电力系统频率异常的计算机控制方案

电力系统在采用上述常规频率异常控制装置后，可以有效地抑制系统低频事故的扩大和防止大面积的地区停电。随着电力工业的飞速发展，超高压输电线路的出现和单机容量的不断增大，电力系统越来越复杂，常规的低频控制装置难以满足电力系统安全运行的要求。

计算机控制的新型频率控制装置，是一种能够根据系统的实时工况进行频率控制，具有自适应识别事故的能力和可以快速起动的自动化系统。在起动方式和整定方法上充分利用了计算机的优势，并针对常规型频率控制装置的不足加以改进。

1.频率异常的计算机控制原理

频率异常的计算机控制原理如图5-10所示，包括信息采集和运行方式计算、事故对策计算、事故识别、决策执行等四个环节，采用了周期性实时采样计算与随机性事故识别决策相结合的控制方式。

图5-10　频率异常的计算机控制框图

（1）信息采集及系统运行方式计算。计算机实时采集各发电厂出力、抽水蓄能负荷、全网负荷，线路潮流等数据和网络结构信息，并根据这些数据和信息计算出实时潮流分布，如图5-11（a）所示。

（2）事故对策计算。在实时潮流的基础上，设想各种事故，计算出各种事故下的功率缺额，根据实时负荷情况，选定减负荷的对象和减负荷的数值，并在装置上予以整定。这种计算和整定，在一定时间内更新一次（每3min更新一次），如图5-11（b）所示。

（3）事故识别。当电力系统发生了故障，则由断路器变位传送跳闸动作情况，如图5-11（c）所示。

（4）事故决策。电力系统根据事故跳闸信号，查阅事故对策表或立即计算，找出相应的减负荷对象，立即发出指令，如图5-11（d）所示。

图5-11　频率异常的计算机控制示意图

（a）信息采集；（b）减负荷计算；（c）事故识别；（d）决策执行

由于这种控制是采取在线计算或查表的方式，基本上能做到电力系统频率发生故障后，立即发出控制。这种控制对各类事故可视具体情况分别对待，而且起动迅速，能够有效地防止频率异常的出现。

根据事故计算的方式控制方案可分为两类。

一类是事故前计算，由系统实时潮流预先计算出各种事故下切负荷对象和数值，将结果存入计算机内存，一旦发生事故，利用断路器跳闸信号作为事故判别标志。立即查阅事故对象表，找到相应对策，并立即予以执行。此方案比较适合现有的计算机水平，但是由于计算机内存中的事故对策表可能是3min以前产生的，在这时间里负荷可能有所变化，因此决策执行的减负荷方案与实际发生的系统功率缺额可能有较多误差。(www.xing528.com)

另一类为实时计算方式，即在事故瞬间，根据当前潮流和事故性质计算出切负荷的数值并立即发出相应的控制指令。这种控制方式要求高速采样和快速的实时计算，对计算机和远动通道要求较高。

按照上述原理构成的频率异常计算机控制装置目前已在国内外一些电力系统中开始应用，该计算机控制系统被称为系统稳定控制装置SSC（System Stabilizing Controllre）。该装置分别装于局部系统。集中型系统稳定控制装置CSSC（Conccntratcc System Stabilizing Controllre），集中装设于系统调度中心。

2.频率异常计算机控制装置的构成

集中型电力系统频率控制装置由三个主要部分构成。各部分装置的具体功能是：

（1）中央调度中心的计算机系统负责全系统信息的采集和汇总；子系统容量计算；各子系统频率特性计算。

（2）枢纽变电站的主控制装置。接收控制信息（系统容量和频率特性系数）；必须控制量的计算（切除或投入的功率）；网络的开断检测；控制指令的发出。

（3）各厂站控制装置。接收控制信息（系统容量和频率特性系数）；必须控制量的计算（切除或投入的功率）；网络的开断检测；控制指令的发出。

如图5-12所示为代表性主控制装置的框图；图5-13为分支控制装置框图。

图5-12　主控制装置框图

图5-13　分支控制装置框图

框图中表示的运算部分可以用微机处理软件实现，也可以用硬件电路完成，为了提高硬件电路运算的可靠性，可采用双重化结构的电路。

采用计算机稳定控制装置，可以将事故时系统频率的变动范围限制在50±0.5 Hz，在故障发生0.2s后就切除负荷或投入电源，可以较大程度地提高系统事故后的频率水平。

在正常运行时，每隔几分钟由调度中心计算机实时计算一次各子系统的发电容量，并将这一数据遥送至各枢纽变电站，枢纽变电站的微处理机在接到这一数据后，按照假想的各种事故条件，算出对应的必须控制量并汇总成表，及时将这些数据传送到厂站的执行装置，计算结果每隔几分钟更新一次。

当电力系统发生事故时，首先由所在系统的主控制装置进行检测。在确认是本系统事故后，立即向所属分支控制装置发出控制命令，分支控制装置接到控制指令并核对无误后，立即进行控制操作。因为所有计算都已事先计算出结果，所以只要继电保护动作，断路器跳闸信号发出就能立即进行控制，从而保证了控制装置动作的快速性。