王舟航

【摘 ?要】近些年來世界上已發(fā)生了幾十起嚴(yán)重的停電事故，這種事故的起因往往是在電力系統(tǒng)中頻繁發(fā)生的一個(gè)擾動(dòng)而造成的。為了可靠供電，一個(gè)大規(guī)模電力系統(tǒng)必須保持完整并能承受更多可能的故障而不損失負(fù)荷，能在最不利的可能故障情況下不致產(chǎn)生不可控的、廣泛的連鎖反應(yīng)式的停電。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);安全性;防治;措施

電力系統(tǒng)安全性（security）是指電力系統(tǒng)承受突然發(fā)生的擾動(dòng)的能力。安全性也稱動(dòng)態(tài)可靠性，即在動(dòng)態(tài)條件下電力系統(tǒng)經(jīng)受住突然擾動(dòng)并不間斷地向用戶提供電力和電量的能力。對(duì)于一個(gè)顯然是安全的系統(tǒng)，任何一種單一的故障都不會(huì)造成全系統(tǒng)的破壞。

保持安全是一個(gè)必須從全系統(tǒng)水平來考慮的問題。這就要求電力公司之間以及電力公司與用戶之間均應(yīng)互相協(xié)作。

1 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的運(yùn)行狀況。根據(jù)不同的運(yùn)行條件，我們將電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)分為正常運(yùn)行狀態(tài)、警戒狀態(tài)、緊急狀態(tài)和恢復(fù)狀態(tài)等。隨著運(yùn)行條件的變化，電力系統(tǒng)將在各種狀態(tài)間進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在正常狀態(tài)下，系統(tǒng)供給充裕的電能，滿足上述的安全運(yùn)行要求，并有足夠的儲(chǔ)備，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如果由于系統(tǒng)運(yùn)行條件的變化和負(fù)荷或干擾增大的原因，使系統(tǒng)的安全水平低于某一水平系統(tǒng)將進(jìn)入警戒狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)承受干擾的能力降低，應(yīng)采取預(yù)防性控制措施，使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。在警戒狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)足夠大的干擾時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入緊急狀態(tài)。當(dāng)采取各種恢復(fù)出力和送電能力的措施，迅速而平滑的對(duì)用戶恢復(fù)供電，使解列的系統(tǒng)重新并列。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，從緊急狀態(tài)可以恢復(fù)到正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)。

1.1 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)是指電力系統(tǒng)滿足負(fù)荷用電需求的運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，電力系統(tǒng)中總的有功功率和無功功率出力能和負(fù)荷總的有功功率和無功功率需求達(dá)到平衡;電力系統(tǒng)的各母線電壓和頻率均在正常運(yùn)行的允許范圍內(nèi);各電源設(shè)備和輸配電設(shè)備均在其各自規(guī)定的限額內(nèi)運(yùn)行。在這種狀態(tài)下，發(fā)電及輸變電設(shè)備均有足夠的備用容量，使系統(tǒng)具有適當(dāng)?shù)陌踩?，能承受正常的干擾而不產(chǎn)生有害的后果。在這種正常干擾下，系統(tǒng)能達(dá)到一個(gè)新的正常運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 電力系統(tǒng)警戒狀態(tài)

由于電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行條件的變化和外部負(fù)荷或干擾的增大而使系統(tǒng)安全儲(chǔ)備系數(shù)減小時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入警戒狀態(tài)。這時(shí)，電力系統(tǒng)所有安全約束條件還是滿足的，但是系統(tǒng)承受干擾的能力已大大減小，在不強(qiáng)的干擾下或負(fù)荷逐漸增大時(shí)有可能使系統(tǒng)進(jìn)入緊急狀態(tài)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)由正常狀態(tài)向警戒狀態(tài)轉(zhuǎn)移的因素很多，主要有系統(tǒng)中可用出力的減小、輸電能力減小和干擾概率增大三點(diǎn)。

1.3 電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)

當(dāng)遭受大的干擾、事故或出現(xiàn)異常現(xiàn)象后，電力系統(tǒng)將進(jìn)入緊急狀態(tài)。這時(shí)，電力系統(tǒng)偏離正常運(yùn)行方式，電力供需失去平衡，某些保證系統(tǒng)安全性的約束條件受到破壞，并且由于系統(tǒng)的電壓和頻率超過或低于允許值直接影響對(duì)負(fù)荷的正常供電。這時(shí)，如果能及時(shí)而正確地采取一系列緊急控制措施，就有可能使系統(tǒng)恢復(fù)到警戒狀態(tài)，以至正常狀態(tài)。如果不及時(shí)采取措施，或者措施不夠有效，就會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)行條件進(jìn)一步惡化，或者使故障擴(kuò)大和發(fā)展，從而有可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定而解列成幾個(gè)子系統(tǒng)，并大量切除負(fù)荷及發(fā)電機(jī)組，從而導(dǎo)致大面積的停電或全系統(tǒng)的崩潰。

1.4 電力系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)

