电网动态稳定监测预警系统的研究(讲课 .doc

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1、实时动态监测系统应用目录一、近期国家电网公司和华北电网公司颁布的相关文件二、建设电网动态安全监测系统是电力系统发展的要求三、电力系统动态安全监测系统的应用四、内蒙电网“9.1”功率振荡监测和分析实例一、近期国家电网公司和华北电网公司颁布的相关文件国家电网公司关于“十一五”期间加强电网调度工作的意见5、全面加强“十一五”期间电网调度工作，要从加强基础建设、规范完善制度入手，立足科学管理，着力开拓创新，完善管理机制，强化保障作用。必须围绕电网的安全、优质、经济运行，以“三个提高”为基础，以“两个规范”为手段，努力建设好“三个重点领域”，为建设“一强三优”现代公司和促进电力工业持续、快速、协调发展做

2、出贡献。6、“三个提高”即提高调度队伍素质、提高自动化水平、提高智能化水平；“两个规范”即规范电网调度技术路线和模式、规范电网调度（交易）机构设置；“三个重点领域”即重点保证特大特高压交直流混合系统安全稳定运行、重点建设三级电力市场体系、重点建设电网动态安全监测预警系统。54、建设电网动态安全监测预警系统。整合能量管理（EMS）、离线方式计算、广域相量测量等系统，实现在线安全分析和安全预警，先期在国家电力调度通信中心组织实施，并逐步推广到网省调，以提高互联电网的安全稳定水平，有效预防电网事故，构筑电网安全防御体系。55、各网省公司要按照统一规划和部署，在330千伏及以上主网架和网内主力电厂部署

3、相量测量装置（PMU），实现国家、区域、省三级广域相量测量系统的联网，提高电网动态测量水平。国家电网公司关于加强电网安全稳定工作的指导意见33开展电网动态稳定监测、在线安全稳定分析技术的研究与应用。研究跨区电网安全稳定监测系统的总体结构及配置方案，加快建立或完善电网安全稳定监测系统；整合离线计算分析、EMS、实时动态监测等系统的数据，建立统一的综合数据应用与交换平台，开展电网在线安全稳定分析；推动电网动态稳定监测系统辅助决策应用功能的开发，开展基于动态实时监测系统的跨区互联电网安全保障和防御体系研究。国家电网公司关于加强预防与控制电网功率振荡的若干措施五、加快电网动态监测系统的建设及应用。按照

4、“统一规划、统一规范、合理布点、注重实用”的原则加快公司系统电网动态监测系统的建设。各网要抓紧制定本网电网动态监测系统方案，依据国调中心下发的 电力系统实时动态监测系统技术规范（试行） 的要求规范建设，实现国调、网调、省调之间的信息共享。同时要加快电网动态监测主站系统实用功能的研究、开发和应用，提供实时的振荡报警和分析手段，为调度员的处理提供技术支持。华北电网有限公司文件华北电网调200537号关于在华北电网部分厂站增设实时动态监测系统子站（PMU）的通知为适应华北电网发展，加强电网实时动态安全监视，增加事故分析手段，提高电力系统仿真计算的精度，需进一步加强华北电网实时动态监测系统的建设，增加

5、接入厂站。有关原则及工作要求如下:一、华北电网实时动态监测系统子站（又称功角测量装置，简称PMU）的布点原则。1、所有接入华北500kV主网架的发电厂；2、全国大区联网网间联络线华北电网侧变电站；3、各省网间联络线两侧厂站；4、500kV枢纽变电站；5、系统需要的其它厂站。各单位在电网前期规划建设阶段，应根据上述原则，建设相应的PMU子站。二、根据以上原则，各省网及发电公司需建设实时动态监测系统子站（PMU）的厂站。张家口发电厂、内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司、神头第二发电厂及山西大唐国际神头发电有限责任公司、山西鲁能河曲发电有限公司、山西神头第一发电厂、山西兴能发电有限责任公司（古交发

6、电厂）、山西华能榆社电力有限责任公司、山西兆光发电有限责任公司、晋中500kV变电站、临汾500kV变电站、雁同500kV变电站、河北邯峰发电有限责任公司、华能上安电厂、河北国华定洲发电有限责任公司、内蒙古国华准格尔发电有限责任公司、蒙达发电有限责任公司、京达发电有限责任公司、永圣域500kV变电站、高新500kV变电站。请各单位将以上PMU子站的建设项目纳入2006年度的基建或改造计划，落实项目资金，并于2006年完成PMU子站的建设工作。请各省（区）电力公司向有关发电公司转发本文件要求，并做好发电公司装设PMU子站的有关协调工作。三、为使各厂站PMU子站建设及接入主站工作顺利进行，请各有关

