电网安全稳定控制装置标准化设计

发表时间：2020-10-12T16:58:48.727Z 来源：《基层建设》2020年第16期 作者： 李波[导读] 摘要：电网的安全稳定控制系统和装置是提高电网安全稳定性的有效措施。 国网阳泉供电公司 山西省阳泉市 045000

摘要：电网的安全稳定控制系统和装置是提高电网安全稳定性的有效措施。稳控系统的误动或拒动，均存在引起大面积停电、甚至全网失稳的风险，必须加强完善其建设和运行管理。稳控系统标准化工作包括规划配置、装置设计、测试体系和管理制度等方面。

稳控装置设计的标准化决定了测试标准化和管理制度标准化等工作的方向和实施。本文结合稳控系统方面多年的设计、调试和运行管理经验，以“个性化和差异化最小”为原则，从通信接口设计、基本功能配置以及现场接线设计等不同方面，对稳控装置提出标准化设计的具体参考标准。

关键词：安全稳定控制；装置；标准化 引言

电力工业是国民经济的重要支柱，因此保证电力系统稳定、高效的运行，可靠地为用户提供质量合格的电能是电力工作者最根本的任务。现代电力系统有以下几方面的特点：1）系统容量越来越大，输电电压等级也逐级升高。2）高压直流输电技术和灵活交流输电技术的广泛应用大大增加了系统的复杂性。3）采用跨区域乃至跨国的互联电网以实现安全、经济、可靠的供电是现代电力系统发展的必然趋势，也是目前世界各国电网发展的总趋势。4）电力系统的市场化运行产生了许多不利于系统稳定的因素。 1电力系统稳定的定义及分类

IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组于2004年给出了新的电力系统稳定定义和分类报告。报告中这样定义：电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。

IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定3大类及其众多的子类。

1）功角稳定功角稳定是指互联系统中的同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力。系统受到扰动后，可能使线路上的输送功率超过它的极限，送端发电机与系统失去同步，造成发电机与系统解列或系统瓦解。

2）电压稳定IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组于2004年给出了新的电压稳定性的定义：在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间维持平衡的能力。 3）频率稳定

频率稳定是指电力系统受到严重扰动后，发电和负荷需求出现大的不平衡，系统仍能保持稳定频率的能力。 2稳控系统及装置的应用情况和存在问题

与常规的分散式安全自动控制装置不同，稳控系统解决的是一个系统（或区域）内的稳定问题，根据系统的运行方式、故障元件及故障类型做出决策，在多个厂站协调配合，站间实现数据传输及命令传送。如果稳控系统误动或拒动，均可能引起大规模停电，甚至造成全网失稳，因此须加强完善稳控系统的建设和运行管理。

稳控系统在技术上比较复杂，难度较高，需要计算机、通信、继电保护、系统多个专业的配合才能完成，对于专业管理、调度运行和现场运行维护人员也有较高的要求。目前稳控系统及装置的应用情况和存在问题主要如下。

（1）稳控装置种类较多、型号复杂。目前国内主要的稳控装置生产厂家和科研单位有6～7家，电网区域稳控系统中存在2个厂家的装置连接配合，不同厂家装置之间通信连接的正确性及运行维护人员对不同型号装置原理的了解、掌握情况均对稳控系统安全可靠运行有着相当重要的意义。

（2）稳控系统及装置对通信通道要求高。不同的稳控系统之间需要连接通信，同一稳控系统内控制主站、控制子站、切机切负荷执行站之间的多层连接通信，系统间、装置间的数据传输和命令传送均依赖通信通道的质量好坏和安全可靠运行。

（3）稳控系统控制策略和功能较为复杂。稳控系统的建设基本上都是各省根据各自系统存在的问题，有针对地建设稳控系统和制定稳控策略。新疆电网稳控系统主要是解决短路故障、N－1故障、部分主变压器或线路跳闸等故障引起的电网稳定破坏或设备过载问题，一般主要采取切机、切负荷或解列等安全稳定控制措施，不同的稳控系统功能配置和采取措施均不相同。 3稳控装置标准化设计工作 3.1通信接口设计标准化

为保证装置的开放性和互联性，通信接口设计应标准化。主要有以下2方面的工作：

1）厂站间装置的通信。厂站间装置通信的物理层基本实现光纤传输，个别地区以载波传输作为补充。在通信速率和帧格式方面，因目前尚未形成标准，往往造成不同厂家之间的装置在实现互联时出现偏差或各执一词，直接影响装置传输的可靠性和开发周期。目前该项工作仍在摸索研究中。2）厂站装置与调度中心远方管理站之间的通信。厂站装置与调度中心远方管理站之间的通信和厂站间装置的通信，在通信协议及要求方面有较大不同，尤其前者在通信传输的内容方面信息量大，信息类型复杂多变，不同厂家处理方式差异较大。目前该项工作同样在摸索研究中。 3.2基本功能配置标准化 3.2.1控制站

稳控系统的控制站通常应配置以下基本功能：直流双极闭锁切机-切负荷、回降-提升直流功率、最后断路器跳闸闭锁直流、接收并向各执行站发布上一级控制站的切负荷命令功能，500kV主变压器过载切负荷、500kV主变压器跳闸切负荷、500kV线路过载切负荷和500kV线路跳闸切负荷功能。对于功率送出型电网，上述功能可相应调整为切机功能。 3.2.2切机执行站

切机执行站通常应配置以下基本功能：接收并执行上一级控制站的切机命令功能、线路过载切机或减出力功能、线路跳闸切机功能、机组高频切机、低频解列功能等。电厂若出线数量较少，在线路检修时，存在剩余线路全跳后机组与电网解列的风险，可考虑配置出线全跳快速联切机组功能。

3.3现场接线设计的标准化 3.3.1电流、电压回路

稳控装置一般安装于220kV及以上电压等级的变电站或电厂。对于220kV及以上电压等级的元件，往往需要准确获取其潮流、投停、故障以及过载程度等工况，从而作出相应的策略控制，故其三相电流和电压均应接入。

110kV和10kV电压等级的元件，在稳控装置中只用作提供元件的负荷量，单个元件负荷量的采集误差对策略控制的影响不大，分别接入两相和单相的电流电压并通过软件测算出三相电气量即可。 3.3.2开关位置信号回路

接入稳控装置的线路、主变压器等一次设备，其投停状态可通过电气量进行判断。对于需通过准确判断其投停状态以确定系统运行方式的元件，例如组成断面的各条线路或主变压器，为避免流过元件的潮流过轻导致装置误判，需同时接入开关位置信号（HWJ）；对由于机组跳闸等原因会使得线路电气量突变有可能满足跳闸判据的情况，为避免装置误判元件跳闸，也应接入元件的开关位置信号。此外，500kV元件一般为重要设备，也应接入开关位置信号，但其他的一般性元件的开关位置信号均不接入稳控装置。 结语

稳控装置的设计标准化，对于降低产品开发成本、缩短开发周期，提高产品的可靠性、易用性和专业化水平意义重大。但标准本身亦须结合实际情况并跟随系统的不断发展而作出相应调整，从而不断提升电网稳定控制技术的水平。 参考文献：

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