论文部分内容阅读
摘 要：电力系统的安全稳定是维持人们正常生活、企业正常运行的重要保障。我国传统的电力系统在线安全稳定性相对较差。为改善这种情况，目前我国电力系统正在进行相关的稳定分析，以求对以往的电力系统中存在的缺陷进行一定的改善。本文将对电力系统在线安全稳定分析技术做出简要分析，希望能够通过探讨得出在电力系统工作过程中，值得参考的意见。
关键词：电力系统；在线；安全稳定分析；技术
随着我国社会各项事业的不断发展，我国电力系统的相关工作也有了明显的改善。国家电网逐渐引入了大型高压交直流输电技术，以期为我国的电力系统带来全新的面貌。随着居民及企业用电要求的不断提高，电力系统的输电工作也正不断加大。为了保障用电安全，保证用电系统安全稳定运行非常重要。而我国传统的电力系统安全稳定分析技术存在这多种不足，可能会导致实际测量工作存在误差。为了电力系统的健康发展，目前相关技术工作人员正对电力系统在线安全稳定分析技术进行完善。
1 电力系统在线安全稳定分析技术的使用现状
电力系统的建设需要融合多种技术，需要广泛融入不同领域的技术型人才。近些年间，很多国家都开始了对电力系统在线安全稳定分析技术的相关研究，并且这项技术在我国及美国已经展开了应用。目前，我国相关电力工作人員对在线安全稳定分析技术的研究已经有了一定的成果，对指导电力系统的运行有一定的成效。
2 电力系统的稳定裕度
电力系统的主要工作目标是向电能使用者提供能够持续、稳定使用的电能。目前，随着高新科技在电力系统的不断引入，我国的供电网络正在朝着智能化、科技化发展。如何通过新兴的科学技术实现电能的持续、稳定输送，是相关技术人员必须通过研究解决的问题。以往我国采用的分析技术，很难对供电网络进行实时的监测。而在线安全稳定分析技术则能够及时检测得出目前供电网络中存在的问题，并通过及时的解决，避免问题的扩大，这也对用户的安全用电提供有力的保障。
3 电力系统在线安全稳定分析技术的工作原理
电力系统在线安全稳定分析技术主要依赖互联网云技术的相关工作而实现。这种技术需要将相关的稳定性分析数据传入到相应系统中，之后辅助决策系统在根据实际工作需求进行自动化、智能化的分析和改进。之后再通过相应的质量检查、分析、评估等过程，实现电力系统的稳定分析，进而保障输电安全。
3.1 数据整合生成。在线安全稳定分析系统，首先通过接收电网系统提供的电网的各项运行数据、各种电力设备的状态数据、客户的计量数据以及设置的静态模拟数据，然后利用电网的动态模型计算各类参数，将计算结果经过汇聚和整合就生成了在线的应用数据。这些应用数据不仅动态的显示电网的运行状况，而且也为稳定性分析提供数据支持。
3.2 静态安全性能分析。有别于在线安全的稳定性分析的静态安全性能分析，主要是分析在电网正常运行状态下，对构成电网系统的不同元件在预想指定故障后进行静态的开或断，然后进行开断分析。根据分析结果，确定在静止的故障条件下以及预想指定故障之后，整个电网系统是否会出现荷载过量的变压器、路线，确定相应的辅助措施，确n-1状态下电流均不越过限定值。静态安全分析是假定故障后，系统能否进入正常状态的一种分析计算，它是传统静态n-1故障条件下安全分析的进一步延伸。
3.3 暂态稳定性分析。暂态稳定分析主要是分析暂态电压、暂态功率以及暂态频率这三方面，这些分析可以判断出电力系统三方面的稳定性，即电压、功率、频率。针对以上三方面的不稳定故障或故障后阻力，给出应对的辅助措施。暂态稳定分析通过对系统数据分析给出的仿真曲线进行分析，确定某个预想故障的暂态稳定裕度及主导模式、暂态频率和电压的安全稳定裕度及其相关主导模式，为部门的电力系统调度员提供在线监视手段。
3.4 小扰动稳定分析。小扰动稳定分析，分析电网受到小扰动后，在自动调节和控制装置的作用下保持运行稳定的能力，判断断面潮流的动态稳定性。小扰动稳定分析功能应分析计算全网振荡模式和阻尼比，并从中筛选出最关键的若干主导振荡模式，给出当前运行方式下系统存在的低频振荡模式，给出阻尼比、振荡频率和参与元件等信息，得出系统小扰动的动态稳定性结论，同时给出提升阻尼比水平的辅助措施。
3.5 短路电流分析。短路电流分析是在某种故障下，求出流过短路点及各支路的故障电流，确定系统中各厂站的短路电流水平和短路容量。短路电流计算通过先求解网络节点导纳矩阵，再根据指定的短路节点，求取该节点在阻抗矩阵中对应的一列元素，该列阻抗元素包含节点的自阻抗和与全网其它节点互阻抗，由此就可以求出该节点的短路电流及全网其它节点的短路电压及其它支路的短路电流。而流经断路器的短路电流功能主要是通过分析短路母线所属厂站内部的设备连接关系，确定某物理母线短路后各断路器上的电流。在潮流文件中，母线为逻辑母线；一条逻辑母线可以对应有多条物理母线，物理母线之间通过开关设备连接成通路。
