论文部分内容阅读
一、电力系统运行与控制
当前的技术水平电力系统运行与控制技术的发展,仍然以两个方面为主。第一,计算机,或更广泛地说数据处理装置的作用,越来越大,在所有各级工作上都取代了电磁和电子设备,并大大地扩展了各级的功能。第二,由于建设原子能电厂和输电线路的进展几乎到处都推迟了,电力系统的运行裕度越来越小,严重事故的风险增加了。对当前的技术水平又可归纳为下列五个方面:
(一)电力系统控制中广泛应用数据处理系统
大多数发达国家的国家调度中心与区域调度中心,现在都装备着实时数据处理系统,其设计功能是:搜集、校核和提供网络中实时数据,这些一般称为主要分析功能。这些系统中越来越注意到系统的管理:为量测及改进服务质量,程序的维护和数据库问题。关于二次要分析的功能,需应用复杂的模型,和相应的数据组(为状态分析、安全分析、经济调度……)。电力公司实际应用的尚属少数。
(二)控制系统厂商的出现
只有不多几个大的电力公司设置自己的数据处理控制系统,只要求厂家供应一些基本硬件及软件,个别情况下要求厂家建立一些子系统。其它大部分电力公司须在不同阶段用不同方式求助于顾问公司与供应厂商。这样就产生了控制系统工业。这种新兴工业对调度中心的设计,数据处理产品的标准化及技术与应用方法的介绍等起着越来越大的作用。
(三)调度中心结构标准化的进展
为了说清楚这个复杂问题,要区别两个主要层次:数据传输层次和应用软件层次。在第一个层次内,两个主要因素是:(1)广泛而快速的公用与专用网络的发展,应用了分组交换技术,采用CCITT的X25建议;(2)逐步实现大容量的传输手段(同轴电缆、卫星通信、光导纤维)。这两个因素将有朝一日提供标准化而价格低廉的传输服务系统。为了能利用这种服务系统,调度中心应采用有利于接通网络的标准,最好把数据传输功能和处理功能分开。
在第二层次内,应用软件的费用越来越贵,数据处理的硬件过时的周期很快,计算机之间交换数据的活动越来越多,这些都促进了对标准化的要求。各国已经有了国家标准,而国际标准还正在讨论之中,其内容是数据编码、电文结构和交换的规约。还没有标准化的是调度中心的功能及其总体结构,计算方法及其软件。当前另有一种趋势,想把控制系统分散,则希望暂时勿急于标准化。在实时操作系统内还没有形成一种主要的语言,像FORTRAN在科学计算领域内那样。
(四)处理紧急状态
电力系统运行人员的主要课题是要防止紧急状态的发生。诚然,这种状态的可能性与运行裕度的减少有关,也与电力系统进一步复杂化及其保护与控制系统有关。对大规模事故的防护系统是不可能进行实体试验的。即使作理论研究或模拟研究,要预见到所有可能发生的情况,包括设备事故和人为的错误,其困难也越来越大了。
(五)运行人员的培训
对几个事故的分析都说明了运行人员在事故情况下的作用,因为那时决策系统将部分失灵,运行人员判断的质量与速度将成为决定性的因素,故必须培训提高运行人员的能力,作出准确诊断,限制事故并决定恢复系统控制的策略。在正常运行情况下,培训的要求也不是太小的,即怎样处理二次分析,掌握技巧取得尽可能好的结果。
二、调度中心的组织
(一)控制系统的可靠性和达到的方法
这是一个涉及多方面的问题,远程数据處理的可用率也应该这样高,因此,只把传输系统双重化是达不到这个指标的,必须在变电所内安装可由运行人员快速干预及监视的系统。远程信号是最严重的问题,是阻碍实时安全系统发展的主要原因。
(二)关于软件可靠性的复杂问题
CEGB所推荐的CUTLASS语言,对可能出现的错误都安排了标志符号,有严密的数据库组织及保护,从而保证了高度可靠性。
(三)降级运行的方式
当主要的处理系统完全失灵时,可由前置数据系统来推动模拟盘,收集若干个主要的遥测数据并传输远程控制信号,虽并不能应付事故(几个功能失灵)也不致使调度中心的全面控制系统失灵。
(四)人的因素,包括人机对话及人员培训
控制系统所用屏幕显示图表和大量数据,只能逐步编出规范由富有经验的操作员判定其质量。图表反应时间的快慢,总是理想的快与省钱的快的折衷,而操作员的意见,往往是最后的决定。中间一级是图象的组织,图象间的关系,和应用图象对话手段。还应该讨论理想的数据密度,使用符号表达的范围,和按照操作员习惯及环境来选择图象,怎样把数据联系成图象,以至怎样和图象档卷作对话。最复杂的一级为使用者和软件的接口。这方面势必大有发展。
