电力系统安全稳定综合防御体系框架

提出了电力系统安全稳定综合防御体系的框架.从一般安全理念出发,电力系统安全稳定综合防御体系可由电力系统安全保障体系(即主动安全体系)和电力系统稳定控制系统(被动安全体系)构成.电力系统安全保障体系(主动安全)是指提高电力系统安全性和可控性的措施;电力系统稳定控制体系(被动安全)是指保证电力系统受到扰动后的安全性和稳定性的措施.电力系统安全保障体系(主动安全)可分为三道防线:第一道防线是坚强的电网结构,为电力系统安全奠定坚实基础;第二道防线是最优的自动控制系统,提升电力系统的安全运行水平;第三道防线是安全的运行方式,保证电力系统运行在安全水平.电力系统稳定控制体系(被动安全)就是传统的电力系统安全稳定三道防线,第一道防线是快速切除故障元件,防止故障扩大;第二道防线是采取稳定控制措施,保持系统稳定运行;第三道防线是系统失去稳定时,防止发生大面积停电.     

计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统

随着以特高压互联为骨干网的坚强智能电网的发展,以及能源互联网的兴起,传统的电力系统和通信信息系统融合已成为一种必然。通信信息系统的异常(包括自然故障和恶意攻击)给电网安全稳定运行带来的影响也已显现,而且会越来越大。因而在进行电网的停电防御时,必须计及通信信息安全的影响。文中提出了通信信息三道防线的概念,并实现了能对通信信息风险进行预警、对通信信息故障进行决策支持的通信信息安全防御系统;提出了电力和通信信息融合的电力系统停电防御架构,以及计及通信信息安全预警与决策支持的停电防御系统的实现方法。算例表明,计及通信信息及其风险后,将会提高电网停电防御系统的控制措施的有效性、可靠性及经济性。     

自然灾害下电网运行风险控制策略探讨

停电防御框架向自然灾害预警延伸已成为广泛共识。自然灾害演化的时空分布特征及其诱发电网故障的不确定性,迫切需要将基于确定性准则的安全稳定分析向电网运行风险评估拓展,将基于电力系统安全稳定控制技术导则确定性场景的三道防线控制向基于动态故障场景的风险控制延伸。针对自然灾害下电网运行风险如何在线防御的问题,总结了当前自然灾害下电网输电元件故障概率特征及其评估技术以及自然灾害下安全防御的困局与应对现状。分析了包括设备保护在内的电网安全稳定各道防线的风险控制代价特征。提出了适应灾害下概率及损失变化特征的风险控制策略。该策略既可实现预防控制与紧急控制间防御门槛的自动设置,又可获得降低电网实际运行风险的在线预防控制优化措施。     

时空协调的大停电防御框架(二)广域信息、在线量化分析和自适应优化控制

在静态和动态信息的集成平台上,将安全分析功能从静态提升为动态,实现时空协调防御框架。为此,讨论信息的可靠性和动态数据采集点的优化布置;将实时信息和数值仿真结合,实现动态数据的深层挖掘。其核心功能是动态安全的定量评估技术,包括电流、功角、电压、频率的稳定裕度和低频振荡阻尼的评估,以及相应的灵敏度分析和稳定域估计。在此基础上,就可以按风险的概念实现在线预警、自适应优化的预防控制、继电保护、紧急控制、校正控制和恢复控制等各道防线的决策。     

南方电网综合防御系统融合多专业技术策略

电网综合防御系统作为调度控制中心的重要技术支撑手段,其技术难度大,且涉及专业众多, 国内外对该领域的研究尚处于起步阶段。总结了3年来在南方电网综合防御系统工程建设过程中遇到的多专业技术融合问题及其对策。首先以状态估计与直接法稳定分析的连通问题为例,说明综合防御系统融合多专业技术的必要性;其次对于综合防御系统的系统建设问题,从三道防线的角度提出运行方式专业和自动化专业需要在技术上进行融合,并给出了EMS与安全稳定分析融合的过程。最后,对于综合防御系统的架构问题,提出应从多专业技术融合的角度、并基于我国的国情选取分离式的架构。     

南网安稳综合防御系统方案研究通过验收

南方电网将在现有的电网三道防线基础上，建立全方位、时空协调与优化的安全稳定综合防御系统。2007年10月16日，2007年重点科技项目“南方电网安全稳定综合防御系统方案研究”通过了专家验收。[第一段]     

