电力系统安全稳定控制新技术新产品.ppt

1、李德胜国网电力科学研究院稳定技术研究所南京南瑞集团公司稳定技术分公司11/10/2022电力系统安全稳定控制电力系统安全稳定控制新技术新产品及其应用新技术新产品及其应用目目 录录一、一、电力系统紧急控制的发展方向电力系统紧急控制的发展方向二二、电力系统安全稳定控制装置新产品电力系统安全稳定控制装置新产品三、三、电力系统安全稳定控制装置新判据电力系统安全稳定控制装置新判据电力系统紧急控制的发展方向电力系统紧急控制的发展方向（1）l光电传感器的应用 新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力新型光学电压、电流互感器日益显现出富有魅力的前景和强大的生命力，它与传统的电压、电流互感的前景和强大的生命力

2、，它与传统的电压、电流互感器相比，优势十分明显，良好的绝缘性能，较强的抗器相比，优势十分明显，良好的绝缘性能，较强的抗电磁干扰能力，测量频带宽，动态范围大，与现代技电磁干扰能力，测量频带宽，动态范围大，与现代技术紧密结合，而且体积小、重量轻、维修方便、价格术紧密结合，而且体积小、重量轻、维修方便、价格相对便宜。近几年来各方面对这种新型互感器表示了相对便宜。近几年来各方面对这种新型互感器表示了极大的兴趣，再加上数字信号处理器极大的兴趣，再加上数字信号处理器(DSP)技术，光电技术，光电技术的催化、推动作用，发展势头很好，国外一些大技术的催化、推动作用，发展势头很好，国外一些大公司投入大量人力和物

3、力开发光学电压、电流互感器，公司投入大量人力和物力开发光学电压、电流互感器，并且已有挂网运行产品。数字化变电站的投运对于电并且已有挂网运行产品。数字化变电站的投运对于电网稳定控制装置在硬件软件上都提出了更高的要求。网稳定控制装置在硬件软件上都提出了更高的要求。电力系统紧急控制的发展方向电力系统紧急控制的发展方向（2）l自适应稳定控制（1）将全球定位系统（将全球定位系统（GPS）技术引入电力系统可以解）技术引入电力系统可以解决从广域中采集实时量的统一时标问题，无疑对电力决从广域中采集实时量的统一时标问题，无疑对电力系统的故障记录、事故分析，甚至继电保护技术带来系统的故障记录、事故分析，甚至继电保

4、护技术带来不可取代的贡献。但要特别强调指出，它只能提供已不可取代的贡献。但要特别强调指出，它只能提供已成为事实的受扰轨迹，充其量只相当于数值仿真程序成为事实的受扰轨迹，充其量只相当于数值仿真程序的一次运行。的一次运行。紧急控制的全部决策和执行过程必须在实际系统到紧急控制的全部决策和执行过程必须在实际系统到达动态鞍点之前，例如在检测到故障后的达动态鞍点之前，例如在检测到故障后的200ms内完内完成。但稳定分析依赖于对主导群的正确识别，而故障成。但稳定分析依赖于对主导群的正确识别，而故障清除后才起作用的各种因素也可能改变主导群，故不清除后才起作用的各种因素也可能改变主导群，故不知道整个受扰轨迹就不

5、能正确判断其主导群。任何时知道整个受扰轨迹就不能正确判断其主导群。任何时序数据的外延只能适用于参数连续变化的过程，希望序数据的外延只能适用于参数连续变化的过程，希望利用故障期间或控制前的信息的外延来得到故障后或利用故障期间或控制前的信息的外延来得到故障后或控制后的轨迹是不可能的。控制后的轨迹是不可能的。电力系统紧急控制的发展方向电力系统紧急控制的发展方向（3）l自适应稳定控制（2）系统在未加控制措施时的受扰轨迹可以用数值仿系统在未加控制措施时的受扰轨迹可以用数值仿真、物理仿真、真、物理仿真、GPS实时量测等任一种方法得到。实时量测等任一种方法得到。但是稳定控制的决策过程必须对各种控制措施的组但