(五)费用和功效
可以见到控制系统的费用只是电网运行费用的一小部分。只要对电网可靠性小有改进(相当于每年几分钟停电时间)即有足够的经济价值了。
三、预防及处理事故的状态
在这敏感领域内,32委员会继续进行了研究,用总的图表来表示一系列事件,产生多少严重的情况,并分析其解救的方法。
(一)第一阶段:局部故障
故障的开始,对一个电力系统或其控制系统来说往往是不可捉摸的事件(或不大可能的事件),或电压逐渐地不反复地下降到某一限值以下。发展到临界状态来到时,发电和输电设备过负荷,和对用户作相当重大的停电。这样事态的发展也可能被阻止了,也可能由于熟知的过负荷及跳闸的连锁反应或由于稳定的破坏,事态继续恶化。加一个计及“电力导数”的校正设备可以改进静态稳定性。这一类设备属于所谓电力系统稳定装置(PSS)一类,对改进电力系统稳定性证明是很有好处的。建议在主要发电点安装遥控的选择性切机装置。
当事故发生时,电力系统(调度中心)对节点附近故障前的运行工况进行分析,研究故障的性质及其地点,迅速作出决定,对发电采取应有措施以防止动态不稳定的现象。
(二)第二阶段:失去主要发电机与停电
如果上一阶段的措施还不能得到预想的效果,故障的下一阶段为损失主要发电机,大停电和电网解列。局部地区即出现发电与负荷的不平衡。
建议最好形成分段的分散式自动装置使保护和恢复能按条件来动作。
(三)第三阶段:大规模事故
最后一个阶段,幸而只是在个别情况下发生,是大规模停电,电网的大部分失去电压,那些孤立后仍不能维持的发电机可能不易再投入。长时间停电的经济和社会后果可能是很严重的。
(四)恢复正常状态
在大停电之后为恢复阶段,不太稳定的发电量与负荷的暂时平衡须逐步巩固,然后广泛地恢复供电。一种恢复输电网络的自动装置,安装在一个大变电所内,接收433个遥信,33个遥测及270个遥控点,用一个决策表来决定应该发出什么指令和其时间的安排。
当前的技术水平电力系统运行与控制技术的发展,仍然以两个方面为主。第一,计算机,或更广泛地说数据处理装置的作用,越来越大,在所有各级工作上都取代了电磁和电子设备,并大大地扩展了各级的功能。第二,由于建设原子能电厂和输电线路的进展几乎到处都推迟了,电力系统的运行裕度越来越小,严重事故的风险增加了。对当前的技术水平又可归纳为下列五个方面:
(一)电力系统控制中广泛应用数据处理系统
大多数发达国家的国家调度中心与区域调度中心,现在都装备着实时数据处理系统,其设计功能是:搜集、校核和提供网络中实时数据,这些一般称为主要分析功能。这些系统中越来越注意到系统的管理:为量测及改进服务质量,程序的维护和数据库问题。关于二次要分析的功能,需应用复杂的模型,和相应的数据组(为状态分析、安全分析、经济调度……)。电力公司实际应用的尚属少数。
(二)控制系统厂商的出现
只有不多几个大的电力公司设置自己的数据处理控制系统,只要求厂家供应一些基本硬件及软件,个别情况下要求厂家建立一些子系统。其它大部分电力公司须在不同阶段用不同方式求助于顾问公司与供应厂商。这样就产生了控制系统工业。这种新兴工业对调度中心的设计,数据处理产品的标准化及技术与应用方法的介绍等起着越来越大的作用。
(三)调度中心结构标准化的进展
为了说清楚这个复杂问题,要区别两个主要层次:数据传输层次和应用软件层次。在第一个层次内,两个主要因素是:(1)广泛而快速的公用与专用网络的发展,应用了分组交换技术,采用CCITT的X25建议;(2)逐步实现大容量的传输手段(同轴电缆、卫星通信、光导纤维)。这两个因素将有朝一日提供标准化而价格低廉的传输服务系统。为了能利用这种服务系统,调度中心应采用有利于接通网络的标准,最好把数据传输功能和处理功能分开。
在第二层次内,应用软件的费用越来越贵,数据处理的硬件过时的周期很快,计算机之间交换数据的活动越来越多,这些都促进了对标准化的要求。各国已经有了国家标准,而国际标准还正在讨论之中,其内容是数据编码、电文结构和交换的规约。还没有标准化的是调度中心的功能及其总体结构,计算方法及其软件。当前另有一种趋势,想把控制系统分散,则希望暂时勿急于标准化。在实时操作系统内还没有形成一种主要的语言,像FORTRAN在科学计算领域内那样。
