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摘 要本文分析了破坏系统稳定运行的因素，事故发展过程的规律，并指出在技术上采取行之有效的措施和在管理上做到精细化，提高系统运行的稳定性。
关键词电力系统；稳定性；电网结构；自动装置
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)052-0115-01
电力系统内出现大干扰的原因是多种多样的，归纳起来大致有以下3类：一是负荷的突然变化，例如切除或投人大容量的用电设备；二是切除或投入电力系统的某些大型元件，例如发电机组、变压器、输电线路等；三是电力系统内发生短路故障。在上述3类情况中，短路故障是最危险的，所以主要应考虑这种情况。对于中性点直接接地的系统，要考虑以下几种短路情况：单相接地短路；两相短路；两相接地短路；三相短路。针对事故起因和发展的特点，为提高电网安全运行水平，应从以下几个方面考虑。
1电网结构的合理性
电力系统是根据电源和负荷的增长逐步发展起来的，必然有一个从简单到复杂、从不完善到完善的过程，所以出现了一些不可靠和不合理的电网结构。因此，在事故情况下容易使电力系统失去稳定，导致严重的大面积停电后果。所以根据规定的可靠性准则，从确保电力系统安全性和经济性出发，考虑电力系统的现状和发展，使其具有合理的电源配置和电力系统结构、完备的技术和措施以及良好的技术和经济性能，保证在各种预期的运行方式和事故情况下，电力系统均能安全稳定运行。
1.1加强受端系统结构
受端系统的最高等级电压的主干电网应及早形成。加强受端的主干电网，特别是220kV及以上电压电网的联系，一方面缩短电气距离，减少受端系统等值电源的阻抗，并使之有足够的转动惯量；另一方面，改善受端系统内部的网络结构，提高受端系统运行的灵活性和可靠性以及抗事故的能力。这样，使受端系统在其他外部发生故障或振荡时能维持足够高的电压，同时使受端系统中所有同步电机在任何情况下都成为一个同步运行的整体，以保证受端系统安全供电。
1.2电源的合理接入
一定规模的发电厂应根据发电厂的规划单机容量、送电距离和送电容量以及其在电力系统中的地位和作用，直接接入相应一级的电网。一般可按分区的原则将电源接入主电力系统。而且在考虑电网结构时，要注意分散外接电源，以避免在严重事故情况下因负荷转移而使事故连锁扩大。所以，每个输送到受端系统的电源支路的传输功率与系统总功率比重不能过大。
1.3合理选择送端系统结构
合理选择送端系统结构主要是加强发电厂和地区电网的联系和多个发电厂间的联系。
1）为了简化电力系统的结构，提高电力系统稳定水平，节约投资，主力发电厂可不设高压母线，采用发电机—变压器—线路串联的单元式接线直接接入枢纽变电所，这是分散电源的一种形式。这样即使短路发生在一个单元的发电机母线侧，也不会影响到其他单元。2）应该避免几组送电线路在电源侧互联。3）在电力系统中应避免大环网或高低压电磁环网向负荷中心送电。
1.4合理的有功功率备用容量
电力系统运行的特点之一是电能不能大量地、廉价地储存。在任何瞬间，发电机发出的功率等于此时系统综合负荷与各元件功率损耗之和。电力系统运行可靠性要求在电力系统中各发电厂有足够的有功功率备用，以保持电力系统长期在额定功率下运行。有功功率的备用包括负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量。
1.5合理的无功功率容量及备用
电力系统中无功功率不足时，会引起系电压的下降，无功功率严重不足时，会引起系统电压的稳定性遭到破坏。