3.6 稳定裕度评估。稳定裕度评估，是用来对电网断面的稳定水平进行评估的。在评估过程中，要分别计算出各个指定断面的热稳定极限值、暂态稳定极限值以及静态稳定极限值，然后用这三个极限值里的最小数值，来确定该断面的电流传输极限，进行稳定裕度的评估。稳定裕度评估通常用于实时监控、检修、用电调度等方面，为整个电网的安全稳定运行的提供具有实际操作性的数据支持。
4 仿真分析
2013年某日，某地局部地区有雷雨天气，统调用电负荷较高。16∶12∶07，500kV某输电线跳闸，AC相故障，两侧两套线路主保护动作；16∶12∶11，500kV输电1线跳闸，BC相故障，两侧两套线路主保护动作；该地电网500kV主网架结构遭到一定程度的破坏。以此故障为例，对500kV输电线双线相继跳闸时，系统的暂态功角稳定性、暂态电压安全性和暂态频率安全性进行仿真计算，结果如图1所示，并与WAMS系统中记录的实际曲线进行了对比。
由图1可见，500kV输电双线相继跳闸时系统的暂态功角、暂态电压和暂态频率均不会失稳，且有较大的稳定裕度，相关敏感机组的功角、敏感母线的电压及频率经过两次波动后，均能过渡到新的或恢复到原有的稳定运行状态。同时，DSA离线计算曲线与WAMS实际曲线的一致性证明了DSA离线计算模块的准确性。
结束语
电力系统的在线安全稳定分析，是通过开展对系统静态安全分析、暂态稳定性分析、小扰动稳定分析、短路电流分析、稳定裕度评估，研究电力系统的在线安全稳定特性。对电力系统进行安全稳定分析，能够切实保障用户电能使用工作的正常进行。我国应该进一步完善在线安全稳定分析技术，进而为电网事故应急处理提供相关理论依据。与此同时，使用在线安全稳定分析技术，能够缩短电网故障处理周期，为优化我国电力系统做出贡献。
参考文献
[1]李江，李国庆.容错控制在电力系统中的应用研究综述[J].电力系统保护与控制，2010，（3）.
[2]陈晟，陈昊，刘启胜.电力系统稳定控制方式探讨[J].东北电力技术，2004，（7）.
[3]周韩，刘东，吴子美，等.电力系统安全预警评估指标及其应用[J].电力系统自动化，2007，（20）.
关键词：电力系统；在线；安全稳定分析；技术
随着我国社会各项事业的不断发展，我国电力系统的相关工作也有了明显的改善。国家电网逐渐引入了大型高压交直流输电技术，以期为我国的电力系统带来全新的面貌。随着居民及企业用电要求的不断提高，电力系统的输电工作也正不断加大。为了保障用电安全，保证用电系统安全稳定运行非常重要。而我国传统的电力系统安全稳定分析技术存在这多种不足，可能会导致实际测量工作存在误差。为了电力系统的健康发展，目前相关技术工作人员正对电力系统在线安全稳定分析技术进行完善。
1 电力系统在线安全稳定分析技术的使用现状
电力系统的建设需要融合多种技术，需要广泛融入不同领域的技术型人才。近些年间，很多国家都开始了对电力系统在线安全稳定分析技术的相关研究，并且这项技术在我国及美国已经展开了应用。目前，我国相关电力工作人員对在线安全稳定分析技术的研究已经有了一定的成果，对指导电力系统的运行有一定的成效。
2 电力系统的稳定裕度
电力系统的主要工作目标是向电能使用者提供能够持续、稳定使用的电能。目前，随着高新科技在电力系统的不断引入，我国的供电网络正在朝着智能化、科技化发展。如何通过新兴的科学技术实现电能的持续、稳定输送，是相关技术人员必须通过研究解决的问题。以往我国采用的分析技术，很难对供电网络进行实时的监测。而在线安全稳定分析技术则能够及时检测得出目前供电网络中存在的问题，并通过及时的解决，避免问题的扩大，这也对用户的安全用电提供有力的保障。
3 电力系统在线安全稳定分析技术的工作原理
电力系统在线安全稳定分析技术主要依赖互联网云技术的相关工作而实现。这种技术需要将相关的稳定性分析数据传入到相应系统中，之后辅助决策系统在根据实际工作需求进行自动化、智能化的分析和改进。之后再通过相应的质量检查、分析、评估等过程，实现电力系统的稳定分析，进而保障输电安全。
