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摘要：随着电力系统大机组、高电压、大电网时代的到来，安全稳定问题也日益突出。安全稳定控制系统在预防电力系统发生异常状况，尤其是防止电网发生大面积连锁停电事故发面起到了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。本文在总结安全稳定控制系统原理特点的基础上，对其经济效益评价作了初步探讨，将风险评估理论引进安全稳定控制系统的经济效益评价中，并据此建立数学模型，该模型既考虑了放开安全性约束后相关输电线路提高输送功率带来的经济效益，也考虑到其引进的事故风险，能够全面衡量一套安全稳定控制系统的经济效益。
关键词：电力系统；安全稳定控制系统；经济效益；风险评估
随着电力工业的发展，电力系统的规模不断扩大，电网结构日益复杂，单机容量进一步提高。互联电力系统在遇到各种事故时易发生连锁反应，从而导致大面积停电，造成巨大的经济损失。随着电力市场的发展，电力系统的重构和解除管制；发电公司、电网公司和供电公司各自的首要目标是追求经济利益最大化。因此，在主网基础上建立起来的现代互联电网，其区域间的传输功率将日益增加。
一、安全稳定控制系统的工作原理
1.安全稳定控制系统的发展历程
我国电网以行政区域划分为基础逐步发展。20世纪80年代初开始形成区域电网，在开始的孤立电网结构下，安全稳定控制装置一般有防止单厂失稳的局部切机、切负荷装置和防止低周波、低电压的低频减载、低压减载装置；20世纪80年代末投运的葛沪直流开始跨大区联网，具有区域性控制功能的安全稳定控制系统逐渐在电网中推广应用；2003年形成全国联网的基本框架，兼有防止同步稳定性破坏功能和防止频率、电压不稳定功能的大区域稳定控制装置开始应用。
2.安全稳定控制系统的策略表
控制策略与电网的接线方式、潮流、故障方式及保护动作情况等多种因素有着非常复杂的非线性关系。就地型控制模式，采集就地信息并与设定的阈值进行比较，只有简单的定值设置，如简单的线路故障跳闸连锁切机、切负荷等，这种控制方式简单可靠。随着联网及厂站容量的增大，简单的定值设置控制方式已不能满足控制的需要，通过策略表的方式来实现电网的紧急控制已成为目前区域性稳定控制的主流[1]。
3.安全稳定控制系统的功能及工作过程
区域型稳定控制系统的通常控制计算流程及整套系统的工作过程[2]如下：
（1）检测发电厂或变电站出线、主变压器（或机组）的运行工况，并将本厂站的设备状态送往有关厂站，根据本厂站设备的投停状态和电网内其它厂站传来的设备投停信息，自动识别电网当前的运行状态和方式。
（2）判断本厂站出线、主变压器、母线的故障类型，如单相瞬时、单相永久、两相短路、三相短路、无故障跳闸、多回线同时跳闸、失灵等。
（3）根据故障状态与网络拓朴变化、事故前电网的运行方式、主要送电断面的潮流、故障类型等查找存放在装置内的稳定控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量。
（4）当系统发生频率降低、电压降低、设备过载等事故时，根据预定的处理逻辑，实时采取控制措施。
（5）按照预定要求（如出力大小），对运行中的发电机组进行排队，合理选择被切机组（按容量或台数）；按照预定要求，对负荷线路进行排队，在满足切负荷量要求的前提下，合理选择被切负荷。
（6）经过各种通道，将控制命令、控制量等发送到执行站或经其它站转发到执行站。
（7）從通道接收主站或其它站发来的控制命令，经当地判别确认后执行远方控制命令。
（8）进行事件记录与事故过程中的数据记录（录波）。
（9）回路自检、异常报警、自动显示、打印等功能。
（10）在调度中心实现对稳控装置的远方监视、进行远方修改定值及控制策略表的内容。
二、风险评估理论
2.1数学模型
采用定量处理的风险评估理论最初是在核能工业安全领域发展起来的，其中信息管理、不确定性处理及决策制定等方法均趋于成熟[3]。确定性安全评估方法只重视最严重、最可信的事故，往往使得系统运行点趋于保守。虽然在不需要额外研究工作的情况下提供很高的可靠等级，但该种方法确定的运行极限没能充分利用现有系统设备，导致成本过高，造成浪费。基于风险的安全评估理论能同时考虑到事故发生的概率及其后果。根据风险指标确定的系统运行极限是电网获益最大和承受较小风险的最佳平衡点。
2.2事故发生的概率
风险评估中要考虑所有可能发生的不确定性事件，而这些事件发生的概率完全不同，因此需要通过对历史数据的收集、分析，然后利用条件概率和全概率的公式求出最终的概率值。
