山东500kV电网安全稳定控制系统牟宏　邱夕兆　马志波摘　要：阐述了山东500kV电网安全稳定控制系统的配置思想和技术方案。在控制思想上，该系统对500kV电网N-2故障提供了控制手段，为防范无法预计的严重故障造成电网崩溃瓦解配备了解决措施。在设计理念上，该系统具有高容错性，解决了误动和拒动的问题；各站之间均采用双通道联系，信息可相互转发，保证了整个系统的完整性和对突发事件的适应性。该系统的投运，使山东电网的安全稳定运行达到了可控和在控的水平，为电网带来了安全和经济效益。
关键词：电网;安全稳定控制系统；N-2方式；控制策略
分类号：TM712；TM761SECURITYANDSTABILITYCONTROLSYSTEMOFSHANDONG500kVPOWERNETWORKMouHong,QiuXizhao,MaZhibo
(ShandongElectricPowerDispatchingCenter,Ji''nan250001,China)Abstract：ThetechnicalschemeofShandong500kVPowerNetworksecurityandstabilitycontrolsystemisclarified.ThecontrolstrategiestoN-2faultsandtheunforeseenseriousfaultsareprovidedinthesystem.Itshighintegralityandfastresponsetosuddeneventsarekeptbyadoptingdoublechannelsbetweenstations,sothereal-timeinformationcanbetransmittedviaeverychannel.Moreover,itsfault-toleranceavoidsincorrectoperation.Thusthesystemmakespowernetworkoperationcontrollable,secureandeconomical.
Keywords：powernetwork;securityandstabilitycontrolsystem;N-2mode;controlstrategy▲0　引言
　　1996年美国西部电网的两次大面积停电事故给从事电网运行人员带来很大震撼，我们从中汲取了很多教训。与发达国家电网相比，中国电网结构比较薄弱，用二次系统提高电网的运行水平，防范电网严重故障，是比较有效的办法^［1］。
　　山东电网是一个独立省网，事故状态下无法获取外网的紧急事故支援。山东电网500kV系统主网架为三角形环网，呈现西电东送的态势。西南端的邹县电厂装机容量2400MW，通过2条500kV线路北送电力1700MW左右。若考虑N-2故障，则电网存在严重稳定和过载现象。针对这种情况，1998年山东电网在500kV三角形环网的3个厂站装设了邹—济—淄分布式安全稳定控制系统(以下简称安全稳定控制系统)。1　安全稳定控制系统的技术方案
　　山东500kV电网结构参见图1。针对电网中影响稳定的各种因素，如系统运行方式、潮流、故障元件和故障形态(单相、三相、永久和瞬时故障)等各种可能出现的情况，采取切机措施以达到控制的目的，保持电网的稳定。通过离线计算分析，将影响稳定的各种因素、可能出现的各种情况和采取的相应切机措施，编制成控制策略表存入邹县电厂主站。运行中安全稳定控制系统根据采集到的信息(包括自动识别的500kV电网运行方式、故障元件及形态等)进行综合判断，查策略表，优化电网某种特定情况的控制措施，并执行。
图1　山东500kV电网结构示意图
Fig.1　ConfigurationofShandong500kVPowerNetwork　　策略表是安全稳定控制系统功能完善与否的关键。如果按照理论对电网所有运行方式、故障元件、故障形态的排列组合进行计算，策略表将十分庞大，因而系统实时运行中查表费时，影响控制效果。同时，策略表绝对不能遗漏任何可能出现的影响稳定的因素，否则一旦出现某个未考虑因素，将使控制系统失效。此外，还需考虑这套系统的适用性，即电网结构发生某些变化后，仅做一些软、硬件和策略表的修改，控制系统仍能适用。根据稳定导则、多年的电网计算分析经验和实际运行经验，确定安全稳定控制系统技术方案如下。
1.1　策略表的设计思想
　　a.500kV系统全结线运行，校验500kV系统的N-2和N-1方式。
　　b.N-2方式只考虑500kV系统同一厂站内一个元件故障掉闸的同时另一个元件无故障掉闸。N-2故障发生的几率极低但后果极为严重，所以均将N-2故障的切机措施简化为按三相故障切机来处理。
