浅谈电力系统安全稳定标准研究

浅谈电力系统安全稳定标准研究

高创造

（中国飞行试验研究院710089）

摘要：电力系统安全稳定对国民经济和人民生活有非常重要的影响，是关系国计民生的世界性问题，电力系统稳定破坏会发生大面积停电事故，对国民经济造成极大损害，使社会和人民生活受到很大影响。所以，电力系统安全稳定显得尤为重要，本文中笔者详细叙述了电力系统的概念、电力系统安全稳定标准实施的意义、电力系统安全稳定问题以及电力系统安全稳定标准，希望以此有所贡献。

关键词：电力系统；安全稳定；标准；研究

一、电力系统的概念

电力系统由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。

二、电力系统安全稳定标准实施的意义

电力系统安全稳定标准实施的目的，是为了保障电力系统的安全稳定。通过电力系统安全稳定标准，利用电力系统安全稳定的主要特征和稳定水平，最终获取保障电力系统安全稳定运行的策略，为电网规划、设计、建序曲、使用等提供指导。安全和稳定是电力系统安全稳定标准实施的两大目的，两者缺一不可。一方面，要保证电力系统中所有的设备都不超过允许电力、电流、频率及时间限额；另一方面，要保证电力系统连续正常供电，保证电力系统同步稳定的运行，保证电力系统电压、电流和频率的稳定性，避免电力系统发生电压、电流、功率震荡，造成电力系统电压和频率崩溃。

三、电力系统安全稳定问题

电力系统中各同步发电机间保持同步是电力系统正常运行的必要条件，如果不能使各发电机相互保持同步或在暂时失去同步后不能恢复同步运行，这就使电力系统失去稳定。电力系统稳定问题最早应追溯到上世纪初。当同步电机由单机运行发展到与其他同步发电机并列运行后，就出现电力系统稳定问题，特别是在发生故障情况下，有可能使发电机失去同步。电力系统稳定的破坏，往往会导致系统的解列和崩溃，造成大面积停电，所以保证电力系统稳定是电力系统安全运行的必要条件。在电力系统稳定研究中，除了维持发电机间的同步运行的稳定性外，还开展了电力系统的电压稳定和频率稳定性问题的研究。

近几十年来，电力系统由于稳定破坏，曾发生大面积停电事故，对国民经济造成极大损害，使社会和人民生活受到很大影响。

1980年7月27日中国安徽电网大面积停电事故，给工农业生产、社会生活造成严重损失。1972年中国湖北省电力系统稳定破坏事故，导致湖北地区大面积停电，使武钢等大厂矿企业受到重大经济损失。发展电力系统是电力工业的客观规律，是世界各国电力工业所走的共同道路。中国已进入高电压、大电网、大机组时代，当大电力系统发生事故，特别是发生稳定破坏和不可控的严重连锁反应时，停电波及的范围大，停电时间长，后果严重，特别当电网结构薄弱，管理不善而缺乏必要的技术防范措施时，则某一电气设备故障可能发展成为全面的大面积停电事故，正如上述国内外大停电事故之例。因此，必须把保证大电力系统的安全稳定运行问题放在极为重要的位置，这是从国内外大电力系统发生的多次大停电事故中得出的客观规律。对于中国电力系统，长期以来输变电工程建设落后于发电工程，而发电工程又远落后于负荷增长的需要，电网结构相对薄弱，面对中国电力系统的容量不断增长，如何保证日益发展的大容量电力系统的安全稳定运行，是一项紧急而又重大的任务

四、电力系统安全稳定标准

我国对于电力系统的安全稳定运行一直高度重视，针对该领域涉及标准的制订和修订工作也在不断向纵深化推进，除了对普适性的《电力系统安全稳定导则》进行跟踪研究和修订外，在电力规划设计、运行控制、网源协调、仿真建模等方面也相继制订了专门的标准，以细化对相关技术、管理的要求。这些标准对提高我国电力系统安全稳定运行水平发挥了重要作用。以1981年颁发、2001年修订的《电力系统安全稳定导则》（本文简称《导则》）为例，它的实施大幅度降低了我国电力系统的事故率，为保障我国电力系统的安全稳定运行发挥了重要作用。

近年来，随着电网联网规模的逐渐扩大，新能源发电比重的迅速增加，以及电网跨区域大容量交直流混联形态的逐步形成，我国电网运行特性发生了较大的变化，相应地给我国电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战。同时，伴随着电网的快速发展，我国电力工业管理体制和外部环境也在不断变化，1998年电力部企业化改革，2011年《电力安全事故应急处置和调查处理条例》出台等一系列重大变革事件都对电力系统的安全稳定运行和管理提出了新的要求。

随着电网的快速发展、电力相关新技术的广泛应用，我国电网的安全稳定特性及控制要求有了较大变化，对电力系统安全稳定相关标准提出了新的要求，主要体现在：

1、随着全国联网工程的实施，受端电网直流落点数量和受电比例逐步加大，受端电网电压稳定问题日益突出；区域电力交换功率不断扩大，发电机组快速自动励磁调节器广泛应用，使得电网主要振荡模式逐渐从单厂模式转变为区域间振荡模式，成为制约输电能力的重要因素。我国电力系统安全稳定相关标准中虽然已经给出了电压稳定和动态稳定的定义和分析等相关内容，但还缺少量化性指标，使得在电网规划和运行控制时难以操作执行。

2、《条例》是我国第1部专门规范电力安全事故应急处置和调查处理的行政法规，在事故等级、事故报告、事故调查、事故处理、法律责任等方面作了具体的规定。按照我国现行安全稳定标准，系统受到严重的故障扰动，必要时允许采取切机和切负荷等措施。由于《条例》颁布时间较晚，现行安全稳定标准均未考虑《条例》的约束，允许的切负荷量可能达到《条例》规定的事故等级标准，不利于安全稳定措施的制定和落实，也可能影响到电网的安全稳定运行和输电通道能力的发挥。

根据我国电网安全稳定特性及控制要求的变化情况，在完善我国现行电网安全稳定相关标准方面提出以下建议：

1）进一步深入研究电压稳定和动态稳定的特性、机理和影响因素，完善静态电压稳定、暂态及中长期电压稳定以及动态稳定实用化评价指标及量化判据，指导电网的规划设计和安全稳定运行。

2）分析研究现行《导则》与《条例》的适应性，使《导则》与《条例》的相关规定相协调。

3）研究现有三级安全稳定标准对电网发展的适应性，根据电网发展需要对三级安全稳定标准对应的故障划分、安全稳定控制措施的配置等进行调整，适当提高电网设防标准，细化三级安全稳定标准中对安全稳定控制措施适用性的规定，区别对待切机和切负荷措施，明确电网可以承受的措施量。

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