数字式安全稳定紧急控制系统对电力系统稳定运行的影响

数字式安全稳定紧急控制系统对电力系统稳定运行的影响

王泽民

王泽民

（内蒙古国电能源投资有限公司新丰热电厂内蒙古乌兰察布012100）

中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0000-01

众所周知，电力行业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，现代电力系统不断向高电压、大机组、大容量、远距离、高自动化程度方向发展。庞大电力系统逐渐形成，网络结构越来越复杂，运行水平越来越高,电力系统供电的可靠性问题，是电力生产部门长期所关心的大问题，也是电力用户极为关心的问题。运行中所发生的问题，如处理不及时或不正确，则必将影响电力系统的正常运行，甚至造成大面积的停电，为了满足电力系统运行的要求，电力系统自动化技术是必不可少的手段，常规的自动装置逐渐被数字式控制装置所取代。以微处理器为核心的数字式控制装置利用快速的数字计算机对瞬息万变的电力系统运行的实时数据进行收集和处理，对电力系统进行安全分析，选择合理的最优运行方式，从而可以大大提高系统的安全水平。

一、电力系统稳定性对控制装置的要求

当电力系统受到小干扰后（小干扰系指负荷的接入和切除，线间距离的微小变化等），通过相应采取措施减小系统各元件的阻抗，主要是减小发电机、变压器、输电线路的感抗，发电机采用自动调节励磁装置等措施使系统不发生自发振荡式非同期式失步，使其自动恢复到起始运行状态，使系统运行保持稳定。电力系统在设计和运行中采取了一系列提高稳定性的措施，例如快速切除故障装置和重合闸装置的使用，对发电机实施强行励磁和电气制动等，但有时系统还是不可避免的遇到一些故障情况使系统丧失稳定。这时系统要求自动装置采取必要的安全稳定紧急控制措施，来提高系统的暂态稳定性。当系统发生振荡，在一定时间内不能使其在同步时，应及时对系统采取解列措施，使振荡的系统完全分离，将系统分解成为几个独立、各自保持同步的部分，这就要求安全自动装置迅速、准确、可靠的完成紧急控制任务。一方面常规的自动装置仍在电力系统中发挥着主要作用，另一方面随着电子技术和计算机技术的发展，使以微处理器为核心的电力系统自动控制装置技术逐渐成熟起来。数字式安全稳定紧急控制系统，可用于电网的安全稳定紧急控制，可应用于电网的暂态稳定控制，电压频率紧急控制，系统解列切机、切负荷等需要紧急控制场所。

二、数字式安全稳定紧急控制系统原理简介

数字式安全稳定紧急控制系统是当电力系统由于大的扰动进入紧急状态或极端紧急状态时，为防止系统失去稳定性，运行参数严重超出规定范围，以及事故进一步扩大引起大范围停电而进行的控制。目前数字式安全稳定紧急控制系统可以由两种方式实现，第一种方案：“在线决策，实时匹配”，即控制方案是按当前的运行方式及给定的预想事故库在线计算出来，并将其传递给测量执行端的紧急控制装置。实时刷新其控制方案表，紧急控制装置一旦检测到故障，便快速地查找控制方案表，实施控制。第二种方案：“离线决策，实时控制”控制决策由离线计算形成并存放在紧急控制装置内，如果有事故发生，紧急控制装置查找策略方案而实施控制。

1.控制系统通过实施检测系统，计算出一些特征量（如P、Q、U、I、f、ΔI、ΔP）等，利用特征量确定系统的运行方式及运行状态。如果有故障发生，根据故障类型，故障对象当时的运行方式，确定控制方案并快速加以实施控制系统通过实施检测系统，计算出一些特征量（如P、Q、U、I、f、ΔI、ΔP）等，利用特征量确定系统的运行方式及运行状态。如果有故障发生，根据故障类型，故障对象当时的运行方式，确定控制方案并快速加以实施。

2.数字式安全稳定紧急控制系统的测量原理

数字式安全稳定紧急控制系统的动作速度在很大程度上依赖于测量的精度和速度，为提高装置的精度和速度可以采用多信道带采样，每周采样点可以得到20点电压的值。

电压有效值U=2uk为输入电压、输入电流的第K点的采样

电流有效值I=2ik为输入电压、输入电流的第K点的采样

数字式安全稳定紧急控制系统的启动量有电流突变量、功率突变量，过电流、频率变化率、低电压等，每一个启动量都可以用控制字或压板进行投切，以适应不同的安全稳定控制场合。其中任一启动组件动作，都使启动继电器动作。

3.主要模件设计思路

数字式安全稳定紧急控制系统的基本模件构成：交流变换模件（AC）；决策方案分配变换模件；通信接口模件；稳控功能模件；信号出口模件及人机对话模件等组成。（1）交流变换模件由电流变换器和电压变换器组成，将TA、TV的电流信号转换为弱电信号，由与变换器的精度高，角差小，所以能够精确的测量线路、变压器或母线的功率、角度等量值。（2）稳定功能控制模块（CPU）用于转换并处理来自于AC模件的交流输入量，计算出功率、频率相角，线路运行状况等量值，若由突变量启动，再根据特征量及相关信息判断出故障类型，进而执行设定的稳定控制措施。装置可装设多CPU，每个CPU可以处理2到3条线路，各个CPU并行工作，对各线路的处理相对独立，提高装置的可靠性及执行速度。

该模件由CPU、RAM、ROM、FLASHRAM、EEPROM等构成，高性能的微处理器（32位）及大容量的ROMRAMFLASHRAM使该CPU模件具有及强的数据处理及记录能力。（3）决策方案分配模件：该模件的硬件与上述CPU模件基本相同，其功能是与各CPU交换实时信号，并查找控制方案，在下发给本站或子站执行。

三、区域安全稳定紧急控制系统的应用

在联合电力系统中，安全稳定问题一般要牵涉到系统中的多个电厂及变电站,安全稳定紧急控制使用方案若采用在线控制其结构组成由图3所示，若控制方案表在线形成，则主站内要设决策主机，其作用是根据各子站及本站测量执行装置送来的实时信号，在线计算出当前运行方式下，每一个预想控制方案，形成控制方案表，并下传到各个子站，一旦又事故发生，各装置迅速查找控制方案表确定并执行控制方案。在区域安全紧急控制系统中，由于目前电力系统传送数据主要采用电力载波、微波和光纤通道由于光纤通道在抗干扰性、带宽和速度等方面的诸多优势，所以得到越来越广泛的应用，安全稳定紧急控制装置可根据实际需要配备光纤接口模件。

四、结束语

安全稳定紧急控制系统利用先进的计算机技术，通信技术来实现对电力系统的控制，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断能力来提高系统运行的稳定性，提高了测量精度。利用微处理器的智能和计算能力，可以应用和发展新的算法提高测量的准确度和控制的可靠性。系统内部有故障时能自检出故障部位，缩短了维修时间，随着数字技术和微机技术的发展，电力系统运行的数字化控制是科学技术发展和自动控制技术发展的必然结果，是现代技术发展的趋势。