（1.国网天津市电力公司 300010；2.国网天津市电力公司 300010）
摘要：传统的电力系统离线安全稳定分析计算量大，计算结果较为保守且与实际运行方式差别较大，而电力系统在线安全稳定分析技术直接采用当前电网实时运行状态和数据，更加符合当前电网实际情况。调研了在线安全稳定分析技术的应用现状，详细介绍在线安全稳定分析系统的基本原理及构成模块，深入分析各个模块的运行方式和主要作用，最后通过对某地电网主网架线路跳闸后的系统特性进行在线安全稳定计算和分析，并与WAMS系统实际采集结果进行比较，验证了在线安全稳定分析计算的准确性和可靠性。
关键词：电力系统；安全稳定；技术
引言
近年来，随着特高压输电技术的全面推广，我国电网进入了特大型交直流混联电网的新时期，电网特征、运行特性等都将发生重大变化。现代电力系统规模不断扩大，电力系统的安全稳定性也变得越来越重要，因此电力系统安全稳定分析技术成为了保障电力系统安全稳定运行的重要手段之一。为了能够更精确地获得最匹配当前电网方式的安全稳定分析结果，电力系统在线安全稳定分析技术越来越得到电网运行人员的重视和欢迎。
1稳定裕度评估分析
电力系统的任务是向各种用电对象提供稳定、可靠、质量合格的电能，近些年随着智能电网的建立，电力系统的安全性、稳定性就显得至关重要。传统的分析技术有很大的局限性，在线安全稳定分析技术，不仅弥补了传统技术的缺陷，还能实现了电网的实时检测、预警。在线安全稳定分析是电网的合理调度运行，它主要服务于两个方面，即电网实时运行时及时发现问题、解决问题。在线安全稳定分析中一旦发现问题，能及时地启动辅助决策运算并制定可行的解决方案。
2在线安全稳定分析系统的基本原理及构成
基于在线潮流数据的在线安全稳定分析及辅助决策系统，针对计算分析过程中遇到的各类需求与习惯，为用户提供了一整套的自动化工具，包括基础数据准备与质量检查，潮流计算和快速调整、稳定评估、辅助决策，计算结果的深度分析等内容，覆盖了电力系统研究过程的所有环节。该系统可在线跟踪电网实际运行工况，对静态、暂态和动态安全稳定及断面极限、小扰动、短路电流和孤网安全等进行实时分析和控制决策支持，实现电网安全稳定性的可视化监视和调度辅助决策，提高运行决策的科学性、预见性，通过友好的人机界面向运行人员提供当前方式下电网预防控制措施，为未来实现闭环稳定控制奠定基础。在线安全稳定分析及辅助决策系统包括实时态模块和研究态模块，两者都包括静态安全分析、静态稳定分析、暂态稳定分析、动态稳定分析、电压稳定分析、短路电流计算等六大类计算功能，其主要差别在于启动周期不同，其余功能基本相同。
2.1数据整合
通过接收状态估计提供的电网实时运行数据、静态模型数据和方式计算提供的电网动态模型参数，经数据汇集和整合计算生成在线分析应用所需要的计算数据，形成准确合理的电网运行工况，为各类稳定分析应用提供在线整合潮流数据。计算数据方面，遵循“源端维护，计算数据统一下发”原则，华北、华中区域内省级以上调控机构使用国调中心统一下发的全网计算数据，其他区域内省级以上调控机构使用分中心统一下发的全网计算数据。
2.2静态安全分析
静态安全分析基于当前电网运行方式，对系统中所有元件进行静态N-1开断或指定预想故障集进行开断潮流分析，确定在静态N-1故障条件下或指定预想故障集过后系统是否存在过载的线路或变压器和电压越限的母线等，并给出相应的辅助措施，确保N-1开断后潮流均不越限。静态安全分析假定故障后系统再次进入稳定状态，对其进行潮流计算，根据潮流结果评估各监视设备的过载情况，它是传统静态N-1故障条件下的静态安全分析的延伸。
2.3暂态稳定分析
暂态稳定分析主要是分析暂态电压、暂态功率以及暂态频率这三方面，这些分析可以判断出电力系统三方面的稳定性，即电压、功率、频率。针对以上三方面的不稳定故障或故障后阻力，给出应对的辅助措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆暂态稳定分析通过对系统数据分析给出的仿真曲线进行分析，确定某个预想故障的暂态稳定裕度及主导模式、暂态频率和电压的安全稳定裕度及其相关主导模式，为部门的电力系统调度员提供在线监视手段。
