电网调度安全与控制分析

作者:未知

  【摘 要】当前随着人们用电量的增加,电力企业加大了对电力基础设施的建设,使电网得以快速发展起来。随着电网规模和容量的不断增加,电网运行时的安全性备受关注。本文阐述了电网调度中的安全分析和控制,并结合实际工作进行了分析和小结。
  【关键词】电网;调度;安全运行
  引文
  在电力系统运行中,电力调度是电网运行管理、倒闸操作和事故处理的指挥机构,每个调度员是保证电网安全运行、稳定运行和经济运行的直接指挥者。在电网运行中,任何不规范的行为,都可能影响电网安全、稳定运行,甚至造成重大事故。因此电力系统安全分析与控制的主要任务是连续监视各种电力设备运行状态,并能进行故障报警和作出相应的调整控制以及及时发现事故而有效隔离,并及时控制紧急状态和事故后的恢复处理。
  1、电网安全控制的主要内容
  电力安全运行控制的主要内容表现在三个层次,第一是安全监视,它是SCADA(数据采集与监控)系统的主要功能部分,对电力系统设备实时运行参数、断路器和隔离开关等状态的监视,当出现参数越限和开关位置异常时发出报警。第二是安全分析,就是对各种可能发生的事故进行综合分析,如果出现可能发生事故出现不安全预兆,则由调度人员根据结果进行必要调整,并对系统做出安全评价。第三是安全控制,即对系统正常状态、紧急状态和状态恢复时的安全控制,就是保证对电力系统安全做出的调整控制。
  电力系统的安全控制又与其自身的运行状态有关,一般分为四种状态。一是正常运行状态,此时系统满足运行约束条件,所有負荷供电正常,有功和无功功率保持平衡,可抗击各种预计干扰而不产生危害后果。二是警戒状态,这是一种临界状态,或者说是一种欠安全状态,表面上警戒状态与正常状态一样,但是是存在隐患的,此时应引起注意,应采取安全预防性措施是系统返回稳定工作区域。三是紧急状态,就是指系统在发生严重故障时,比如短路情况,此时系统频率、电压和某些线路潮流均可能严重越限,系统进入紧急状态。四是恢复状态,在紧急状态时,采取一定的措施如电网列解、切除部分负荷和电源使系统的电压和频率恢复稳定到正常值之列,在满足约束条件后进入恢复状态。
  2、影响电网安全运行的主要因素
  2.1 影响电网安全运行的内部因素
  电力网络和系统一次元件,出现硬件与系统的故障,出现失磁、短路、超饱和等问题,影响电网的安全运行。电力网络和系统中二次元件,这些设备出现拒动、误动等问题,进而影响电网一二次设备的正确动作,威胁电网的安全性。电网的通信网络是负责信息传输的部分,不稳定的通信网络和不连续的通信效果将会影响电网运行的信息需求,不但会出现信息的缺失,而且会影响电网各项控制和管理功能的实现,进而影响运行与安全。电网系统中中心设备,系统中心计算机、网络出现硬件故障或软件系统崩溃,这会使电网失去调控的功能,容易引发电网崩溃和重大灾难。
  2.2 影响电网安全运行的外部因素
  环境是影响安全运行的主要外部因素,洪水、泥石流、地震、暴风雨、雷击等环境和其他外部因素会直接造成电网的不稳定和运行事故,出现对安全运行的各种严重威胁和不利影响。此外,人员也是影响电网安全运行的重要外部因素,电网实际操作规程执行程度,电网工作人员责任心和事业心,电网维护人员技术技能水平,电网运行和维护班组建设水平,电力企业安全管理质量,电力企业整体组织和管理规划等方面都会从外部影响到电网的安全运行。
  3、电网安全分析
  3.1 静态分析
  对于电网存在的许多危险因素,当前使用的在线静态安全分析程序是一种有效的工具,通过静态安全分析可以发现系统实时的状态是否处于警戒状态。
  3.1.1 预想故障分析
  就是对一组可能发生的假想故障进行在线的计算综合分析,校核运行方式的稳定性,给出故障对电力系统运行危害程度的评价。首先可以根据故障定义建立预想故障的故障库,故障库可以假想任何一个主要元件损坏和一个开关跳闸都可构成一次故障。但这样故障库中故障数量较多,影响程序搜索空间和造成故障分析时间较长。为此可将故障发生概率极小的和一些不重要的故障剔除来减小故障库的存量。其次可通过故障筛选的方法将大量故障按其对电网的危害程度进行筛选和排队,然后由计算机按要求进行快速仿真潮流计算,最终得到一个以为数不多的较为严重故障开头的预想故障顺序表。最后是故障分析就是对故障库中的故障进行快速仿真潮流计算,以确定故障后系统的危害及潮流分布。根据分析结果采取一系列可行性校正措施供调度人员实施,消除不安全隐患。
  3.1.2 快速潮流计算法