无功电源的分布要合理，应做到就地平衡。一方面应避免无功功率的长距离交换，另一方面不允许最大负荷时有地区间不平衡的现象。无功功率的平衡不仅要考虑系统总的无功功率的平衡，而且还要考虑到分地区的无功功率的平衡。
为了防止电压崩溃，应考虑系统有足够的无功功率容量及备用，以保证电力系统各枢纽点电压在正常和事故后均能满足运行的需要。无功功率备用容量一般为无功负荷的7％～8％，通常将无功备用容量放在发电厂内。
2继电保护和自动装置对电力系统稳定的作用
1）快速遮断。在电力系统中发生故障等扰动时，快速开关在1～2个周期内把故障点快速断开，可以抑制发电机的加速，从而提高电力系统的暂态稳定性。2）快速切机及解列。由于短路故障或输电线路断开而造成大负荷损失时，为了不使发电机加速而失去暂态稳定性，可以迅速切除一部分送端的发电机组，通常采用在输电线路断路器断开时连锁切机的办法，使其余机组输入功率和输出功率尽可能平衡，以抑制发电机转子的加速，使暂态稳定性得以提高。3）自动重合闸。由于电力系统的故障，特别是高电压等级的输电线路，绝大多数是瞬时性的故障，电力系统采用自动重合闸装置，在故障发生后，由继电保护装置启动断路器跳闸，将故障线路切除，待故障消除后，再自动将线路投入运行，以提高供电的可靠性。4）采用制动装置。①电气制动。所谓电气制动，就是当系统发生故障、发电机的输出功率急剧减小、发电机功率过剩而加速时，迅速投入自动电阻，额外消耗发电机的有功功率，以抑制发电机组加速，提高电力系统的暂态稳定。②机械制动。电气制动是增大发电机的电磁功率、间接地实现制动来提高电力系统的暂态稳定性。而机械制动则是直接在发电机组的转轴上施加制动力矩、抵消机组的机械功率来提高系统的暂态稳定性。5）自动调节励磁控制。在系统发生故障或干扰时，快速励磁控制系统迅速捕捉到发电机端电压等的变化信息，并对之加以控制，这样来抑制发电机相位角的摇摆，提高系统稳定性。自动调节励磁装置的投资在整个系统投资中占的比重虽小，但作用巨大。6）切负荷。在受端系统发生功率亏缺时，切除部分负荷是维持系统稳定、防止频率崩溃的重要措施。一般采用按频率减负荷装置（低频减载）。
3加强稳定管理
稳定工作是一种综合性的工作，它不仅是运行部门的工作，也与发电、输电、变电、继电保护、通信、自动化等多种专业有着紧密联系，稳定工作贯穿在电网规划、系统设计、设备制造及基建施工直至运行调度的全过程。稳定运行管理工作的主要内容是：组织好稳定工作专业讨论，交流管理经验，研究稳定问题，制定或修改有关规章制度；组织并进行稳定计算，以便及时发现新问题，掌握电网的新特点，及时提供保稳定的措施；加强继电保护和自动装置的专业管理；制定并落实稳定措施。
4建立最后一道防线
为了防止大面积停电，我们必须建立好安全稳定的最后一道防线。在系统设计和运行中，必须考虑电力系统发生稳定破坏的因素，并采取相应的预防措施，使其对电力系统的影响最小，关键是要考虑最坏的情况，这是一个根本性的战略措施。事先有了防范措施，就可能使电力系统避免走向崩溃瓦解。建立应付失去稳定性的措施，是保证电力系统安全稳定运行的最后一道防线。现代电力系统的稳定措施越来越受到重视，发生稳定破坏的次数日趋减少，但稳定破坏的后果越来越严重，所以建立最后一道防线的意义也更为重大。
5结束语
通过采用以上介绍的安全运行举措，可以在一定程度上提高电力系统的安全稳定运行水平，减少出现事故的几率，并在出现事故后，能够依靠电网本身的抗干扰能力、继电保护和自动装置的正确动作以及运行人员的控制和操作，使事故得到及时处理。尽量缩小事故的范围及其所带来的影响和损失，并在事故后尽快平稳地恢复供电。