南方电网综合防御框架的构思

针对南方电网复杂的交直流混合输电的特点,构思时空协调的停电防御框架。在广域信息平台、在线量化稳定分析和自适应控制决策等环节上,提升防御灾变的功能,即从静态到动态范畴,从离线到在线,从定性到定量,从固定设置到自适应优化;其中特别强调相继故障的风险预警和多方面的协调。其创新点和工程应用还包括：在没有数学模型的支持下,评估实测时间响应曲线的轨迹稳定裕度;非自治非线}生系统的特征根分析技术;高维受扰轨迹之间的相似度指标,及以其为基础的模型识别技术;将气象和雷电等非电力信息整合到停电防御框架中,对相继故障的风险进行仿真和预警;基于风险管理概念的协调控制。     

电力系统连锁故障多阶段动态博弈防御模型

近年来,国内外发生了多起连锁故障引起的大停电事故,阻止连锁故障发展、避免大停电事故发生对保障电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。为了防御由连锁故障引发的大停电事故,提出一种考虑参与人有限理性的连锁故障多阶段动态博弈防御模型。基于故障方的有限理性假设和故障方行动的关联性假设,综合考虑元件自身故障、外界环境、潮流转移和隐性故障等因素对元件停运概率的影响,提出基于实时运行条件的元件停运概率表征有限理性的故障方不完美的选择能力;根据可掌握的事故状态信息,提出潮流转移严重度和系统失负荷严重度表征故障方追求自身利益的意识;并进一步基于风险分析方法,生成故障方的策略集合。从风险理论的角度出发,将运行风险作为收益函数,用于定量评估防御方行动的有效性。最后,以IEEE39节点系统为例,验证了该模型的合理性。     

面向智能电网的安全防护体系

对“三道防线”的安全防护体系进行了论述,通过对智能发电、变电、输电、调度、通信及广域测量等智能电网支撑技术的分析,对智能电网新技术条件下“三道防线”进行了扩展。智能预防控制通过“风险预警、预测校核”方式在线优化电网运行方案,将防御体系进行有效的“关口前移”;智能紧急控制通过“在线计算,实时控制”方式实施全局闭环控制策略,电网维持稳定运行能力得到增强;智能恢复控制通过“预设方案、滚动优化”方式加速电网恢复过程,有效减少停电时间和经济损失。     

湖南电网安全自动控制系统的建设和发展

为了提高电网安全稳定运行水平,湖南电网在SCADA/EMS平台上建成和不断发展了安全自动控制系统,包括自动稳定控制(ASC)、自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)三大功能.本文总结了三大自动控制系统(3A)的建设和运行经验,并提出了进一步完善和优化三大自动控制系统的建议.     

加强三道防线建设确保电网的安全稳定运行

继2003年美加8·14大停电事故后,世界多个国家电网发生了大停电事故,引起人们的高度重视.对8·14大停电事故的直接原因和更深层次的原因进行了分析,以吸取这些事故的教训,正视我国电网在安全运行方面还存在的问题.明确了三道防线的概念,指出建立三道防线是确保电网安全稳定运行的成功经验,提出了加强三道防线的建议.     

基于响应的电力系统广域安全稳定控制

以国内外发生的大面积停电事故为例,分析传统电力系统安全稳定"三道防线"措施存在的失效风险,提出构建防止电力系统发生稳定破坏和大面积停电的电力系统安全稳定超级防线——基于响应的电力系统安全稳定控制系统。并介绍了该系统的框架、基于响应的电力系统广域安全稳定控制的关键技术及基于响应的广域安全稳定控制技术研究的新进展。     

大面积停电事故的反思与启示

针对我国2008年初雪灾时发生的大面积停电事故进行研究,对我国现代电网发电系统发电能源依赖过分单一,新生发电系统发展相对滞后,设备可靠性较低,电网结构复杂及灵活性差,容易受外界扰动影响等一系列问题进行分析。以电网安全可靠运行为目的,围绕防御严重故障的“三道防线”体系提出了开发新的能源发电系统,发展分布式发电技术与提高电网抗扰动能力,综合应用实时监控、广域相量测量、在线稳定控制等措施,以达到有效防止大停电事故的发生的目的。     