6、是稳定控制的决策过程必须对各种控制措施的组合进行估计和比较。试探控制措施的效果时，不可合进行估计和比较。试探控制措施的效果时，不可能用实际系统做试验，因此，即使能够按照局部的能用实际系统做试验，因此，即使能够按照局部的受扰轨迹判断出系统将失稳，在庞大的控制措施空受扰轨迹判断出系统将失稳，在庞大的控制措施空间中，那怕仅仅试探一次，也必须求取新的受扰轨间中，那怕仅仅试探一次，也必须求取新的受扰轨迹。基于迹。基于GPS的广域测量对此无能为力，只能依靠的广域测量对此无能为力，只能依靠事先的数值仿真或物理仿真。因此，事先的数值仿真或物理仿真。因此，“实时计算，实时计算，实时控制实时控制”的紧急控制框架从

7、原理上看也不可行。的紧急控制框架从原理上看也不可行。电力系统紧急控制的发展方向电力系统紧急控制的发展方向（4）l自适应稳定控制（3）我国学者在我国学者在1993年首次提出基于年首次提出基于EEAC的的“在线预在线预想计算，实时匹配想计算，实时匹配”在线紧急控制框架，在线紧急控制框架，2001年研制年研制成功成功OPS-1紧急控制在线预决策系统并作为国内外首紧急控制在线预决策系统并作为国内外首例基于在线优化决策的稳定控制系统投入工业运行。例基于在线优化决策的稳定控制系统投入工业运行。OPS-1安装在稳定控制系统的主站或调度中心，与能安装在稳定控制系统的主站或调度中心，与能够提供电力系统实时测量数

8、据的控制装置或电网够提供电力系统实时测量数据的控制装置或电网EMS接口，接收电网实测数据，快速进行紧急控制策略的接口，接收电网实测数据，快速进行紧急控制策略的自动寻优，定期刷新控制装置中的控制策略表，使得自动寻优，定期刷新控制装置中的控制策略表，使得控制措施总是与电网当前结构和运行方式相适应，从控制措施总是与电网当前结构和运行方式相适应，从而实现电力系统的自适应稳定控制，并具有对相继开而实现电力系统的自适应稳定控制，并具有对相继开断事故的处理能力。断事故的处理能力。目前，目前，OPS-1已经发展成为系列化的预防控制与紧已经发展成为系列化的预防控制与紧急控制在线预决策系统，并与广域测量技术结合，

9、实急控制在线预决策系统，并与广域测量技术结合，实现了电力系统安全稳定的广域测量分析控制一体化。现了电力系统安全稳定的广域测量分析控制一体化。二、电力系统安全稳定控制装置新产品二、电力系统安全稳定控制装置新产品l装置的研制背景 随着特高压电网的逐步建设，随着特高压电网的逐步建设，“西电东送、西电东送、南北互供南北互供”格局的形成格局的形成,我国电网的结构将会发我国电网的结构将会发生很大变化，以特高压电网为骨干电网的安全稳生很大变化，以特高压电网为骨干电网的安全稳定特性将变得更加复杂。定特性将变得更加复杂。我国对特高压电网缺少运行管理经验我国对特高压电网缺少运行管理经验,更需更需要安全稳定控制系统

10、为其稳定运行提供保障。为要安全稳定控制系统为其稳定运行提供保障。为此，国家电网公司已把此，国家电网公司已把“1000kV1000kV级交流输电系统级交流输电系统稳定及控制技术的研究稳定及控制技术的研究”作为作为1000kV1000kV级交流输电级交流输电系统关键技术研究框架的重要课题。系统关键技术研究框架的重要课题。l SCS-500E 分布式区域型安全稳定控制装置分布式区域型安全稳定控制装置l1000kV级交流输电系统稳定及控制技术的研究特高压互联电网安全稳定协调防御及决策系特高压互联电网安全稳定协调防御及决策系统的研究与开发统的研究与开发适应特高压交流同步电网安全稳定控制措施适应特高压交流

11、同步电网安全稳定控制措施研究和装置开发研究和装置开发南瑞稳定所区域稳定装置平台南瑞稳定所区域稳定装置平台lFWK-300lSCS-500ESCS-500E基于基于32位单片机位单片机+DSP的分布式稳定控制装置，主要用于第二的分布式稳定控制装置，主要用于第二道防线的区域稳定控制系统。道防线的区域稳定控制系统。1999年开始开发，年开始开发，2001年在三峡左岸投入运行，年在三峡左岸投入运行，2006年中标年中标三峡右岸安控系统，已投入运行三峡右岸安控系统，已投入运行600多台套。多台套。满足特高压互联电网要求的新一代安全稳定控制平台满足特高压互联电网要求的新一代安全稳定控制平台正正在研发中（年

