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[摘 要]电网安全稳定控制系统是构成电网第二、三道防线的重要二次设备，对于保证电力系统安全稳定运行、提高输电能力和供电可靠性具有重要作用。本文通过利用电力系统综合分析程序（PSASP）对于陕南电网稳定性的计算，指出陕南现有稳定系统的不足，提出了新的稳定装置的配置方案。
[关键词]稳控系统 稳定性分析 PSASP
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0013-02
1、陕南电网安全稳定控制系统概述
1.1 现有装置概述
近年来，为满足地方经济高速增长的用电需求，陕西电网持续快速发展，主网结构得到显著加强。目前已建成750kV的骨干网架，关中地区也已形成坚强的330kV双环网结构，但电网运行中依然存在一些薄弱环节，需通过加装电网安全稳定控制系统来保证系统安全稳定运行。特别是随着我国西电东送战略的逐步实施，大功率远距离输电给大电网安全稳定运行带来更多的困难和挑战，具有复杂控制功能的分布式大电网安全稳定控制系统得到了更加广泛的应用，需引起各级人员的高度重视。
陕南电网安全稳定控制系统由分别安装于330kV金州变、柞水变、洋县变、110kV旬阳变及安康和蜀河水电厂的六套SCS-500E型安全稳定控制装置（柜）及其通信通道构成。
系统采用多主站-多子站结构设计，其中：金州变、蜀河电厂为系统主站，柞水变、洋县变、旬阳变、安康电厂为系统子站，各站均为单套装置配置。主站与主站之间、主站与所属子站之间通过单路光纤通道相联，实现电网运行信息及远切命令的传送。
本站裝置通过监测330kV金柞、金安双回线及#1、#2主变中压侧三相电气量，并接收柞水、安厂、洋县子站发来的330kV柞南双回、柞张、安喜、洋喜、洋汉等线路投停、潮流、跳闸及过载等信息，进行电网运行方式识别和故障判断。当判出陕南电网发生严重故障时，快速切除安康及蜀河水电厂若干台运行机组，以消除暂态失稳、设备过载或孤网功率严重过剩等电网安全运行风险，提高陕南水电送出能力，确保陕南电网安全稳定运行。
1.2 2014，2015年陕南电网发展规划
本文采用电力系统分析综合程序（PSASP）对陕南电网安全稳定性进行分析，利用该软件建立的陕南电网数据库以330kV网为主，陕南电网在2014年、2015年计划投产的火电厂有一座，3条330kV线路.
2、陕南电网的潮流分析及输电断面划分
2.1 输电断面的划分
几种常用的输电断面划分方法：
1.基于区域间联络线划分的输电断面。大多数区域内部电网联系比较密切，而区域间的网络联系相对比较薄弱。因此，我们可根据网络节点间联系的强弱将整个电网划分成若干个区域。
2.基于功率输送方向划分的输电断面。
以自然区域为基础，在电力系统的某一基态潮流下，有功潮流方向相同的一组输电线路组成的集合就构成了输电断面。
3.基于支路开断分布系数的输电断面。
我们所有确定的输电断面所包含支路就是受支路切除潮流转移影响较大的支路，因此在不考虑支路切除所引起的系统电压和注入功率变化的情况下，有功潮流的转移与电流的转移成正比关系，因此电流转移较大的支路也就是潮流转移较大的支路。
4.基于潮流转移的输电断面
当电网中的某条线路因故障被切除后，其潮流将会转移到其他线路上，但不同的线路受潮流转移影响的大小不同，受潮流转移影响较大的线路就构成了输电断面。根据潮流转移的不同特征可对输电断面进行不同的划分。