停电防御框架向自然灾害预警的拓展

近年来频发的极端自然灾害充分反映了将停电防御框架向自然灾害预警延伸的必要性。归纳各类自然灾害对电力系统运行可靠性的影响;分析其引发电力系统设备故障的途径;建立各有关环节的数学模型;提炼灾害预警所需要的环境信息。将停电防御系统的信息采集范围拓广到宏观与微观的气象信息与地质信息;根据外部背景信息、实时的运行工况与环境信息,在线估算各类自然灾害对电力设备故障率影响的时空分布;用在线修正的时空概率模型代替离线固定的年均概率模型;在线调整稳定性和充裕性分析中的预想故障表,使风险越大的潜在故障得到越高的关注度;根据灾变演化机理,动态评估电力系统可靠性的风险,实现早期预警;进而使决策支持功能具有对自然灾害的自适应能力。     

广域保护(稳控)技术的现状及展望

在电网保护控制中,稳控系统是基本定位于常规保护及数据采集和监测控制系统/能量管理系统(SCADA/EMS)之间的系统保护控制手段,是互联大电网不可少的保护措施.1965年北美大停电后,开始了这类系统装置的开发应用,到80年代已积累了不少的实际运行经验.各大电网的规划、运行、调度均对这类系统的功能及运行提出了明确的要求.随着计算机技术及通信技术的发展,新一代的稳控技术正在形成,这就是基于广域测量系统及在线动态安全分析的广域保护.广域测量系统已经在北美运行5年以上,而基于广域测量系统的稳定控制及其它应用也逐渐在实际电网中有一些试运行的成果.     

极端外部灾害中的停电防御系统构思(一)新的挑战与反思

针对极端外部灾害,探讨停电防御系统面临的新挑战及其应对。回顾已投运的停电防御系统;归纳极端外部环境下停电灾难的特点;指出按一般故障场景设计的防御系统所遇到的困难;提出将防御框架覆盖的时间段向两端扩展,不但提前到电力规划阶段以指导远期预防控制,也向后延伸到电网四分五裂后的恢复控制;提出将防御功能在广域信息、仿真分析、决策支持等方面进一步深化的具体任务。     

P2P技术应用于SCADA/EMS的探讨

在分析了目前国内监控与数据采集/能量管理系统(SCADA/EMS)的结构以及网络数据安全状况的基础上,结合现代计算机网络技术,提出在SCADA/EMS中采用对等网(P2P)技术的分布式计算模式。该计算模式通过利用主站内的快速网络资源、后台节点闲置的CPU周期以及多余内存等资源,以达到增强整个SCADA/EMS的数据处理能力、进一步提高SCADA/EMS实时性和可靠性的目的。此外,该计算模式采用了P2P技术,虽然只是升级了旧系统的后台机性能,但仍可较好地改善整个系统的性能,使得整个SCADA/EMS获得较好的扩展性。     

Internet/Intranet技术应用于SCADA/EMS系统中的探讨

在分析了目前国内SCADA/EMS系统的结构以及网络数据安全状况的基础上,结合现代计算机网络技术(P2P计算模型、三层结构技术等),提出在SCADA/EMS系统中采用Internet/Intranet技术的构想,并给出了新型SCADA系统的具体结构、通信模型,以及应采用的一些相关技术.在对两种SCADA系统成本效益分析后,得出新型系统具有良好的性价比.此外,为了提高原有设备的利用率,也提出在传统SCADA中增添网关设备,将其改造成基于Internet技术的SCADA系统的方法.     

电力市场技术支持系统一体化结构的研究与实现

阐述了在建立电力市场技术支持系统时,如何利用已有能量管理系统(EMS)和数据采集和监视控制(SCADA)系统的软硬件资源的问题.在开发辽宁电力市场技术支持系统的基础上,提出了技术支持系统与EMS/SCADA一体化结构的概念.介绍了采用该结构的辽宁电力市场技术支持系统的执行流程和在实际应用中该系统的优势.同时对与技术支持系统相关的EMS/SCADA系统中的调度员潮流、阻塞管理和自动发电控制(AGC)等软件的改造进行了探讨.     

陕北区域电网安全稳定自动控制系统分析

现代电力系统的实时性及其复杂性使得对电力系统可靠性、安全性的要求达到了一个空前的高度。在电力系统装设安全稳定紧急控制装置,是提高电力系统安全稳定性、防范电网稳定事故、防止发生大面积停电事故的有效措施。安全稳定控制装置是维持电力系统安全稳定和可靠运行必不可少的第2道防线和第3道防线。同时也应注重安全稳定系统的检查及维护,避免系统拒动或误动。