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电源送出安全稳定控制系统典型方案及装置主辅运设置原则分析

文档作者：李惠军汤奕李雪明曹一中文档来源： (1．东南大学电气工程学院 2．国网电力科学研究院		点击数：	更新时间： 2021年04月13日
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第39卷第4期
2011年2月16日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vl0l_39 NO．4
Feb．16，2011
电源送出安全稳定控制系统典型方案及装置主辅运
设置原则分析
李惠军 ，汤奕 ，李雪明 ，曹一中
(1．东南大学电气工程学院，江苏南京21 0096；2．国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏南京21 0003)
摘要：研究了与不同送出电网相匹配的安全稳定控制系统方案及各方案下安控装置的主辅运原则。分析了单点大电源远距离
输电、多电源跨区域输电以及地区小网通过联络线向主网送电等不同送出电网存在的突出稳定问题；指出了为保证安控措施
的恰当性与经济性，不同电网对安控系统的差别要求。通过对安控方案在拓扑结构、通道组织、站间交互信息、故障决策算
法等方面的对比说明，给出了送出电网各种典型的安控设计方案，并分析了不同方案不同的主辅运设置原则。针对安控系统
运行管理模式，给各方案提出了厂站间装置接点信号交互、双套装置柜间数据交换等建议。
关键词：电源送出；安全稳定控制系统；配置原则；主辅／g；接点信号交互；数据交换
Analysis of the typical schemes for security and stability control systems of electric power transmission and
the devices’main and auxiliary operation configuration principles
LI Hui-jun ，-，TANG Yi ，LI Xue．ming ，CAO Yi—zhong
(1．School ofElectrical Engineering，Southeast University，Nanjing 210096，China；
2．State Grid Electric Power Research Institute，NARI Group Corporation，Nanjing 2 10003，China)
Abstract：The paper studies two aspects，including the security and stability control programs matching for diferent transmission
networks and the relevant devices’main and auxiliary operation configuration principles．Typical stability issues of three grids have
been analyzed．The three grids include grid of single point big power long-distance tran smission and grid of multiple power cross
regional transmission and grid of small area providing power for main network via tie line． Different grids need different stability
control systems to ensure the appropriateness and economy of security and stability control measure．Through contrasting several
aspects of diferent stability control systems，including topological structure，channel organ ization，information exchan ge an d fault
decision algorithm，the paper gives several typical stability control system solutions and analyzes the main and auxiliary operation
configuration principles of each solution．According to different management modes，the paper provides several suggestions，including
device signal contactor interaction，cabinet data exchange of devices，etc．
Key words：power transmission； security and stability control systems； configuration principle； main and auxiliary operation；
contactor signal exchange； data exchange
中图分类号： TM712 文献标识码：B 文章编号： 1674．3415(2011)04-0141—05
0 引言
近些年各国电力系统发生了多起影响较大的大
面积停电事故【l J。事故原因分析说明除加强电网、
电源的一次建设外，合理配置安全稳定控制系统也
是防止发生大面积停电和电网崩溃事故的重要手
段【2】。目前我国提出发展“一特四大”电网的新战
略：建设以特高压为骨干网架，各级电网协调发展
的坚强国家电网，促进大煤电、大水电、大核电、
大可再生能源基地集约化开发，实施更大范围内能
源资源优化配置L31。此新战略表明我国电网结构处
于迅速发展的时期，因此，为了保障电网的安全稳
定运行，需要更为重视新的电网发展时期中安全稳
定控制系统的作用。
作为保障电网安全稳定的第二道防线【4J，安全
稳定控制系统一般由多个厂站组成，每套系统都是
根据各电网存在的特定问题定制生产的。由于功能
的差异性，安控系统在保障电网安全稳定运行的同
时，也给运行管理部门提出了很高的要求，因此对
安控系统的设计原则尽量做到统一与规范显得尤为
电力系统保护与控制
