曹晓梅，陈 熙

(1.国网江苏省电力公司海安县供电公司，江苏 南通 226600; 2.南京师范大学，江苏 南京 210000)

分布式安全稳定控制装置的应用

曹晓梅1，陈 熙2

(1.国网江苏省电力公司海安县供电公司，江苏 南通 226600; 2.南京师范大学，江苏 南京 210000)

介绍了分布式安全稳定控制装置的基本原理和控制策略，结合实例阐述了具体的系统配置方案与控制策略的设置。结果表明，合理的控制策略可以有效提高安全稳定控制装置的运行可靠性，确保信号采集的正确性，进而保障电网安全、稳定地运行。

安稳装置；控制策略；通道配置；稳控策略

0 引言

近年来，为了优化能源结构、推动节能减排，实现经济可持续发展，国家大力推广特高压骨干电网以及光伏电源建设，我国的电网结构因此发生了很大变化。因多个区域电网的联系加强，一旦特高压骨干电网发生故障，将波及多个区域电网，增加了电网稳定特性的复杂度。

安全稳定控制装置(以下简称“安稳装置”)是能够快速切除系统故障、确保系统稳定运行的装置。电力系统发生短路或异常运行称为电力系统的一次事故，而把可能导致电力系统失步的称为二次事故。为了防止二次事故产生的严重后果，必须装设安稳装置。当电网受到大扰动而出现紧急状态时，安稳装置能够迅速执行紧急控制措施，维持系统功角稳定、电压稳定和频率稳定，使系统恢复到正常运行状态。装设安稳装置是提高电力系统稳定性、防范电网稳定事故、防止大面积停电事故的有效措施，目前已广泛应用在全国各级电网和电厂。

1 分布式安稳装置基本原理

分布式安稳装置是在多年研制开发安稳装置经验的基础上，为了满足特高压互联电网稳定运行要求而研发的新一代安稳装置。分布式安稳装置既可用于特高压电网的稳定控制和大区互联电网的安全稳定控制，又可适用于区域电网和单个厂站的稳定控制，满足电力系统安全稳定控制的需要，提高对电网的驾驭能力。

分布式安稳装置要采集交流电流、交流电压等模拟量信息和开关、刀闸等位置信号以及保护跳闸信号；并且为实现协调控制，还需要采集异地的线路、元件、装置等运行信息，通过采集的信息自动识别电网当前的运行方式。当系统故障时，根据判断出的故障类型(包括远方送来的故障信息)、事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮流大小，查找存放在装置内的预先经离线稳定分析制定的控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量，如切机、切负荷、解列、直流功率紧急调制、调机组出力、投切电抗器/电容器等。

2 安稳装置控制策略

以某供电公司辖区内110 kV光伏电站并网为例，对安稳装置控制策略进行具体分析研究。各个变电站均采用SCS-500E型安稳控制装置，通过通信设备联络、多套装置相互配合，组成分布式安稳控制系统，实现对该区域电网的稳定控制。其一次主接线如图1所示。

2.1 安稳控制系统一次主接线运行方式

220 kV仲洋变1/2号主变分列运行供110 kV正、副母线，110 kV仲戚Ⅰ/Ⅱ线分供戚庄变110 kV正、副母线，110 kV戚坝线/戚港线分供老坝港变110 kVⅠ/Ⅱ段母线，110 kV海东光伏经过110 kV港海线上老坝港变110 kVⅠ段母线与系统并列，110 kV建海光伏经过110 kV港建线上老坝港变110 kVⅡ段母线与系统并列。

图1 一次主接线

2.2 通道配置及通道数据交换

结合安稳装置的基本原理及图1可以看出，系统一次接线方式复杂，运行方式灵活多变，这给制定切实有效的控制策略带来一定难度。为了能正确、及时地传输各类信息，自动识别电网运行方式，通过研究分析，安稳系统对通道进行了配置，并采取了通道数据交换。通道配置如图2所示，通道数据的交换方式如图3所示。

图2 通道配置示意

该区域安全稳定控制系统控制策略表总的配置原则，就是防止110 kV海东光伏(建海光伏)电站孤岛运行。当光伏电站并网通道上的某一断路器跳闸后，若安稳装置判断海东光伏(建海光伏)电站为孤岛运行时，则向海东光伏(建海光伏)电站端的安稳装置发送跳闸命令，由其跳开海东光伏(建海光伏)电站110kV高压侧开关。当仲洋变701开关跳开后，稳控策略应能自动识别跳开海东光伏或建海光伏，或者同时跳开。该区域安全稳定控制系统控制策略表的难点就在于任一通道受阻后，稳控策略如何能自动识别跳开海东光伏还是建海光伏，或者两者都跳。

2.3 控制策略表信息

根据总的配置原则，系统控制策略表采集了如下信息。

(1) 仲洋变侧。电气量输入：2台主变中压侧三相电压和三相电流；开关量输入：仲戚Ⅰ/Ⅱ线HWJ和正、副母刀闸位置信号，2台主变中压侧HWJ和正、副母刀闸位置信号，母联开关HWJ；输出：本地输出无。

(2) 戚庄变侧。电气量输入：仲戚Ⅰ/Ⅱ线三相电压和三相电流；开关量输入：仲戚Ⅰ/Ⅱ线HWJ和正、副母刀闸位置信号，戚坝线/戚港线HWJ和正、副母刀闸位置信号，母联开关HWJ；输出：本地输出无。