7、电厂及省电力公司根据功角测量装置（PMU）技术要求及测量量接入原则开展设备选购及安装调试工作，技术标书确定、招议标及合同技术协议签订工作应通知网、省（区）调度部门参加。四、功角测量装置（PMU）技术要求。PMU装置各项技术指标和传输规约必须符合国家电网公司颁发的“电力系统实时动态监测系统技术规范”的要求；信息传输通过电力数据网到达华北网调主站，并具备接入本省电力调度中心实时动态监测系统主站的功能，网络路由设备须选用具有MPLS-VPN功能、符合华北电力调度数据网选型的设备(如Quidway AR28、Cisco28系列以上产品)。五、功角测量装置（PMU）测量量接入原则。1. 500kV母线及

8、所有线路的三相电压2. 500kV所有主变、联变及线路的三相电流3. 220kV母线的三相电压4. 220kV电厂并网线路的三相电流5. 发电机的励磁电压、励磁电流6. 发电机的转速及汽门（导叶）开度信号7. 其它220kV接入量由相关省（区）调确定。侯村500kV变电站等已经投入运行的PMU子站应按上述要求抓紧进行完善工作，接入有关元件的测量信息。 二五年十一月十一日主题词：电网动态监测通知主送单位：河北省电力公司，山西省电力公司及所属神头第二发电厂，山东电力集团公司，内蒙古电力（集团）有限责任公司，大唐国际发电股份有限公司及所属张家口发电厂、内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司、山西大唐神

9、头发电有限责任公司，华能国际电力开发公司及所属山西华能榆社电力有限责任公司，中国国电集团公司，国电电力发展股份有限公司，中国华电集团公司，中国电力投资集团公司及所属神头第一发电厂，中电国华电力股份有限公司及所属内蒙古国华准格尔发电有限责任公司，北京能源投资（集团）有限公司，北方联合电力有限公司，山西鲁能河曲发电有限公司，山西鲁晋王曲发电有限责任公司，山西兆光发电有限责任公司，山西兴能发电有限责任公司，武乡和信发电有限公司，西柏坡发电有限责任公司，内蒙古上都发电有限责任公司，蒙达发电有限责任公司，京达发电有限责任公司，北京国电华北电力工程有限公司：抄送：中国电力工程顾问集团公司，河北电力调度通信

10、中心，山西电力调度通信中心，山东电力调度中心，内蒙古电力调度通信（交易）中心。华北电网有限公司总经理工作部2005年11月11日印发2005年12月2日华北电力调度（交易）中心在华北电网有限公司本部主持召开了京津唐电网机网协调安全运行管理会议。会议纪要要求电厂做好机组运行工况上传准备工作。目前华北电力调度（交易）中心正在组织编制有关电厂运行工况上传中调的技术方案。下一步发电厂调速系统和励磁系统有关数据要上传中调，请各电厂积极配合，并提前做好资金、人员等相关准备工作。华北电网有限公司在2006年3月下发的关于印发2006年度京津唐电网运行方式的通知中重申了相关要求。二、建设电网动态安全监测系统是

11、电力系统发展的要求面向21世纪的电力系统技术作者：中国科学院院士周孝信一、电力系统发展面临的挑战 回顾一个多世纪以来电力工业和电力系统的发展，深感由于经济发展和技术进步带来的巨大变化。上世纪的8090年代，是电力系统的初创时期。据记载，1882年在美国纽约建成了世界第一个完整的电力系统。这是一个由发电机、电缆和负载组成的直流电力系统。然而由于直流输电系统的局限性，人们转而研究交流输电技术，并在上一个世纪之交，确立了交流输电系统进一步发展和应用的基本取向，从而带来了本世纪交流高电压输电和电力系统的大发展。从本世纪初到60年代末，最高交流输电电压从12.44千伏和60千伏提高到735千伏和765千

12、伏。在此期间，电力系统规模也迅速扩大，电网互联程度不断加强。在交流输电和电力系统大发展的同时，从50年代开 始，又发展了高压直流输电技术，奠定了当今高压交/直流电力系统的基础。今天，又是一个世纪之交。面对经济全球化趋势和科技迅猛发展的形势，有100多年历史的“古老”电力系统，在其发展的进程中，又将面临一系列新的挑战。（一） 环境保护的严厉制约 随着全球经济的不断发展和民众环境意识的增强，电力工业发展受到环保制约的程度将越来越大，发达国家的情形更为突出，新输电线路的建设往往因民众的反对而不能实施。欧美国家1000千伏以上特高压输电发展计划之所以中止，除电力需求增长缓慢的因素之外，环保的考虑也是重

