电力系统安全稳定标准研究(4)
运行控制类标准经过多年发展,如今已经较为 成熟,并在保障我国电网安全稳定运行方面发挥了 重要作用。但是,由于该类标准与电网日常生产运 行息息相关,它们对电网运行控制方面的新特点和 新变化应该及时跟进。近年来,随着电网的发展和 外部政策条件的变化,电网运行控制方面已经出现 了一些新的变化和特点,相应对运行控制类标准也 提出了新的要求,主要包括:
(1)系统特性复杂化,对协调控制提出了更高 要求。大量间歇式新能源电力接入、电网侧层级增 多、大容量交直流混联、多回直流密集落点等增加 了电网运行的复杂性。通过仿真计算发现,某些故 障情况很难用单一措施去保障电网的安全稳定运 行,必须采用多种措施的协调控制,如针对德宝直 流闭锁故障,采用了直流紧急功率支援和切负荷相 配合的措施。在目前运行控制类标准中,对不同控 制措施之间的协调配合原则未做明确的规定,因而 在实际生产中制定策略时随意性较大,不能充分发
挥协调控制的综合优势。
(2)二、三道防线措施配置应当更为灵活。在 目前的"三道"防线体系中,二、三道防线措施分 别针对不同类别的故障制定,两者之间界限比较清 晰。但随着电网的发展,从实用的角度出发,某些 情况下需要打破这种界限。如目前的华北一华中联 网系统,联络线附近部分500 kV线路#-2故障时, 主动解列联络线反而可以避免大量切机、切负荷, 对电网产生的影响更小。
(3)D5000调度系统、广域测量系统(wide-area measurement system,WAMS)、电力系统稳定分析 软件DSA的逐渐成熟,使得在线优化控制成为可 能。在线优化控制可以根据系统的实时运行状态动 态调整控制策略,提高控制策略的针对性和有效 性,减少不必要的切机、切负荷量,因而一直是运 行控制领域的重点发展方向。目前,这类系统基本 上起到了给调度员决策提供参考的作用,还未实现 真正的控制。有必要在控制类标准中规范这类控制 系统的应用原则和应用方法,推动相关技术进一步 发展。
近年来,随着电网规模的逐渐扩大,特高压、 远距离、大容量交直流输电工程的不断投运,电网 运行方式日益复杂多变。为了适应上述新变化和新 问题,运行控制类标准需要在以下几方面进行完善:
(1)在《电力系统安全稳定控制技术导则》中 增加对于各类控制措施协调配置的原则性规定,在 综合考虑各类控制措施时,优先采用经济性好、可 靠性高的控制措施,如直流紧急功率支援等,将经 济性较差、影响较大的控制措施作为后备措施。
(2)在运行控制类标准中对目前"安全稳定控 制三道防线"对应控制措施的描述做适当的调整, 增加控制措施配置的灵活性和有效性。例如,在适 当的情况下考虑将直流调制作为直流运行特性的 一部分,不作为紧急控制措施考虑;或者将单极闭 锁后另一极转带部分负荷作为直流运行特性的一 部分,不作为紧急控制措施考虑等。
(3)在《电力系统安全稳定控制技术导则》中 加入相关条款,对成熟控制技术的应用做出指导性 的建议,逐步引导相关系统的发展和应用,从而提 高系统的运行控制水平。
5网源协调类标准
电源作为电力系统中最重要的动态元件,不仅 承担电力生产任务,在电力系统安全稳定运行中还 发挥着基础性、关键性的作用。当电力系统遭受故 障时,电源应积极发挥其应有的电压、频率支撑作 用,与电网控制措施相协调,保障电力系统安全稳 定运行。