電力系統(tǒng)在經(jīng)歷緊急狀態(tài)后，事故已被抑制，從而進(jìn)入恢復(fù)狀態(tài)。此時(shí)電力系統(tǒng)的部分元件（如發(fā)電機(jī)、線路和負(fù)荷）仍被斷開，在嚴(yán)重情況下系統(tǒng)被分解為若干個(gè)獨(dú)立的部分系統(tǒng)。所以，要借助一系列的操作，使電力系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)，盡量減少對(duì)社會(huì)各方面的不良影響。這些操作包括：恢復(fù)和投入發(fā)電機(jī)的出力，恢復(fù)和投入輸變電設(shè)備，恢復(fù)對(duì)開斷的負(fù)荷供電，使系統(tǒng)解列的部分重新并列等。

2 電力系統(tǒng)安全控制

電力系統(tǒng)安全控制是以保持電力系統(tǒng)安全性為主要目的，同時(shí)考慮電能質(zhì)量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的控制。電力系統(tǒng)安全控制是電力系統(tǒng)在各運(yùn)行狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，有效的控制所造成的轉(zhuǎn)換應(yīng)是力圖維持系統(tǒng)能在安全正常狀態(tài)下運(yùn)行。安全控制包括預(yù)防控制、緊急控制、恢復(fù)控制。

2.1 預(yù)防控制

預(yù)防控制是為防止正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)可能出現(xiàn)的突發(fā)事故，應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性的安全分析和控制。它是以一組事先確定的假想事故為基礎(chǔ)，對(duì)電力系統(tǒng)未來的安全性進(jìn)行估計(jì)。如果發(fā)現(xiàn)在某一假想事故下，電力系統(tǒng)將進(jìn)入警戒或緊急狀態(tài)，那就認(rèn)為電力系統(tǒng)在隨后可能出像這種事故時(shí)將是不安全的。為避免這種潛在的不安全因素，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施以保證即使出現(xiàn)這種假想的事故，電力系統(tǒng)仍然是安全的，或者盡量減輕對(duì)電力系統(tǒng)安全性的威脅。

同樣在警戒狀態(tài)時(shí)，也應(yīng)及時(shí)采取預(yù)防性控制措施使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2.2 緊急控制

電力系統(tǒng)緊急控制的目的是迅速抑制事故及異常現(xiàn)象的發(fā)展和擴(kuò)大;盡量縮小故障延續(xù)時(shí)間及其對(duì)電力系統(tǒng)其他非故障部分的影響;使電力系統(tǒng)能維持和恢復(fù)到一個(gè)合理的運(yùn)行水平。這種緊急狀態(tài)的控制一般分為選擇性切除故障階段和防止事故擴(kuò)大階段。在第一階段，借助各類繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，有選擇性的快速切除部分發(fā)生故障的電力系統(tǒng)元件，以避免對(duì)電力系統(tǒng)正常部分的影響和個(gè)別發(fā)電機(jī)的失步。在第二階段，即故障切除后，如繼續(xù)出現(xiàn)緊急狀態(tài)，不能立即恢復(fù)到警戒（或正常）狀態(tài)，除了需要采取各種安全控制措施外，允許對(duì)部分用戶停止供電，以免發(fā)生連鎖性的故障或電力系統(tǒng)的瓦解。同時(shí)，應(yīng)盡可能縮小停電范圍，使對(duì)用戶造成的影響為最小。

2.3 恢復(fù)控制

電力系統(tǒng)在經(jīng)歷緊急狀態(tài)后，事故已被抑制。此時(shí)電力系統(tǒng)中的部分元件仍被斷開，在嚴(yán)重情況下系統(tǒng)被分解為若干個(gè)獨(dú)立的部分系統(tǒng)。所以，要借助一些列的操作，使電力系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常狀態(tài)或警戒狀態(tài)。盡量減少對(duì)社會(huì)各方面的不良影響。這些操作包括：恢復(fù)和投入發(fā)電機(jī)的出力，恢復(fù)和投入輸變電設(shè)備，恢復(fù)對(duì)開斷的負(fù)荷供電，使系統(tǒng)解列的部分重新并列等。

一次重大事故后的電力系統(tǒng)恢復(fù)過程是一個(gè)有次序的協(xié)調(diào)過程，不恰當(dāng)?shù)幕謴?fù)順序可能會(huì)引起一次新的事故。應(yīng)通過信息收集系統(tǒng)了解和確定系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，仍舊維持云狀的發(fā)電機(jī)及輸變電設(shè)備盡可能保證對(duì)未斷開的用戶供電。然后，使斷開而沒有損壞的電機(jī)和輸變電設(shè)備恢復(fù)處理并重新投入系統(tǒng)。在恢復(fù)過程中，根據(jù)被斷開負(fù)荷的重要程度和系統(tǒng)的實(shí)際可能，逐個(gè)的恢復(fù)對(duì)負(fù)荷的供電。在各個(gè)部分系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)到一定程度后，幾個(gè)部分系統(tǒng)的頻率極電壓接近或達(dá)到額定值后，應(yīng)將在緊急狀態(tài)時(shí)解列的各部分系統(tǒng)逐個(gè)重新并列，使系統(tǒng)盡可能恢復(fù)到事故前的運(yùn)行狀態(tài)。隨著可出力的增加和輸變電設(shè)備的重新投入，逐步恢復(fù)對(duì)全系統(tǒng)供電。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司汾陽(yáng)市供電公司）