13、要原因。面对这种情况，不少发达国家采取的对策是充分挖掘现有输电线路的潜力，解决系统中潮流分布不合理的问题，改善电力系统运行的稳定性，提高输电系统的输送能力。环保的制约更多地表现在电源建设上。将来会更多地开发对环境影响较小的电源形式，如洁净煤燃烧发电、天然气蒸汽联合循环发电、远方大型水电、核电及新能源发电。电源结构的改变，将因电源原动机特性和电源分布的不同而影响电力系统的性能，包括其调节性能和动态性能。1996年7月，马来西亚的马来半岛电力系统崩溃、大面积停电事故，其根本原因除网络结构薄弱外，当时电网运行机组中燃气轮机比重大，在系统大功率缺额情况下，这些机组因超出力而导致过热，从而引起大量跳闸停

14、机，造成系统频率崩溃而全网停电。这是因电源结构变化使系统动 态性能变坏造成恶性事故的典型案例。未来电源结构和分布发生改变是不可避免的。这就要求我们进一步研究由此带来的影响，研究各种电源原动机特性及相应的系统控制策略，开发新的控制装置，从而改善系统运行特性，避免电力系统事故的发生。（二） 大容量远距离输电的需求 当前世界电力工业发展趋势，尽管发达国家用电需求增长缓慢，但发展中国家用电需求仍在迅速增长，大量的电源资源有待开发利用。因此总的看来，大容量远距离输电仍有较强的发展势头，一些发展中国家和地区特别是东亚、东南亚地区、南美洲地区仍在进行大规模的电网建设。大容量远距离输电系统，如中国的三峡输电系

15、统、金沙江水电甚至雅鲁藏布江水电的开发及其输电系统，巴西亚马逊河水电开发及其输电系统等，这些系统的建设无疑将是对现有电力系统技术的挑战。 （三） 大电网互联、跨国联网发展的趋势冷战结束后，全球和地区经济一体化的步伐加快；又由于能源分布和经济发展的不平衡及电网互联运行的巨大效益，使大电网互联、跨国联网输电的趋势不断发展。如东西欧联网，欧洲发输电联盟（UCPTE）早在1963年就实现了西欧各成员国400千伏交流联网，以后又通过直流同英国、瑞典实现非同期联网。目前西欧电网与东欧国家电网联网正在逐步实现。其中1995年9月原民主德国电网与西欧电网联网，1995年10月波兰、捷克、匈牙利三国电网与西欧电

16、网同期互联。此外还有若干拟议中的地区性跨国联网，如环波罗的海地区联网，环地中海地区联网，东南亚地区联网，环日本海地区联网等，其中波罗的海沿岸11国的18家电力公司已于近期合作进行了一项研究，拟通过相关国家之间的交/直流联网实现环波罗的海电力共同市场，并已成立了环波罗的海电力合作组织（BALTREL）。另据报道，地中海地区的突尼斯与隔海相望的西班牙已实现联网送电。我国与周边国家的联网也在考虑和规划之中。如拟议中的澜沧江水电（景洪电站）开发向泰国送电、俄罗斯西伯利亚水电向中国华北等地送电等，如能实现都可以形成跨国的电网互联。大电网互联和跨国联网将对电力系统运行带来一系列的新问题。如波兰、捷克、匈牙

17、利电网同期接入UCPTE西欧电网之后，即观察到弱阻尼的甚至负阻尼的频率和功率振荡。当从东到西或从西到东联网传送的功率超过1000兆瓦时，就有振荡产生。美国西部电网1996年78月连续两次发生连锁反应式大电网稳定破坏和大面积停电事故，充分表明这种类型事故是当前及未来电网运行安全的最大威胁。因此寻求电网更为有效的控制措施，确保互联电力系统的安全稳定运行是我们面临的又一重要课题。（四） 电力市场化体制改革的影响 当前全球范围内正在逐步实行电力系统市场化的体制改革。尽管各国改革的模式不同，但其根本宗旨都是企业打破电力行业垄断，促进市场竞争，提高效率，降低成本和电价，从而提高本国经济在国际市场上的竞争能

18、力。一些西方国家对长途电信、民用航空等公用事业进行了类似改革并获得了成功。英国从90年代开始的电力市场化改革，也取得了降低典型工业用户的电价20%以上的效果。然而电力市场化改革也给电力系统运行和控制带来一系列的新问题。根据电力市场运作的要求，电网首先必须提供能灵活控制潮流的能力，还应最大限度地满足电源与用户之间输送能力的要求。此外，在发电、输电和供电分别独立经营的条件下，保持电网的安全稳定运行水平也是需要解决的重要课题。以上4点表明，世纪之交的电力系统的发展正面临着新的挑战。然而这也预示着有100多年发展历史的传统电力系统将有新的发展机遇。相应地，采用现代高科技的面向21世纪的电力系统新技术必

