关键词 电力系统 稳定控制 设计
分类号 TM762DESIGNPRINCIPLEOFSECURITYANDSTABILITYCONTROLSYSTEMINELECTRICPOWERNETWORKSongXuankun
ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute，100011，Beijing，ChinaAbstract InviewofthepracticalsituationofelectricpowernetworkinChina,thedesignprincipleofsecurityandstabilitycontrolsysteminpowergridisproposed.SeveraltechniqueregulationsinGuidelinesonPowerSystemSecurityandStabilitywhichisbeingrevisedareintroduced.Combinedwiththeexperiencefromthedesignofsecurityandstabilitycontrolsystemsinsometypicalprojects,sevensuggestionsareproposed.Thefollowingaspectsareconsideredtobethebasisofimprovingthesecurityandstabilitylevel:configuratingtheprotectionrelaywithadvancedprincipleandhighspeedoperation,broadeningthemicrocomputer-basedsecurityandstabilitycontroldevicesandrationaldesign.
Keywords powersystems stabilitycontrol design0 引言
目前，我国总装机容量已达250GW，东北、华北、华东、华中和南方电网，以及山东、福建、广东、四川省网均已形成500kV电网，并在不断加强。预计到2000年，东北、华北、华东、华中和南方电网装机容量将达40GW～60GW，西北电网将达25GW，各电网的主干网架将进一步加强，系统的安全稳定运行水平也将有较大的提高。但随着大型水电站、坑口火电厂的建设，超高压、大容量、长距离输电线路的出现，三峡输电系统的建设，以及东北—华北大区电网的互联，浙江与福建联网，西北与四川联网等，对电网的安全稳定性提出了更高的要求，遇到了许多新的需要解决的问题。因此，电力规划设计部门一直都极为重视大型电站接入系统、电网二次系统以及大区互联网二次系统中的电网安全稳定控制系统的设计，为各电网配置好必要的电网安全稳定控制装置，以提高电网的安全稳定运行水平。1 设计原则及技术规定
原电力工业部颁发的《电力系统安全稳定导则》［1］所规定的安全稳定标准作为安全稳定控制系统设计的依据是我们一贯遵循的设计原则。导则规定：在电力系统发生大扰动时的安全稳定a类标准，即“保持稳定运行和电网的正常供电”，主要由合理的电网一次网架，保护、重合闸及开关的正确动作来保证，这就是通常所说的第1道防线；在电力系统发生大扰动时的安全稳定b类标准和c类标准，即“保持稳定运行，但允许损失部分负荷”及“当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃，并尽量减少负荷损失”，这需要通过安全稳定控制系统设计来配置必要的安全稳定控制装置，构成第2道、第3道防线，以提高电网安全稳定运行水平，防止系统崩溃。
就设计本身而言，它的困难主要在于系统模型的建立、检修接线方式的确定、潮流方式的安排、故障类型(特别是多重复杂故障类型)的选定、故障切除时间的确定等，尤其是对上述问题观点、看法不一致的时候，不但使设计计算工作返工多、工作量大，更严重的是可能使设计配置的安全稳定控制装置的功能繁琐而又不符合系统的实际要求。为此，电力规划设计总院于1996年组织东北电力设计院编写《电力系统安全自动装置设计技术规定》，经过讨论，广泛征求意见，于1998年7月由电力规划设计总院、国家电力公司科教局、国家电力调度通信中心、各大区网局、各大区设计院、中国电力科学研究院、电力自动化研究院、华北电力科学研究院等的有关专家审查了《电力系统安全自动装置设计技术规定》(送审稿)，经过深入、细致的讨论，在一些观点及技术原则上取得了一致意见，现正在修改成报批稿，该技术规定是在遵循《电力系统安全稳定导则》，并总结我国近年来各设计院开展这项工作的经验和现有安全自动装置的实际实施情况而编写的，即将颁布执行。其主要内容包括：
