探究通信系统对电力系统稳定控制的实际影响

探究通信系统对电力系统稳定控制的实际影响

黄震

(国电南瑞科技股份有限公司210000)

摘要：电力行业在发展的同时对通信系统的要求也在逐步提升。通信系统的及时性对电力工作的开展非常重要。电力系统对社会发展的作用日益增大，所以维持稳定的电力系统显得尤为重要。电力企业需要分析通信系统对电力系统稳定运行的影响，从而针对问题提出措施，使电力系统稳定可靠。

关键词：通信系统；电力系统稳定；控制影响研究

一、电力系统稳定性分类

电力系统稳定性依据不同的标准可以将其分为以下几个类别：功角稳定、电压稳定、频率稳定等。功角稳定指的是发电设备正常工作时，受到扰动影响时能够保持同步运行。如果出现功角失稳的情况，系统某些转子间相对角度可能会持续增大，最终无法同步运行，严重可能会导致系统崩溃。电压稳定是指系统正常工作或者受到影响时，母线电压保持不变。电压失稳主要表现为母线电压变化，如果系统电压出现大范围不稳定，负荷就会增大电流从而获得更大的功率，系统可能会崩溃。频率稳定指的是电力负荷与需求二者不在保持平衡的状态时，系统能够保持稳态平衡的能力，频率失稳主要表现在发电机跳闸。上述三种情况虽然存在差异，但是相互影响，因此要从多个角度考虑电力系统中出现的问题，从而采取全面的措施[1]。

二、电力系统稳定性控制分类

电力系统在出现短路，功率不足，或者是负荷过重时通常需要利用电压控制方法，电压如果不稳定或者是崩溃就可能会引发大规模停电。针对由电压不稳定而导致的事故，最为有效的解决方法就是低压减载。电力系统频率平衡被打破时，可以采取低频减载或者高频切机的措施，从而使系统功率保持平衡。暂态功角控制方面，主要是利用切机、直流调整与切负荷等措施使系统产生新的平衡点。暂态控制决策则依赖于经验及定性分析，因此优化是电力系统的控制关键。

三、通信对电力系统的影响

通信系统是电网的基础设施，同时也是电网正常运行的关键。通信系统是智能电网运行必备的关键性技术，通信包括了电缆与光纤、无线通信、电力载波等。通信时延是需要重点考虑的因素，而电力通信系统自身就是多时延与非线性的系统，时延会导致系统不稳定，性能降低。考虑到应用的实时性要求，必须设置通信时延允许的最大限定值，一旦超过此限定值，数据完整性就无法保障。电力通信系统中，基于SDH技术光传输网络是核心技术，应用保障则应用了电力线载波与数字微波技术，波分利用能够对传输网络作为补充，而主干传输网络主要是环形结构。自动保护与倒换机制能够确保网络的自愈能力，可靠性也有保障。电力通信担负了安全控制，继电保护等重要工作任务，因此需要满足一定的要求：各项工作开展对于电力稳定性要求、在正常通信情况下，网络任意两个节点都能够确保存在两条及其以上的物理路由连通、能够满足N-1与N-2原则，如果系统中任意的节点断开，其它通信节点通信质量不会受到影响[2]。电网安全管理相关规范对误码与时延问题有具体规定，安全稳定装置首先应该使用光纤通道，并且需要将误码率控制在一定范围内。稳定控制装置站间通信普通电话通信存在较大差异，其实时性要求需要通信系统能够快速响应，并且同时能够确保其稳定性，数据传输速度在得以保障的前提下，质量也能够获得保障。通信系统中，电力设备在信息交换与处理过程中都会存在一定的时滞，而时滞会对电力系统的正常运行造成负面影响。信号时延很小时可忽略不计，但如果基于WAMS广域控制的辅助决策过程，控制信号要发送到不同的控制器，数据时延问题是非常显著的，此时电力系统稳定性就会受到严重影响。针对时滞问题，可以考虑通过系统建模方法对单一类型进行控制，而对于多时滞，高维，非线性等系统稳定性研究，就需要考虑到多种因素并且建立不同的模型从而使模型贴近实际情况。分析电力系统的整体传输过程可以发现，无论是监测节点信息上传到控制中心，还是控制中心下达指令到各操作系统，信息传输都会通过上、下行接口与通信网络，最终完成任务。通信时滞的存在会对上述三个部分产生不同影响，从而对电力系统决策与控制工作产生影响。

四、电力系统稳定性控制

电力系统稳定控制的技术包括了稳定控制软件，稳定控制装置硬件，稳定控制决策模式，系统架构。系统决策的准确性则由软件质量来决定，控制系统硬件则主要由实际控制与执行的基础决定。首先从电力系统稳定控制决策模式分析，其方式包括了在线准时控制，离线控制，实时控制。而在实际工作中应用最为广泛的就是离线控制，在线实时控制模式部分应用于实际工作中。离线控制模式需要结合到不同的初始工况与预定事故，具体操作是对其进行逐个试探，从而获得相应的对策。离线控制模式需要考虑的方式包括了系统运行的方式，结构，故障类型等方面因素[3]。而不同的因素组合在一起则使需要考虑的工况情况受到限制，并且系统在线运行与前期设定可能会存在较大的差异，因此可能无法与离线策略相匹配。在线控制方案是在故障检测并获得确认后，进行决策分析，此种方案需要故障类型与电网工况情况明了，通过工况实时信息从而获得在线控制策略。系统控制模型主要是高维方程组成，能够在现有条件下对未来一段时间内情况进行计算。在系统硬件方面首先需要考虑到CPU处理能力，安全控制装置常用的处理器主要包括了以下类型：通用单片机、数字信号处理器、网络功能CPU与FPGA相结合等。稳定控制装置通信可以分为外部通信与内部通信，前者通信能力体现在通信通道数量与站间通道速度两个方面，后者主要采用的是总线方式。系统软件部分则包括了数据采样与计算，故障判定，控制策略，数据采集及计算工作是故障判定的基础，而此环节又是策略生成的基础。因此确保整体工作质量：需要确保数据真实可靠全面、对其从不同维度进行、分析为策略提出提供参考。

五、结语

综上所述，通信系统对电力系统的影响体现在多个方面，而电力系统在复杂化智能化的同时，对通信系统的要求也在相应提升。企业需要研究对电力系统网络造成影响的通信因素，从而在技术方面予以避免，并确保稳定控制电力系统。

参考文献:

[1]余文杰.通信系统对电力系统稳定控制的影响研究[D].东南大学,2016.

[2]孙辉.具有通信受限的广域电力系统控制研究[D].浙江工业大学,2016.

[3]王正风.电力系统稳定分析的若干问题研究[D].东南大学,2016.