19、将得到不断创新和发展。二、 我国电力工业和电力系统发展的要求1987年我国发电装机容量突破100吉瓦（1G瓦=103兆瓦），1995年突破200吉瓦，到1997年底达到250吉瓦，居世界第二位。500千伏超高压输电线路总长度已超过13000千米。6个跨省大区电网和5个独立省网都得到了较快发展。到1996年底，华东电网装机容量已达到38.22吉瓦；由广东、广西、云南、贵州四省电网互联组成的南方联营电网总装机容量也已达38.419吉瓦。这表明我国电力系统已进入大电网互联运行的时代。展望未来，到2000年，我国电力总装机容量将接近300吉瓦。正在兴建的三峡电站和三峡输电系统将于2009年建成。东北、

20、华北之间500千伏交流联网将于近期实现。到2010年，随着三峡输电系统的建成，在我国中部将形成沿长江流域包括川渝、华中、华东电网在内的三峡交直流电力系统，预计总容量将会接近200吉瓦。与此同时，北方的华北、东北、西北电网将实现互联；南方电网将进一步加强。届时，全国将形成北、中、南三大互联电网的格局。通过它们之间的互联，预期2020年左右将基本实现全国联网。随着东部地区核电的建设，西部巨型水电和坑口火电的开发，全国范围的远距离输电和电网互联将得到进一步加强。我国电力系统的发展，是世界电力系统发展的重要组成部分。我国电力系统发展面临的大容量远距离输电和大电网互联问题，将是我们未来1020年内要解决

21、的主要问题。环境保护制约和电力体制改革的影响也将现实地提到日程，必须引起我们高度重视。三、 研究开发面向21世纪的电力系统技术 面对当今世界和我国电力系统发展的巨大挑战，我们必须研究开发面向21世纪的先进电力系统技术。传统技术和电子信息技术、电力电子技术、先进控制理论及技术等高新技术的进步为这一目标的实现提供了坚实可靠的基础。结合我国实际的具体研究开发目标可有如下四个方面。（一） 大容量交/直流输电技术 当前我国的现实任务是提高500千伏交流输电线路的输送能力。应积极研究500千伏同塔双回或紧凑型线路的技术。在500千伏紧凑型线路方面，由华北电力集团公司牵头组织的工程化研究已取得成果，并应用于

22、实际的线路工程。应积极研究采用线路的串联电容补偿技术。近期阳城江苏的500千伏线路将建设我国第一座500千伏串联电容补偿站。对此，希望能进一步实现国产化，并在其他工程上推广应用。应进一步开展大容量高压直流输电的研究。直流输电以其输电容量大、稳定性好、控制调节灵活等优点受到电力部门的欢迎。我国除葛南线于1990年早已投运外，容量为1800兆瓦的天生桥广州500千伏直流输电工程正在建设。三峡华东的第一条直流输电线路的建设在积极筹备。可以预见，直流输电在我国有进一步应用的前景。但在技术上，直流输电还存在着控制系统技术复杂、与交流输电系统相配合时可能诱发次同步谐振等问题。对此，还要在交/直流系统相互配

23、合协调方面做大量的试验研究工作。关于500千伏以上交流输电，是采用800千伏（750千伏）级还是1000千伏级的电压水平问题，笔者认为应根据实际需要决定。如我国西北电网已建成较强的330千伏系统，当前因黄河水电和陕北大型火电的开发和外送，330千伏电压等级已无法满足输电的需要，急需提高电压等级。对330千伏系统而言，国外经验一般认为上一个电压等级以750千伏级较为合适。加拿大魁北克电网于1965年投入其735千伏系统：美国AEP电力公司于1969年建成765千伏线路，其后巴西伊泰普工程也于80年代建成765千伏输电系统。因此，可以认为750千伏电压级输电无论设备还是系统都有成熟的技术和经验。如

24、经论证适合于我国西北电网，则应决策着手开始建设。至于1000千伏特高压输电，亦不应排除在我国应用的可能性，特别是对未来金江水电开发大规模外送，亦存在着比直流输电更为优越的可能性。因此，1000千伏级的特高电压技术，作为技术储备仍应开展必要的研究。（二） 灵活交流输电（FACTS）技术FACTS是电力电子技术在电力系统中应用的重要方面。作为在交流输电系统中引入的可控制的一次设备，FACTS装置的应用可实现对交流输电功率潮流的灵活控制，大幅度提高电力系统的稳定水平。特别是可以实现电力系统动态过程中相量角度的控制，为未来电力系统动态和稳定性控制的新策略提供了必要手段。FACTS技术的概念自80年代后

