摘要：本文介绍了电力系统的分类、安全自动装显在电力系统中的重要作用及电网时它的基本要求, 还时安全自动装里的发展趋势进行了展望。
关键词：电力系统；系统稳定；定义；作用；发展趋势
电力工业是国民经济的重要支柱，因此保证电力系统稳定、高效的运行，可靠地为用户提供质量合格的电能是电力工作者最根本的任务。现代电力系统有以下几方面的特点：1）系统容量越来越大，输电电压等级也逐级升高。2）高压直流输电技术和灵活交流输电技术的广泛应用大大增加了系统的复杂性。3）采用跨区域乃至跨国的互联电网以实现安全、经济、可靠的供电是现代电力系统发展的必然趋势，也是目前世界各国电网发展的总趋势。4）电力系统的市场化运行产生了许多不利于系统稳定的因素。
因此为保证系统安全、稳定和经济运行,有效的方式是采取适当的稳定控制手段。
一、电力系统稳定的定义及分类
IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组于2004年给出了新的电力系统稳定定义和分类报告。报告中这样定义：电力系统稳定性是指在给定的初始运行方式下，一个电力系统受到物理扰动后仍能够重新获得运行平衡点，且在该平衡点大部分系统状态量都未越限，从而保持系统完整性的能力。
IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组将电力系统稳定分为功角稳定、电压稳定和频率稳定3大类及其众多的子类。
1）功角稳定
功角稳定是指互联系统中的同步发电机受到扰动后保持同步运行的能力。系统受到扰动后，可能使线路上的输送功率超过它的极限，送端发电机与系统失去同步，造成发电机与系统解列或系统瓦解。
2）电压稳定
IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组于2004年给出了新的电压稳定性的定义：在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间维持平衡的能力。
3）频率稳定
频率稳定是指电力系统受到严重扰动后，发电和负荷需求出现大的不平衡，系统仍能保持稳定频率的能力。
二、电力系统安全自动装置的作用
（一）防止失步
防止失步的安全自动装置主要通过以下几方面的作用达到稳定控制的目的:
（1）送端电源控制这类装置装在送端系统的发电厂内, 发生事故时迅速控制发电机组的出力如快关汽门, 吸收发电机组的过剩功率如电气制动超导贮能, 切除发电机组如掉闸联动切机、高频率解列, 快速调节发电机励磁如P S S 的使用等。
（2）受端负荷控制通常的做法是主干线路掉闸联切部分集中负荷或受电联络线功率超过稳定极限联切部分集中负荷。
（3）传输线功率控制在暂态过程中迅速改变传输线的功率如直流调制强行串补等。
（4）系统解列控制在预先安排的使功率大致平衡的解列点上装设解列装置如振荡解列、低频解列、低压解列, 当系统发生事故时, 将系统分割成各自保持同步的区域以避免严重的大面积停电
（二）防止频率降低
防止频率降低的安全自动装置主要有：
（1）水轮机低频率自启动在频率降低时将备用状态下的水轮发电机组迅速投入系统, 防止系统因电源故障引起频率进一步下降尤其是事故后迅速恢复方式更为有效。
（2）低频减负荷装置是防止频率下降的重要对策, 当频率下降时, 采用逐次切除相对次要负荷的办法来制止频率下降, 防止事故扩大。
（3）快速直接减负荷装置如电源联络线掉闸联切集中负荷、遥切集中负荷等对付频率下降是行之有效的。
（4）低频解列装置动作成功后, 在系统瓦解时可保证维持已解列的发电容量仍处于运行状态并向部分最重要用户供电。
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（三）防止频率升高
防止频率危险升高, 在国外有控制电源和负荷两方面的装置, 国内通常使用的安全自动装置有：
