電力系統分布式安穩裝置控制策略分析

朱磊

(國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 210000)

1 分布式安穩裝置基本特點

分布式安全穩定裝置的基本特點主要包括裝置所收集的信號信息和裝置的操作模式兩個方面。收集的信號信息只能是交流的位置信號以及模擬量的位置信息，例如變電站設備故障時開關或者保護所產生的跳閘信號；裝置的操作模式信息主要是用來使分布式安全穩定裝置能夠實現系統的協調控制，該功能還需要從另外的線路自動收集設備、組件以及電路的相關信息。當電網系統發生故障時，分布式安全穩定裝置可以通過分析電網的潮流分布、運行方式，以及運行狀態來判斷故障類型(也可以通過遠距離傳輸來獲取信息)，并設置相應的控制量和控制策略，來保證整個電網的安全穩定運行。采用的措施包括:切斷負荷(甩負荷)、開關電容器、電抗器，單元輸出調節電源，緊急調制直流電源等。

整個電力系統的安全穩定運行與每個區域的電網質量有著緊密的聯系。為了對區域的電網質量進行研究和分析，保障配電管理系統的穩定運行，靜態安全分析方法已經成為當今社會專家和學者聚集的焦點。隨著區域電網靜態安全分析領域的不斷發展，國內外廣大學者的不斷探索和追求，安全穩定的相關安全指標、要求以及控制策略已經在逐漸完善中。在整個電力系統乃至工業界，為了準確地模擬電網故障，必須了解BATS設備對靜態安全分析的作用，如果對故障的分析處理不準確，會造成誤判，直接進行甩負荷處理，或者形成孤島現象，對整個電力系統造成不可逆轉的損失。

靜態安全性分析軟件在結合開關及BATS設備的運作動態之后，安全分析代碼原理就從常規使用的N－1轉變成了N－1＋M(其中節點號為N，電路為1個，投票計數輸入為M)，此時拓撲分析就是必須進行的一個環節，通過在輸電線路跳閘時分析出拓撲的穩態和暫態結構，再指導計算模塊動作，這樣處理的優勢在于精準、有效、適應性強，不會留有故障設備盲點，保證萬無一失，并且還能在跳閘后形成多個孤島后有辦法計算相應變量。

2 分布式安穩裝置的控制策略

2.1 一次主接線運行方式

BATS設備的動作類型以及在電網中的運行方式種類多，動作原理較為復雜，通過對BATS設備的深入學習與研究，對比了各種模型的動作方式，總結了四種最基本的模型。

2.1.1 母線分段開關作為斷路器備用

在電力系統正常運行的過程中，將輸電線路的兩個開關命名為A和B，母線的分段開關命名為C開關，那么可以把C開關作為線路開關A的備用開關，其工作原理可以由以下示例解釋:當電力系統線路發生故障時，總線電源開關自動跳閘，與總線電源相連的開關B不帶電，并且變壓器與該總線連接的低、中壓側電流也為零。當備用線路帶電后，線路上的BATS設備帶電，開始正常動作，將使得總線上的B開關和C開關斷開。故障線路停止工作，由備用線路提供電源供電。

2.1.2 三個交換機彼此作為備份

在線路的正常運行狀態下，一般包括三種開關:輸電線路的兩個開關A和B與母線分段開關C，其中，應有兩個開關處于正常閉合狀態，剩下的開關處于備用狀態。這樣就會產生三種不同的備用方式，第一種是母線分段開關作為備用斷路器使用，即2.1.1節所示的備用方式。另外兩種備用方式是線路開關A和B分別作為備用的兩種類型:(1)當線路開關B閉合時，如果造成總線電源斷開，則將開關B閉合，如果此時，另外兩個開關A、C處于閉合狀態，則將線路開關A斷開。(2)當母線斷電，輸入線路開關A不帶電，并且變壓器與該總線連接的低、中壓側電流也為零。但是備用線路帶電，線路上的BATS設備帶電，開始正常動作，將使得總線上的A開關斷開、B開關閉合，由備用線路提供電源供電。

2.1.3 母線分段開關作為主變壓器開關的備用

在線路的正常運行狀態下，為了描述母線分段開關作為主變壓器開關備用的控制策略類型，可以使主變壓器低壓側的線路開關A、B處于閉合狀態，母線分段開關C處于備用狀態，斷開。在這種運行狀態下，當電力系統線路發生故障時，總線電源開關自動跳閘，與總線電源相連的開關B不帶電，線路上的BATS設備帶電，開始正常動作，將使得總線上的C開關閉合并提供電源供電。

2.1.4 母線分段開關作為單個指定的變壓器開關備用

單個指定的變壓器的開關備用與上一節主變壓器的開關備用的不同點體現在:該模式下的開關備用方式只用于單個指定的變壓器，而不能用于多個主變壓器的線路開關備用。比如有兩個變壓器線路開關A和B，母線分段開關C只能作為其中的一個開關備用，如果用在線路開關A的備用就不能作為線路開關B的備用。

2.2 通道配置及數據交換

在使用傳統的N－1的代碼分析原理對電網拓撲進行分析，以發電機，負載，并聯電抗器，變壓器等各種電網設備作為節點，以電力輸電線作為分支，并根據各個位置開關的狀態通過電力系統分析軟件確定拓撲結構，并確定相互隔離的分支系統的區別，但在電網系統的各個設備的開關狀態一直更改的條件下，當某部分電源發生故障時，就有很大的可能導致不止1個BATS保護動作，此時這種方法會將不正常運行的所有組件都一并切除。

本文則使用N－1＋M的二次拓撲分析方法來提高局網的穩定性與可靠性。這個方法總共分為三步。第一步，對電網內部的所有組件進行編號，使其一一對應。第二步，在某部分發生故障時，為防止對應的BATS保護動作導致該部分被直接切除，將分析整個電網的拓撲結構，確定其他設備在本部分給切除之后是否會失壓掉電。第三步，利用拓撲第二次進行安全性分析，對整個電網的所有故障組件進行綜合計算，分析出BATS表確定故障設備BATS如何動作最為合理。使用這種分析方法可有效解決分析系統工作效率低的問題，在設備又一次因在操作方式變化運行不正常時，不需重建立BATS表，避免了重建過程中低效、適應性差、對維護人員有較大依賴等問題。N－1＋M分析方法不僅精準、有效、適應性強、不需維護，還在靜態安全分析中具有較強的必要性，能夠充分解放人力，發揮自動化系統優勢，擺脫“人員受制于設備”的困境。

3 總結

目前，國家正在進行的電力系統供給側市場化改革給潮流穩定控制帶來了新的挑戰，與此同時，特高壓交直流輸電和分布式風光互補電源的并入電網也提高了整個系統的穩定性標準，因此，各種傳統控制方法策略已經逐漸不能滿足電網運行中日益增長的對可靠性、穩定性和先進性的要求。本文通過對分布式安穩裝置控制策略的進行分析研究，提出了一種新型的對信息通道與控制策略進行合理配置的方法，保證安穩裝置信號采集的絕對精準，有效強化安穩裝置運行的安全性和穩定性，從而綜合提高電網的適應性水平。