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時間:2023-09-28 09:40:20
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇電力系統安全性與穩定性范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
當前是一個經濟全球化的時代,電力行業的發展要與時俱進,跟上時代前進的腳步。電力企業要想最大程度滿足社會用戶的需求,保障安全穩定的持續供電,就必須始終保持電力系統的完整性,要根據影響電力系統穩定運行的各項因素,有針對性的采取防治措施,避免各種電力事故的發生,保證工作人員的生命安全和企業的財產安全,為企業創造出更多的經濟效益和社會效益,促進電力行業和諧穩定的發展。
1.電力系統的安全性概述
1.1電力系統的安全性
電力系統的安全性存在著眾多的評價指標,例如系統解列、電壓穩定性、攻角穩定性以及熱過載等[1]。電力系統穩定性作為電力系統安全運行的重要基礎條件,工作人員要加強對電力系統安全運行的防治工作,要采取有效的措施避免電力系統在正常運行過程中受到各種外界因素的干擾,從而引起嚴重電力事故。
1.2電力系統安全性的分類
通常情況下,我們可以將電力系統的安全性概括為兩個類型,一類是電力系統靜態安全性,另一類則是電力系統動態安全性。前者如果按照不同參數對于限制條件的滿足情況具體能夠分為五種狀態,分別是正常狀態、危機狀態、警告狀態、恢復狀態以及緊急狀態。
電力企業要合理開展對于電力系統的安全性評價工作,這樣有利于管理人員對正在運行當中的電力系統作出科學正確的判斷,明確系統是否存在著潛在的故障風險和質量問題,同時為企業優化改善電力系統提高真實可靠的依據。相關工作人員在對電力系統安全性展開科學評估時,要始終遵循客觀性、可行性、可比性以及系統性等原則,要充分考慮到影響電力系統安全運行的各種因素,保障評估工作的高效性、準確性以及全面性[2]。
電力企業嚴格按照不同標準可以把安全性評價分為不同的類型,通常而言,如果工作人員是根據電力系統安全評價過程的周期與對象關系,能夠將其合理分為事前、事中、事后以及跟蹤評價。不同階段工作人員都要對電力系統安全性進行科學評價,判斷其是否存在運行問題,要采取什么防治措施,避免問題的頻繁出現。電力系統的安全性評價分類圖如下圖1所示。
2.影響電力系統安全性的因素
電力系統在正常運行過程中,會受到各種因素的影響,導致其產生各種大大小小的故障問題,對于構成當前電力系統的基礎設施來說,具體可以內部因素和外部因素。
2.1內部因素
影響電力系統安全性的內部因素主要包括了以下幾點:1)電力系統核心部件的故障:例如發電機故障、變壓器故障以及常見的輸電線路故障;2)控制和保護系統故障:繼路器誤動作、保護繼電器的隱性故障以及控制器的誤操作等[3];3)電力系統的軟硬件發生故障;4)通訊、信息系統故障:出現失去通訊的現象、無法實現自動保護和控制操作、信息傳遞出現缺損問題、外界黑客入侵導致通訊系統崩潰;5)整個電力行業的內部競爭環境因素:各個電力企業缺乏交流與溝通,導致惡性競爭的出現,一味的追求經濟效益,而嚴重忽視了對控制保護系統以及發電裝置的及時更新替換;6)電力系統自身的穩定性:由于系統電壓、頻率、靜態、暫態以及振蕩等不穩定,影響了電力系統的安全運行。
2.2外部因素
影響電力系統安全性的外部因素主要包括了以下加點:1)天氣和自然災害因素:一些無法避免的天氣因素以及災害因素,例如常見的雷電雨、地震、冰雹、暴風雪、熱浪以及大型火災等,都會或多或少影響到電力系統的安全運行;2)電力企業人為因素:由于操作人員自身專業技術不過關或者安全意識落后導致出現誤操作,管理人員將電力系統的運行參數設置錯誤,存在一些不法分子惡意的破壞電力系統的正常運行[4]。
3.電力系統安全性的防治措施
3.1強化安全性電網建設
電力企業要想保障電力系統安全穩定的持續運行,為社會廣大用戶源源不斷提供高質量的電力,就必須不斷加大對安全性電網建設的投資力度,電力企業的發展與適應整個市場環境的發展動態,通過加強安全性電網建設是必不可缺的重要性工作,這樣能夠為企業創造更多的經濟效益和社會效益。第一,電力企業在對安全性電網系統的籌建階段,設計人員要加強對電網的規劃工作,必須保證自身良好的建設意識和理念,要高度重視到受端電網、二次系統以及遠距離輸電網的建設,這樣才能有效降低企業電力系統出現故障的概率,減少因為電力事故造成的嚴重經濟損失。第二,電力企業必須調配專業的檢修維護人員,加強對于電力系統的日常管理維護工作,要定期檢查系統的輸電線路和各項設備,要保障各項設備和線路的及時更新替換,電力企業要優先選擇使用周期長的先進輸電設備,這樣能夠有效降低電力系統由于設備老化問題而引起的用電質量和安全故障,電力系統檢修維護人員要在第一時間發現那些出現嚴重損壞的電力設備,并上報管理部門進行及時的更換,保證電力系統安全可靠的持續運行[5]。
3.2加強電力系統監督管理
電力企業除了要加強安全電網的建設,也要注重電力系統的日常監督管理,電力企業要充分利用好現代化的計算機技術和數字化控制技術,引進先進的監控設備,實現對電力系統運行的實時監控,發現問題并及時采取解決措施。電力企業要不斷提高內部電力電網信息的傳輸效率,實現各項信息資源的共享[6],充分發揮出資源的作用,提高整個電力系統的運行效率。企業要創建完善的電力系統管理部門,加強對電力系統運行過程的監控和管理,當發現電力系統運行出現故障時,必須及時安排專業維修人員對其進行檢修,排除故障保障系統的安全性。電力企業要定期組織操作人員參與專業化的技能培訓,培養他們良好的綜合能力和素質,堅決履行自身的責任,按照企業制定的規章制度規范操作,促進電力系統穩定持續的運行。
3.3重視電力系統安全基礎建設