我国电力系统在长期的研究实践过程中,总结 形成了一些网源协调经验,分布在多个标准中,为 保障电力系统安全稳定运行发挥了积极的作用。这 些标准的特点是针对具体的电力设备分散提出了 性能要求,例如《电力系统稳定器整定试验导则》 对励磁系统中的附加控制提出了性能要求和试验 测试方法;《大型发电机变压器继电保护整定计算 导则》对常规电源继电保护的配备和参数整定提出 了要求和实施方法;《风电场接入电网技术规定》 对风力发电机组的主控、低电压穿越等性能提出了 要求。这些标准的执行保障了各种发电设备自身的 安全,但是在电力系统异常运行情况下,如何统筹 调动众多发电设备的动态支撑潜力,共同防范扰动 冲击对电力系统安全稳定运行造成的危害,还需要 进一步完善。
当前,电力系统发展面临一些重大的新形势, 给网源协调带来许多新的挑战:电力生产和消费的 迅速发展、大规模电源集中接入的出现,使电网的 利用率提升,对电网的安全稳定也提出了新要求。 应对这种情况,不仅电源自身要适应各种严重故 障,起到基础支撑作用,更需要电网进行全局的优 化协调,以发挥电力系统所有元件的合力。可再生 电源大规模并网,在提供绿色能源的同时,也给电 力系统安全、经济运行带来诸多问题,制约了可再 生电源的发展速度,需要加强网源协调研究,形成 以技术标准体系为指导、试验验证为检验、在线监 测为评价的工作机制。
为适应电力系统发展,网源协调标准还需要在 以下几个方面进行完善:
(1)完善和加强电源控制保护系统的协调性方 面的标准,尤其是保护系统与电网的协调标准。长 期以来,在相关技术标准中对于电源保护的设计与 整定都是基于单机系统,没有就机组与机组、机组 与电网的协调配合提出相应的要求。如对电网内各 发电机的高频保护、超速保护(overspeed protection, OPC)没有考虑一定级差,在系统遭遇故障扰动时可 能导致大量机组的保护同时动作,没有做到分轮次 先后动作,而加速系统失去稳定。又如目前火电厂 重要辅机上的变频器保护配置缺乏标准,曾经发生 过变频器因电网瞬时故障的低电压而闭锁,最终导 致机组切机的事故。因此,有必要提出发电机组保 护系统与电力系统安全稳定运行相协调的要求。
(2)完善电源重要控制设备的入网检测、并网验 证、商运实时监测的全过程网源协调技术标准。对 电源设计、建设和运行的全过程进行技术监管,最 大程度地避免因电源自身问题引发电网安全问题。
(3)完善可再生电源网源协调标准,为其大规 模并网提供技术保障。可再生电源单机容量小、机 组数量大、制造厂商多,这些特点导致其网源协调 难度更大。应加紧制订包含实时在线风电性能监测 评价的全过程技术监督标准,保障电网安全,促进 可再生电源的稳步发展。
6仿真建模类标准
由于电力系统的特殊性,评估电力系统的安全 稳定水平、确定网架结构和运行方式、制定安稳控 制措施等主要依赖于仿真分析手段。某种程度上, 仿真分析技术的水平直接影响电力系统规划、运行 的水平。仿真建模类标准主要对仿真分析中涉及到 的数据格式、计算方法、判别标准等各个方面进行 规范,给出相应的原则或建议。这类标准主要包括 《电力系统安全稳定计算技术规范》、《电力系统 分析计算用的电网设备参数和运行数据的规范》以 及发电机等重要设备的建模规范等。其中,《电力 系统安全稳定计算技术规范》的制订主要是为了规 范电力系统安全稳定计算分析工作,提高计算分析 工作的水平,从而提高电网的规划、实试验、运行 的水平。该规范在术语和定义、目的和要求、基础 条件、方法和判据、安全稳定计算分析和提高稳定 性的措施等方面都做了详细规定。《电力系统分析 计算用的电网设备参数和运行数据的规范》主要关 注安全稳定计算用的电网设备参数和运行数据,服 务于区域电网、省级及市级电网运行调度、规划设 计部门的计算数据交换及管理工作。发电机等重要 设备的建模规范针对特定设备的仿真建模进行具 体规定。
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