基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分与基于图论的方法虽简捷易行，适用于大规模网络，但较粗糙，精度低。基于区域间联络线模型的输电断面划分和基于支路开断分布系数的输电断面划分都是从安全约束的角度出发，前者计算量较小，从节点联系的强弱出发，但不完全符合静态安全分析的原则，后者考虑潮流的灵敏度因素，符合N-1静态安全分析，但计算量大，不适用于实际大规模网络。本文采用基于自然区域和功率输送方向相结合的输电断面的划分方法。
2.2 陕南电网的潮流计算与输电断面
用PSASP软件对陕西电网进行潮流计算，得出母线越限的结果如表1所示：
由PSASP软件计算出潮流结果，由越限报告可看出交流线无越限，陕南地区母线越限主要为柞水，由地理接线图可看出汉中硖石三回330kV线路，之后柞水-金州，金州-安康，汉中-武侯，武侯-顺正，都为两回330kV线路。根据地域特征以及潮流计算的结果，我们划分出陕南地区的输电断面有硖石—汉中断面，柞水—金州断面，洋县—喜河断面三个输电断面。
3、提高系统稳定性的稳控装置配置方案研究
3.1 陕南地区现有稳控装置的不足
电力系统稳定控制装置是电网一次结构薄弱环节的二次补强产物，而存在薄弱环节的根本原因在于电网结构与电源分布之间的不匹配、电网结构与经济发展的不匹配。这些不匹配是电网运行必须面对的现实，有其存在的客观合理性，同时，电网建设投资的环保、技术经济要求，工程建设过程中出现的过渡阶段，不断快速增长的输电需求，国家产业政策引导下负荷分布格局的变化等因素都使电网一次结构与其承载的需求之间难以做到时时、处处匹配，用相对较少的投资配置稳控装置以解决发生概率较小的严重故障后的稳定问题，从而换取输电能力的提高，应认为是一种性价比较高的选择。同时，应尽量减少采用稳控装置解决N-1跳闸后的稳定问题的情况，规划电网结构时应严格按照“导则”要求，对不同水平年包括过渡阶段的电网进行安全稳定计算分析，确保系统能满足“导则”所要求的第一级安全稳定标准，既可以一定程度上减少稳控装置数量，避免出现违背“导则”的无奈之举，也可使防范严重故障后稳定问题的稳定措施确实是可行且合理的，从而降低电网运行安全风险。另外，基于稳控装置绝对数量随着电网规模增长而增长的现实，应进一步加强稳控装置规范化管理。陕西电网在稳控装置的判据、通道规约、配置原则等标准研究方面已开展了部分工作，但还需结合实际应用情况和电网发展进行更深入的研究。宜与当前正在开展电网智能化改造工作相结合，统筹研究稳定控制装置的规范化管理，减轻电网运行安全压力。 3.2 陕南电网静态稳定性分析以及稳控装置的优化方案
电力系统静态稳定是指在某一运行方式下，电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统静态稳定计算分析的目的是应用相应的判据确定电力系统的稳定性和输电线的输送功率极限，检验在给定方式下的稳定储备。电力系统静态安全分析指应用N-1原则，逐个断开线路、变压器、发电机等元件，检查其它元件是否因此过负荷或者电网低电压，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。根据以上输电断面的划分，对陕南地区进行静态安全稳定分析，根据两个薄弱断面的划分，做出两套方案：
1、方案一：选取硖石——汉中为薄弱输电断面，做出N-1静穏计算，可看出汉中，柞水母线电压幅值均超出国标范围，汉中变现有的稳控切负荷系统分别安装于330kV汉中变、110kV洪河、西郊、草堰、铺镇、大河坎、圣水、司家铺变的八套GFWK-C型微机型安全稳定控制装置构成。在线路故障情况下，利用汉中变的稳控装置动作切负荷，设计以下方案：
处理方案：汉中变#1、#2主变过载远切负荷方案
汉中总负荷量：363MW，设计方案
第一步，切除汉中负荷7%，第一轮草堰变25MW切除，未满足要求，母线电压越限。
第二步，切除汉中负荷11%，第二轮大河坎变15MV切除。电压不报越限，满足要求.