電力企業要高度重視電力系統安全基礎的建設,要充分做好前期投資和準備工作,要考慮到電力系統長期建設周期長的特點,加強對電力系統基礎設施的建設,積極引進先進的電力設備,加強對它們的日常管理和維護,要充分發揮出它們在電力系統運行過程的作用。電力企業要積極優化電力系統的各項設施,這樣才能實現電網的安全性和可靠性,進一步提高企業電力系統的安全性。企業要組織員工展開電力系統的安全防治工作,切實落實好各項智能化控制技術的實施,要敢于創新研發,不斷完善電力系統的構造。
關鍵詞:智能電網;安全性;穩定性;分布式電源裝置;電力系統 文獻標識碼:A
中圖分類號:TM76 文章編號:1009-2374(2016)12-0026-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.12.012
智能電網隨世界各國經濟發展程度的差異而具有不同的特色。經濟發展相對成熟的國家其智能電網發展也趨于成熟,其智能電網建設需求也趨于飽和。我國是典型的發展中國家,處于經濟建設的高峰期,對智能電網的應用也處于高峰期,而我國資源利用的不平衡和電網結構存在的缺陷嚴重阻礙了經濟發展速度,因此,我國對智能電網高效率、高質量性能要求極高?;诖耍鹘缬斜匾獙χ悄茈娋W進行全面深入的探究,以促進智能電網的完善發展,從而加快我國基礎建設和經濟
發展。
1 智能電網概述
1.1 智能電網的優點及作用
智能電網作為當前電力發展的主力,具有高度自動化(自動監控和自動修復)、數字化(精確采集數據信息和定量描述電網結構及狀態)、信息化(共享電網實時信息)和互動化(電網-電源-用戶協調互動)的優越特征。智能電網的作用是保障電力系統穩定、安全、可靠、經濟、高質量的運行,從而提高能源利用率,降低電能用戶費用。
1.2 智能電網發展概述
目前,世界各國對智能電網尚無統一而清晰的定義,而我國智能電網尚處于起步探究階段。但各國對智能電網的發展方向一致設定為系統自愈性、對外置電源接入的兼容性、運行安全穩定性和高效、集成等方面。世界各國因電力需求(經濟、建設、軍事等)的差異性圍繞著以上發展方向建設具有本國特色的智能電網,因此,各國智能電網的發展路徑和重點也就大相徑庭了。長期以來,各國經濟建設都表現出對電力的嚴重依賴與需求,然而電力的生產應用和快速擴張發展卻給環境帶來了不可逆的負面影響。
中國是世界人口第一大國,電力能源的消耗極大,二氧化碳等溫室氣體的排放量長期居于世界前例。據統計,溫室氣體排放超標的20大城市,中國城市就占四分之三。除溫室氣體排放量過大外,火電廠發電過程產生的廢氣可產生酸雨,給群眾身體健康和農業生產造成不可估量的損失。
基于此,對電力系統進行資源節約和污染控制迫在眉睫。這就要求電力系統向高效率、能源高利用率改進,加之我國經濟發展要求電力系統加快生產和傳輸能力以促進社會各行業迅速發展,我國智能電網結合多種高新科技技術(將網絡信息科技、通訊定位技術、電子計算機技術)應運而生,從而實現了能源利用率的提高,減少了電力生產污染,保障了電力系統的安全性和穩定性,優化了電網運營效率,降低了電力系統維護成本和電能用戶用電費用。
2 電網系統安全穩定分析及控制
智能電網是高安全性和穩定性的電力系統,其自身安全穩定控制裝置配備齊全,系統對外界破壞的抵御能力很強,能有效防止電網系統故障而出現大面積停電。但由于國家電力網絡的大面積擴張和網絡結構的安排適當等原因,智能電網在發展過程中難免出現一些電網系統安全穩定分析和控制的問題,其主要表現在以下
方面:
2.1 特大電網安全穩定運行的控制
中國智能電網發展的主要目標是建設特大電網,實現無死角供電。我國地域遼闊,人口分布不均,發電資源也分布廣泛而分散,要建設起可持續發電的特大電網必須發揮超高壓電網高壓輸電作用才能實現。
國家計劃在21世紀20年代通過特高壓輸電網實現我國華東、華中、華北、內蒙古、陜西北部、山東南部、寧夏、關中等地區的特大同步電網輸電。屆時,電網系統覆蓋面寬廣,其結構也將空前復雜,對安全性和穩定性的控制成本也將耗費更多。智能電網將在復雜廣袤的網絡結構下面臨嚴峻挑戰。因此,在制定電網系統安全性和穩定性控制方案時應從兩方面考慮:
首先,從時間調節方面來看,電網結構會隨時間變化而改變需求或增加新需求,這就要考慮是否根據電網這一時間變化而對安全性和穩定性的控制方案進行局部的修改。
其次,從空間調節方面來看,電網的控制裝置位置設定應合理考慮空間間隔,保證其性能優化最佳距離和協調性。通過時間和空間的配置優化可保證智能電網的安全性和穩定性相對較高,從而進一步推進特大電網在信息化、智能化的基礎上對其他防線進行合理的協調優化,最終實現電網系統的全面優化。
2.2 智能調度平臺對電網安全穩定運行分析軟件的要求
智能電網中最突出、最復雜的部分是智能調度平臺。智能調度平臺負責對電氣量信息、電力發電廠信息、電力用戶信息、控制裝置的固定值等各方面內容進行收集。而工作人員要從控制調度平臺復雜多變的內容中精準找出風險信息難度相當大,尤其是依靠目前單一的工作模式很難準確完成風險搜尋。因此,應針對智能調度平臺應用一套準確度高、安全性高的風險分析軟件,以便于快速、準確地篩選過濾智能調度平臺收集的信息,并及時分析過濾出的風險信息即時進行優化處理,將智能調度平臺進一步智能化、完善化。
2.3 分布式電源裝置的接入
智能電網方便了各種獨立發電、儲電系統接入電力系統,并可實現不同電壓等級的電源裝置的即時接入,這種操作簡便、適用的電源裝置接入功能必將造成分布式電源裝置的過量接入,從而產生新的穩定安全問題。分布式電源裝置發電具有安全性高和高度節能環保的優點,在電源發生故障時可快速接入電力系統,減少停電可能造成的經濟損失和安全困擾,電力用戶安全性得到進一步保障。分布式電源裝置發電還具有成本低、收效快的優點。使用獨立的電源發電設備,在實現快速供電的同時還節約用電成本。
因此,發電主體和用電客體雙方應積極主動的推動分布式電源裝置的發展,促進分布式電源和電力系統的合理結合,實現電力系統的全方位優化。外置電源接入電力系統可改善人們生活生產對原有供電方的完全依賴狀況,很大程度減少單一電源帶來的不便。然而在外置電源接入電力系統的發展過程中,應注意把握好分布式外置電源的控制度,界定外接電源發電系統的范圍,加強對外接電源發電系統的安全、穩定性管理,降低分布式電源發電接入對智能電網安全性和穩定性分析控制的不利影響。
