智能电网第三道防线建设

第39卷第3期2011年3

月

Vol．39No．3

Mar．2011智能电网第三道防线建设

刘福锁，杨卫东，徐泰山，方勇杰

（国网电力科学研究院，南京210003）

摘要：传统第三道防线的设置难以适应各种运行方式的需求，在分析了传统第三道防线中失步解列和低频低压减载欠缺的基础上，根据智能电网的建设是个长期过程的特点，建议采取“离线后备、实时优化”的方法，逐步建设智能的第三道防线。根据该建设思路详细设计了失步解列和低频低压减载配置方案。

关键词：智能电网；第三道防线；失步解列；低频低压减载；协调优化

作者简介：刘福锁（1981-），男，硕士，工程师，主要研究方向为电力系统安全稳定分析与控制。

中图分类号：TM73文献标志码：A文章编号：1001-9529（2011）03-0391-04

Construction of the Third Line of Defence for Smart Grid

LIU Fu-suo，YANG Wei-dong，XU Tai-shan，FANG Yong-jie

（State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing210003，China）

Abstract：The traditional third line of defence could not adapt to various operation modes of power grid．Based on the analysis of such traditional problems as out-of-step splitting and low-frequency and low-voltage load shedding，this pa-per proposes the strategy to construct the third line of defence for smart grid，"Offline backup and online optimiza-tion．"Finally the configuration scheme is carefully designed for the problems of out-of-step splitting and low-frequen-cy and low-voltage load shedding．

Key words：smart grid；the third line of defence；out-of-step splitting；low-frequency and low-voltage load shedding；coordination and optimization

电力系统第三道防线主要包括失步解列、低频减载（UFLS）和低压减载（UVLS）等。其主要作用是弥补第一道防线和第二道防线的欠控或拒动造成的风险，避免严重故障下发生大停电。

近年来，对第三道防线的研究已取得了大量的研究成果。已从单独对失步解列、UFLS和UV-LS进行研究，拓展到研究各功能间的协调优化以及三道防线间的协调优化［1］。

进入21世纪以来，美国电力科学研究院、美国能源部和欧盟委员会等组织纷纷提出了各自智能电网的设想和研究框架。国网公司在2009年特高压输电技术国际会议上提出了加快中国智能电网建设的构想。建设智能电网，对电网安全稳定第三道防线也提出了更高需求。本文结合智能电网建设对第三道防线的需求，探讨了第三道防线的建设思路，并设计了失步解列和低频低压减载配置方案。

1智能电网的内涵

目前，对智能电网还没有统一的定义。国家电网公司对智能电网内涵的定义［2］是：智能电网是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流和业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放和友好互动的现代化电网。

统一坚强智能电网的内涵几乎包含了所有现阶段认知范围内的美好愿景，必然要经历一个长期的科研和工程实践过程。随着科学技术的发展和人类认知的累积，智能电网的含义必然会向更高等级延伸。

智能电网的本质内涵是在实现安全可靠的供电的基础上实现各种利益最大化。而电网安全稳定运行是重中之重，智能电网建设的一项重要任务便是建立包括第三道防线在内的综合防御体系。

2面向智能电网的第三道防线建设需求电网安全稳定第三道防线传统的配置方法

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是：通过离线仿真分析，考虑过各种可能的典型工

况，研究系统存在的潜在问题，配置相应的失步解列、UFLS 和UVLS 等。传统方法存在以下两点不足：

（1）第三道防线控制策略定值整定好后，在很长的一段时间内（通常1 2a ）均保持不变。研究配置方案时，不可能穷尽所有方式，难以适应各种可能出现的运行方式。

（2）传统第三道防线只基于离线信息，难以适应具有复杂稳定特性的大电网。如何捕捉振荡过程中振荡中心的偏移、如何识别造成低频低压的事故原因，进而采取优化的控制措施，以最小代价保证电网安全运行等。

智能电网最基本最突出的特点之一是其自愈能力，包含防御和恢复两层含义。智能电网的建设和发展对安全稳定防御的第三道防线提出了更高的要求，第三道防线策略必须适应各种运行方式，满足具有复杂大电网特性的安全稳定需求，实现多目标的协调优化。

3智能第三道防线建设

3．1“离线策略做后备、实时协调优化”的设计方案

理想的第三道防线应基于广域监测和信息的

实时传递，通过在线实时分析，考虑多种约束，制定优化控制措施，实时执行。但由于现阶段技术条件的限制，还难以实现理想的第三道防线，因此，需逐步建设一个具有自适应能力的第三道防线。

在现阶段，采取“实时优化，离线后备”的建设方案不失为一个较好的第三道防线控制方案。离线后备指的是根据传统方法，对存在安全稳定

问题的区域配置失步解列、

UFLS 和UVLS 等；实时优化指根据广域信息，通过数据挖掘，考虑各种

约束，通过对离线策略进行修正，制订符合当前方式（或短期运行方式的）实际的控制策略。当由于某些原因导致基于广域信息的控制策略异常或通信中断时，仍可按离线整定的策略进行控制，并将其作为智能第三道防线的基本和后备配置。3．2

UFLS 和UVLS 方案设计

低频低压减载主要根据系统响应切除部分负荷来维持电网安全稳定运行。随着220kV 电网

分片分区运行，

局部地区最大功率缺额可达到50%以上，传统方法有时很难设计出满足所有功率缺额下合理的减载方案。即使能设计出满足最大功率缺额的减载方案，由于要考虑大功率缺额时，阻止频率快速跌落，通常需在前几轮配置较大的减载量，但这会导致在小功率缺额工况下过切。

智能低频低压减载的设计方案如图1所示

：

图1智能UFLS 和UVLS 设计方案

（1）全局分析系统根据全局安全需求，协调各区域间的策略调整，向区域控制系统下发控制总量。

（2）区域分析系统根据全局分析的指令以及区域安全需求，生成基于离线策略的修正控制量。（3）由于实时分析可对离线策略进行修订，使得在研究离线策略时，可适当放低对大功率缺额方式下的适应性。对可能出现的极端运行方

式，通过在线追加控制量，保证系统的安全稳定运行。

由于该方案引入了广域信息，可在控制中心通过对系统信息的数据挖掘，判断出系统的最薄弱区域，并对其实现优化控制，一次控制后电网运行状况可实时传递到控制中心，实现闭环反馈控制。

3．3失步解列方案设计

传统的失步解列装置通常配置在联络断面上，当系统失步后，解列电网，防止事故的扩大。当振荡中心落在其他断面时，传统方法将无能为力，如发生误动，还将更加恶化系统的安全稳定特性。3．3．1

面临的迫切问题目前，在失步解列控制技术研究中，有以下4

个问题迫切需要解决：

（1）振荡中心转移对电网的影响及其对策；（2）振荡中心落在非预定解列断面时的控制方案；

（3）主动解列技术；