25、期提出以来，有关学术研究、技术开发和工程实践已取得大量成果。对此笔者在1995年的一篇文章中曾有论述。自那时以来，FACTS技术的开发和工程应用又有新的发展。具有对电压、阻抗、相位综合控制功能的统一潮流控制器（UPFC）的示范工程（并、串联装置容量各160兆伏安）即将在美国AEP电力公司投运，其并联装置已于1997年建成。我国已开始对FACTS技术进行有系统的研究开发。其中对500千伏超高压输电线路可控串联补偿（TCSC）的研究已取得阶段成果。结合伊敏冯屯500千伏输电线路的研究表明，采用25%串联补偿电容的可控串补装置，可显著提高暂态稳定水平和阻尼振荡能力。对我国下一步FACTS技术研究开发

26、的主要目标，笔者认为首先应在前一阶段研究工作的基础上，对TCSC和STATCOM（静态补偿器或称先进静止无功补偿电源ASVG）进行工程化研究开发、促进实际工程的实施。同时，应开展对具有综合控制功能的UPFC和IPC（相间功率控制器）的研究开发。对FACTS的系统应用理论，则应进一步开展系统建模和分析、系统控制策略等的研究。（三） 大电网互联的运行控制技术 大电网互联及跨国联网的发展趋势，连锁反应稳定性破坏和大面积停电事故的教训，使人们对大电网互联运行的控制问题给予了格外关注。国际大电网会议第38、29等7个专业研究委员会曾于1996年专门召开讨论会，探讨了建立更有效电网的电力系统控制保护的新策

27、略。结合我国电网实际，笔者认为如下研究工作应进一步加强： 1、 互联电力系统低频振荡控制的研究 对电网互联运行安全的最大威胁是运行稳定性的破坏。电力系统稳定按性质可分为三种：功角稳定、电压稳定和频率稳定。其中功角稳定又分暂态稳定和系统低频振荡。对互联电网，特别是具有长条形结构的弱互联交流电网功角稳定问题中的低频振荡问题尤为突出。电网互联后跨区低频振荡模式常表现为弱阻尼，振汇频率一般在0.11赫范围内。国际大电网会议第38研究委员会曾组织专门工作组（Task Force 38.01.07）对振荡的机理、研究方法和抑制措施等进行了研究。其结论指出：为消除振荡的威胁，首先应仔细研究整定系统中主要发电

28、机的电力系统稳定器（PSS），因为迄今为止，PSS仍然是抑制低频振荡最经济有效的措施，其次应研究系统中现有高压直流输电（HVDC）、静止无功补偿器（SVC）附加控制器的参数整定，使之提供附加阻尼效果。然后考虑用电力电子装置改造现有可投切补偿装置，使之提供平滑的阻尼控制，如线路串联电容补偿增加可控硅控制的部分（TCSC）。最后可考虑在系统中增装完全用于阻尼振荡的新装置。 国际大电网会议工作组研究的结论给我们以启示。尽管PSS已是成熟的普遍技术，但仍是消除互联电网负阻尼低频振荡最经济有效的方法。当系统规模较小、互联程度较低时，系统振荡不明显，PSS整定不为人们所关注。但在当今大电网互联迅速发展的情

29、况下，对此必须引起高度重视。1994年我国南方联营电网发生的系统振荡事故是典型的一例，事后分析表明，若在此系统中的主力机组上加装PSS，可以有效地阻尼振荡，防止有严重后果的动态稳定破坏事故的发生。 2、 全球卫星定位系统（GPS）在电网安全监视和稳定控制中应用的研究 在电力系统中实施相量控制（phasor control）是电力系统稳定控制最直接的方法。采用全球卫星定位系统（GPS）实现的同步相量测量技术和光纤通信技术为相量控制提供了实现的条件。GPS在各领域中已得到广泛应用。在电力系统中主要用于同步相量测量。在GPS系统中，共有24颗卫星绕地球轨道运行。它们距地面约20000千米。地球表面任

30、一点均可接收到卫星发出的精度在1微秒以内的时间脉冲信号。这样，电力系统中任一变电站均可接收GPS发来的精确时间脉冲给当地测量的电压波形以时间标记，其标度的相角精度对50赫兹波形为0.018。光纤通信系统将各变电站的测量收集汇总处理后，即可得到各变电站之间动态相量的变化，并据此实施相量控制。电力系统中现有提高暂态稳定的措施和切机、切负荷，可由相量控制器触发；HVDC系统可按相量信息实施相量控制，并可模拟交流线路同步功率特性，使系统具有更强的抗干扰能力；交流系统则可通过SVC及串联电子式移相压器或TCSC实施相量控制。我国将GPS用于大电力系统稳定和振荡监控的研究已取得初步成果。以GPS同步相量测