3 結語
智能電網是世界電力發展的最新趨勢,也將是電力行業致力研究發展的重要領域,較之傳統電網其性能優越特點鮮明,其安全性和穩定性的控制內容將更趨于繁雜、多樣,控制力度和控制成本也將急劇增加。智能電網應經濟發展和基礎建設需求其安全性和穩定性要求日漸增強,要最大限度地保障智能電網安全穩定運行就必須對智能電網方方面面的影響因素進行深入細致的探究,及時制定處理和改進方案,并合理運用改善措施??傊?,智能電網必須隨時代進步不斷改善,最大限度發揮安全穩定性能,才能保障國家和社會的穩步發展
前進。
參考文獻
[1] 景磊.智能電網下的電網安全性與穩定性[J].科技資訊,2013,(36).
[2] ,劉成斌,姜濤,孔祥玉.智能電網下的電網安全性與穩定性[J].電網與清潔能源,2013,(2).
[3] 陳森環.智能電網下的電網安全性和穩定性解析[J].山東工業技術,2014,(19).
關鍵詞:電網;安全穩定;運行
Abstract: With the continuous network interconnection and electricity market gradually implemented, running environment of the power systems become more complex, the requirements for safety and stable operation of power grid is also more and more high. The continuous development and innovation of power grid, puts forward new requirements for the safe and stable operation of power grid, and at the same time, the quick development of power system, also brought lots of more complicated security and stability problems. In this paper, through analysis of security and stability of power system problems, summed up the measures related to security and stability of power system operation.
Key words: network security; operation;
中圖分類號:V242.3
隨著我國經濟快速發展和人民生活水平的日益提高,經濟和社會發展對能源、包括對電力供應的依賴程度更強,對電力的需求越來越大,對電力系統供電可靠性的要求越來越高。電力系統的安全穩定運行直接關系到國民經濟的發展和人民群眾的生活。隨著電力系統向著高電壓、大機組、現代化大電網發展,電力系統的運行方式更復雜,輸電距離更遠,因此對電力系統的安全穩定運行提出更高的要求。電力系統的安全穩定問題已成為電力系統控制和運行的一個極其重要的課題。
1 存在的問題 影響電力系統安全穩定運行的因素極其復雜,涉及到電力系統規劃、設計、運行及其自動化水平等問題。有關電力系統的安全穩定性分析方面出現了許多亟待探討的問題,主要體現在以下方面:
1.1 電力系統中的數據利用。電力系統的數據包括數字仿真數據及系統中各種裝置所采集的實測數據,例如管理信息系統、地理信息系統以及各種仿真軟件仿真生成的數據。然而工程技術人員通過這些數據所獲取的信息量僅僅是全體數據所包含信息量的極少一部分,隱藏在這些數據之后的極有價值的信息是電力系統各種失穩模式、發展規律及內在的聯系,對電網調度人員來說,這些信息具有極其重要的參考價值。
1.2 電力系統安全穩定性的評價及控制。由于電力系統的擾動類型極其復雜多樣,無法完全預測,調度人員需要更多的專家、更有價值的信息來預測及采取必要的控制措施來保證電力系統的安全穩定運行。這就對安全穩定評估算法的實時性、準確性及智能性提出了挑戰。
1.3 縣域電網投入不足,設備老舊,較為薄弱,科技含量及自動化水平不高,特別是配電網設備急需改造,自動化水平較低。
1.4 城、農網改造及自然災害、外部破壞等嚴重威脅電網安全。
1.5 安全生產管理工作還存在薄弱環節,全員參與意識不強,在電網規劃、設計、施工、運行、檢修等方面的全過程、全方位管理有待加強。
2 電網運行安全穩定性分析
2.1 數據提供的信息量不足。電網運行的數據包括數字仿真數據及系統中各種裝置所采集的實測數據,如管理信息系統、地理信息系統以及各種仿真軟件仿真生成的數據。然而工程技術人員通過這些數據所獲取的信息量僅僅是全體數據包含信息量的部分,隱藏在這些數據后的還有極有價值的信息是電力系統各種失穩模式、發展規律及內在的聯系,對電網調度人員來說,這些信息具有極其重要的參考價值。
2.2 安全穩定性的定量顯示。電力市場的形成發展,使系統運行在臨界狀態附近,安全裕度變小,調度人員面臨越來越嚴峻的挑戰。因此,應深入了解新的市場環境下電力系統全局安全穩定性的本質,找出電力系統各種失穩模式、內在本質及對其發展趨勢的預測,同時,使用淺顯易懂的信息來定量估計系統動態安全水平,估計各種參變量的穩定極限,為調度人員創造一個簡易實用的條件來處理、分析電力系統的安全穩定問題。
2.3 安全穩定性的評價及控制。由于電力系統的不穩定類型極其復雜,無法完全預測,調度人員需要更多的專家、更有價值的信息來預測及采取必要的控制措施來保證電力系統的安全穩定運行,這就對安全穩定評估算法的實時性、準確性及智能性提出了挑戰。
3 提高電力系統運行安全穩定性的對策研究