作者简介
李峰（1976—），男，工程师，长期从事电网运行、规划工作。
关键词电力系统；稳定性；电网结构；自动装置
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)052-0115-01
电力系统内出现大干扰的原因是多种多样的，归纳起来大致有以下3类：一是负荷的突然变化，例如切除或投人大容量的用电设备；二是切除或投入电力系统的某些大型元件，例如发电机组、变压器、输电线路等；三是电力系统内发生短路故障。在上述3类情况中，短路故障是最危险的，所以主要应考虑这种情况。对于中性点直接接地的系统，要考虑以下几种短路情况：单相接地短路；两相短路；两相接地短路；三相短路。针对事故起因和发展的特点，为提高电网安全运行水平，应从以下几个方面考虑。
1电网结构的合理性
电力系统是根据电源和负荷的增长逐步发展起来的，必然有一个从简单到复杂、从不完善到完善的过程，所以出现了一些不可靠和不合理的电网结构。因此，在事故情况下容易使电力系统失去稳定，导致严重的大面积停电后果。所以根据规定的可靠性准则，从确保电力系统安全性和经济性出发，考虑电力系统的现状和发展，使其具有合理的电源配置和电力系统结构、完备的技术和措施以及良好的技术和经济性能，保证在各种预期的运行方式和事故情况下，电力系统均能安全稳定运行。
1.1加强受端系统结构
受端系统的最高等级电压的主干电网应及早形成。加强受端的主干电网，特别是220kV及以上电压电网的联系，一方面缩短电气距离，减少受端系统等值电源的阻抗，并使之有足够的转动惯量；另一方面，改善受端系统内部的网络结构，提高受端系统运行的灵活性和可靠性以及抗事故的能力。这样，使受端系统在其他外部发生故障或振荡时能维持足够高的电压，同时使受端系统中所有同步电机在任何情况下都成为一个同步运行的整体，以保证受端系统安全供电。
1.2电源的合理接入
一定规模的发电厂应根据发电厂的规划单机容量、送电距离和送电容量以及其在电力系统中的地位和作用，直接接入相应一级的电网。一般可按分区的原则将电源接入主电力系统。而且在考虑电网结构时，要注意分散外接电源，以避免在严重事故情况下因负荷转移而使事故连锁扩大。所以，每个输送到受端系统的电源支路的传输功率与系统总功率比重不能过大。
1.3合理选择送端系统结构
合理选择送端系统结构主要是加强发电厂和地区电网的联系和多个发电厂间的联系。
1）为了简化电力系统的结构，提高电力系统稳定水平，节约投资，主力发电厂可不设高压母线，采用发电机—变压器—线路串联的单元式接线直接接入枢纽变电所，这是分散电源的一种形式。这样即使短路发生在一个单元的发电机母线侧，也不会影响到其他单元。2）应该避免几组送电线路在电源侧互联。3）在电力系统中应避免大环网或高低压电磁环网向负荷中心送电。
1.4合理的有功功率备用容量
电力系统运行的特点之一是电能不能大量地、廉价地储存。在任何瞬间，发电机发出的功率等于此时系统综合负荷与各元件功率损耗之和。电力系统运行可靠性要求在电力系统中各发电厂有足够的有功功率备用，以保持电力系统长期在额定功率下运行。有功功率的备用包括负荷备用容量、事故备用容量、检修备用容量。
1.5合理的无功功率容量及备用
电力系统中无功功率不足时，会引起系电压的下降，无功功率严重不足时，会引起系统电压的稳定性遭到破坏。
无功电源的分布要合理，应做到就地平衡。一方面应避免无功功率的长距离交换，另一方面不允许最大负荷时有地区间不平衡的现象。无功功率的平衡不仅要考虑系统总的无功功率的平衡，而且还要考虑到分地区的无功功率的平衡。