31、量装置为基础的监测系统已在我国南方联营电网投入运行。南方电网骨干联络线天广500千伏线路的功角振荡已可在电网调度中心实时观测。进一步的相量控制正在研究之中。 3、 防止大面积停电的控制和恢复策略的研究 当今电力系统调度中心的能量管理系统（EMS）基本上是以处理稳态方式调度运行为主。其中静态安全分析主要监视电网偶然事故下母线电压越限或线路、元件过负荷等状况并给予处理指导。而更严重故障下的稳定控制，则一般需通过离线分析提供可供采取的措施，通过快速的继电保护和安全自动装置实时动作实现。前述GPS相量测量系统提供了可实时跟踪功角变化轨迹的可能性，从而可通过预测不稳定现象的演化适时决定应采取的控制措施（

32、如解列、切机、快关等）。可以预期GPS相量测量装置与常规RTU相配合，使调度中心的EMS系统功能从稳态向动态转变，将使大电力系统的全局稳定和恢复控制成为可能。 近年来，在EMS系统中采用EEAC、PEBS等直接法在线分析监视系统暂态稳定已取得重要成果。将现有的离线分析程序加以改进，与直接法相结合，以适应在线稳定分析要求从而得到更为充分的信息，也在国内外一些电网得到实际应用。进一步应开展事故后恢复策略的研究。为处理事故过程中的大量警报信息，须采用人工智能等科学方法。 （四）电力系统分析和仿真技术 电力系统分析和仿真技术为电力系统规划、设计、运行提供了工具和手段。而电力系统发展与装备、技术的进步又

33、促进电力系统分析和仿真技术的发展。 1、电力系统分析技术的发展趋势 电力电子技术在电力系统中的应用，如FACTS装置的投入，促使电力系统机电暂态分析与电磁暂态分析相结合。对大电网连锁反应事故的分析，要求进行长期动态分析、电压稳定性分析，并与暂态稳定分析相结合。电力市场化的发展趋势，要求电力系统技术分析与经济分析相结合。电力一、二次控制设备和系统的多样化，要求提供更精确的数学模型和用自定义的建模方法。 为实现大电网在线分析，应研究更为快速的分析方法，解决快速性与精确度的矛盾。 2、 电力系统分析软件技术的发展 当今国内外一些大型电力系统分析软件正向多功能、综合分析的方向发展，如EMTP、EMTD

34、C、NETOMAC、PSS/E、PSASP、BPA、SIMPOW等。其中NETOMAC和SIMPOW等都具有多种分析的功能，如机电、电磁暂态分析，特征值分析及各种结果处理功能。PSASP等程序的用户自定义的建模功能提供了方便的用户接口，可以满足电网中各种新型元件和控制系统建模分析的要求。先进的电力系统分析软件都建立在先进的计算机软件平台之上，并得到数据库的支持，有着对用户友好的界面。面向对象的软件技术为电力系统分析软件的进一步发展提供了新的手段。 3、 电力系统数学仿真与物理模拟 传统的离线分析软件提供了非实时的数字仿真。在此基础上，进一步形成了准实时的电力系统数字仿真培训模拟器。实时的电力系

35、统数字仿真技术近年来有很大进展，其中加拿大马尼托巴直流研究所开发的实时数字仿真器（RTDS）取得了一定的成功，已用于高压直流输电系统模拟、继电保护动作较验等场合，但对大电力系统的模拟尚须进一步改进。数模混合的实时仿真系统仍在继续发展和应用，如暂态网络分析仪（TNA）、高压直流输电模拟（HVDC Simulator）及交直流电力系统仿真等。这种类型仿真装置的优点是完全实时，并可以接入实际的控制装置。对模拟大规模电力系统，只要元件足够多，原则上并无其他限制。 我国在电力系统分析技术方面做了大量工作，所开发的软件基本上能满足国内电力系统分析的需要。面对迅速发展的电力系统技术和国际上大型软件的进步，我

36、们必须继续加强研究和开发工作，巩固和发展我国具有自主版权的软件产品，为我国的电力系统发展服务，同时应积极创造条件，走上国际。具有较大规模的数模混合式三峡电力系统仿真中心已经建立，并开始对三峡电力系统进行仿真研究。该中心的建立和发展必将进一步促进我国电力系统仿真技术的进步。三、电力系统动态安全监测系统的应用1、电力系统同步相量测量技术的用途电力系统同步相量测量技术是近年来发展起来的一项新技术。以PMU为基本单元的广域测量系统可以实时地反映全系统动态情况，它是构筑电力系统安全防卫系统的基础，能为电力系统的安全稳定运行提供有力的监测手段，极大提高电力系统的监控水平和稳定运行水平。目前，同步相量测量技