3.1 運用數據倉庫技術有效利用電力系統中的大量數據。數據倉庫是一種面向主題的、集成的、不可更新的、隨時間不斷變化的數據集合。它就像信息工廠的心臟,為數據集市提供輸入數據,數據挖掘等探索。 數據倉庫具有如下四個重要的特點:①面向主題:主題是在一個較高層次上將數據進行綜合、歸類并進行分析利用的抽象。面向主題的數據組織方式,就是在較高層次上對分析對象的數據的完整、一致的描述,能統一地刻畫各個分析對象所涉及的各項數據,以及數據之間的關系。②集成的:由于各種原因,數據倉庫的每個主題所對應的數據源在原有的分散數據庫中通常會有許多重復和不一致的地方,而且不同聯機系統的數據都和不同的應用邏輯綁定,所以數據在進入數據倉庫之前必須統一和綜合,這一步是數據倉庫建設中最關鍵、最復雜的一步。③不可更新的:與面向應用的事務數據庫需要對數據作頻繁的插入、更新操作不同,數據倉庫中的數據所涉及的操作主要是查詢和新數據的導入,一般不進行修改操作。④隨時間不斷變化的:數據倉庫系統必須不斷捕捉數據庫中變化的數據,并在經過統一集成后裝載到數據倉庫中。
關鍵詞 電力系統;安全;穩定運行;分析
中圖分類號TM63 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2014)123-0050-02
0引言
電力系統安全穩定運行的過程比較復雜,對電力系統的規劃、設計、運行及自動化方面都有涉及。電力系統中的數據非常廣泛,人工收集的數據只占電力系統數據庫的一部分,其他更重要的信息并沒有被有效利用,這是由于電力系統內部的穩定及安全方面的聯系,在電力系統數據方面存在一定的缺陷[1]。
1電力系統中的缺陷
1.1電網結構薄弱
我國的電網結構相比國外還比較薄弱,部分地區的500kV輸變電設備的運行只能控制220kV電網的安全運行,并且電網內長期不能松緩,固定了電網的用電弊端[2]。供電容量不足,常常存在缺電或負荷現象,進而容易引起電壓崩潰事件。另外,電力系統中的設備也存在一定的缺陷,配備電量不能與用電量平衡,導致在用電負荷的情況下電變壓過載或電線路故障。
1.2供需平衡薄弱
我國多數城市當中的用電量相對較大,所以也加大了電力系統在大城市中的發展建設。但局部欠發達地區的用電量少,電力系統建設不完善,發電原料還需從外省運輸。隨著用電量的不斷增加,電源供應不足的情況時有發生,因此,安全穩定的供電系統問題逐漸增多。2003年的湖南省,因水力發電廠中的水量偏少,電量無法滿足人們需要,導致全省停電[3]。
1.3技術支持力量薄弱
電力系統的逐漸發展,帶動了一系列的安全管理自動裝置的應用。但部分地區的電力系統50%以上都處在人工保護中,對老舊設備更新不及時,極易發生危險事件。
1.4外部威脅元素增多
由于用電量的增多,社會廢棄雜物的增加影響了空氣指數,非常容易導致電站跳閘。另外,部分非法人員偷盜電纜線路或在電纜附近施工建筑,都會引起線路跳閘。
1.5技術水平有限
對電力系統的安全檢查存在問題,責任心不強、技術水平低下、容易發生操作失誤或無法應對緊急事件的現象。對檢修制度未做到嚴格執行,沒有預估風險和處理危急事故的能力。
2提高電力系統安全和穩定運行的方法
2.1完善法律機制
完成法律法規的建設,依法管理、依法發展、依法調度,政府部門對電力企業加大扶持力度,與電網企業、發電企業和用電群眾之間形成一種紐帶關系,達成對安全穩定運行的共識,增強各方面的電力保護意識,并能夠從自身做起,嚴格維護法律的權威性和嚴肅性。
建設并完善電力系統的用電協議,提高風險預估與緊急事件的處理能力。政府加大監督力度,杜絕非法行為的發生,保障電力系統安全、健康的發展[4]。
2.2加強電力建設的力度
加強電力建設的力度首先需要資金的投入,打造出一套合理、科學的電價定價標準和有效的管理機制;解決用電企業拖欠電費問題。能夠做到超前發電、保留預有電量、對各伏數的充分開發應用,加強城鄉電力系統的建設,為全國人民提供安全、優質的電量能源。
2.3技術提高
對電力系統的安全監控方面需要加強管理,能夠保證電力系統的安全和穩定的運行。借鑒國外先進經驗,合理調整部門的管理辦法和管理技術,對老舊的設備進行更換,加強設備的保護,優化自動裝置并研究開發出先進、安全的自動化裝置,更新、完善管理系統,開發功能更完整的管理應用軟件,完成對電力系統安全穩定運行的分析。
2.4加強管理
對電力系統內部的統一管理、統一調度,有效解決電力系統中的運行、操作、事故、安全措施和人員配合等方面出現的問題,使電力系統內部運轉流暢。加強電網調度的建設,做好用電負荷預測、安全穩定預測和管理分析等工作,提高管理水平,使調度順暢。對調度的范圍進行科學的區分,建立符合我國國情的電力市場,進而形成一種準確、安全、穩定的電量備用、調轉、調頻、調壓等系統[5]。
2.5提高工作人員業務能力
工作人員的業務能力直接影響電力系統的安全穩定運行。電力系統的工作人員需要參加電網工作的培訓,并嚴格考核,獲取證書后方能上崗作業,員工需要具備較高的職業道德、較強的組織紀律和自我學習能力。企業定期組織員工培訓,學習電力業務能力及電力法律法規,并可以安排出國學習新的知識和技術,提高我國的電力系統建設力度。
2.6加強用電管理、安全服務社會
電力系統的建設為社會提供了安全、優質的電量能源,但一定需要保證電力的穩定性和安全性。電力系統需要了解各地區的用電量情況、事故發生類型、頻率等,安裝電網是需要投入低頻、低壓的自動增減負荷裝置,根據電力系統的安全穩定性需要,裝置電力檢測設備,控制其他諧波進入電力系統,保證電力系統的安全拉閘指令的靈活性。
3結論
綜上所述,在電力系統的不斷發展下,電力系統的安全穩定運行逐漸出現了安全隱患問題。因此,需要采取安全有效的防護措施來保障電力系統的正常運行。目前,研制出的DPS電力系統安全穩定控制,監控人員實時監控,能夠控制電力系統的安全隱患,同時也對電力系統運行更加準確、透明化,提高整體運行效率。電力系統與人們的生活產生密不可分的關系,人們需要對電力系統深入認識,規范日常的安全用電,進而減少電力系統的壓力。
參考文獻
[1]張保會,康小寧,袁越,等.關于電力系統安全穩定控制裝置(系統)基本要求的再探討[J].電力系統自動化,2011(9):60-64.