  通常可采用等值网络法、P―Q分解法和直流潮流法。等值网络法是为克服大量网络数据的计算带来的不便,根据实际情况将系统分为若干部分,视不同情况进行简化的等值处理;P―Q分解法可以得出在预想故障下的各联络线的潮流分布和各节点的电压幅值来估计是否过负荷和过电压,这种方法即可离线也可在线分析,计算速度快,精确度较高;直流潮流法是用等值的直流电流代替系统的交流潮流,只考虑有功潮流不考虑无功影响,计算速度较快但准确度较差。
  3.2 动态分析
  正常运行的电力系统中是否会因一个突发事故而导致稳定失常是非常值得关心的问题,因此动态安全分析一般采取模式识别法、李雅普诺夫法和扩展等面积法来分析。
  模式识别法是对系统各种运行方式的假想模拟计算的基础上建立的,并形成稳定判别式,根据此判别式判断系统是否稳定;李雅普诺夫法则是根据系统状态方程构造李雅普诺夫函数,决定系统稳定域和平衡点的方法来进行动态安全分析;扩展等面积法是一种暂态稳定快速的定量计算方法把静态扩展等面积法、动态扩展等面积法和集成扩展等面积法构成一体,优势互补,体现了较好的在线定量分析和相应灵敏度分析。
  4、电网安全控制   4.1 从硬件安全出发构建安全防护体系
  首先要从操作管理入口着手,设定登陆和操作的权限,对管理人员进行分类和分级,其中包括系统维护人员、调度人员、现场技术人员等。可以按照对系统使用的权限来设计不同用户的使用范围。这要求在设计系统的时候就需要对不同的用户设定使用和管理规范,对非系统维护人员屏蔽某些功能,让核心数据得到应有的保护,也避免一些错误操作而造成的不必要误动或者事故。
  其次要对主站数据库的安全操作。主站的系统负责的是整个系统数据的处理和指令发布,其最核心的就是实时数据库和后台数据库,实时数据库的作用就是保证系统实时数据的处理速度而形成的临时数据库,后台数据库则是设备的真正意义上的数据库和历史记录,这两个数据库按照一定的时间间隔进行数据传输和保持,操作人员应当对主站的数据库特征十分熟悉并可以准确的操作,避免错误数据的输入和系统垃圾的形成。
  再次要注意保證主系统的功能和故障诊断。对于自动调度系统来说,其功能的是由不同的网络服务器实现的。在系统的建设、调试、运行的过程中一定要注意对各种服务器指标的监控,如CPU功率、网络流量、读写能力等,以此作为依据对系统进行实时的监控,并作出必要的调整,保证系统的基本功能,提高系统的安全性。还有,应合理设计系统的故障诊断功能,能够及时报错。
  最后要注意计算机的防护。系统功能的实现主要依靠的是计算机,对所有的计算机而言外界的攻击和病毒都会对系统产生影响。所以在建立调度系统的时候一定要做好软硬件的防护工作,包括防火墙和病毒检测功能的增强。同时要定期对系统进行检测,做到及时发现及时处理。
  4.2 从管理制度入手增强系统安全
  首先,要加强对调度系统建立和维护的管理。从系统设计、系统结构配置、软件支持、数据管理、报表管理、工作规范等进行全面的规范和控制。让系统的建立和运行都有据可依,尤其是在日常的维护管理上一定要制定完善的动态化管理规范,以消除人为地思想涣散而形成的隐患。
  其次,要对无人值守的站所进行必要的改造,实现四遥功能。对不能一步到位的变电所应作出相应的维护和改进处理,以保证整个控制系统整体性,避免数据信息不全带来的系统故障。
  最后。要对硬件系统加强管理。对核心系统的维护作出必要的增强,设立专职的计算机和系统维护人员,并作出具体的工作规范,规定系统维护人员应定期的对计算机系统的软硬件进行维护,测试系统的稳定性和各项功能的运行情况,对问题及时记录、及时处理。。
  5、结束语
  电力系统能够得到安全可靠的运行,与电网调度工作具有非常重要的关系,所以对于电网调度工作,我们需要加强对各项预案和应急机制的完善,从而使其能够及时、有效的对电网调度工作中的突发事件进行灵活处理,使电网更具安全性和稳定性,及时化解电网运行过程中存在着的风险,有效避免电网事故的发生。
  参考文献:
  [1] 贾玲,李虹.电网调度与电网安全运行分析[J].中国电力教育,2012,24:116-117.
  [2] 张玉清.浅析电网调度与电网安全运行存在问题及处理措施[J].电子制作,2014,01:242.
  [3]赵鹏.电网调度与电网安全运行分析[J].科技创新导报,2013,19:51-52.
  (作者单位:国网银川供电公司)
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