为了防止电压崩溃，应考虑系统有足够的无功功率容量及备用，以保证电力系统各枢纽点电压在正常和事故后均能满足运行的需要。无功功率备用容量一般为无功负荷的7％～8％，通常将无功备用容量放在发电厂内。
2继电保护和自动装置对电力系统稳定的作用
1）快速遮断。在电力系统中发生故障等扰动时，快速开关在1～2个周期内把故障点快速断开，可以抑制发电机的加速，从而提高电力系统的暂态稳定性。2）快速切机及解列。由于短路故障或输电线路断开而造成大负荷损失时，为了不使发电机加速而失去暂态稳定性，可以迅速切除一部分送端的发电机组，通常采用在输电线路断路器断开时连锁切机的办法，使其余机组输入功率和输出功率尽可能平衡，以抑制发电机转子的加速，使暂态稳定性得以提高。3）自动重合闸。由于电力系统的故障，特别是高电压等级的输电线路，绝大多数是瞬时性的故障，电力系统采用自动重合闸装置，在故障发生后，由继电保护装置启动断路器跳闸，将故障线路切除，待故障消除后，再自动将线路投入运行，以提高供电的可靠性。4）采用制动装置。①电气制动。所谓电气制动，就是当系统发生故障、发电机的输出功率急剧减小、发电机功率过剩而加速时，迅速投入自动电阻，额外消耗发电机的有功功率，以抑制发电机组加速，提高电力系统的暂态稳定。②机械制动。电气制动是增大发电机的电磁功率、间接地实现制动来提高电力系统的暂态稳定性。而机械制动则是直接在发电机组的转轴上施加制动力矩、抵消机组的机械功率来提高系统的暂态稳定性。5）自动调节励磁控制。在系统发生故障或干扰时，快速励磁控制系统迅速捕捉到发电机端电压等的变化信息，并对之加以控制，这样来抑制发电机相位角的摇摆，提高系统稳定性。自动调节励磁装置的投资在整个系统投资中占的比重虽小，但作用巨大。6）切负荷。在受端系统发生功率亏缺时，切除部分负荷是维持系统稳定、防止频率崩溃的重要措施。一般采用按频率减负荷装置（低频减载）。
3加强稳定管理
稳定工作是一种综合性的工作，它不仅是运行部门的工作，也与发电、输电、变电、继电保护、通信、自动化等多种专业有着紧密联系，稳定工作贯穿在电网规划、系统设计、设备制造及基建施工直至运行调度的全过程。稳定运行管理工作的主要内容是：组织好稳定工作专业讨论，交流管理经验，研究稳定问题，制定或修改有关规章制度；组织并进行稳定计算，以便及时发现新问题，掌握电网的新特点，及时提供保稳定的措施；加强继电保护和自动装置的专业管理；制定并落实稳定措施。
4建立最后一道防线
为了防止大面积停电，我们必须建立好安全稳定的最后一道防线。在系统设计和运行中，必须考虑电力系统发生稳定破坏的因素，并采取相应的预防措施，使其对电力系统的影响最小，关键是要考虑最坏的情况，这是一个根本性的战略措施。事先有了防范措施，就可能使电力系统避免走向崩溃瓦解。建立应付失去稳定性的措施，是保证电力系统安全稳定运行的最后一道防线。现代电力系统的稳定措施越来越受到重视，发生稳定破坏的次数日趋减少，但稳定破坏的后果越来越严重，所以建立最后一道防线的意义也更为重大。
5结束语
通过采用以上介绍的安全运行举措，可以在一定程度上提高电力系统的安全稳定运行水平，减少出现事故的几率，并在出现事故后，能够依靠电网本身的抗干扰能力、继电保护和自动装置的正确动作以及运行人员的控制和操作，使事故得到及时处理。尽量缩小事故的范围及其所带来的影响和损失，并在事故后尽快平稳地恢复供电。
作者简介
李峰（1976—），男，工程师，长期从事电网运行、规划工作。