　　c.500kV系统线路、母线或变压器停电检修，只校验500kV系统的N-1方式，同时根据运行方式要求安排电厂停机或窝出力配合；其中500kV母线停电检修不破坏电网结构，其控制策略执行500kV系统全结线的N-1策略。
　　d.由于潍坊站主变和华德电厂联变运行状态对邹县发电厂机组稳定影响较小，故潍坊变电站和华德电厂不安装稳定控制装置，但在策略表中考虑其影响(500kV系统全结线的N-1方式按影响相对较大的华德电厂联变停电进行校验，而无需考虑潍坊站一台主变或华德电厂联变停电的方式)。
　　e.以邹县发电厂2条500kV出线的潮流之和作为反映系统负荷水平的控制变量。
　　f.考虑邹县电厂500kV系统的各种开机方式。
　　g.N-1方式的故障形态详细考虑单相、三相、永久和瞬时故障以及元件的无故障掉闸。
　　h.对于特殊方式，执行特殊方式策略表。
　　i.后备措施为根据电网失步振荡联切邹县电厂的2条500kV出线，同时由安全稳定控制系统考虑局部网功率平衡切机。
　　j.因500kV电厂变电站均为3/2接线方式，每个断路器的运行状态直接影响到元件掉闸的后果。邹县电厂的切机逻辑既要考虑元件掉闸造成同串机组掉闸，也要避免因切机造成同串元件掉闸扩大事故。
　　k.发生故障形态转换(如线路单相瞬间短路转化为单相永久短路，N-1故障转化为N-2故障，N-1故障的性质转换，N-2故障的性质转换等)时，应按先测到的故障形态切机；若在5s内发生故障形态转换，则按前后两种故障形态对应的切机量的差值进行追加切机；若时间超过5s，则按新运行方式下的故障切机。
1.2　控制措施
　　a.严格控制邹县发电厂的2条500kV出线的允许最大外送潮流。
　　b.针对500kV系统运行方式故障元件和故障形态及其相应控制变量进行智能组合切机。
　　c.将全网低频率切负荷方案作为安全稳定控制系统切机后的电网安全补救措施。2　安全稳定控制系统的组成
　　图2为山东电网邹—济—淄分布式安全稳定控制系统示意图。邹县电厂采用3套电力自动化研究院的FWK装置构成三机系统作为主站进行就地监测、通信、综合判断，以三取二方式进行切机控制，保证了控制系统的安全性和可靠性，同时采用2套UFV—2F装置进行电网失步振荡控制，作为后备措施；策略表存放在邹县主站的FWK装置内。济南变和淄博变各采用2套FWK装置构成双机系统作为分站进行监测和通信。调度中心配置1台远方监视站。邹县、济南和淄博三角环之间均采用载波加微波的双通道数据通信方式。3个厂站和调度中心之间采用微波通道。济南和淄博分站的信息送到邹县主站和调度中心监视站，邹县主站综合识别500kV系统运行方式，判断故障元件和故障形态，根据实测控制变量查询策略表选择切机策略，保证电网安全稳定运行。调度中心监视站监视各厂站的装置情况和通道情况，可显示系统实测的500kV电网运行方式和故障事件，并将可能出现的特殊运行方式、电网中发生的故障和安全稳定控制系统采取的措施及时告知值班调度员^［2］。
图2　山东电网邹-济-淄分布式安全稳定控制系统示意图
Fig.2　ShandongZou-Ji-Zidistributedsecurityandstabilitycontrolsystem3　安全稳定控制系统运行分析
　　系统自1998年底投运以来运行正常，共正确记录电网故障事件17次，无漏记情况，其中正确动作2次。系统记录的故障数据为分析故障、保护动作情况和安全稳定控制系统动作行为提供了较好的依据。每年邹县电厂2条500kV出线停电检修，系统投运前电厂需停机900MW，同时窝出力约250MW；系统投运后，不仅可少开停机组，节省机组开停费用，仅考虑不窝出力，每年至少可多发电能量60GW*h左右，同时N-2故障下两线的输送极限从600MW提高至1900MW。4　结语
　　正确地装设安全自动装置，能够提高电网的安全稳定运行水平，增加安排运行方式的灵活性，给电网带来较好的经济效益。随着计算机及通信技术的发展，原来分散的安全自动装置已迈入相互联网的电网安全稳定控制系统的时代。但目前基于策略表的控制系统存在较大缺陷，尽管依赖电网分析人员的经验和大量的离线计算分析，仍然百密难免一疏。相信随着EMS系统和实时分析软件的不断成熟^［3，4］，电网安全稳定控制系统必将成为提高电网安全稳定运行水平的可靠技术手段。■作者简介：牟宏，男，硕士，工程师，主要从事电网调度、运行方式管理和计算分析工作。
　　　　　邱夕兆，男，硕士，高级工程师，主要从事电网调度和运行方式管理工作。
　　　　　马志波，男，高级工程师，主要从事电网调度和运行方式管理[1][2]下一页