37、术的应用研究已涉及到状态估计与动态监视、稳定预测与控制、模型验证、继电保护及故障定位等领域。(1) 状态估计与动态监视。状态估计是现代能量管理系统(EMS)最重要的功能之一。传统的状态估计使用非同步的多种测量(如有功、无功功率，电压、电流幅值等)，通过迭代的方法求出电力系统的状态，这个过程通常耗时几秒钟到几分钟，一般只适用于静态状态估计。应用同步相量测量技术，系统各节点正序电压相量与线路的正序电流相量可以直接测得，系统状态则可由测量矢量左乘一个常数矩阵获得，使得动态状态估计成为可能(引入适当的相角 测量，至少可以提高静态状态估计的精度和算法的收敛性)1。将厂站端测量到的相量数据连续地传送至控制

38、中心，描述系统动态的状态就可以建立起来。一条4800或9600波特率的普通专用通信线路可以维持每25周波一个相量的数据传输，而一般的电力系统动态现象的频率范围是02 Hz，因而可在控制中心实时监视动态现象。(2) 稳定预测与控制。同步相量测量技术可在扰动后的一个观察窗内实时监视、记录动态数据，利用这些数据可以预测系统的稳定性，并产生相应的控制决策。例如:基于同步相量测量技术，采用模糊神经元网络进行预测和控制决策，取PMU所提供的发电机转子角度以及由转子角度推算出的速度(变化率)等作为神经元网络的输入，输出对应稳定、不稳定;在弱节点处安装PMU，可以观测电压稳定性;PSS利用PMU所提供的广域相

39、量作为输入，构成全局控制环，可以消除区域间振荡。(3) 模型验证。电力系统的许多运行极限是在数值仿真的基础上得到的，而仿真程序是否正确在很大程序上取决于所采用的模型。同步相量测量技术使直接观察扰动后的系统振荡成为可能，比较观察所得的数据与仿真的结果是否一致以验证模型，修正模型直到二者一致。(4) 继电保护和故障定位。同步相量测量技术能提高设备保护、系统保护等各类保护的效率，最显著的例子就是自适应失步保护。对于安装在佛罗里达乔治亚联络线上的一套自适应失步保护系统，从1993年10月到1995年1月的运行情况分析表明，PMU是可靠和有价值的传感器。另一个重要应用是输电线路电流差动保护，在相量差动动

40、作判据中，参加差动判别的线路二端电流相量必须是同步得到的，PMU即可提供这种同步相量。对故障点的准确定位将简化和加快输电线路的维护和修复工作，从而提高电力系统供电的连续性和可靠性。传统的单端型故障定位方法是基于电抗测量原理，这种方法的精度将受故障电阻、系统阻抗、线路对称情况和负荷情况等多种因素的影响。解决这一问题的根本出路是利用线路两端同步测量的电压和电流相量进行故障距离的求解，能获得高精度和高稳定性的定位结果。2、国外电力系统同步相量测量技术的部分应用美国西部电力系统协调委员会(WSCC)在1994年启动了广域测量系统(Wide Area Measurement System-WAMS)计划

41、，WSCC在LabView和Matlab的基础上编写了动态信息技术软件包作为信息管理系统的基本工具。在法国实施的基于广域测量系统的主要针对暂态失稳的协调防卫计划。防卫系统由处理子系统和通信子系统构成。处理子系统采用协调集中式的结构，其决策中心实时处理并比较来自各区域的同步相角测量，一旦预测将要发生暂态失稳就实施必要的控制措施。通信子系统采用微波或卫星网络作为通信信道，从预测失稳到完成控制，这一系统可在1.07s以内完成。我国台湾省电力系统提出了一种基于广域相量测量的补救性控制方案。利用PMU监测各发电机和主要的超高压输电线，控制中心集中全系统的实时相角测量，由故障检测/定位系统精确地检测/定位

42、故障，从而启动控制措施。 等等，四方公司的吴博士情况了解的较多。3、建设电网动态稳定监测预警系统的意义随着全国互联电网的不断建设，我国将逐步形成一个超大规模、交、直流混合联系的超大型跨区互联电网。根据国调中心组织的计算分析，在这一跨区互联电网中，系统动态稳定问题成为影响系统安全、稳定运行的最主要因素。为解决系统动态稳定问题，提高系统稳定水平，除在电网中大量装设发电机组PSS装置外，很大程度上需要对电网主要输电断面进行联合极限控制，以保证电网具有足够的动态稳定水平。同时，随着电力市场的逐步形成，跨大区电力、电量交易日益频繁，系统潮流随时可能出现剧烈变化。因此，必须积极开展电网在线计算分析的研究工