2.3事故产生的后果
后果是指某种运行状态下不可避免的结果，因此是运行状态的函数。如果要使得所提供的风险指标结果令人信服，一个精确的事故后果模型是必不可少的。一般而言，风险评估中的后果模型都很难确定，
这需要对电力企业和用户进行大量的调查研究。经过数年的努力，国外电力行业在这方面已取得了一定的成果。我国的电力行业由于过分注重系统的安全可靠性而往往忽略了其经济性，因此缺乏对这方面的
研究。随着电力系统的不断发展和电力市场机制的实施，这将成为一项重要的基础工作。
三、安全稳定控制系统经济效益评价的数学模型
3.1概述
对安全稳定控制系统进行经济效益评价，给出量化指标，关键在于对装设安全稳定控制系统前后的系统进行比较。控制系统实时检测当前的运行工况和故障，然后从由工况和故障组成的二维表中查找控制措施并执行。该措施较简单逻辑判断式安全自动装置（如低周减载、低压减载等）有诸多优点：①安全稳定控制系统能将系统负荷按重要程度进行分级，首先选择重要程度等级较低的进行切负荷操作；②对于预想到的可能导致系统暂态失稳的事故，能够把握切机、切负荷量，不至于过切或欠切很多；③系统出现暂态失稳工况后，安全稳定控制系统能迅速做出反应，一般是毫秒级；④对于防止暂态失稳被切掉的负荷和发电机，在安全稳定控制系统的控制下能够在更短时间内恢复供电，使停电时间大大缩短。这些优点也是安全稳定控制系统装设后经济效益的部分来源。
3.2允许一定风险时电网输电量的提高
电网装设安全稳定控制系统以后，系统中部分联络线将运行在更高的输送功率水平上，同时，该部分联络线也给系统暂态失稳带来了一定的风险。电网输电量的提高所带来的将是时间累积效益，发电公司、电网公司和供电公司乃至用户都将受益
四、结束语
总而言之，安全稳定控制系统虽然在电力系统中发挥着重要作用，但目前尚缺乏比较可行的经济效益量化评估方法。笔者对其经济效益的量化评估进行了深入细致的研究，结论如下：
（1）经济效益评估模型既考虑了放开安全性约束后相关输电线路提高输送功率带来的经济效益，又考虑了其引进的事故风险，能够全面衡量一套安全稳定控制系统的经济效益。
（2）对于暂态失稳概率的计算，考虑了3种暂态失稳事件，使计算变得简化而有意义；紧急控制措施经济代价的求取，具有快速性和可行性。
（3）通过对一套具体的安全稳定控制系统进行经济效益评价，表明了其算法的合理性和有效性。作者期望借此能够推动安全稳定控制系统在我国电网中广泛应用，切实提高我国电网的运行效率。
参考文献：
[1] 张保会.电网继电保护与实时安全性控制面临的问题与需要开展的研究[J].电力设备自动化，2004.
[2] 刘水、赵煜.某电网安稳控制系统概述[J].电力学报，2008.
[3] 戴志辉.继电保护可靠性及其风险评估研究[D].华北电力大学，2012
关键词：电力系统；安全稳定控制系统；经济效益；风险评估
随着电力工业的发展，电力系统的规模不断扩大，电网结构日益复杂，单机容量进一步提高。互联电力系统在遇到各种事故时易发生连锁反应，从而导致大面积停电，造成巨大的经济损失。随着电力市场的发展，电力系统的重构和解除管制；发电公司、电网公司和供电公司各自的首要目标是追求经济利益最大化。因此，在主网基础上建立起来的现代互联电网，其区域间的传输功率将日益增加。
一、安全稳定控制系统的工作原理
1.安全稳定控制系统的发展历程
我国电网以行政区域划分为基础逐步发展。20世纪80年代初开始形成区域电网，在开始的孤立电网结构下，安全稳定控制装置一般有防止单厂失稳的局部切机、切负荷装置和防止低周波、低电压的低频减载、低压减载装置；20世纪80年代末投运的葛沪直流开始跨大区联网，具有区域性控制功能的安全稳定控制系统逐渐在电网中推广应用；2003年形成全国联网的基本框架，兼有防止同步稳定性破坏功能和防止频率、电压不稳定功能的大区域稳定控制装置开始应用。
2.安全稳定控制系统的策略表
控制策略与电网的接线方式、潮流、故障方式及保护动作情况等多种因素有着非常复杂的非线性关系。就地型控制模式，采集就地信息并与设定的阈值进行比较，只有简单的定值设置，如简单的线路故障跳闸连锁切机、切负荷等，这种控制方式简单可靠。随着联网及厂站容量的增大，简单的定值设置控制方式已不能满足控制的需要，通过策略表的方式来实现电网的紧急控制已成为目前区域性稳定控制的主流[1]。
3.安全稳定控制系统的功能及工作过程
区域型稳定控制系统的通常控制计算流程及整套系统的工作过程[2]如下：