2、选取柞水——金州为薄弱输电断面，做出静穏计算，可看出，柞水电压幅值越线较为严重，安康电厂主站配置有低频减载设备，切除负载后对柞水电压幅值越限影响不大，所以设计柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。各站装置分别设置五轮低频和五轮低压减载，其中：1～4轮为顺序动作轮，第一轮切除12%，第二轮切除25%，第三轮切除37%，第四轮50%，第五轮为特殊轮，其动作完全独立，不依赖于其它轮次是否动作。
设计方案
第一轮动作，切除柞水负荷12%，第一轮未满足要求，母线电压越限，
第二轮动作，切除柞水负荷25%，第三輪电压不报越限。满足要求.
可看出蜀河电压幅值仍然越限，所以设计备选方案2，蜀厂主站安有SCS-500E型安全稳定控制装置，在正常或各种检修方式下，当判断出蜀厂110kV送出线路发生严重故障时，按照“稳控策略表”、“过载策略表”执行切机措施，快速切除蜀厂G2～G4最大的两台机，故设计切G3.
我们可以看出柞水电压较未安装稳控装置时改善较多，已基本满足要求。为保证在n-1故障条件下，柞水等地母线电压不越限，最终确定的安稳装置的设计方案为柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。
4、结束语
本文从现有陕南电网稳控装置的配置入手，结合未来两年陕南电网的规划，在分析了陕南电网的薄弱输电断面的基础上，对未能满足稳定性要求的薄弱断面配置了新的稳控装置，利用PSASP计算得出新的配置方案可以提高陕南电网的稳定性。
参考文献
[1] 吴晓蓉，王建华，王颖，智能电网保护及稳定控制系统研究[J].吉林电力，2010，38（2）：1-4.
[2] 吴青.湖北电网安全稳定控制装置改进的探讨[J].湖北电力，2007，26（4）：65—68.
[3] 王加庆，吴迪，叶彬等.安徽电网2008～2015年电磁环网的解环方案[J].华东电力，2008，36（12）：59-60.
[关键词]稳控系统 稳定性分析 PSASP
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0013-02
1、陕南电网安全稳定控制系统概述
1.1 现有装置概述
近年来，为满足地方经济高速增长的用电需求，陕西电网持续快速发展，主网结构得到显著加强。目前已建成750kV的骨干网架，关中地区也已形成坚强的330kV双环网结构，但电网运行中依然存在一些薄弱环节，需通过加装电网安全稳定控制系统来保证系统安全稳定运行。特别是随着我国西电东送战略的逐步实施，大功率远距离输电给大电网安全稳定运行带来更多的困难和挑战，具有复杂控制功能的分布式大电网安全稳定控制系统得到了更加广泛的应用，需引起各级人员的高度重视。
陕南电网安全稳定控制系统由分别安装于330kV金州变、柞水变、洋县变、110kV旬阳变及安康和蜀河水电厂的六套SCS-500E型安全稳定控制装置（柜）及其通信通道构成。
系统采用多主站-多子站结构设计，其中：金州变、蜀河电厂为系统主站，柞水变、洋县变、旬阳变、安康电厂为系统子站，各站均为单套装置配置。主站与主站之间、主站与所属子站之间通过单路光纤通道相联，实现电网运行信息及远切命令的传送。
本站裝置通过监测330kV金柞、金安双回线及#1、#2主变中压侧三相电气量，并接收柞水、安厂、洋县子站发来的330kV柞南双回、柞张、安喜、洋喜、洋汉等线路投停、潮流、跳闸及过载等信息，进行电网运行方式识别和故障判断。当判出陕南电网发生严重故障时，快速切除安康及蜀河水电厂若干台运行机组，以消除暂态失稳、设备过载或孤网功率严重过剩等电网安全运行风险，提高陕南水电送出能力，确保陕南电网安全稳定运行。
1.2 2014，2015年陕南电网发展规划
本文采用电力系统分析综合程序（PSASP）对陕南电网安全稳定性进行分析，利用该软件建立的陕南电网数据库以330kV网为主，陕南电网在2014年、2015年计划投产的火电厂有一座，3条330kV线路.