(3) 老坝港变侧。电气量输入：戚坝线/戚港线、港建线/港海线三相电压和三相电流；开关量输入：戚坝线/戚港线、港建线/港海线HWJ，分段开关HWJ；输出：本地输出无。

图3 稳定控制系统通道数据交换示意

(4) 建海光伏侧。电气量输入：港建线三相电压和三相电流；开关量输入：港建线HWJ；输出：跳港建线开关出口。

(5) 海东光伏侧。电气量输入：港海线三相电压和三相电流；开关量输入：港海线HWJ；输出：跳港海线开关出口。

根据上述采集的信息以及预先经离线稳定分析制定的控制策略表，安全稳定系统就能自动判别仲洋变、戚庄变110 kV母线的结排方式，以及并网通道上相关断路器的分、合闸状态。

3 实例说明及分析

若判断出光伏电站接入系统的并网通道上有某一断路器处在分闸位置(使得该光伏电站所有并网通道全部断开)，则可得出该光伏电站将孤岛运行的结论，如此，装置发出将光伏电站解列的跳闸命令。现取以下2个实例予以说明。

3.1 实例1方式

老坝港变110 kV分段开关打开；戚庄变110 kV母联打开，戚坝线和仲戚Ⅱ线挂一段母线，戚坝线和仲戚线挂另一段母线；仲洋变110 kV母联打开，仲戚Ⅰ线和2号主变中压侧挂一段母线，仲戚Ⅱ线和1号主变中压侧挂一段母线，实例1的运行方式如图4所示。

图4 实例1运行方式

根据挂母线的情况，戚庄变侧稳控装置判别出戚坝线和仲戚Ⅱ线属于同一串，戚港线和仲戚Ⅰ线属于同一串。仲洋变判别出仲戚Ⅰ线和2号主变中压侧属于同一串，仲戚Ⅱ线和1号主变中压侧属于同一串。

当仲洋变装置判出1号主变中压侧跳闸，则同时判定同串元件仲戚Ⅱ线输出通道受阻，并将此信息发送给戚庄变。戚庄变收到仲戚Ⅱ线输出通道受阻的信息，则同时判定同串元件戚坝线输出通道受阻，并将此信息发送给老坝港变。老坝港变收到戚坝线输出通道受阻的信息，执行本地该方式下的策略，切除海东光伏。

当仲洋变装置判出2号主变中压侧跳闸，则同时判定同串元件仲戚Ⅰ线输出通道受阻，并将此信息发送给戚庄变。戚庄变收到仲戚Ⅰ线输出通道受阻的信息，则同时判定同串元件戚港线输出通道受阻，并将此信息发送给老坝港变。老坝港变收到戚港线输出通道受阻的信息，执行本地该方式下的策略，切除建海光伏。

3.2 实例2方式

老坝港变110 kV分段开关闭合；戚庄变110 kV母联打开，戚坝线和仲戚双线挂一段母线，戚港停运；仲洋变110 kV母联打开，仲戚Ⅰ/Ⅱ线和1号主变中压侧挂一段母线，2号主变中压侧单挂另一段母线，实例2的运行方式如图5所示。

图5 实例2运行方式

根据挂母线的情况，戚庄变装置判别出戚坝线和仲戚Ⅰ/Ⅱ线属于同一串。仲洋变判别出仲戚Ⅰ/Ⅱ线和1号主变中压侧属于同一串，2号主变中压侧与仲戚Ⅰ/Ⅱ线没有任何联系。

当仲洋变装置判出1号主变中压侧跳闸，则同时判定同串元件仲戚Ⅰ/Ⅱ线输出通道受阻，并将此信息发送给戚庄变。戚庄变收到仲戚Ⅰ/Ⅱ线输出通道受阻的信息，则同时判定同串元件戚坝线输出通道受阻，并将此信息发送给老坝港变。老坝港变收到戚坝线输出通道受阻的信息，执行本地方式下的策略，切除建海光伏和海东光伏。

当仲洋变装置判出2号主变中压侧跳闸，则同时判定没有仲戚Ⅰ/Ⅱ线输出通道受阻，不向戚庄变发送任何信息，装置决策到此结束。

3.3 实例分析

由上述实例可以看出，任一运行方式下的判别均遵循上述原理，安稳装置均能正确识别。因仲洋变、戚庄变110 kV为双母线接线方式，为确保正、副刀闸位置采集信号的可靠，后期试验调试过程中，在仲洋变、戚庄变侧增加了所有正、副母刀闸位置采集的强制压板、检修压板及刀闸位置异常的告警信号，有效确保信号采集的正确性，提高安稳装置的可靠运行水平。

4 结束语

电力市场结构改革增加了电力系统稳定性控制的难度，要充分发挥特高压电网以及光伏电源的优势，需要更先进可靠的安全稳定系统，对稳定控制技术和控制策略也提出了更高的要求。

通过对分布式安稳装置控制策略的分析研究，合理地配置信息通道与正确地制定控制策略，能有效确保安稳装置信号采集的正确性，提高安稳装置运行的可靠性水平，从而为电网安全稳定运行提供有力的保障。

2016-03-06；

2016-06-06。

曹晓梅(1980-)，女，工程师，主要从事继电保护专业管理工作，email：544213477@qq.com。

陈 熙(1994-)，男，本科在读，主要学习有关电气工程及自动化的课程。