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摘 要：在正常运行时也要准备好出现事故，对电气系统中可能出现的事故预先进行分析计算，得出处理的对策，即所谓“居安思危”、“防患于未然”。為了保证电气系统运行的安全，在正常情况下有关的运行参数应满足运行界限的要求，其中包括备用容量以及按静态和暂态稳定确定的一些安全界限等，并应有一定的安全储备。
关键词：电气系统 安全分析 安全控制
在正常运行时也要准备好出现事故，对电气系统中可能出现的事故预先进行分析计算，得出处理的对策，即所谓“居安思危”、“防患于未然”。 为了保证电气系统运行的安全，在正常情况下有关的运行参数应满足运行界限的要求，其中包括备用容量以及按静态和暂态稳定确定的一些安全界限等，并应有一定的安全储备。
一、电力系统的安全分析
安全分析的功能就是评估系统当前的运行状态是否安全。需要时提出使系统保持安全运行的校正、调节和控制的措施。安全分析中的预想事故是根据短时间内出现故障的概率及其对电气系统安全性的影响来确定，一般包括断开输电线路或变压器、断开发电机组、单相接地、相间或三相短路故障等。
安全分析分为静态安全分析和动态安全分析两大类。静态安全分析用来校验事故后稳态电气系统运行方式的安全性；动态安全分析是分析系统故障后的动态转移过程，判断是否失去稳定。在线安全分析贵在及时，对于分析计算首先要满足快速性的要求，在计算精度上可以不像正常离线计算那样高。
1、电气系统的静态安全分析：电气系统的静态安全分析是对一组可能发生的预想事故进行在线计算分析，校核事故后电气系统稳态运行方式的安全性。在预想事故的状态下，如出现有功功率不平衡、系统解列，则应校核频率变化是否超出允许值。静态安全分析需对预想事故下系统元件过载及节点电压偏移等情况进行校核。
计算电网潮流的有功—无功分解法，简称P-Q分解法，是在牛顿—拉夫逊潮流计算法的基础上，考虑了电气系统的特点：高压输电线路的电抗远大于电阻，系统中的有功功率主要与各节点电压的相位角有关，而无功功率主要受各节点电压幅值的影响，从而对潮流计算式作了适当简化。迭代计算时节点的有功功率不平衡量只用于修正节点电压的相位角，而节点的无功功率不平衡量只用于修正节点电压的幅值。
2、电气系统的动态安全分析：动态安全分析的任务是校核预想事故后系统是否仍能保持稳定。由于常规的稳定计算工作量很大，难以满足实时性的要求，因此人们一直在努力寻求快速的、能适应实时性要求的稳定性判别方法。目前取得初步成果的有模式识别法和李雅普诺夫法等。
模式识别法事先对电气系统在各种运行方式下的各种预想事故进行大量离线模拟计算，得到系统稳定与否的结论。在此基础上选取几个表征电气系统运行特征的状态变量，一般选节点的电压和相位角，构成一个稳定判别式。将表征电气系统特征的状态变量代入稳定判别式，所得系统稳定与否的结论与离线计算的结果完全一致。在线应用时计算机只需将实时测得的系统有关特征状态变量代入稳定判别式，即可判定系统是否稳定，十分快捷。
3、电气系统状态变量电压相量的动态监测：电气系统中各主要节点的电压相量是电气系统运行的重要状态变量，若能实时动态测得这些相量，则对监视和分析电气系统的运行状态，特别是有关静态稳定和暂态稳定的判断等都具有重要意义。
电气系统中的正弦量电量信号用相量表征，其幅值的测量虽不十分困难，但相位角的测定却取决于全系统统一的基准时间参考点，系统中各节点都必须依据同一时间参考点同步地进行测量。基准时间如相差lms，对于50Hz的工频正弦波，就会有18°相位角误差。
为使全系统各个相量测量点能在同一时刻获得足够精确的同步脉冲，可以采用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）发出的授时脉冲信号。GPS全天候24小时工作，向地球发送高精度的时间信息，覆盖全球。GPS接收装置从收到的GPS信息中可以提取到两种信号，一是每隔1s的脉冲信号1PPS，它和国际标准时间同步误差不超过1μs；二是从串行口输出的与1PPS脉冲前沿对应的国际标准时间年、月、日、时、分、秒，即1PPS的“时间标记”。
