通信系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的影響

徐蘇寧

（1.江蘇省無錫市江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無錫 214000；2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司，江蘇 無錫 214000）

0 引 言

現(xiàn)代化電力系統(tǒng)的管理模式基本上都是構(gòu)建于電力通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，所以，電力通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性與整個電力系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性都息息相關(guān)。隨著我國電力事業(yè)的改革，信息技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用逐漸深入，在電力系統(tǒng)中占據(jù)的地位越來越重要。因此，工作人員在實際工作中應(yīng)該結(jié)合電力系統(tǒng)實際狀況，積極融入新的技術(shù)，推動現(xiàn)代電力系統(tǒng)向著自動化以及智能化方向發(fā)展。電力系統(tǒng)自動化與智能化水平的提升能夠進一步提升通信系統(tǒng)信息傳輸?shù)募皶r性與精準性，從而更好的滿足電力行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的需求。目前，隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的持續(xù)擴張，電力系統(tǒng)的復(fù)雜性也在日益提升，這也需要高水平的通信系統(tǒng)來為其健康發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 現(xiàn)代電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類

通常，現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性按照不同的標(biāo)準能夠劃分為如下3種類型，即功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定以及頻率穩(wěn)定，如圖1所示。

電力穩(wěn)定性中的功角穩(wěn)定是指當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備處于正常運轉(zhuǎn)態(tài)勢下，即便遭受到擾動的影響，也可以依然保持同步運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性在很大程度上是由發(fā)電機與電磁轉(zhuǎn)矩之間維持并恢復(fù)平衡的能力。假如系統(tǒng)發(fā)生了功角失穩(wěn)的現(xiàn)象，那么電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)子之間的相對角度或許會發(fā)生變化，導(dǎo)致設(shè)備之間的同步運轉(zhuǎn)狀況無法持續(xù)進行。如果功角失穩(wěn)狀況非常嚴重，那么還有可能引發(fā)整個系統(tǒng)的崩潰。所謂電壓穩(wěn)定指的是電力系統(tǒng)處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)或是被環(huán)境干擾時，系統(tǒng)母線的電壓可以保持在恒定狀態(tài)，不發(fā)生改變。電壓失穩(wěn)狀況指的是電力系統(tǒng)母線電壓發(fā)生變化時，系統(tǒng)中的用電負荷會選擇運用增加電流的方式來提升功率，這種狀況可能引發(fā)整個電力系統(tǒng)中的電壓崩潰。頻率穩(wěn)定主要體現(xiàn)為如果電力系統(tǒng)中負荷與需求無法保持平衡狀態(tài)，那么系統(tǒng)就可能會發(fā)生電機跳閘的故障。在實際工作中，雖然這3種穩(wěn)定性的影響因素和具體表現(xiàn)是具有區(qū)別的，但是并不代表其是獨立存在和發(fā)生的，而是在某些狀況下能夠進行相互影響。所以，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)生問題后，應(yīng)該基于多層面和多角度來對原因進行分析，從而保障解決方案的全面和可靠[1]。

2 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制分類

關(guān)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的分類，能夠運用三角函數(shù)及其疊加來對電力系統(tǒng)的物理量進行表達，該三角函數(shù)主要涉及到角頻率、幅值以及相角，這三個因子分別和電力系統(tǒng)中的頻率控制、電壓控制以及相角控制一一對應(yīng)。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，無功功率存在不足，此時電力系統(tǒng)的負荷過重，如果無法及時的進行調(diào)整，那么就可能會由于電流的增大導(dǎo)致整個系統(tǒng)失穩(wěn)和崩潰，從而導(dǎo)致停電事故的出現(xiàn)。實際工作中，工作人員解決電壓不穩(wěn)定問題，最為有效的一種方式就是降低整個系統(tǒng)中的用電負荷。暫態(tài)功角控制方面，主要是利用切機、直流調(diào)整與切負荷等措施使系統(tǒng)產(chǎn)生新的平衡點。暫態(tài)控制決策則依賴于經(jīng)驗及定性分析，因此其得到的結(jié)果一般都相對較為保守，根據(jù)這一結(jié)果制定的控制措施需要繼續(xù)進行進一步的優(yōu)化[2]。

3 通信系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

傳統(tǒng)的電力通信系統(tǒng)中，SDH技術(shù)是最為核心的技術(shù)，現(xiàn)代電力通信系統(tǒng)開始引入電力載波以及數(shù)字微波技術(shù)之后，在通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中涵蓋了很多的環(huán)形結(jié)構(gòu)，這就為電力系統(tǒng)提供了新型的自動保護以及切換機制，從而使得整個系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性都有所提升。通常，電力通信系統(tǒng)中任意兩個節(jié)點都會存在兩個及其以上的物流線路連接點，并且能夠滿足N-1或者是N-2的基本原則為最佳選擇。如果電力通信系統(tǒng)中出現(xiàn)了節(jié)點斷開的問題，那么只要其能夠滿足N-1或者是N-2的基本原則時，那么也不會對整個電力系統(tǒng)的通信質(zhì)量造成影響。

4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的技術(shù)分析

4.1 常用技術(shù)

關(guān)于現(xiàn)代電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制工作中的維穩(wěn)技術(shù)，低頻控制技術(shù)是最為常見的一種技術(shù)。通過實際工作實踐可知，低頻振蕩與運行環(huán)境、參數(shù)等因素都有關(guān)聯(lián)。特別是在電力系統(tǒng)運行中，如果各個區(qū)間沒有較為緊密的聯(lián)系，那有可能會降低整個系統(tǒng)中節(jié)點的聯(lián)系強度。這就可能會引發(fā)遠距離輸電線路的擺動，還有可能會導(dǎo)致受端電壓出現(xiàn)不足，會對整個電力系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)造成不利影響。所以，為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，可以在其中設(shè)置低頻振蕩設(shè)備。這就能夠使得中距離通信時間較為精準，從而保障系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行。此外，對于電力系統(tǒng)正常運行，假如電壓出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，那么可能會引發(fā)大面積、大規(guī)模的停電問題。而電壓控制技術(shù)的運用，可以實現(xiàn)對電壓輸出值的更合理控制，保障系統(tǒng)電壓值處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