2、陕南电网的潮流分析及输电断面划分
2.1 输电断面的划分
几种常用的输电断面划分方法：
1.基于区域间联络线划分的输电断面。大多数区域内部电网联系比较密切，而区域间的网络联系相对比较薄弱。因此，我们可根据网络节点间联系的强弱将整个电网划分成若干个区域。
2.基于功率输送方向划分的输电断面。
以自然区域为基础，在电力系统的某一基态潮流下，有功潮流方向相同的一组输电线路组成的集合就构成了输电断面。
3.基于支路开断分布系数的输电断面。
我们所有确定的输电断面所包含支路就是受支路切除潮流转移影响较大的支路，因此在不考虑支路切除所引起的系统电压和注入功率变化的情况下，有功潮流的转移与电流的转移成正比关系，因此电流转移较大的支路也就是潮流转移较大的支路。
4.基于潮流转移的输电断面
当电网中的某条线路因故障被切除后，其潮流将会转移到其他线路上，但不同的线路受潮流转移影响的大小不同，受潮流转移影响较大的线路就构成了输电断面。根据潮流转移的不同特征可对输电断面进行不同的划分。
基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分与基于图论的方法虽简捷易行，适用于大规模网络，但较粗糙，精度低。基于区域间联络线模型的输电断面划分和基于支路开断分布系数的输电断面划分都是从安全约束的角度出发，前者计算量较小，从节点联系的强弱出发，但不完全符合静态安全分析的原则，后者考虑潮流的灵敏度因素，符合N-1静态安全分析，但计算量大，不适用于实际大规模网络。本文采用基于自然区域和功率输送方向相结合的输电断面的划分方法。
2.2 陕南电网的潮流计算与输电断面
用PSASP软件对陕西电网进行潮流计算，得出母线越限的结果如表1所示：
由PSASP软件计算出潮流结果，由越限报告可看出交流线无越限，陕南地区母线越限主要为柞水，由地理接线图可看出汉中硖石三回330kV线路，之后柞水-金州，金州-安康，汉中-武侯，武侯-顺正，都为两回330kV线路。根据地域特征以及潮流计算的结果，我们划分出陕南地区的输电断面有硖石—汉中断面，柞水—金州断面，洋县—喜河断面三个输电断面。
3、提高系统稳定性的稳控装置配置方案研究
3.1 陕南地区现有稳控装置的不足
电力系统稳定控制装置是电网一次结构薄弱环节的二次补强产物，而存在薄弱环节的根本原因在于电网结构与电源分布之间的不匹配、电网结构与经济发展的不匹配。这些不匹配是电网运行必须面对的现实，有其存在的客观合理性，同时，电网建设投资的环保、技术经济要求，工程建设过程中出现的过渡阶段，不断快速增长的输电需求，国家产业政策引导下负荷分布格局的变化等因素都使电网一次结构与其承载的需求之间难以做到时时、处处匹配，用相对较少的投资配置稳控装置以解决发生概率较小的严重故障后的稳定问题，从而换取输电能力的提高，应认为是一种性价比较高的选择。同时，应尽量减少采用稳控装置解决N-1跳闸后的稳定问题的情况，规划电网结构时应严格按照“导则”要求，对不同水平年包括过渡阶段的电网进行安全稳定计算分析，确保系统能满足“导则”所要求的第一级安全稳定标准，既可以一定程度上减少稳控装置数量，避免出现违背“导则”的无奈之举，也可使防范严重故障后稳定问题的稳定措施确实是可行且合理的，从而降低电网运行安全风险。另外，基于稳控装置绝对数量随着电网规模增长而增长的现实，应进一步加强稳控装置规范化管理。陕西电网在稳控装置的判据、通道规约、配置原则等标准研究方面已开展了部分工作，但还需结合实际应用情况和电网发展进行更深入的研究。宜与当前正在开展电网智能化改造工作相结合，统筹研究稳定控制装置的规范化管理，减轻电网运行安全压力。 3.2 陕南电网静态稳定性分析以及稳控装置的优化方案