二、电气系统的安全控制
安全控制是指在电气系统各种运行状态下，为保证电气系统安全运行所进行的调节、校正和控制，主要包括预防控制、紧急控制和恢复控制。
1、预防控制：正常运行状态下系统中发电和用电的功率保持平衡，电压、频率和各种电力设备都在规定的限值内运行，同时还具有相当的裕度，但为了防患于未然，针对安全分析中发现的隐患，应采取适当的预防性安全控制措施，如调整电网的结构和线路潮流、改变机组出力、切换负荷等，以避免预想事故出现时造成严重后果。
2、紧急控制：当电气系统因遭受重大扰动而进入紧急状态后，系统的电压、频率和某些线路的潮流等可能严重超限，如不及时采取有效的控制措施，系统可能失去稳定。在这种紧急情况下，安全控制的主要目的是，迅速抑制事故及电气系统异常状态的发展和扩大。尽量缩短事故的延续时间，减少对系统中其它非故障部分的影响，使电气系统能维持和恢复到一个合理的运行水平。紧急状态安全控制首先是依靠继电保护快速地切除故障。为了防止事故扩大、保持系统稳定，可以采用的紧急控制措施有：改变有载调压变压器分接头位置，调整同步补偿机和电容器，事故低频自动减负荷等。
经过紧急控制之后，电气系统有可能恢复到一个合理的运行水平。但在紧急状态下，如果不及时采取适当的有效措施，或初始时的干扰及其产生的连锁反应十分严重，则系统也有可能失去稳定，解列成几个子系统。
3、恢复控制：电力系统发生重大事故后，通过紧急状态的安全控制，由继电保护、自动装置以及运行人员的操作将事故隔离，电气系统就处于恢复状态。面临的任务是将解列的子系统重新并列，并根据系统实际情况，将它恢复到正常警戒或正常安全状态。
电气系统正常运行状态的恢复应是一个有次序的协调过程，一般是先使各个子系统的电压和频率恢复正常，消除各元件的过负荷状态，然后再将解列的子系统重新并列，在恢复过程中，要防止因操作而引起某些元件发生过负荷。
参考文献
[1] 吕砚山 . 电气设备维护与控制[M]. 北京： 科学出版社，2009.
[2] 电机工程手册编委会. 电气工程师手册[K]. 北京： 机械工业出版社，1987.
关键词：电气系统 安全分析 安全控制
在正常运行时也要准备好出现事故，对电气系统中可能出现的事故预先进行分析计算，得出处理的对策，即所谓“居安思危”、“防患于未然”。 为了保证电气系统运行的安全，在正常情况下有关的运行参数应满足运行界限的要求，其中包括备用容量以及按静态和暂态稳定确定的一些安全界限等，并应有一定的安全储备。
一、电力系统的安全分析
安全分析的功能就是评估系统当前的运行状态是否安全。需要时提出使系统保持安全运行的校正、调节和控制的措施。安全分析中的预想事故是根据短时间内出现故障的概率及其对电气系统安全性的影响来确定，一般包括断开输电线路或变压器、断开发电机组、单相接地、相间或三相短路故障等。
安全分析分为静态安全分析和动态安全分析两大类。静态安全分析用来校验事故后稳态电气系统运行方式的安全性；动态安全分析是分析系统故障后的动态转移过程，判断是否失去稳定。在线安全分析贵在及时，对于分析计算首先要满足快速性的要求，在计算精度上可以不像正常离线计算那样高。
1、电气系统的静态安全分析：电气系统的静态安全分析是对一组可能发生的预想事故进行在线计算分析，校核事故后电气系统稳态运行方式的安全性。在预想事故的状态下，如出现有功功率不平衡、系统解列，则应校核频率变化是否超出允许值。静态安全分析需对预想事故下系统元件过载及节点电压偏移等情况进行校核。
计算电网潮流的有功—无功分解法，简称P-Q分解法，是在牛顿—拉夫逊潮流计算法的基础上，考虑了电气系统的特点：高压输电线路的电抗远大于电阻，系统中的有功功率主要与各节点电压的相位角有关，而无功功率主要受各节点电压幅值的影响，从而对潮流计算式作了适当简化。迭代计算时节点的有功功率不平衡量只用于修正节点电压的相位角，而节点的无功功率不平衡量只用于修正节点电压的幅值。