43、作，深入研究电网安全稳定方案和对策，实现运行方式精细化管理；着手进行在线稳定计算的前期开发工作，逐步实现电力系统动态安全稳定监视和预决策功能，充分发挥系统输送能力，为调度指挥提供有效的手段。研究、建立电网动态稳定监测预警系统，逐步实现实时系统稳定性监视与评估，对网间振荡进行日常监视,为状态估计模块提供相角量测数据,并开发相应的决策支持工具;逐步将电网的计算分析由离线分析转变为实时或准实时在线分析与离线分析，根据电网实际运行情况进行事故扫描电网安全稳定控制水平进行评估，为调度员的控制调整提供辅助决策手段；借鉴国外发达国家的经验和教训，吸收国内动态稳定监控技术的最新研究成果，为电网构筑一个基于现代

44、信息技术和计算机技术为基础的电力系统安全防御体系，对于提高电网的安全稳定水平、预防大的电网崩溃性事故的发生、保证西电东送、全国联网工程的顺利完成有着极其重要的意义。随着电网互联规模越来越大，电网调度迫切需要一种实时反映大电网动态行为的监测手段。大型电力系统中的功角稳定性、电压稳定性及频率动态变化及其稳定性皆不是一个孤立现象，其间的关联性又会受到网络结构及运行状态的影响，其中母线电压相量及功角状况是系统运行的主要状态变量，是系统能否稳定运行的标志。过去由于技术发展的限制，相量（特别是相角）不能直接通过采集获得。现在由于定时技术和通信技术的极大发展和实用，使得相量可以通过采集装置获取并且达到工程需

45、要的精度，这为我们提供了监视、分析电网运行是否稳定的新方法，对我们更好掌握电网运行规律具有重大意义。因此，为保证华北电网安全稳定运行，同时配合大区联网，进一步加强电力调度中心对电力系统的动态稳定监测和分析能力，急需在电网的500kV枢纽变电站和主要发电厂安装相量测量装置（PMU-Phasor Measurement Unit），构建华北电网电力系统实时动态监测系统（简称华北WAMS）。通过调度端分析中心站和相关应用软件，实现对电网在线相角动态监视和预测、机组P-Q图及进项运行监视、在线低频振荡特征分析、动态电压监视、在线扰动识别、历史数据记录与事故重演、电网模型仿真程序（BPA）的校验和WEB

46、浏览等功能。电网动态监测预警系统是一个非常复杂的系统工程，要充分利用已有EMS系统、广域同步相量测量系统、离线方式计算系统、保护及故障信息管理系统、安全自动控制系统、电力市场交易系统等，整合稳态数据、动态数据、暂态数据，需要在国调中心的统一指挥和协调下，与互联电网中各区域电力调度中心交换相关数据，共享数据平台，共享分析结果，分步实现在线动态安全分析、实时动态安全分析、实时动态稳定控制，从而提高全网的安全稳定水平。用于电网安全监视和稳定控制中4、动态稳定监测系统建设中应注意的两个问题（1）、发电机组附近的一次元件故障时，特别是短路故障，在故障元件附近，依靠电气量测量出的功角存在着很大的误差，测量

47、出的频率与机组实际转速差别也较大，不准确时段一般在故障发生后1秒以内，也就是说不能准确地记录机组机电暂态过程，如要较准确地记录发电机组的功角暂态变化情况，目前需要通过单独加装机组测速装置来解决。PMU对电网动态过程的记录不存在此问题。（2）、目前，国内WAMS主站的数据分析功能和分析能力普遍较差，电网事故发生后不能自动、快速地提取、分析PMU数据，这方面工作亟待加强。华北电力调度（交易）中心已立项，正在分别与四方和中电飞华公司合作开展华北WAMS主站高级应用软件的升级和改造工作。华北电网动态实时监测系统（WAMS）PMU接入统计共计51个厂站已经投入运行的厂站：15个序号厂站名地区类型PMU设备1大同山西电厂四方公司2盘山天津电厂四方公司3丰镇内蒙电厂四方公司4姜家营唐山500站四方公司5辛安河北500站四方公司6聊城山东500站四方公司7侯村山西500站上海南瑞8万全张家口500站上海南瑞9王滩唐山电厂上海南瑞10乌海内蒙500站四方公司11德岭山内蒙500站四方公司12武乡电厂山西电厂上海南瑞13顺义北京500站四方公司14承德承德500站上海南瑞15津北郊天津500站上海南瑞06年4月底前准备接入的厂站：6个序号厂站名地区类型P