(四)处理紧急状态
电力系统运行人员的主要课题是要防止紧急状态的发生。诚然,这种状态的可能性与运行裕度的减少有关,也与电力系统进一步复杂化及其保护与控制系统有关。对大规模事故的防护系统是不可能进行实体试验的。即使作理论研究或模拟研究,要预见到所有可能发生的情况,包括设备事故和人为的错误,其困难也越来越大了。
(五)运行人员的培训
对几个事故的分析都说明了运行人员在事故情况下的作用,因为那时决策系统将部分失灵,运行人员判断的质量与速度将成为决定性的因素,故必须培训提高运行人员的能力,作出准确诊断,限制事故并决定恢复系统控制的策略。在正常运行情况下,培训的要求也不是太小的,即怎样处理二次分析,掌握技巧取得尽可能好的结果。
二、调度中心的组织
(一)控制系统的可靠性和达到的方法
这是一个涉及多方面的问题,远程数据處理的可用率也应该这样高,因此,只把传输系统双重化是达不到这个指标的,必须在变电所内安装可由运行人员快速干预及监视的系统。远程信号是最严重的问题,是阻碍实时安全系统发展的主要原因。
(二)关于软件可靠性的复杂问题
CEGB所推荐的CUTLASS语言,对可能出现的错误都安排了标志符号,有严密的数据库组织及保护,从而保证了高度可靠性。
(三)降级运行的方式
当主要的处理系统完全失灵时,可由前置数据系统来推动模拟盘,收集若干个主要的遥测数据并传输远程控制信号,虽并不能应付事故(几个功能失灵)也不致使调度中心的全面控制系统失灵。
(四)人的因素,包括人机对话及人员培训
控制系统所用屏幕显示图表和大量数据,只能逐步编出规范由富有经验的操作员判定其质量。图表反应时间的快慢,总是理想的快与省钱的快的折衷,而操作员的意见,往往是最后的决定。中间一级是图象的组织,图象间的关系,和应用图象对话手段。还应该讨论理想的数据密度,使用符号表达的范围,和按照操作员习惯及环境来选择图象,怎样把数据联系成图象,以至怎样和图象档卷作对话。最复杂的一级为使用者和软件的接口。这方面势必大有发展。
(五)费用和功效
可以见到控制系统的费用只是电网运行费用的一小部分。只要对电网可靠性小有改进(相当于每年几分钟停电时间)即有足够的经济价值了。
三、预防及处理事故的状态
在这敏感领域内,32委员会继续进行了研究,用总的图表来表示一系列事件,产生多少严重的情况,并分析其解救的方法。
(一)第一阶段:局部故障
故障的开始,对一个电力系统或其控制系统来说往往是不可捉摸的事件(或不大可能的事件),或电压逐渐地不反复地下降到某一限值以下。发展到临界状态来到时,发电和输电设备过负荷,和对用户作相当重大的停电。这样事态的发展也可能被阻止了,也可能由于熟知的过负荷及跳闸的连锁反应或由于稳定的破坏,事态继续恶化。加一个计及“电力导数”的校正设备可以改进静态稳定性。这一类设备属于所谓电力系统稳定装置(PSS)一类,对改进电力系统稳定性证明是很有好处的。建议在主要发电点安装遥控的选择性切机装置。
当事故发生时,电力系统(调度中心)对节点附近故障前的运行工况进行分析,研究故障的性质及其地点,迅速作出决定,对发电采取应有措施以防止动态不稳定的现象。
(二)第二阶段:失去主要发电机与停电
如果上一阶段的措施还不能得到预想的效果,故障的下一阶段为损失主要发电机,大停电和电网解列。局部地区即出现发电与负荷的不平衡。
建议最好形成分段的分散式自动装置使保护和恢复能按条件来动作。
(三)第三阶段:大规模事故
最后一个阶段,幸而只是在个别情况下发生,是大规模停电,电网的大部分失去电压,那些孤立后仍不能维持的发电机可能不易再投入。长时间停电的经济和社会后果可能是很严重的。
(四)恢复正常状态
在大停电之后为恢复阶段,不太稳定的发电量与负荷的暂时平衡须逐步巩固,然后广泛地恢复供电。一种恢复输电网络的自动装置,安装在一个大变电所内,接收433个遥信,33个遥测及270个遥控点,用一个决策表来决定应该发出什么指令和其时间的安排。