2、电气系统的动态安全分析：动态安全分析的任务是校核预想事故后系统是否仍能保持稳定。由于常规的稳定计算工作量很大，难以满足实时性的要求，因此人们一直在努力寻求快速的、能适应实时性要求的稳定性判别方法。目前取得初步成果的有模式识别法和李雅普诺夫法等。
模式识别法事先对电气系统在各种运行方式下的各种预想事故进行大量离线模拟计算，得到系统稳定与否的结论。在此基础上选取几个表征电气系统运行特征的状态变量，一般选节点的电压和相位角，构成一个稳定判别式。将表征电气系统特征的状态变量代入稳定判别式，所得系统稳定与否的结论与离线计算的结果完全一致。在线应用时计算机只需将实时测得的系统有关特征状态变量代入稳定判别式，即可判定系统是否稳定，十分快捷。
3、电气系统状态变量电压相量的动态监测：电气系统中各主要节点的电压相量是电气系统运行的重要状态变量，若能实时动态测得这些相量，则对监视和分析电气系统的运行状态，特别是有关静态稳定和暂态稳定的判断等都具有重要意义。
电气系统中的正弦量电量信号用相量表征，其幅值的测量虽不十分困难，但相位角的测定却取决于全系统统一的基准时间参考点，系统中各节点都必须依据同一时间参考点同步地进行测量。基准时间如相差lms，对于50Hz的工频正弦波，就会有18°相位角误差。
为使全系统各个相量测量点能在同一时刻获得足够精确的同步脉冲，可以采用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）发出的授时脉冲信号。GPS全天候24小时工作，向地球发送高精度的时间信息，覆盖全球。GPS接收装置从收到的GPS信息中可以提取到两种信号，一是每隔1s的脉冲信号1PPS，它和国际标准时间同步误差不超过1μs；二是从串行口输出的与1PPS脉冲前沿对应的国际标准时间年、月、日、时、分、秒，即1PPS的“时间标记”。
二、电气系统的安全控制
安全控制是指在电气系统各种运行状态下，为保证电气系统安全运行所进行的调节、校正和控制，主要包括预防控制、紧急控制和恢复控制。
1、预防控制：正常运行状态下系统中发电和用电的功率保持平衡，电压、频率和各种电力设备都在规定的限值内运行，同时还具有相当的裕度，但为了防患于未然，针对安全分析中发现的隐患，应采取适当的预防性安全控制措施，如调整电网的结构和线路潮流、改变机组出力、切换负荷等，以避免预想事故出现时造成严重后果。
2、紧急控制：当电气系统因遭受重大扰动而进入紧急状态后，系统的电压、频率和某些线路的潮流等可能严重超限，如不及时采取有效的控制措施，系统可能失去稳定。在这种紧急情况下，安全控制的主要目的是，迅速抑制事故及电气系统异常状态的发展和扩大。尽量缩短事故的延续时间，减少对系统中其它非故障部分的影响，使电气系统能维持和恢复到一个合理的运行水平。紧急状态安全控制首先是依靠继电保护快速地切除故障。为了防止事故扩大、保持系统稳定，可以采用的紧急控制措施有：改变有载调压变压器分接头位置，调整同步补偿机和电容器，事故低频自动减负荷等。
经过紧急控制之后，电气系统有可能恢复到一个合理的运行水平。但在紧急状态下，如果不及时采取适当的有效措施，或初始时的干扰及其产生的连锁反应十分严重，则系统也有可能失去稳定，解列成几个子系统。
3、恢复控制：电力系统发生重大事故后，通过紧急状态的安全控制，由继电保护、自动装置以及运行人员的操作将事故隔离，电气系统就处于恢复状态。面临的任务是将解列的子系统重新并列，并根据系统实际情况，将它恢复到正常警戒或正常安全状态。
电气系统正常运行状态的恢复应是一个有次序的协调过程，一般是先使各个子系统的电压和频率恢复正常，消除各元件的过负荷状态，然后再将解列的子系统重新并列，在恢复过程中，要防止因操作而引起某些元件发生过负荷。
参考文献
[1] 吕砚山 . 电气设备维护与控制[M]. 北京： 科学出版社，2009.
[2] 电机工程手册编委会. 电气工程师手册[K]. 北京： 机械工业出版社，1987.