[2]史玉波.加強安全生產管理 做好電力應急工作 確保電力系統安全穩定運行――在全國電力安全生產暨應急管理工作電視電話會議上的講話[J].電力安全技術,2006(9):3-5+54.
[3]湯涌.電力系統安全穩定綜合防御體系框架[J].電網技術,2012(8):1-5.
關鍵詞:電力運行;安全管理;電力系統
中圖分類號:TU714文獻標識碼: A 文章編號:
引言:
隨著國民經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高,社會對電的依賴性日益增強,電力作為一種特殊商品,供需矛盾愈來愈集中地體現在供電的可靠性和電能質量上。因此電力的安全運行也愈來愈得到人們的關注和重視,它將直接影響各行各業的經濟水平發展和人們的生活水平質量。
一、電力系統安全運行中存在的問題
影響電力系統安全穩定運行的因素極其復雜,涉及到電力系統規劃、設計、運行及其自動化水平等問題。有關電力系統的安全穩定性分析方面出現了許多亟待探討的問題,主要體現在以下方面:
電力系統中數據的利用。電力系統中的數據包括系統中各種裝置所采集的實測數據及數字仿真數據,比如地理信息系統、各種仿真軟件和管理信息系統生成的仿真數據。然而工程技術人員通過這些數據所獲取的信息量僅僅是全體數據所包含信息量的極少一部分,電力系統各種失穩模式、發展規律及內在的聯系才是隱藏在這些數據之后的極有價值的信息,對電力調度人員來說,這些信息的參考價值極其重要。
2、安全穩定性的評價及控制電力系統。由于擾動類型的電力系統極其復雜多樣,不能完全的預測,調度人員需要更有價值的信息、更多的專家來采取及預測必要的控制措施來保證電力系統的安全穩定運行。這就對實時性、準確性及智能性的安全穩定評估算法提出了挑戰。
3、部分電網投入不足,設備老舊,較為薄弱,科技含量及自動化水平不高,特別是配電網設備急需改造,自動化水平較低。
4、電網改造及自然災害,外部破壞等嚴重威脅電網安全。
5、安全生產管理工作還存在薄弱環節,全員參與意識不強,在電網規劃、設計、施工、運行、檢修等方面的全過程,全方位管理有待加強。
二、提高電力系統靜態穩定性的措施
1、提高發電機電勢
提高電力系統的功率極限最有效的措施就是提高發電機電勢,它的實現主要是依靠采用自動勵磁調節器并改善其性能。在現代的電力系統中,自動勵磁調節裝置幾乎被所有的發電機所采用。明顯地提高了自動勵磁調節器功率的極限。
2、減少系統的總電抗
從簡單的電力系統功率的極限表達式可以看出,系統總電抗和輸電系統的功率極限成反比,系統的電抗越小,功率的極限就會越大,系統的穩定性也就更高。發電機、變壓器和輸電線路的電抗所組成的是輸電系統的總電抗。它們的結構尺寸與發電機、變壓器的電抗有關,當變壓器和發電機設計的時候,已考慮在投資和材料相同的條件下,爭取使他們的電抗有所減小。當發電機裝有自動勵磁調節器時,發電機的實際電抗已由大減小。因此,想要減小電抗,從發電機結構方面所達到的作用有限。對于變壓器來說,自耦變壓器不僅具有體積小、價格便宜、損耗小的優點,而且它的電抗也比較小,有利于提高穩定性,因此它廣泛的應用到了超高壓電力系統中。
3、提高和穩定系統電壓
要提高系統運行電壓水平,最主要的是系統中應裝設充足的無功電源,從而提高系統運行的穩定性。合理地選用高一級的電壓,除了降低損耗、增加輸電容量等作用外,還能提高電力系統的功率極限。這是因為對于同一結構的輸電線路,采用的額定電壓越高,線路電抗的標幺值就越小,功率極限就越高。
三、提高電力系統暫態穩定性的措施
1、快速切除故障
利用快速繼電保護裝置和快速動作的斷路器盡快切除故障是提高暫態穩定性的重要措施。
2、采用自動重合閘裝置
瞬時性的采用自動重合閘裝置大多會引起高壓輸電線的短路故障。自動重合閘裝置的工作原理是,由繼電保護裝置在故障發生后啟動斷路器把故障線路切除;等到故障解決后,裝置又會立即自動將這一線路重新投入運行。從而,這一裝置使系統恢復雙回線供電,通過提高系統的功率極限,保持了電力暫態穩定,同時也提高了供電的可靠性。
3、改善原動機的調節特性
如果原動機的調速系統可以實行快速的調節,使原動機功率的變化能接近跟上電磁功率的變化,就能夠減小機組軸上的不平衡功率,從而防止暫態穩定性的破壞。此外,對于并聯運行發電機組,也可在故障發生后把部分發電機組切除,以便過剩功率有所減少,或者采取機械制動的方法對一部分原動機的機械功率進行消耗。
四、電力運行安全管理措施
1、提高電力工作人員的職業技能和職業素質
