路供电的电力系统中，要求在一回线路故障断开后，仍能维持连续供电。

但是，当电力系统中出现一个超出规定的事故后，就有可能使电力系统失去连续供电的能力，导致一部分用户停电。

如果考虑到所有可能出现的事故（即使出现概率是很小），那么，就不存在一个绝对或完全安全的电力系统。

所以，在讨论电力系统安全性时，都是相对于某些电力系统特定运行方式和某些特定的事故形式而言的。

一个安全的电力系统，不仅要求能经受特定的事故，而且要求在严重事故下也应尽量缩小事故的范围，防止事故的扩大，或者能迅速消除事故所造成的后果，恢复正常供电。

二、电力系统安全性问题的重要性在电力系统中任一地点发生故障，均将在不同程度上影响整个电力系统的正常运行。

特别是在主要干线上或发电机内发生故障时，如不能及时而正确地处理，将使事故扩大，波及电力系统中其他正常运行部分，以致造成大面积停电，在政治、经济上所造成的影响是十分巨大的。

到目前为止，世界各国对事故停电所带来的直接和间接损失没有统一严格的分析和计算准则。

这些近似的统计数字均表明停电所带来的直接和间接经济损失是实际电价的几十倍，甚至上百倍，它与用户类型、供电时间（白天还是晚上）以及停电时间的长短等因素有关。

所以，电力系统运行中的安全性已成为人们突出注意的问题。

三、电力系统安全性问题的影响因素1）内部因素①电力系统主要元件故障：发电机、变压器、输电线故障；在实际运行中，往往由于制造厂交货的不及时或经费、自然环境、劳动力安排等原因，使计划内的设备不能及时投入运行，不得已而采用一些临时性的措施。

这些措施往往能应付正常的运行方式，而不能适应不正常的运行方式。

在设备的设计和制造中，往往由于没有全面和合理地考虑多种因素，如严重的气候条件（飓风、冰雪等），地区的电气特性（如接地电阻等）等特殊的技术和环境条件，因而影响设备的正常运行和电力系统的安全性。

因此，在实际运行中，为了保持设备的完好和安全可靠，必须定期更具现场的实际条件对设备及其周围环境进行试验、检查和校核，急事发现和消除设备的隐患及其初期的缺陷。

特别是在系统结构薄弱和电源紧张的情况下，保持设备的完好更有重要的意义。

不言而喻，加强设备的预防性维护可能是花费最少而收效最大的安全措施，它可以减少出现故障的概率，即使出现故障也可减轻其严重程度。

②控制和保护系统故障：保护继电器的隐性故障、断路器误动作、控制故障或误操作等；继电保护装置的功能一般用三个性能指标来衡量，即：a)可靠性——就是要能正确地动作，通过断路器隔离保护区内的故障设备和元件，避免事故的扩大；b)选择性——避免保护区外故障所引起的错误动作；c)快速性——要有足够快的反应和动作时间，使设备不致由于过电流或过电压而受到损坏，或者由于故障时间的延续而使系统失去稳定或扩大事故。

一般来讲，希望继电保护装置越简单越好。

但是，由于电力系统的结构日益复杂，相应的继电保护系统也越来越复杂，这给各种继电保护装置的整定配合带来困难。

特别是在运行方式和系统接线变更时，往往由于继电保护整定值未能及时作合理的修正而导致事故情况下的拒动或误动，成为扩大事故的重要原因。

近年来，我国电力系统事故统计的结果表明，由于继电保护直接引起的事故或因其而导致事故扩大所造成的稳定破坏事故约占所统计事故总数的41%。

③信息、通信系统故障：与EMS系统失去通信、不能进行自动控制和保护、信息系统故障或拥塞、外部侵入信息通信系统；很多事故后的分析表明，在一些正常或事故情况下，由于缺少某些电力系统实时运行方式的重要而基本的信息（如线路潮流、主设备运行状态、母线电压等），或者由于传送信息有误差（如断路器状态的不对应），而使运行人员对系统的现状缺乏正确的概念，未能及时发现问题和处理问题，或者由于根据错误信息作出错误的判断，而造成事故的扩大。

特别是在发生事故后，信息收集系统应能及时反映系统迅速变化着的状态，使运行人员易于抓住事故特点，及时作出正确判断。

事故情况下，通讯失灵，各级运行人员间无法进行联系和正确指挥，往往是使事故扩大或处理延缓的重要原因。

④运行计划管理因素：在电力系统的实际运行中，事故的发生和发展往往与系统的运行方式（包括实际结线方式）有很大关系。

根据我国近年来稳定破坏事故的统计，与运行管理有关的约占总事故数的63.9%，而且，电力市场竞争中各参与者间的竞争与不协调、在更换旧的控制和保护系统或发电装置上缺少主动性；所以，为了保证系统安全运行，应该对实际运行的电力系统结构和运行方式（考虑到若干设备在计划检修和停役下的运行方式、水电厂供水和枯水季节的运行方式等）进行几天以至几周内的运行分析，并结合可靠性导则的规定和运行经验及具体环境条件，对各种预想事故及其后果做出分析并对处理办法做出规定。