4.2 新技術(shù)——電子式電壓傳感器

基于理論層面進行分析，在電力系統(tǒng)運行中，電子式電壓傳感器能夠?qū)ο到y(tǒng)誤差因素展開分析，之后把分析出的影響因素進行整理和總結(jié)，就能夠更好的確保電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。從電子式電壓傳感器的測試原理層面來分析，其能夠分成傳光以及傳感兩種類型，傳光傳感器是較為傳統(tǒng)的一種類型。傳感類型的電壓傳感器是基于光學(xué)原理下的傳感器件所構(gòu)成的。這種結(jié)構(gòu)的傳感設(shè)備，在電壓等級以及電力系統(tǒng)規(guī)模快速擴張時，逐漸引起了工作人員的注意和重視。從實踐效果來分析，電子式電壓傳感器的應(yīng)用具有較大的優(yōu)勢，其絕緣性能非常優(yōu)秀，同時也具有良好的抗干擾性能。所以，在運用該技術(shù)時，能夠與DSP技術(shù)進行整合，從而更好的保障電力系統(tǒng)的安全。此外，該技術(shù)還可以運用到CPS中，這樣就能夠進一步保證既定區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)收集效果，有效地解決了傳統(tǒng)傳感設(shè)備應(yīng)用中出現(xiàn)的缺陷，有助于推動電力行業(yè)的高效發(fā)展。

4.3 控制技術(shù)

通常，電力系統(tǒng)控制方式能夠被劃分成為集中控制與分散控制。集中控制指的是對負荷與系統(tǒng)頻率實施控制，不對鄰區(qū)進行影響的基礎(chǔ)上，保障控制區(qū)域的順暢運轉(zhuǎn)。分散控制指的是對發(fā)電機組進行控制，從而完成對電力系統(tǒng)以及有功功率的控制。自適應(yīng)控制的主要目的是調(diào)整和控制未修改部分和相關(guān)參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)改變了主要工作流程時，自動控制系統(tǒng)使用必須在指定的時間內(nèi)想出良好的管理措施，并且必須實時控制相關(guān)參數(shù)來確保系統(tǒng)的正常操作。此外，通過保證正確的操作過程，也可以在系統(tǒng)中添加自適應(yīng)系統(tǒng)，從而依據(jù)實際測算得出的數(shù)據(jù)容量來滿足系統(tǒng)的自動化運行，且系統(tǒng)在自動化運行過程中，還能夠自主的對部分故障進行處理和優(yōu)化。例如，無線通信AGC控制技術(shù)的應(yīng)用。AGC技術(shù)選擇使用CPS標(biāo)準來實現(xiàn)對控制目標(biāo)的考核，這是整個行業(yè)的一種趨勢。

5 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的具體體現(xiàn)

一般想要提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制水平，需要很多技術(shù)進行支撐，如系統(tǒng)構(gòu)架、控制軟件、硬件等。這些技術(shù)的綜合運用能夠提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制水平，實現(xiàn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的全方位控制。在實際工作中，常見的控制方式為離線控制，在某些狀況下也會運用到在線實時控制。選擇使用離線模式進行控制時，要結(jié)合預(yù)定事故、拓撲結(jié)構(gòu)以及原本工作狀況來全面的進行試探，然后編制出對應(yīng)的解決措施。當(dāng)選擇使用離線控制模式時，應(yīng)該對各種因素進行綜合考量，同時還要對不同組合可能會引發(fā)的不同工況進行分析。

在系統(tǒng)故障經(jīng)過檢測和確認之后，可以使用在線控制方式分析決定。需要明確電力系統(tǒng)故障的種類和工作條件。根據(jù)工作條件的實際信息，進行特定的在線控制對策。其中由高維方程作為主要組成部分的系統(tǒng)控制模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)當(dāng)前及未來時段內(nèi)狀況的計算?；谟布用鎭磉M行分析，必須要對系統(tǒng)的CPU處理性能進行進一步強化。在通信能力上，基于通信的穩(wěn)定控制裝置主要包括內(nèi)部通信和外部通信。內(nèi)部通信主要運用總線的形式，而外部通信的能力主要表現(xiàn)在兩方面，一方面是站間通道速度，另一方面是通信通道的數(shù)量。其中故障判別需要以數(shù)據(jù)信息的收集和計算為依據(jù)，從而制定出相應(yīng)的故障處理策略。想要使得系統(tǒng)的故障檢測效率有所提升，就一定要保障采集數(shù)據(jù)與信息的詳細性與真實性，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)全方位多角度故障分析，最終制定出科學(xué)、合理的解決方案[3]。

6 結(jié) 論

現(xiàn)代電力系統(tǒng)運行過程中通信系統(tǒng)是非常重要的，只有擁有了高水平的通信系統(tǒng)，才能夠保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行，才能夠為人們提供高質(zhì)量的電能。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，對于通信體系的要求也在不斷提升。因此，電力通信系統(tǒng)建設(shè)過程中應(yīng)該積極引入信息技術(shù)，提升系統(tǒng)智能化自動化水平。同時，工作人員在實際工作中也要對各種影響通信系統(tǒng)正常運行的因素進行分析和總結(jié)，并制定出合適的應(yīng)對預(yù)案，以便在問題發(fā)生后能夠快速進行解決，提升整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。