職業技能是指工作人員的職業技能水平,對于電力運行管理的工作人員來說,應該具有較高的專業技能水平,能夠及時發現問題所在,并對其采取相應的、有針對性的措施來避免、解決電網運行出現的安全問題。職業素質,即指電網工作人員所應具備的職業道德,各司其職、各負其責。電力只有在科學規劃、精心設計、標準施工和及時維修、檢測的共同協作下才能確保其安全運行,為此作為電力工作人員應該提高安全生產意識,積極做好本職工作,從電力運行過程中的各個環節做起,確保供電系統安全運行。
2、不斷完善電網網架結構、優化供電系統
電網結構合理與否將直接影響到功能供電系統的安全性和穩定性,為此,加快腳步、不斷完善電網結構、優化供電系統不容忽視。由上文可知,目前我國部分電網存在著電網網架結構薄弱問題,因此相關人員應堅持安全與科學統一的原則對其進合理的規劃,有效縮短供電半徑,實現電源與電網的科學規劃;積極做好無功補償工作,實現有功與無功的科學規劃。另外應該及時更換供電系統中的陳舊、老式設備,積極引入先進的科學設備,實現電網運行管理的數字化、信息化,從而有效確保供電系統的安全運行。
3、強化電力中繼電保護運行的管理工作
繼電保護,即能夠對電力系統線路和設備中出現的異常或故障進行檢測,并發出報警信號,或者直接將故障部分切除、隔離的一種保護措施。由此證實,繼電保護是供電系統安全運行的重要保障,所以積極做好并強化電力中繼電保護運行的管理工作具有重要作用。強化電力繼電保護運行的管理工作:
第一、應該對控制保護設備、壓板和直流系統中所有保險進行嚴格的管理,以確保繼電保護裝置中所有部件的準確性和有效性
第二、應該積極做好繼電保護運行的檢查工作,其中包括送電后的檢查、停電后的檢查和故障跳閘后的檢查三方面,以確保設備指示燈、復位和保險等元部件的良好使用性。
4、建立健全電力安全運行的管理制度
健全的電網安全運行管理制度,是正、合理管理的有效保障,所以為避免電力運行安全問題的出現,建立健全電網安全運行的管理制度意義重大。供電系統中有了健全的安全運行管理制度,就可以有效約束、督促相關工作人員的日常行為,從根本上杜絕擅離職守、誤操作、誤調度等不良問題的出現,同時促使工作人員養成良好的工作習慣和工作態度,從而以此來確保供電系統的安全運行。
5、做好電力安全告警系統、完善電力應急
機制電力安全告警,主要是針對無工作人員值守或少人值守的變電站,并對其通過計算機系統進行的實時監控,從而及時發現供電系統中的異常情況和故障并發出警報,以避免出現的安全事故。通常電力的安全警告系統包括事故告警、保護信號告警和重要裝置告警燈等,由此全面做好電力安全警告系統可有效避免由各種原因引起的安全問題。電力的建設,一方面利國利民;另一方面一旦管理不當就會危害到社會利益和公共安全,因此建立并完善電力應急機制勢在必行。電力應急機制的建立和完善,應該以“社會利益、安全生產”為原則,以實際情況為依據,從電網發電、供電、輸電和用電過程中的各個細小環節入手,積極引進先進的科學設備,同時采用信息化、數字化方法手段來有效避免、解決電網運行中存在或出現的安全問題。
五、結束語
電力系統的安全管理是電力企業正常運作的根本。通過建立健全的安全管理制度和提高電力系統運行安全穩定性的對策研究,都是保證電力系統安全和保證供電可靠性不可或缺的兩項重要條件。
參考文獻:
電力系統安全性(security)是指電力系統承受突然發生的擾動的能力。安全性也稱動態可靠性,即在動態條件下電力系統經受住突然擾動并不間斷地向用戶提供電力和電量的能力。對于一個顯然是安全的系統,任何一種單一的故障都不會造成全系統的破壞。
保持安全是一個必須從全系統水平來考慮的問題。這就要求電力公司之間以及電力公司與用戶之間均應互相協作。
1 電力系統運行狀態
電力系統運行狀態是指電力系統在不同運行條件下的運行狀況。根據不同的運行條件,我們將電力系統的運行狀態分為正常運行狀態、警戒狀態、緊急狀態和恢復狀態等。隨著運行條件的變化,電力系統將在各種狀態間進行轉變。在正常狀態下,系統供給充裕的電能,滿足上述的安全運行要求,并有足夠的儲備,同時可以實現系統的經濟運行。如果由于系統運行條件的變化和負荷或干擾增大的原因,使系統的安全水平低于某一水平系統將進入警戒狀態,此時系統承受干擾的能力降低,應采取預防性控制措施,使系統恢復到正常狀態。在警戒狀態,當出現足夠大的干擾時,系統將進入緊急狀態。當采取各種恢復出力和送電能力的措施,迅速而平滑的對用戶恢復供電,使解列的系統重新并列。根據系統的實際情況,從緊急狀態可以恢復到正常狀態或警戒狀態。
1.1 電力系統正常運行狀態
電力系統正常運行狀態是指電力系統滿足負荷用電需求的運行狀態。此時,電力系統中總的有功功率和無功功率出力能和負荷總的有功功率和無功功率需求達到平衡;電力系統的各母線電壓和頻率均在正常運行的允許范圍內;各電源設備和輸配電設備均在其各自規定的限額內運行。在這種狀態下,發電及輸變電設備均有足夠的備用容量,使系統具有適當的安全水平,能承受正常的干擾而不產生有害的后果。在這種正常干擾下,系統能達到一個新的正常運行狀態。