2.4电压稳定分析
电压稳定性是指系统在特定运行条件下，依据预先设定及人工提交的断面数据、各设备动态参数（考虑与电压稳定性密切相关的动态元件特性，包括有载调压变压器、发电机定子和转子过流限值、过励和低励限值等），经受一定扰动后（如设备停运、负荷或发电变动等），各节点维持合理电压水平的能力，是电力系统动态安全评估的重要组成部分。电压稳定评估方法可分为基于静态潮流的分析方法和基于时域仿真的分析方法，前者主要采用PV曲线技术分析静态电压稳定性，这是一种实用的静态电压稳定分析方法，通过建立监视节点电压和一个区域负荷或断面传输功率之间的关系曲线，判断区域负荷水平或传输断面功率水平导致整个系统临近电压崩溃的程度，称为系统的静态电压稳定性；后者通过求解微分代数方程，判断大扰动下系统电压稳定水平，分析结果称为系统的暂态电压稳定性。电压稳定评估分为实际电压稳定评估及故障后电压稳定评估，给出电压的稳定裕度，以及裕度最小的敏感元件，同时给出相应的故障信息。
2.5小扰动稳定分析
电网受到各种原因的小扰动之后，在智能化、自动化的调节控制装置的调节下，能够继续保持稳定运行的能力就是小扰动稳定性。对小扰动稳定的分析计算，就能得到整个电网的振荡模式以及阻尼比，然后再在深度分析结果中选择关键的以及具有代表性的主导振荡模式。
2.6短路电流分析
短路电流分析是在某种故障下，求出流过短路点及各支路的故障电流，确定系统中各厂站的短路电流水平和短路容量。短路电流计算通过先求解网络节点导纳矩阵，再根据指定的短路节点，求取该节点在阻抗矩阵中对应的一列元素，该列阻抗元素包含节点的自阻抗和与全网其它节点互阻抗，由此就可以求出该节点的短路电流及全网其它节点的短路电压及其它支路的短路电流。而流经断路器的短路电流功能主要是通过分析短路母线所属厂站内部的设备连接关系，确定某物理母线短路后各断路器上的电流。在潮流文件中，母线为逻辑母线；一条逻辑母线可以对应有多条物理母线，物理母线之间通过开关设备连接成通路。短路电流分析包括实时运行情况下短路电流分析以及故障后短路电流评估。
2.7稳定裕度评估
稳定裕度评估，是用来对电网断面的稳定水平进行评估的。在评估过程中，要分别计算出各个指定断面的热稳定极限值、暂态稳定极限值以及静态稳定极限值，然后用这三个极限值里的最小数值，来确定该断面的电流传输极限，进行稳定裕度的评估。稳定裕度评估通常用于实时监控、检修、用电调度等方面，为整个电网的安全稳定运行的提供具有实际操作性的数据支持。
3仿真分析
2013年某日，某地局部地区有雷雨天气，统调用电负荷较高。AC相故障，两侧两套线路主保护动作；BC相故障，两侧两套线路主保护动作；某地区电网500kV主网架结构遭到一定程度的破坏。以此故障为例，对双线相继跳闸时，系统的暂态功角稳定性、暂态电压安全性和暂态频率安全性进行仿真计算，并与系统中记录的实际曲线进行了对比。
由仿真结果可见，跳闸时系统的暂态功角、暂态电压和暂态频率均不会失稳，且有较大的稳定裕度，相关敏感机组的功角、敏感母线的电压及频率经过两次波动后，均能过渡到新的或恢复到原有的稳定运行状态。
结束语
电力系统的在线安全稳定分析，是根据在线安全稳定分析系统的具体情况以及要求，开展对系统静态安全分析、暂态稳定性分析、小扰动稳定分析、短路电流分析、稳定裕度评估，研究电力系统的在线安全稳定特性。同时，根据分析结果为国家电网的进一步规划、设计、建设、科研以及相关试验工作提供有力的技术支撑，检验以及矫正我国电网的安全稳定水平，为优化我国的电网规划方案提供具有可操作性的数据支持，并辅助电力技术人员制定电网安全稳定运行的控制策略以及提高系统稳定水平的措施。
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论文作者:赵士朗,王健
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：稳定论文; 在线论文; 电网论文; 电压论文; 电力系统论文; 静态论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第32期论文;