a.稳定计算的故障类型，可以不包括各种多重故障，但对可能的多重故障，为了防止发生恶性连锁反应造成全网大事故，就必须有合理的电网结构，并配以必要而可行的安全稳定控制措施。
b.故障切除时间(包括断路器全断开和继电保护动作时间)：500kV线路，近端0.08s，远端0.1s；220kV线路，近端0.1s，远端0.12s；母线，0.08s～0.1s；对现有线路和母线，应取实际数据。
c.电力系统安全稳定控制装置的配置宜优先采用有成熟经验的，简单、可靠、有效的分散式装置，不同控制对象的各类装置应协调工作。
d.较重要的断面宜配置双重自动解列装置。2 几个典型工程安全稳定控制系统的设计
2.1 四川二滩水电站送出工程
二滩水电站装机容量为6台550MW机组，共计3.3GW，以3回500kV线路接入系统，经过昭觉开关站、洪沟变、陈家桥变至长寿变，与重庆电网相连，送电距离全长近720km，具有大容量、超高压、远距离送电等特点，3回500kV线路的动态稳定极限仅有2.8GW，攀枝花地区负荷暂时不足，3.3GW容量全部通过3回500kV线路送入主网，稳定问题十分严重，二滩水电站装机容量约占四川总装机容量的1/3，电网结构很不理想。
如果以增加第4回线或增加串联电容补偿装置(简称串补)来提高线路输送能力，都需要增加1亿元以上的投资，而二滩水电站为季节性发电，每年水电大发仅有一二个月，显然这在经济上是不合理的，因此，需要依赖安全自动装置来提高送电能力。
计算分析表明，在过渡期，特别是在二滩水电站大发的情况下，其3.3GW电力将全部送入主网，此时，即使二滩水电站线路出口发生单相瞬时性故障，系统也要失稳，也就是说，该电网网架在过渡期根本不能保证系统的安全稳定运行。在其他各种可能的运行方式和故障情况下，也需要配置必要的安全自动装置来切除二滩水电站的机组及变电站的负荷，以保证系统的稳定运行，防止电网崩溃。
设计配置的电网安全稳定控制系统如下：
a.在二滩水电站装设微机切机控制装置。
b.在洪沟、龙王、陈家桥、长寿等500kV变电站配置微机控制的切机启动装置及切负荷装置，其中，洪沟变为控制系统的主站。
c.在上述500kV变电站220kV出线的对端变电所配置微机切负荷控制子站，220kV变电所110kV出线的对端变电所配置微机切负荷控制终端站，其终端装置均具有低频、低压切负荷功能。
d.500kV站的安全自动装置采用双重化配置，220kV及110kV的微机切负荷子站采用单微机系统，并均具有独立的闭锁，以防止误动作。
e.500kV各安控站之间采用双向信息传送，500kV站与220kV的微机切负荷子站、220kV站与110kV的微机切负荷终端站之间仅考虑单向信息传送。
f.信息传送均采用电力线载波通信方式，其中500kV站之间及500kV与220kV站之间采用复用载波机，220kV与110kV站之间采用专用的远方跳闸信号传送装置。
2.2 山西阳城电厂送出工程
山西阳城电厂装机容量为6台350MW机组，共计2.1GW，以3—2—3回500kV线路接入系统，有部分同杆架设线路且中间带有串补，阳城电厂以专厂、专线、专供方式经760km线路向江苏送电，且与华东电网相连。其特点是静态稳定储备系数低，稳定问题较突出。
计算分析表明，山西阳城电厂送出工程的500kV网架结构虽然静态稳定储备系数低，但能满足《电力系统安全稳定导则》所规定的a类安全稳定标准要求，即对导则规定的各种线路故障形式、无故障断开或任一台发电机跳闸、失磁等情况，当保护、重合闸和开关正确动作时，电网均能保持稳定和正常供电。对导则所规定的b类安全稳定标准要求，系统的稳定问题就显得比较严重，甚至江苏省内的淮阴变南送线路发生三相短路也需切除阳城电厂机组才能保持系统稳定，不致引起华东主网发生崩溃。
为电网配置的安全稳定控制装置设计如下：
a.阳城电厂、三堡开关站、淮阴变电站均配置2套微机型安全自动装置，且均分别具有该厂、站全部所需的就地切机、远方切机、振荡切机或解列功能。2套装置分别接入不同的电流互感器(TA)、电压互感器(TV)及直流二次回路。
b.考虑到三堡开关站、淮阴变电站向阳城电厂发送切机信号，都需要二级或三级传送，为提高切机的可靠性，采用双重化通道传送信号。
c.作为远方切机的补充，在阳城电厂的装置具[1][2]下一页