电力系统静态稳定是指在某一运行方式下，电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。电力系统静态稳定计算分析的目的是应用相应的判据确定电力系统的稳定性和输电线的输送功率极限，检验在给定方式下的稳定储备。电力系统静态安全分析指应用N-1原则，逐个断开线路、变压器、发电机等元件，检查其它元件是否因此过负荷或者电网低电压，用以检验电网结构强度和运行方式是否满足安全运行要求。根据以上输电断面的划分，对陕南地区进行静态安全稳定分析，根据两个薄弱断面的划分，做出两套方案：
1、方案一：选取硖石——汉中为薄弱输电断面，做出N-1静穏计算，可看出汉中，柞水母线电压幅值均超出国标范围，汉中变现有的稳控切负荷系统分别安装于330kV汉中变、110kV洪河、西郊、草堰、铺镇、大河坎、圣水、司家铺变的八套GFWK-C型微机型安全稳定控制装置构成。在线路故障情况下，利用汉中变的稳控装置动作切负荷，设计以下方案：
处理方案：汉中变#1、#2主变过载远切负荷方案
汉中总负荷量：363MW，设计方案
第一步，切除汉中负荷7%，第一轮草堰变25MW切除，未满足要求，母线电压越限。
第二步，切除汉中负荷11%，第二轮大河坎变15MV切除。电压不报越限，满足要求.
2、选取柞水——金州为薄弱输电断面，做出静穏计算，可看出，柞水电压幅值越线较为严重，安康电厂主站配置有低频减载设备，切除负载后对柞水电压幅值越限影响不大，所以设计柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。各站装置分别设置五轮低频和五轮低压减载，其中：1～4轮为顺序动作轮，第一轮切除12%，第二轮切除25%，第三轮切除37%，第四轮50%，第五轮为特殊轮，其动作完全独立，不依赖于其它轮次是否动作。
设计方案
第一轮动作，切除柞水负荷12%，第一轮未满足要求，母线电压越限，
第二轮动作，切除柞水负荷25%，第三輪电压不报越限。满足要求.
可看出蜀河电压幅值仍然越限，所以设计备选方案2，蜀厂主站安有SCS-500E型安全稳定控制装置，在正常或各种检修方式下，当判断出蜀厂110kV送出线路发生严重故障时，按照“稳控策略表”、“过载策略表”执行切机措施，快速切除蜀厂G2～G4最大的两台机，故设计切G3.
我们可以看出柞水电压较未安装稳控装置时改善较多，已基本满足要求。为保证在n-1故障条件下，柞水等地母线电压不越限，最终确定的安稳装置的设计方案为柞水处安装一套低频减载设备，SCS-500E增加低频低压自动加负荷功能，当判断系统发生低频或低压事故时，根据本站频率或电压降低的情况，按照低频、低压减载相应的动作轮次，自动切除本站负荷线路。
4、结束语
本文从现有陕南电网稳控装置的配置入手，结合未来两年陕南电网的规划，在分析了陕南电网的薄弱输电断面的基础上，对未能满足稳定性要求的薄弱断面配置了新的稳控装置，利用PSASP计算得出新的配置方案可以提高陕南电网的稳定性。
参考文献
[1] 吴晓蓉，王建华，王颖，智能电网保护及稳定控制系统研究[J].吉林电力，2010，38（2）：1-4.
[2] 吴青.湖北电网安全稳定控制装置改进的探讨[J].湖北电力，2007，26（4）：65—68.
[3] 王加庆，吴迪，叶彬等.安徽电网2008～2015年电磁环网的解环方案[J].华东电力，2008，36（12）：59-60.