1.2 電力系統警戒狀態
由于電力系統內部運行條件的變化和外部負荷或干擾的增大而使系統安全儲備系數減小時,系統將進入警戒狀態。這時,電力系統所有安全約束條件還是滿足的,但是系統承受干擾的能力已大大減小,在不強的干擾下或負荷逐漸增大時有可能使系統進入緊急狀態,導致電力系統由正常狀態向警戒狀態轉移的因素很多,主要有系統中可用出力的減小、輸電能力減小和干擾概率增大三點。
1.3 電力系統緊急狀態
當遭受大的干擾、事故或出現異?,F象后,電力系統將進入緊急狀態。這時,電力系統偏離正常運行方式,電力供需失去平衡,某些保證系統安全性的約束條件受到破壞,并且由于系統的電壓和頻率超過或低于允許值直接影響對負荷的正常供電。這時,如果能及時而正確地采取一系列緊急控制措施,就有可能使系統恢復到警戒狀態,以至正常狀態。如果不及時采取措施,或者措施不夠有效,就會使系統的運行條件進一步惡化,或者使故障擴大和發展,從而有可能使系統失去穩定而解列成幾個子系統,并大量切除負荷及發電機組,從而導致大面積的停電或全系統的崩潰。
1.4 電力系統恢復狀態
電力系統在經歷緊急狀態后,事故已被抑制,從而進入恢復狀態。此時電力系統的部分元件(如發電機、線路和負荷)仍被斷開,在嚴重情況下系統被分解為若干個獨立的部分系統。所以,要借助一系列的操作,使電力系統在最短的時間內恢復到正常狀態或警戒狀態,盡量減少對社會各方面的不良影響。這些操作包括:恢復和投入發電機的出力,恢復和投入輸變電設備,恢復對開斷的負荷供電,使系統解列的部分重新并列等。
2 電力系統安全控制
電力系統安全控制是以保持電力系統安全性為主要目的,同時考慮電能質量和運行經濟性的控制。電力系統安全控制是電力系統在各運行狀態之間轉換,有效的控制所造成的轉換應是力圖維持系統能在安全正常狀態下運行。安全控制包括預防控制、緊急控制、恢復控制。
2.1 預防控制
預防控制是為防止正常運行狀態時可能出現的突發事故,應進行預防性的安全分析和控制。它是以一組事先確定的假想事故為基礎,對電力系統未來的安全性進行估計。如果發現在某一假想事故下,電力系統將進入警戒或緊急狀態,那就認為電力系統在隨后可能出像這種事故時將是不安全的。為避免這種潛在的不安全因素,應及時采取相應的控制措施以保證即使出現這種假想的事故,電力系統仍然是安全的,或者盡量減輕對電力系統安全性的威脅。
同樣在警戒狀態時,也應及時采取預防性控制措施使系統盡快恢復到正常狀態。
2.2 緊急控制
電力系統緊急控制的目的是迅速抑制事故及異常現象的發展和擴大;盡量縮小故障延續時間及其對電力系統其他非故障部分的影響;使電力系統能維持和恢復到一個合理的運行水平。這種緊急狀態的控制一般分為選擇性切除故障階段和防止事故擴大階段。在第一階段,借助各類繼電保護和自動裝置,有選擇性的快速切除部分發生故障的電力系統元件,以避免對電力系統正常部分的影響和個別發電機的失步。在第二階段,即故障切除后,如繼續出現緊急狀態,不能立即恢復到警戒(或正常)狀態,除了需要采取各種安全控制措施外,允許對部分用戶停止供電,以免發生連鎖性的故障或電力系統的瓦解。同時,應盡可能縮小停電范圍,使對用戶造成的影響為最小。
2.3 恢復控制
電力系統在經歷緊急狀態后,事故已被抑制。此時電力系統中的部分元件仍被斷開,在嚴重情況下系統被分解為若干個獨立的部分系統。所以,要借助一些列的操作,使電力系統在最短的時間內恢復到正常狀態或警戒狀態。盡量減少對社會各方面的不良影響。這些操作包括:恢復和投入發電機的出力,恢復和投入輸變電設備,恢復對開斷的負荷供電,使系統解列的部分重新并列等。
一次重大事故后的電力系統恢復過程是一個有次序的協調過程,不恰當的恢復順序可能會引起一次新的事故。應通過信息收集系統了解和確定系統的實時狀態,仍舊維持云狀的發電機及輸變電設備盡可能保證對未斷開的用戶供電。然后,使斷開而沒有損壞的電機和輸變電設備恢復處理并重新投入系統。在恢復過程中,根據被斷開負荷的重要程度和系統的實際可能,逐個的恢復對負荷的供電。在各個部分系統已經恢復到一定程度后,幾個部分系統的頻率極電壓接近或達到額定值后,應將在緊急狀態時解列的各部分系統逐個重新并列,使系統盡可能恢復到事故前的運行狀態。隨著可出力的增加和輸變電設備的重新投入,逐步恢復對全系統供電。
參考文獻
[1]王錫凡,王秀麗,陳皓勇。電力市場基礎[M].西安:西安交通大學出版社,2003.3
[2]蔣緯緯,丁堅勇.電力市場中的備用需求和備用調度,電力建設,2003,24(1):48―51
[3]余貽鑫,王成山.電力系統穩定性理論與方法[M].北京:科學出版社,1999.
