试析电力系统的安全运行与调度管理

2022-09-12

随着社会经济的发展, 科学技术的进步及人民生活水平的不断提高, 人们对电力的需求和依赖性越来越大, 对安全稳定供电的要求越来越强。然而, 由于受到电力系统自身原因和外部干扰的影响, 电网事故时有发生, 这不但使电力经营企业的经济效益受到损失, 而且对电力用户和整个社会都将造成严重的影响。

1 电力系统安全运行的影响因素

影响电力系统安全性的因素很多, 对于组成现代电力系统的基础设施而言, 可分为内部因素和外部因素。

1.1 内部因素

(1) 电力系统主要元件故障:发电机、变压器、输电线故障。

(2) 控制和保护系统故障:保护继电器的隐性故障、断路器误动作、控制故障或误操作等。

(3) 计算机软、硬件系统故障。

(4) 信息、通信系统故障:与EMS系统失去通信、不能进行自动控制和保护、信息系统的故障 (造成信息的缺损或者得到的信息不可靠) 或拥塞、外部侵入信息/通信系统 (如黑客的入侵) 。

(5) 电力市场竞争环境的因素:电力市场中各参与者间的竞争与不协调, 在更换旧的控制和保护系统或发电装置上缺少主动性。

(6) 电力系统不稳定:静态/暂态/电压/振荡/频率不稳定等。

1.2 外部因素

(1) 自然灾害和气候因素:地震、冰雹、雷雨、风暴、洪水、热浪、森林火灾等

(2) 人为因素:操作人员误操作, 控制和保护系统设置错误、蓄意破坏。

面对如此诸多的电力系统安全运行的影响因素, 如何防范就需要我们从各个方面入手, 加强电网建设, 降低事故概率;加强电力系统监控和管理;加强与电力系统安全紧密相关的基础研究, 如调度自动化 (SCADA/EMS) 、配电网自动化系统 (DA) 和变电站综合自动化系统 (SA) , 电力市场技术支持系统等;研究自然灾害和人为破坏 (包括战争和恐怖活动) 对电力系统安全运行的影响。而作为一个特殊的行业, 电网设备的健康水平较低, 潜在的不安全因素很多, 一旦事故发生后, 如何及时处理, 限制其影响范围, 把影响降到最小, 就需要有一套严谨的管理模式, 使系统运行协调统一。同时电能的产、供、销是瞬间同时完成的, 系统内的发、供、用电有着紧密的、平衡的关系, 没有统一的调度管理, 不可能维持电能的正常生产和电力系统的安全、稳定运行。

2 调度管理在电力系统安全运行中的重要性

电力系统的互联使得在广阔的地域内进行资源的优化配置, 互通有无, 相互支援成为可能。但是, 在紧密相连的互联电力系统中, 一个局部故障能迅速向全系统传播, 会导致大面积停电。所以在事故处理上, 要求反应迅速, 高效统一。在一个互联电力系统的某一部分出现故障后, 互联电力系统的其他部分在故障波及以前往往还不知道事故的发生。这样极易造成恶性循环, 连锁反应。虽然与国外电网相比, 我们起步较晚, 电网的网架结构还不够紧密, 电网也不够强大, 但我们已经实现了跨省跨地区的连网。所以, 在一个互联的电力系统中, 统一电网管理、统一电网调度、建立完善的安全运行机制是保证电力系统安全可靠运行的重要条件。

3 电力系统的调度管理模式

我国《电力法》第三章第二十一条规定, “电网运行实行统一调度、分级管理。任何单位和个人不得非法干预电网调度”。根据《电网调度管理条例》的规定, 我国已初步形成了由国调、网调、省调、地调、县调组成的全国五级电网调度系统, 调度机构的设置和层级划分原则已经由法律予以规定。国调是我国电网最高运行指挥机构, 跨省电网内设有四级调度机构, 独立省电网内设有三级调度。这种设置是我国电网调度实践的科学总结, 是一套被实践的行之有效的管理模式。可以说, 没有统一的调度管理, 电力系统就如同一盘散沙, 何谈安全运行。

统一调度、分级管理是电网调度的基本原则, 《电网调度管理规程》明确规定, “值班调度员为电网事故处理的指挥者, 并对事故处理的正确性和迅速性负责”。事故处理的主要任务是: (1) 迅速限制事故发展, 消除事故根源, 并解除对人身和设备安全的威胁; (2) 用一切可能的方法保持电网稳定运行; (3) 尽快对已停电的用户和设备恢复送电; (4) 尽快使电网运行方式恢复正常。试想, 如果我们的电网出现类似于“8·14”美加大停电所遇到的情况时, 依据调度管理规程, 首先对电力出力和负荷严重不平衡的地区实施事故拉路, 将重潮流的输电线路的潮流控制下来, 从而避免更多的线路过极限而发生掉闸。以牺牲部分用户的供电可靠性而保证电网的安全, 不发生全网停电的重大事故, 这样也可以尽快给停电的用户恢复供电, 减少停电时间, 避免更大、更严重的事故发生。

4 电力机制改革与电网发展的内在要求

目前我国正在推行电力体制改革, 厂网分开, 组建独立发电公司, 在电力行业内引入市场竞争机制, 打破垄断, 实行竞价上网。在新形势下, 如何搞好厂网协调, 保证电网的安全稳定运行就显得尤为重要。诚然, 采取各种措施, 内部挖潜, 降低生产成本, 保证自己的竞争力, 事在必行, 但问题是这种努力是否会影响到电网的安全运行水平。我国电力体制改革刚刚开始, 违反统一调度的问题还没有出现或者并不明显, 但这并不等于矛盾就不存在。同时, 在“西电东送, 南北互供, 全国联网”的方针指导下, 随着500k V网络结构的加强, 最终将实现全国联网的目标。大电网在带来联网效益的同时, 也使发生大的电网事故的风险增加了。除了从技术措施上加以防范外, 同时应加强电网的安全管理机制, 主动、有效地防范事故的发生。

近年来, 随着国民经济的快速增长, 全国范围内不同程度地出现拉闸限电现象, 社会电力的需求空前高涨。在这种用电紧张的时刻, 往往容易发生大的电网事故。上个世纪70年代末期, 法国大停电正是因为系统在负荷高峰时备用不足, 调度员切除负荷不够果断, 导致与邻国的联络线过载跳闸, 无功电力不足, 系统电压崩溃所致。在这种形势下, 保证电网安全的问题更加突出, 首先要赋予调度部门足够的权限, 保证其能够根据系统运行情况, 下达拉路限电指令, 同时要保证下级调度部门不折不扣的执行上级调度部门的调度命令, 要做到这两点, 前提是必须贯彻统一调度的原则。

5 结语

电力行业有其固有的规律, 随着改革的推进, 体制在变, 观念在更新, 可电力生产的特性不会变, 保证电网安全稳定运行的目标不会变。随着现代电网的发展和电网自身的完善, 电力设备异常及小事故对整个电网构成威胁的可能性越来越小, 可能导致电网发生解列、崩溃及大停电事故的因素都是复合性的, 而如何将事故迅速消除、将影响减小到最低, 统一的调度管理是最重要的因素, 调度只有不断提高自身的管理水平, 加强对电网运行的掌握, 才能有效保障电力系统的安全、稳定和经济运行。

摘要：分析了影响电力系统安全运行的因素, 提出了调度管理的重要性, 进而简要介绍了我国电力系统的调度管理模式, 结合电力系统体制改革的新形式强调了坚持统一调度原则的重要性。

关键词：电力系统,安全运行,电网管理,统一调度