12、国家电网公司科技项目）。在研发中（年国家电网公司科技项目）。系统构架、信息采样、系统通讯、控制策略等方面均有所提系统构架、信息采样、系统通讯、控制策略等方面均有所提高和突破高和突破目前在广东、河南、安徽试运行目前在广东、河南、安徽试运行,2008年下半年年下半年投入市场。投入市场。SCS-500ESCS-500E稳定控制装置稳定控制装置SCS-500ESCS-500E稳定控制装置稳定控制装置SCS-500E SCS-500E 主要特点主要特点SCSSCS|500E500E主主主主要要要要特特特特点点点点分散式布置的主从式系统构架分散式布置的主从式系统构架全新的机箱结构全新的机箱结构高速高速DS

13、P,主频可达主频可达600M 32Mbps高速通讯模块高速通讯模块 高效的计算方法、可靠的判别原理高效的计算方法、可靠的判别原理装置级故障在线仿真装置级故障在线仿真在线决策无缝接口在线决策无缝接口SCS-500ESCS-500E的技术改进的技术改进合理的系统构架合理的系统构架 适合小室布置的分散式结构SCS-500ESCS-500E的技的技术改进术改进高速的信息处理能力、高速的信息处理能力、新的算法和判据新的算法和判据：采用专用的DSP(数字信号处理器)芯片或SoC（系统芯片）/SiP（系统封装）技术，提高信息处理能力。模拟量计算采用新的算法以及线路无故障跳闸等判据。高高速速、可可靠靠的的通通

14、讯能力讯能力：装置之间、装置内部采用高速通讯接口（专用光纤、LVDS、低电压差分传输）技术，速率达Mbps很很强强的的互互换换性性和和互互操操作作性性（IEC61850IEC61850）：考虑了IEC61850标准，具备与数字化变电站合并单元的接口具备与在线决策具备与在线决策系统的接口功能，系统的接口功能，能够实现具有优能够实现具有优化功能的自适应化功能的自适应稳定控制稳定控制提高装置可靠性的措施提高装置可靠性的措施提高装置可靠提高装置可靠性的措施性的措施硬件方面硬件方面：装置自检和闭锁措施（通讯、电源等）完全独立的启动回路开出回路的防误动提高抗干扰能力EMC软件方面软件方面：多重相关条件的判

15、断确认，即判别条件的冗余电气量或开关量应采用变化过程逻辑补充判断通通信信方方面面的的可可靠靠性措施性措施：报文的检错：如数字报文的CRC校验等命令报文的特殊编码识别通讯报文分类传送命令报文的连续多次确认方便可靠的装置配方便可靠的装置配置管理软件置管理软件：帮助用户下载定值、校验定值，查看事件记录和动作记录，可以用曲线图形的方式直观的显示数据变化情况。提供标准COMTRADE格式的数据记录。专用的频率测量模块常常用用的的传传统统方方法法捕捉器方式（快速捕捉器方式（快速,精度精度.HzHz）软件计算（速度慢，精度目前可以达到软件计算（速度慢，精度目前可以达到0.001Hz0.001Hz）SCS-5

16、00E采采用用方方法法CPLDCPLD上采用专用模块上采用专用模块,速度快速度快,精度高（精度高（0.005Hz 0.005Hz）装置可以提供频率记录分析功能模块，以便事后查装置可以提供频率记录分析功能模块，以便事后查阅频率变化及异常情况阅频率变化及异常情况辐射电磁场干辐射电磁场干扰：扰：场强 10V/m扫频 80MHz1GHz点频 80MHz、160MHz、450MHz、900MHz电压突降、短电压突降、短时中断和电压时中断和电压变化抗扰度变化抗扰度SCS-500ESCS-500E电磁兼容性电磁兼容性静电放电静电放电4 4级级：空气放电+15KV接触放电+8KVSCS-500ESCS-500E的电的电磁兼容性磁兼容性快速瞬变快速瞬变4 4级：级：电压 +4KV频率 2.5kHz浪涌（冲击）浪涌（冲击）抗扰度：抗扰度：共模 +4KV差模 +2KV1M1M脉冲群干扰脉冲群干扰(根据根据20062006年年7 7月月特高压交流试验特高压交流试验示范工程二次系统示范工程二次系统技术研讨会纪要技术研讨会纪要):):共模 2.5KV3KV差模 1KV1.5KV带触摸屏的人机交互带触摸屏的人机交互