3.1 数据整合生成。在线安全稳定分析系统，首先通过接收电网系统提供的电网的各项运行数据、各种电力设备的状态数据、客户的计量数据以及设置的静态模拟数据，然后利用电网的动态模型计算各类参数，将计算结果经过汇聚和整合就生成了在线的应用数据。这些应用数据不仅动态的显示电网的运行状况，而且也为稳定性分析提供数据支持。
3.2 静态安全性能分析。有别于在线安全的稳定性分析的静态安全性能分析，主要是分析在电网正常运行状态下，对构成电网系统的不同元件在预想指定故障后进行静态的开或断，然后进行开断分析。根据分析结果，确定在静止的故障条件下以及预想指定故障之后，整个电网系统是否会出现荷载过量的变压器、路线，确定相应的辅助措施，确n-1状态下电流均不越过限定值。静态安全分析是假定故障后，系统能否进入正常状态的一种分析计算，它是传统静态n-1故障条件下安全分析的进一步延伸。
3.3 暂态稳定性分析。暂态稳定分析主要是分析暂态电压、暂态功率以及暂态频率这三方面，这些分析可以判断出电力系统三方面的稳定性，即电压、功率、频率。针对以上三方面的不稳定故障或故障后阻力，给出应对的辅助措施。暂态稳定分析通过对系统数据分析给出的仿真曲线进行分析，确定某个预想故障的暂态稳定裕度及主导模式、暂态频率和电压的安全稳定裕度及其相关主导模式，为部门的电力系统调度员提供在线监视手段。
3.4 小扰动稳定分析。小扰动稳定分析，分析电网受到小扰动后，在自动调节和控制装置的作用下保持运行稳定的能力，判断断面潮流的动态稳定性。小扰动稳定分析功能应分析计算全网振荡模式和阻尼比，并从中筛选出最关键的若干主导振荡模式，给出当前运行方式下系统存在的低频振荡模式，给出阻尼比、振荡频率和参与元件等信息，得出系统小扰动的动态稳定性结论，同时给出提升阻尼比水平的辅助措施。
3.5 短路电流分析。短路电流分析是在某种故障下，求出流过短路点及各支路的故障电流，确定系统中各厂站的短路电流水平和短路容量。短路电流计算通过先求解网络节点导纳矩阵，再根据指定的短路节点，求取该节点在阻抗矩阵中对应的一列元素，该列阻抗元素包含节点的自阻抗和与全网其它节点互阻抗，由此就可以求出该节点的短路电流及全网其它节点的短路电压及其它支路的短路电流。而流经断路器的短路电流功能主要是通过分析短路母线所属厂站内部的设备连接关系，确定某物理母线短路后各断路器上的电流。在潮流文件中，母线为逻辑母线；一条逻辑母线可以对应有多条物理母线，物理母线之间通过开关设备连接成通路。
3.6 稳定裕度评估。稳定裕度评估，是用来对电网断面的稳定水平进行评估的。在评估过程中，要分别计算出各个指定断面的热稳定极限值、暂态稳定极限值以及静态稳定极限值，然后用这三个极限值里的最小数值，来确定该断面的电流传输极限，进行稳定裕度的评估。稳定裕度评估通常用于实时监控、检修、用电调度等方面，为整个电网的安全稳定运行的提供具有实际操作性的数据支持。
4 仿真分析
2013年某日，某地局部地区有雷雨天气，统调用电负荷较高。16∶12∶07，500kV某输电线跳闸，AC相故障，两侧两套线路主保护动作；16∶12∶11，500kV输电1线跳闸，BC相故障，两侧两套线路主保护动作；该地电网500kV主网架结构遭到一定程度的破坏。以此故障为例，对500kV输电线双线相继跳闸时，系统的暂态功角稳定性、暂态电压安全性和暂态频率安全性进行仿真计算，结果如图1所示，并与WAMS系统中记录的实际曲线进行了对比。
由图1可见，500kV输电双线相继跳闸时系统的暂态功角、暂态电压和暂态频率均不会失稳，且有较大的稳定裕度，相关敏感机组的功角、敏感母线的电压及频率经过两次波动后，均能过渡到新的或恢复到原有的稳定运行状态。同时，DSA离线计算曲线与WAMS实际曲线的一致性证明了DSA离线计算模块的准确性。
结束语
电力系统的在线安全稳定分析，是通过开展对系统静态安全分析、暂态稳定性分析、小扰动稳定分析、短路电流分析、稳定裕度评估，研究电力系统的在线安全稳定特性。对电力系统进行安全稳定分析，能够切实保障用户电能使用工作的正常进行。我国应该进一步完善在线安全稳定分析技术，进而为电网事故应急处理提供相关理论依据。与此同时，使用在线安全稳定分析技术，能够缩短电网故障处理周期，为优化我国电力系统做出贡献。
参考文献
[1]李江，李国庆.容错控制在电力系统中的应用研究综述[J].电力系统保护与控制，2010，（3）.
[2]陈晟，陈昊，刘启胜.电力系统稳定控制方式探讨[J].东北电力技术，2004，（7）.
[3]周韩，刘东，吴子美，等.电力系统安全预警评估指标及其应用[J].电力系统自动化，2007，（20）.