大电网防连锁过载跳闸控制策略的分析

王 杰，王 岳，曾 晓

（1.国网台州供电公司，浙江 台州 318000；2.国网浙江天台县供电有限公司，浙江 台州 317200）

0 引 言

随着我国经济的快速发展和电力市场方面的重新组建改革，经济方面的发展也逐渐走向正轨。通过大电网的建设，可以满足社会和群众对电力方面的需求和社会资源方面的优化。但是，由于大电网的建设区域较广，规模宏大，相较于中小型电网，在实际运行时会受到大量干扰，也存在许多风险。其中，连锁跳闸问题对大电网运行的影响最显著。所谓连锁跳闸，指的是电力系统处于运行状态下由于某一元件存在问题使其他工序的运行中断。故障发生后，此类连锁反应会在短时间内遍布整个大电网，从而最终造成大规模的连锁跳闸故障发生。虽然连锁跳闸的发生机率并不高，但如果发生，后果十分严重。近几年，我国出现了几起大规模的停电事故。研究发现，出现故障的原因都与连锁跳闸的问题互相关联。因此，研究如何有效安全预防大电网连锁跳闸故障导致的风险因素具有重要的实际价值。

1 大电网运行特点与风险分析

1.1 大电网的特点

（1）供电方面及发电方面，一般的负载承载或者某一个机组以及电厂的突发故障，对用户方面的日常用电影响不大。

（2）发电时能有效改善电能发电的质量，因在建设过程中大电网承载着较大容量。当频率、电压等发生无法避免的波动时，需要在大电网可以承受的容量内[1]。

（3）大电网发电时，可以整体提高社会的经济适用性；运行时，会利用自己的优势，利用功效较多的机组提升容量，从而提高设备的利用率。

（4）运行时加强其灵活性，在保证大电网工作环境安全的状况下，选择多种不同的运行方式。

1.2 大电网的运行风险

1.2.1 电力系统安全自动装置风险

电力系统的安全自动装置涵盖了快关气门、切机、低频低压减载、切负荷等装置。一般而言，安全自动装置是依靠运行可靠的第三、第二道安全线构成的。然而，遇到特殊问题，倘若安全自动装置的效用无法正常发挥，就会提高连锁跳闸故障的几率[2]。

如图1所示，系统中的线路1、2、3的导线型号分别为LGJ-401、LGJ-401、LGJ-2×301，其安全电流分别为881 A、881 A、1 221 A，与其对应的有功功率分别为311 MW、311 MW、411 MW，而负荷4、3、2、1的容量分别是101 MW、81 MW、82 MW、81 MW。经过深层次剖析研究后发现，系统内配备了安全自动装置，一旦检测到线路2或者线路1过载产生负荷，将已负荷的3线路切除。跳闸后，在不同状态下的线路功率对比如表1所示。

图1 系统线路结构

表1 线路的功率对比

从表1可以看出，如果安全自动装置在运行时起到安全作用，就会导致线路1跳闸、切负荷3失败。由于上条电路失败、线路2过载，再次引发线路2跳闸，然后一系列的连锁跳闸事件发生，最终使得负荷1～4全部停止。因此可知，尽管安全自动装置的设置有助于彰显系统电源互相输送的功能，然而依旧会为系统的正常运行埋下安全隐患。目前，大电网运行的环境正逐渐走向繁琐，更要对超负荷运载潜在的威胁因素给予高度关注。

1.2.2 联络线功率控制风险

在大电网发展中，规模较大的电网都是由小、中型电网互相影响逐渐发展起来的。首先，要在每个省市级的大电网中慢慢构建每个市级的网络架构。其次，要通过500 kV的线路使每个省市级大电网互相连接，以架构一个区域的大电网，如华东、华北、华中等区域。最后，依托±800 kV特高压直流线路和1 000 kV的特高压交流电路，互相连成每个区域之间的大电网，实现全国大网络的连接。在这种大背景下，由于大电网间的互相连接不稳定，会导致互相连接的线路控制力不够，从而引起连锁跳闸问题。

模拟“三华”的特高压互相联网的连接方式。除线路1、线路2分别采用特高压交流线路和特高压直流电路外，其他三个线路均采用500 kV交流线路。省级电网1～4借助500 kV交流线路互联组建区域电网3。区域电网3和区域电网2、1分别依靠特高压直流线路、特高压交流电路进行相互连接，组建起一个健全的网络。为确保大电网在运行过程中处于安全、稳定的状态，一定要有效管控联络线功率，维护其安全与可靠。通常，需依靠参与功率调整的电厂通过自动发电量控制完成。

2 大电网运行风险技术对策

2.1 大力推广广域测量系统

大电网运行的基础出发点应该以全局为观念，即这是大电网间能够安全稳定工作运行的安全保障。实践证明，只按照目前掌握的信息，忽视了大电网间相互产生的影响，是导致大电网连锁跳闸故障出现的一个主因。依照当下测量系统内部的大多数测量信息数据不难看出，凡是处在本地电网状态下的如节点电压等，其都不具备提供大电网运行过程中的所有数据的功能，故而相关人员很难从整体着眼对大电网安全运行的状态及其运行工作实施评估与检测。

基于这样的背景，构建广域测量系统对大电网建设无疑是最佳选择。目前，Wams正朝着电力系统稳态方向发展，其在运行动态记录方面应用较为广泛，有效管控了连锁跳闸也许会出现的危险因素。为了扩大Wams的影响力，需从技术、工程、经济等方面着眼实施开展，开展综合的规范管理工作，尽量以编制现有技术为重心，并在这个基础上提出有效的建议。

2.2 进一步探究大电网实时风险预控技术

Wams具有出具大电网运行的相关信息功能。为此，相关人员应积极研发设计可靠程度更高、速度更快的危险预测软件，以便更迅速、高效地处理自身已掌握的数据，同时又能及时找出大电网运行过程中出现的问题，避免大电网在工作中出现连续跳闸故障的现象。

以大电网连锁跳闸的特征为着眼点，再次开发、研究目前已得到利用的风险评估软件，以期在评估上能够获取到突破性进展。必须强调的是，大电网深度风险评估的软件要想发挥其功能，必须建立在相量测量单元数据之上评估电网状态，又要结合大电网环境的状态以及检查修改操作等，从而预估大电网下的一个发展态势。其中，最关键的作用是提供故障预测与故障分析能力，以提前超短期方式，实现24小时滚动预测，向后延伸至事故后恢复过程，并有效扩展现有防御体系时间轴，以缩短停电时间，降低停电损失。

3 结 论

综上所述，大电网在工作运行过程中存在许多安全隐患，其中最突出的是连锁跳闸故障。为有效预防此类事故发生，准确分辨大电网连锁事故跳闸的风险因素和具体特征是必要的前提。可见，只有在清楚认识到大电网连输故障发生的故障源头和基本机制的情况下，才能完善其风险防护，防范大电网连锁跳闸故障的发生。

参考文献：

[1] 任建文，李 刚.智能电网中防连锁过载跳闸关键技术研究[J].华东电力，2012，（9）：1512-1515.

[2] 王 艳，张艳霞，徐松晓.基于广域信息的防连锁过载跳闸保护[J].电力系统自动化，2008，32（10）：37-41.