面向调控运行的电网安全预警辅助支持系统

面向调控运行的电网安全预警辅助支持系统

王焱

国网山西省电力公司阳泉供电公司   山西 阳泉 045000

摘要：近年来世界范围内发生了多起大面积停电事故，对社会造成严重影响和巨大经济损失，如美加大停电、2008年冰灾引起的大停电等，表明当前在管控电力系统安全风险上存在重大隐患。特别是随着特高压交直流混联电网的迅速发展，交直流系统交互作用逐渐增强，送受端相互影响愈加明显，电网面临的运行安全风险更为突出。一方面新能源大规模并网易造成电网突然的功率不平衡现象，不利于电网安全运行；另一方面，直流输电系统故障将造成送、受端系统巨大功率波动，潮流大幅度大范围转移易导致大面积停电事故。这些电网运行特性的深刻变化为电网安全预警及在线运行控制提出了更高的要求，迫切需要可靠的电网安全预警支持系统，以提高调度员对电网运行风险的把控能力。

关键词：指标体系；调控运行；安全预警；综合评价；支持系统

引言

随着中国电网的迅速发展，带电作业技术已经成为中国输配电线路维修、电网设备检测以及维护的重要手段。但是带电作业也是非常危险的一项工作，高强度的电场、暂态电击和稳态电击的存在以及作业过程中对误操作短接空气间隙放电，使带电作业人员的安全时刻受到威胁，因此带电作业安全防护成了带电作业顺利实施的关键。目前，中国输电线路带电作业的人员安全主要是依靠具有丰富实际操作经验的专责监护人员的监督及作业人员的自觉性来实现。在实际的作业过程中，由于现场作业点多面广，工作繁重，作业人员易疲劳，精力不够集中，容易发生违反操作规程、忽视安全距离等行为，从而导致安全事故的发生。本文针对目前国内带电作业中安全监控及预警手段和方法缺乏的现状，提出基于飞行时间（ToF）技术的输电带电作业实时安全监测与预警系统，实时监测安全距离以及预警等手段和方法，对预防或减少带电作业人身伤害等事故的发生具有十分重要的工程实践价值。

1面向调控运行的电网安全预警辅助支持系统应用

电网在线运行风险具有很好的针对性。主要体现在以下几点：（1）客观体现目标电网的能源结构及电源结构特点。以水电机组和煤电机组为主的电源类型评价指标，如燃煤机组的电源支撑比例、水电机组的电源支撑比例等，以及相应煤情和水情指标能够实时反映当前电网对各一次能源的依赖程度，以及潜在因能源紧缺导致的电网停电风险。（2）及时发现区域电网的自然灾害源。密切关注山火预警、雷电预警、覆冰预警、风偏放电、地震预警等指标，在考虑不利气象灾害对电网的影响的同时，通过指标定量分析及时跟进气象变化情况，有效表征电网遭受不利环境因素的风险，辅助调度员采取针对性应对措施。（3）有效应对区域电网输电断面控制运行的复杂性。针对断面及其组成线路开展层次化评价，对断面运行裕度及断面潮流转移承受能力进行有效把控，同时通过校验断面上的后备保护的动作配合，能避免断面内的支路发生连锁过载跳闸，维持断面的输电能力，对目标电网潮流变化频繁的运行特性具有良好的适应性。（4）充分反映区域电网特高压交直流混联运行风险点。从交直流混联通道强度、交流通道抗冲击强度、受端系统电压支撑能力等方面构建混联通道评价指标并形成交直流混联通道故障预警综合模块，能够有效反映该区域电网“强直弱交”、电磁环网等结构性矛盾以及特高压直流闭锁、多回直流换相失败带来的潮流转移能力不足、电压支撑较弱、功率备用不足等运行风险。

2电网安全预警辅助支持系统关键技术

2.1集中式精准高周切机及低频减载技术

(a)区域电网安全控制系统利用集中、准确和高频的电源控制机制改组现有的高速和低频范围，通过根据整个机组的高速、低频和实时性能精确控制主站，确保高频或低频运行与总电网容量动态匹配；当通讯中断到子结构或子结构到主通讯受到干扰时，低频功能降低。

2.2负荷低压脱扣监测技术

区域电网工业园区的负荷主要是钢厂，对电压质量要求高。在电网低电压期间，工业园区负荷容易在低电压下跳闸，这不同于传统的负荷跳闸。低电压跳闸损耗负载通常仅占一个负载执行站的一部分，并且同时分散在多个负载执行站中。因此，一直难以准确确定由于低电压跳闸而导致的负载损失。该系统只能依靠第三道防线来解决负荷跳闸引起的频率升高问题，这可能会导致由于系统过切而导致大规模的机器负荷切除。采用“负荷低压跳闸”判别和统计策略，解决了故障电压低时大规模负荷跳闸影响电网频率稳定控制准确性的问题。隔离电网工业园区的负荷低压跳闸监控功能在各执行站。主站汇总各工业园负荷执行站的低压跳闸负荷损失。根据以下方法确定负载的低电压跳闸:取母线三相电压中的任意一相，如果电压低于低电压的固定值并有一定的延迟，则确认满足低电压；当母线三相电压高于恢复电压的定值时有一定的延时，确认满足低压跳闸；当满足低压跳闸时，根据电压恢复时间之后和低压满足时间确定之前的受电部分的功率差获得低压跳闸量。

2.3自适应模块安全预警综合评价技术

为了有效实现指标模块的综合评价，本文提出1种自适应模块安全预警综合评价方法，可在不同方式下保证模块指标的高度关联，对于电网复杂运行环境具有较强的适应性。该方法的具体评价流程如下：（1）构建交直流混联电网稳定性评价指标体系，并确定预定故障场景的针对性评价模块。（2）基于德尔菲专家会议机制，专家根据自身的知识及经验对模块组成指标的关联性进行专业评价，并确定初始模块指标构成。（3）定时段对各项指标进行计算，并在此基础上采用典型的层次分析法计算各项指标的主观权重，进行模块综合评价，得到指标计算结果序列和模块综合评价结果序列。（4）基于灰色关联分析法计算模块评价结果序列与全体指标计算结果序列之间的关联度，有效找到反映该典型风险场景的高关联性指标。（5）根据关联度计算结果排序，判断关联度排序靠前的指标项与模块原有指标组成是否不同。若不同，则选取这些高关联度的指标对模块进行更新，实现模块组成的高关联指标自适应调整。否则表明模块组成稳定，进入下一步完成综合评价。（6）基于关联度计算结果求取客观权重，并与前述层次分析法中的主观权重取平均，得到模块指标的综合权重，最终得到模块综合评价结果。

结束语

采用电网控制新技术和方案，大大提高了局域网的安全运行，减少了停电后电网的损耗，提高了对其他局域网运行的控制。随后对这些控制技术和方案在小型企业网络和大型电网中的适用性进行了研究和验证，并结合技术进步不断研究和改进安全稳定运行的控制技术和方案的必要性。

参考文献

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