[關鍵詞]大規模新能源 電力安全 高效利用 基礎問題 思考
中圖分類號:TP393.08 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)46-0288-01
21世紀,能源問題成為世界各國普遍關注的突出問題。近些年來,隨著科學技術的不斷發展,我國政府提出了建成能源節約型的社會主義國家的目標,在新能源的開發和利用領域有所突破。然而,面對當前我國經濟不斷增長、居民生活以及企業生產用電需求急劇攀升的形勢,電力行業承受著巨大的壓力,新能源的利用方面,仍然存在很大的缺陷,大規模新能源電力安全高效利用問題,已然成為我國智能電網建設過程中,亟待解決的重要課題。
一、大規模新能源電力系統的特點
電力系統是一種包含電力生產、傳輸與使用的消費系統,存在供求與需求平衡的特點。相對于傳統能源電力系統來說,新能源電力系統則具備一些更為鮮明特征,包括不可約制性、不可存儲性以及不穩定性等等,其中,能源儲存問題最為突出。為了增強對電源側控制的有效性,在具體展開新能源電力系統的構建過程,需要進行科學的中長期負荷預測,優化機組調度,加快發電控制自動化發展步伐,以保障電網穩定性。與過去傳統的水能、核能發電大為不同,在風能、太陽能這種形式的新型能源電力生產過程中,不僅出現了存儲困難現象,而且也無法有效控制電能的輸出。一次能源的隨機波動性特征,決定了電能也具有較強的隨機波動性。新能源電力系統中的電源側,既包含了傳統電力系統中的電源,又增加了新的虛席部分電源,能夠響應負荷側,并影響電源側功率的隨機波動性,這是新興能源電力系統的基本特點。
二、新能源電力系統建設中的基礎問題及解決措施
(一)新能源電力系統構建的基本原理
以基礎性電氣動力學視角為基礎的多時空尺度特性,在新能源電力系統的整個建設過程都存在,其是對新能源結構及其重要參數進行憑借的依據,更是推動新能源電力系統實踐工作順利展開的客觀基礎。新能源電源空間尺度所具備的各種特征(包括分散性、隨機波動性等),導致其運行系統,也帶有明顯的隨機性以及不穩定性等特征。電源、電網和負荷的響應,是建立新能源電力系統時空多尺度動力學特性的理論依據,在此原理下,要想實現新能源電力系統完美、高效輸出,則必須平衡好電源和電網之間的關系,促使多個新能源電力系統之間,能夠達到彼此平衡與彼此互補的狀態。因此,新能源電力系統構建,需要把新能源電力系統的不確定性度量與建模理論建立放在首要位置,依據其動力學特性深入研究規模化新能源電源與電網之間的相互作用機制,從而為提高新能源電力系統的安全性和高效性奠定理論根基。
(二)多元化新能源電力系統間的互補與協同調控問題
雖然新能源電力系統具有電源多元化、負荷多類型等特征,但仍然沒有擺脫傳統電力系統中存在的電力輸送延遲性問題。兩者之間的運行機制雖有不同,但也存在一些相似之處。因此,在構建獨立的新能源電力系統平衡互補機制的過程中,我們可以客觀性借鑒傳統能源電力系統的工作實踐經驗,即:依靠不同電力系統機制之間的相互作用以及客觀性的合作制約結構,完成輸電任務,從而為新能源電力系統調控目標的實現,提供有力的支持。而為了促進大規模新能源電力得到安全、高效的利用,我們需要采取措施,進一步對電網結構進行優化,使各局部電源與新能源電力系統的要求保持一致。制定多元互補方案,為實現對新能源的高效利用以及對新能源儲存量的有效控制,奠定良好基礎。此外,完善新能源電力系統所使用的輸電方式,實現創新轉變,通過增強電網的輸電能力,促進資源得到優化配置。
(三)新能源電力系統的保障機制及防御策略
新能源電力系統在發電工作過程中,常常會涉及到風能、太陽能等新型能源的使用問題,這些形式的能源大多集中分布在人口稀疏的偏僻地方,其獲取裝置容易出現系統癱瘓或者其他故障。基于此,在新能源電力系統生產工作過程中,需要我們重視對其生產裝置的和系統運行安全性的日常維護,定期組織對其關鍵組件和運行狀態的檢查活動,及時發現和排除其技術故障,完善設備保障環節。其次,要加快構建新能源電力系統特有的質量安全控制與保障機制,以科學、合理的保障機制,規范安全控制環節。此外,先進的能源發電技術,在提高新能源的利用效率、保障電網運行的安全性等方面,也發揮著重要作用,所以我們應注重對先進的新能源技術的開發和使用。最后,科學解決新能源電力系統運行過程中的能源消納問題和存儲問題,采用就地消納的方式,提高電網的消納能力,并強化對新能源電力系統穩定性的保障;促進能源儲存技術的創新發展,以解決電力系統運行中存在的平抑問題,即:增強對電力系統安全的控制能力,防止電網干擾情況下發生故障。
結束語
大規模新能源電力系統的建立,使得我國的電力系統實現了創新發展。但新能源電力系統的穩定性及輸出效率不足等問題,導致其難以發揮更大的實用價值,也難以徹底取代傳統能源系統。因此,必須加快建設智能化電力系統,優化新能源電力生產、傳輸、安全控制以及系統設備的維護等環節,建立規范、科學的保障機制,提高多元化新能源電力系統間的互補與協同調控能力,從而有效促進大規模新能源電力系統得到安全、高效利用。
參考文獻
[1] 楊財業.大規模新能源電力安全高效利用基礎問題[J].能源與節能. 2014(11)
[2] 壽瑜江.探討大規模新能源電力進行安全高效利用的問題[J].科技視界. 2014(15)