在运行方式的安排上，应考虑足够的旋转备用和冷备用，以及它们的合理分布。

除了正确的继电保护配置和整定外，对事故后防止大面积停电的安全自动装置（如切机、切负荷）的协调和配置也应作仔细的考虑和安排。

在实际运行中，一般用安全储备系数（例如实际线路潮流和相应线路的极限传输能力之差的百分数）和干扰出现的概率来确定一个电力系统当前的安全水平。

很显然，在正常情况下，一个具有足够安全储备系数的给定电力系统可以认为是安全的；但是在异常条件下，如发生暴风雪时，则需要较大的安全储备系数才能保证安全运行。

这些异常条件，不仅增加严重干扰的概率，而且增加一系列连锁性干扰的概率，它们的积累效应往往是很严重的。

⑤计算机软、硬件系统故障；⑥电力系统不稳定：静态、暂态、电压、振荡、濒率不稳定等。

2）外部因素① 自然灾害和气候因素：地震、冰雹、雷雨、风暴、洪水、热浪、森林火灾等；②人为因素：操作人员误操作，控制和保护系统设置错误、蓄意破坏(包括战争或恐怖活动)等。

虽然电力系统自动化的水平越来越高，特别是计算机在电力系统运行中的应用，取代了原来很多需要人工进行的工作，但是，自动化水平的提高并没有丝毫减少运行人员在整个电力系统运行和控制过程中的主导作用。

技术水平高的自动监视和控制系统需要相应文化和科学技术水平的运行人员去正确而熟练地掌握和使用，才能充分发挥它们的作用。

特别是在事故情况下，更要求运行人员能应付突然来临和未能预测的严重运行状态，及时作出反应，采取正确的操作步骤和控制措施。

对很多重大事故的分析表明，运行人员对系统及设备的情况不熟悉，或者情况不明，判断错误，以致处理不当，往往是使事故扩大或延长事故时间的重要原因之一。

所以，在选择调度人员时，应考虑他们的文化技术水平和运行经验，同时还应注意他们的精神素质。

平时要拟定综合性的训练和提高计划，对他们进行定期的有计划的培训。

要编制和经常修订各种运行规程（包括各种事故处理导则），并督促运行人员严格贯彻和执行。

对于电力系统中各级运行人员的职责要有明确规定，要求相互密切配合。

上一级运行人员缺乏指挥下一级运行人员的权威，各级运行人员间工作的不协调，也往往是拖延事故处理时间和扩大事故的重要原因之一。

四、安全性与电力系统规划设计电力系统运行的安全性，原则上首先应在电力系统规划设计中加以考虑。

各个规划设计部门都应根据规定的可靠性准则，校核电力系统各发展阶段的规模（包括发电容量及其配置，电网结构及其输送容量等），使其均能与电力系统中各地区负荷的增长相适应，并有足够的备用。

这种电力系统发展规模和负荷增长的相适应，不仅要求有功功率达到平衡，同时也要保证无功功率的平衡，以避免由于无功功率的不足和电压的下降而使电力系统瓦解。

特别要注意电力系统中各薄弱环节的结构，因为很多事故的发生和发展往往就出现在电力系统的某些薄弱环节中。

根据我国近几年来的事故统计，在稳定破坏的事故中，约有2/3发生在电网结构较弱的电力系统中。

在实际运行中，电力系统的结构往往与设计的条件是不一致的。

例如大机组或主干线路退出运行，系统处于检修方式等。

所以在设计时就应考虑在各种典型运行方式下各种可预见到的故障，并分别按地区的特点进行校核。

为了保证电力系统的安全可靠，还应考虑罕见的最坏事故情况，并作出全面的研究分析，在技术经济合理的条件下，采取相应的措施，争取使事故的影响为最小，做到有备无患。

五、小结电力系统安全问题根据我个人观点就是，系统在一定程度上处于可控状态。

电力系统可以分为很多子系统，每个子系统对应着一个状态，我们对每个子系统提出它的数学模型，并在某个小区间内使其线性化，用状态方程表征系统的状态，分析该系统的可观性和可控性，并在李雅普诺夫意义下分析系统的稳定性。

同时，我还得补充说明一下系统在一定程度下处于可控状态，那么这个程度到底是在哪些范围呢？第一，建立数学模型的过程中，将系统线性化的过程中存在一些误差，这是数学建模过程中必然存在的。

第二，要求系统具有一定的抗干扰能力，因为在电力系统中，无论是内部因素还是外部因素，都会对对系统造成一定的干扰，尤其是外部因素，如地震、冰雹、雷雨、风暴、洪水、热浪、森林火灾等。

08年的冰灾就是一个很好的例子，在现有的技术水平上，遇到较大的外部因素的干扰还是很难控制的。