（1）高频率自动切机当频率超过一定数值时, 切掉适当容量的发电机组, 制止频率的进一步升高。
（2）送端电源联络线掉闸切机一般用于电源较强的送端系统, 否则容易一导致过切。
（四）防止电压降低
用于控制电压降低的安全自动装置有:
（1）电容器自投在电压下降时, 迅速投入备用中的低压电容器以阻止电压的继续下降, 但目前国内电网无功补偿度普遍较低, 电容器在正常运行时一般在投入状态,此类装置并不常见。
（2）低压切电抗器在有条件的地方应优先考虑使用。
（3）低压切负荷、联动切负荷这些都是当线路、变压器、发电机或大型无功补偿设备在运行中突然掉闸导致电压危险降低而不得不采取的办法。
（4）备用电源自投在检测到电压严重下降时, 切掉馈电线路开关并自动投入到备用的电源线路上运行。为有双电源供电条件的单个变电站所普遍采用。
（5）静止无功补偿装置用于控制突然变化的大工业负荷引起的电压闪变或长距离输电线路的中间站, 其特点是调节快速。
（6）低压解列所有调节手段中的最后一招, 不得已而为之。、
（五）防止电压升高
控制电压危险升高的安全自动装置主要有：
（1）联动切电容器
（2）500kV线路开关掉闸启动远方直跳回路切除线路
（3）静止无功补偿装置
（六）防止设备过负荷
有两种情况可能导致设备过负荷, 互联系统的受端地区发电机组掉闸和环网或并列运行的联络元件掉闸, 此类事故均可能发生联络线路或变压器负荷的危险剧增, 若不及时处理将危及设备安全。这方面的安全自动装置主要有联动切机、联动切负荷、过流切机和过流切负荷。
三、安全自动装置的发展趋势
安全自动装置的发展需要经历一个从简单到复杂、先分散控制再逐步实现集中控制的过程. 目前, 我国这项工作还起步不久, 虽然已研制出了一些基本的分散的控制装置, 开始应用数字集成电路和微型计算机技术, 但无论在控制理论的研究方面还是在控制装置的研究方面, 与先进国家还有很大差距。日本、美国及欧洲等某些国家都十分重视发展系统稳定控制技术, 在分散稳定控制的基础上, 已建立和正在建立集中型的综合稳定控制系统, 这些集中的控制系统都是采用小型数字计算机或微型计算机通过微波通道等收集系统大量的信息, 然后进行数据处理和事故预想, 不断调整在事故时的控制方案和控制量, 并随时修改下一级装置的定值或处理事故的程序。例如, 遐想在高压母线发生短路故障, 在送端应如何切机或快速压出力, 而在受端应切多大容量的负荷, 处理的结果应既保持了系统的稳定性, 又使电网损失尽可能最小。
分散的稳定控制技术和自动装置仍是今后一段时间生产运行所急需的, 它也是今后发展的集中型稳定控制系统的基础. 因此, 在研制分散的安全自动装置、尤其是较复杂的稳定控制装置时应考虑到将来使其能够变成集中控制系统中的一个子系统, 能方便地与上一级稳定控制装置接口。同时应该充分应用目前可能得到的通道, 传送远方的信息, 扩大稳定控制的范围, 另一方面, 应该逐步地有计划地在条件成熟的地方研究并实现集中型的稳定控制。
结束语
电力系统是一个高维数、多目标、关联性和分散性的大系统, 必须对电力系统内部结构以及研究对象有了深刻的了解,才能熟练运用各种控制方法,使所设计的控制器更可靠、更合理。从控制方法来看，非线性控制理论是解决电力系统稳定控制问题的必需工具，多种控制理论的结合应用是解决许多问题的关键。另外，各种控制器之间的相互影响以及协调控制也是一个值得关注的问题。
参考文献：
[1]电力系统稳定控制方法综述_滕夏晨
[2]电力系统安全自动装置漫谈_马志波
[3]电力系统安全自动装置及其发展趋势_孙光辉
论文作者:黄志诚
论文发表刊物:《基层建设》2016年36期
论文发表时间:2017/3/30
标签：稳定论文; 装置论文; 负荷论文; 系统论文; 电力系统论文; 频率论文; 电压论文; 《基层建设》2016年36期论文;