计及电力安全事故风险的电网动态分区与切负荷协调控制研究

计及电力安全事故风险的电网动态分区与切负荷协调控制研究

谢一工张亚杰刘思明徐宇李娟娟徐光林

（云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000）

摘要：在最近国家颁布的规定当中，对稳控系统切负荷进行了明确定义，并且将其和故障损失进行了对等确定。在一定区域内切负荷比例过高会造成电网安全事故的发生，并且还会将事故的等级和追究的责任加重。在进行对这类情况处理出现了多个动态分区方案时，则可以采用多目标决策进行最优分区方案的选择。在经过了实际的算例验证后，将涉及电力安全事故风险电网的动态分区和切负荷进行相互协调加以合理控制，确保系统运行稳定，有效减少负荷损失，将电网事故的等级进行降低。

关键词：动态分区；切负荷；控制研究；电力安全事故

紧急切负荷在我国电网安全事故体系中是一项十分重要的内容，在电网遇到了紧急情况时，利用切负荷将电压电流紊乱、超频现象等问题进行处理或者减缓。在当前相关政策规定中，稳控系统切负荷和故障损失负荷基本上性质是一致的，在稳控系统切负荷使得一些电网的损失负荷超过一定程度时，就会使得其运行违反相关规定，有关电力运行单位是需要承担应有责任的。

1.动态分区技术应用的区域

电网动态分区工作主要是通过改变网络的拓扑结构，或者将负荷分布进行调整从而改变电网中的潮流分布，达到将电网的运行状态进行改善的目的，所以其是一种十分特殊的运行调整方式。因为动态分区的调整大都是通过开关的操作实现的，在时间的控制上会有延时性，所以对于控制时间要求过高的电网紧急状态，例如功角不稳、电压紊乱、频率失调等，这些情况下不宜采用。但是对于一些过载、电压频率超过限制、断面功率超越了极限等情况则允许操作具有一定的延时性，通过动态分区将切机和切负荷进行减少。动态分区的操作时间主要取决于电网备用通道的投入时间、解环点断开的时间等，根据实际的情况分析，单一的线路投入到运行时间基本都是在五分钟以内，负荷转供时间和转供容量以及转供分区间的供电拓扑有关。

大家都熟悉的是当电网设备原件允许短时的过载时，对功和时间都会有很严的要求，并且过载量越大时，允许的过载时间就会更短。所以当设备原件过载程度较小的时候，有更为充足的时间通过动态分区操作进行解决，将使用切负荷措施的次数进行减少或者避免对其的使用。对于因严重故障所造成的分区电网和主网解列，同时分区电网频率偏移没有达到低频减载或者高频切机的情况时，还可以考虑使用动态分区操作思维保证电网频率的安全。和切负荷措施相比较，利用动态分区操作进行上述问题解决时，其控制代价更小，到那时动态分区操作会改变电网的拓扑结构，所以对电网稳定特性会有一定的影响，对于这一方面需要进行细致的分析。

2.动态分区给电网稳定特性带来的变化

动态分区通过将电网的拓扑结构进行改变，对系统中的潮流分布产生影响，从而将系统的网络损耗和安全稳定性进行改变。因为在动态分区的过程中会涉及到开合坏的运用，所以还可能会对系统的短路电流造成影响。此外分区间的负荷转移对分区主变的容载比和电网中末端符合容量都会造成很大的影响。适当的动态分区方案会有效的环节设备过载、电压越限、频率紊乱等问题，在一定程度上减少切负荷措施的使用。动态分区会对电网的经济效益、安全稳定等造成影响，为了对不同的动态分区方案的优劣程度进行综合的评价，则需要建立出关于电网经济效益、安全稳定性方面的评价指标。在实际的操作过程中，断路器开端会产生定的开断磨损，对其使用寿命有着很大的影响，所以动态分区操作有着一定的开关操作代价，因此可以简单的进行标准确立，将其他的不同进行忽视，通过开关操作次数来比较操作的代价，在具有相同的指标情况下操作次数越少，那么这个方案就更为优良。因为动态分区是电网紧急状态解决措施进行实施的，所以要将紧急状态的解决程度作为衡量的指标。动态分区方案的优化可以说是一个多目标的决策问题，当电网发生了预想故障并且处于紧急状态的情况时，进行离线分析存在多个剋性的动态分区方案解决问题时，需要将最优方案挑选出，采用多目标决策方法进行优选。

3.关于计及安全电力事故风险的动态分区控制和切负荷调节

动态分区操作可以有效的解决电网的紧急情况，并且可以减少切负荷措施的配置，但是当没有可行的动态分区方案进行问题的解决时，可以将动态分区和切负荷进行融合，互相补短，做好调节。在保证了电网的安全和稳定的情况下，将稳控切负荷量及逆行减少，有效的降低电网运行部门所承担的电力安全事故责任，将电网的控制代价做到最小。

3.1电力安全事故风险的影响

稳控系统切负荷和事故损失负荷的性质在定义上是差不多的，对于不同的电网规模则根据不一样的负荷减供比例定义出相应的电力安全事故等级，并且还有相应的责任罚款制度，所以在电力安全事故产生后，切负荷措施的代价主要包括了停电的费用损失还有电力安全事故责任的代价。所以在考虑到电力安全事故的风险之后，电网切负荷的控制代价将责任代价进行了提升，并且给措施的协调和优化也带来了很大的困难。

3.2计及电力安全事故风险的动态分区和切负荷协调相关控制方法

通过相关的分析了解到，动态分区和切负荷协调优化方案需要满足综合考虑到动态分区和切负荷协调后负荷措施造成的控制代价最小，并且考虑到切负荷量和所采用的动态分区具有严谨的联系，所以在最优操作方法的寻找中很难利用常规的优化方法进行。工程上可以通过不同的动态分区操作的综合性能指标做出动态分区操作的选择，在这个基础上计及电力安全事故风险根据不同切负荷点的性能代价比进行切负荷，直到对系统的安全稳定进行满足则可，将最适合的动态分区操作和切负荷进行协调融合并且有效的应用到操作中。这些方法的大致思路是根据预想故障下的过载安全裕度，在最大操作数约束下校核综合控制性能满足要求的各动态分区操作执行后预想设备过载，在多个方案中进行筛选，采用最适的操作方案。利用这种方法在进行预想故障下的过载问题解决时，要对动态分区的操作和切负荷工作进行综合的分析考虑，在执行切负荷的过程中考虑到了电力安全事故风险带来的相关责任处罚，有效地降低由于切负荷解决过载问题过程带来的电力安全事故责任判处，根据动态分区操作的综合控制性能及切负荷措施的性能代价比进行考虑，应用到实际的工程中。

4.实际算例分析

将实际的高压直流中工作电网作为实例，从而验证文中所涉及到的方法在实际保障系统安全稳定是将事故后切负荷量进行有效的减少，将安全事故的等级降低。经过对其相关数据和结果分析，在解决预想故障下的过载问题时，经过动态分区和切负荷的控制后，整体的电力安全事故责任也就得到了有效的降低。根据仿真算例表明，动态分区操作和切负荷协调控制可以在应对部分控制时间要求不高的紧急状态时，可以有效的减少网络损失负荷量，有效地降低电力安全事故等级。

结语：

根据相关的规定进行分析，从减少电网紧急状态下负荷损失出发，确定了电网动态分区操作中存在的固定操作时间，并且动态分区还对电网的经济性和安全性有着很大的影响，在没有合适的动态分区选择时可以结合其他措施进行协调配合。

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