重要。本文介绍了电源送出安控系统的典型设计方
案及与之匹配的双套系统主辅运原则，并分析了各
方案的优缺点，提出了相应的完善建议。
1 电源送出安控系统典型方案及主辅运方式
我国幅员辽阔，经济负荷中心主要集中在东部
沿海地区，而水力、煤炭资源又多集中在中西部地
区。随着电网的建设，西部大水电、坑口电厂群通
过超高压、特高压交直流通道远距离送电至东部负
荷中心，安控系统对于保证系统稳定运行、提高通
道送电能力起到了重要作用[51。此外，在我国部分
地区小水电丰富，但地区可消纳负荷容量小，局部
电网与主网联系薄弱，系统抗干扰能力弱，也需要
安控系统在紧急情况下保证系统内大部分负荷的正
常运行。
电网安全稳定控制系统装置一般都考虑双套配
置。一般安控系统的控制措施针对的不是单一元件，
例如同时控制同一电厂的多台机组，为防止一些情
况下双套装置决策差异导致实际控制效果失当，必
须考虑同一厂站双套装置决策优先权问题。双套装
置主辅运行就是基于上述考虑的结果，在一套装置
动作后闭锁另套装置。根据安控系统设计功能，主
辅运功能可设置在执行站，也可设置在主站，依据
是安控系统控制措施所涉及可控电厂顺序是否固
定。若涉及切机电厂顺序固定，在各执行站设置主
辅运功能；若电厂顺序随机选择，则必须在主站设
置主辅运功能。
下面结合实例分别介绍单点大电源送出系统、
多电源跨区域送出系统以及孤网小系统的安控方
案，并对各方案的特点进行分析。
1．1单点大电源送出系统方案
我国中西部地区建有众多大型水力枢纽和大型
坑口电厂，其中部分电厂甚至是专厂、专线、专供
方式跨区域向负荷中心供电。典型的水电站例如三
峡水力枢纽、二滩电站，坑口电厂如山西阳城电厂、
内蒙托克托电厂等。此类单点大电源送出系统电压
等级高，电网结构较清晰，但由于输电通道地域跨
度大，一般都存在暂稳问题。对于此类系统，一般
在各厂站配置双套安控装置，串行组成安控系统。
正常情况下厂站问尽量不交换数据，紧急情况下，
各站不结合其他厂站数据即可判别本站出线故障并
远切机组。
以阳城电厂送出为例， 电厂一、二期共6台
350 MW 及2台600 Mw机组，通过三回500 kV线
路经东明开关站补偿后，送电江苏。与之匹配安控
系统包括阳城电厂、东明开关站及三堡变等三厂站，
厂站安控装置间通过2M 通道互联，主要解决在各
种方式下，系统存在的暂态稳定问题。由于电网结
构简单，管理人员离线计算好系统在不同方式及断
面下，线路故障需切机组量，东明、三堡两站装置
与电厂正常情况下无需传递机组信息，变电站出线
故障的紧急情况下，东明或三堡变装置依据策略表
给定的切机台数，向电厂发送切机台数命令。该系
统结构简图见图1。
图1阳城电厂送出系统结构图
Fig．1 Power structure ofYangcheng power plant
东明、三堡两站双套装置为并列运行，阳城电
厂装置为主辅运行。对于电厂而言，两套装置同时
收到命令，由于采取了主辅运设计，若主运装置动
作，将闭锁辅运装置，避免了采样误差等原因导致
双套装置同时动作而过切机。例如：电厂双套装置
同时收到切除两台350 Mw 机组命令，双套装置采
样存在差异(见表1)，电厂根据切机从大Nd,原则，
若双柜同时出口，则将切3台机，措施失当；采取
主辅运方式，只有#1柜动作，切除2台大机，满
足要求。
表1装置采样数据及决策结果
Tab．1 Devices’sampling data and decision result
#1柜采样及决策(主运柜) #2柜采样及决策(辅运柜)
#l机l#2机 #3机 #1机 #2机I#3机
354MW l 352MW 350MW 355MW 348MW f 350MW
切#1机、#2机 切#1机、#3机
类似送出系统电网结构简单，稳定问题单一。
安控方案中各站装置功能相对独立，更多的是基于
本站元件信息考虑稳措问题，方案易于理解，运行
方便，提高了安控系统的可靠性。
1．2多电源跨区域送出系统方案
中西部一次能源丰富省份电力送出模式更多的
是电厂出线汇集至枢纽变电站，通过超高压、特高
压交直流通道送出。内蒙火电机组群汇集至丰泉
500 kV变电站，通过若干回500 kV线路送电华北；
西北黄河上游水电站及各大火电厂出力通过兰州
东、平凉、乾县750 kV交流通道，再经德宝直流实
现与华中电网互连；南方电网六交四直西电东送通
道【61无不是这种模式。对于此类多点电源送出系统，
李惠军，等 电源送出安全稳定控制系统典型方案及装置主辅运设置原则分析 一143．
系统有如下明显的特点：互联电网规模大，大功率
远距离输电导致稳定问题突出 J：不同电厂机组参
数特性差异大，电厂至枢纽变电站电气距离差异也
较大，系统送出线路故障，切机涉及的电厂顺序有
严格要求。另外，系统紧急情况下切机涉及电厂多，
必须保证实际措施的过切量在允许范围内。
解决该类复杂系统的稳定问题，必须在主站与
各执行站双套装置间配置独立通道，组成星形结构
安控系统，电厂将机组信息分别上送至主站，主站
装置对各电厂可切机组出力进行统计并全局排序，
根据系统全局需切容量，主站实时匹配切机涉及电
厂及各电厂切机台数，各电厂按出力从大Nd,切除
机组。一般控制措施有两个原则：第一是电厂按机
组出力大小顺序向主站上送机组信息，第二是各电
厂设置优先级顺序，高优先级电厂机组不够切，再
切除次优先级电厂机组【8】。安控系统结构见图2，
其中虚线代表各执行站向主站上送机组信息，实线
代表主站根据需切容量得到切机信息并向各执行站
下发切机台数命令。
图2安控系统拓扑结构图
Fig．2 Topological structure of the security and stability control
systems
依据上述总体原则，主站装置具体实施如下：
1)设系统共m个电厂，可切机组共 台，各
电厂机组出力定义为Pf7(其中f代表电厂，．，代表
在电厂内机组按出力大小排序号)。定义一数组A，
存储各电厂机组信息。存储顺序有如下要求：首先
根据电厂优先级排序，被切优先级高电厂存储在前，
优先级低电厂在后；其次根据每个电厂可切机组台
数分配存储单元，在给各电厂分配的单元内，按机
组出力大小先后存放机组信息，出力大机组存储在
前，出力小的存储在后。假设优先级最高和最低电
厂各有2台机组可切，则P11>P12、Pm1> 2。见表
2。
2)定义另一数组B，大小与数组A相同，，z台
可切机组则，2个存储单元。其每个单元值如下：B[明
= ΣA[i1(尼>0，1≤f<(斛1))，代表此编号之前优先
被切除机组出力之和。见表2。
系统发生故障，根据实时决策的系统需切机组
容量P，主站装置首先匹配数组B 中单元值，当
B[纠<尸></尸>

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