（1）检测发电厂或变电站出线、主变压器（或机组）的运行工况，并将本厂站的设备状态送往有关厂站，根据本厂站设备的投停状态和电网内其它厂站传来的设备投停信息，自动识别电网当前的运行状态和方式。
（2）判断本厂站出线、主变压器、母线的故障类型，如单相瞬时、单相永久、两相短路、三相短路、无故障跳闸、多回线同时跳闸、失灵等。
（3）根据故障状态与网络拓朴变化、事故前电网的运行方式、主要送电断面的潮流、故障类型等查找存放在装置内的稳定控制策略表，确定应采取的控制措施及控制量。
（4）当系统发生频率降低、电压降低、设备过载等事故时，根据预定的处理逻辑，实时采取控制措施。
（5）按照预定要求（如出力大小），对运行中的发电机组进行排队，合理选择被切机组（按容量或台数）；按照预定要求，对负荷线路进行排队，在满足切负荷量要求的前提下，合理选择被切负荷。
（6）经过各种通道，将控制命令、控制量等发送到执行站或经其它站转发到执行站。
（7）從通道接收主站或其它站发来的控制命令，经当地判别确认后执行远方控制命令。
（8）进行事件记录与事故过程中的数据记录（录波）。
（9）回路自检、异常报警、自动显示、打印等功能。
（10）在调度中心实现对稳控装置的远方监视、进行远方修改定值及控制策略表的内容。
二、风险评估理论
2.1数学模型
采用定量处理的风险评估理论最初是在核能工业安全领域发展起来的，其中信息管理、不确定性处理及决策制定等方法均趋于成熟[3]。确定性安全评估方法只重视最严重、最可信的事故，往往使得系统运行点趋于保守。虽然在不需要额外研究工作的情况下提供很高的可靠等级，但该种方法确定的运行极限没能充分利用现有系统设备，导致成本过高，造成浪费。基于风险的安全评估理论能同时考虑到事故发生的概率及其后果。根据风险指标确定的系统运行极限是电网获益最大和承受较小风险的最佳平衡点。
2.2事故发生的概率
风险评估中要考虑所有可能发生的不确定性事件，而这些事件发生的概率完全不同，因此需要通过对历史数据的收集、分析，然后利用条件概率和全概率的公式求出最终的概率值。
2.3事故产生的后果
后果是指某种运行状态下不可避免的结果，因此是运行状态的函数。如果要使得所提供的风险指标结果令人信服，一个精确的事故后果模型是必不可少的。一般而言，风险评估中的后果模型都很难确定，
这需要对电力企业和用户进行大量的调查研究。经过数年的努力，国外电力行业在这方面已取得了一定的成果。我国的电力行业由于过分注重系统的安全可靠性而往往忽略了其经济性，因此缺乏对这方面的
研究。随着电力系统的不断发展和电力市场机制的实施，这将成为一项重要的基础工作。
三、安全稳定控制系统经济效益评价的数学模型
3.1概述
对安全稳定控制系统进行经济效益评价，给出量化指标，关键在于对装设安全稳定控制系统前后的系统进行比较。控制系统实时检测当前的运行工况和故障，然后从由工况和故障组成的二维表中查找控制措施并执行。该措施较简单逻辑判断式安全自动装置（如低周减载、低压减载等）有诸多优点：①安全稳定控制系统能将系统负荷按重要程度进行分级，首先选择重要程度等级较低的进行切负荷操作；②对于预想到的可能导致系统暂态失稳的事故，能够把握切机、切负荷量，不至于过切或欠切很多；③系统出现暂态失稳工况后，安全稳定控制系统能迅速做出反应，一般是毫秒级；④对于防止暂态失稳被切掉的负荷和发电机，在安全稳定控制系统的控制下能够在更短时间内恢复供电，使停电时间大大缩短。这些优点也是安全稳定控制系统装设后经济效益的部分来源。
3.2允许一定风险时电网输电量的提高
电网装设安全稳定控制系统以后，系统中部分联络线将运行在更高的输送功率水平上，同时，该部分联络线也给系统暂态失稳带来了一定的风险。电网输电量的提高所带来的将是时间累积效益，发电公司、电网公司和供电公司乃至用户都将受益
四、结束语
总而言之，安全稳定控制系统虽然在电力系统中发挥着重要作用，但目前尚缺乏比较可行的经济效益量化评估方法。笔者对其经济效益的量化评估进行了深入细致的研究，结论如下：
（1）经济效益评估模型既考虑了放开安全性约束后相关输电线路提高输送功率带来的经济效益，又考虑了其引进的事故风险，能够全面衡量一套安全稳定控制系统的经济效益。
（2）对于暂态失稳概率的计算，考虑了3种暂态失稳事件，使计算变得简化而有意义；紧急控制措施经济代价的求取，具有快速性和可行性。
（3）通过对一套具体的安全稳定控制系统进行经济效益评价，表明了其算法的合理性和有效性。作者期望借此能够推动安全稳定控制系统在我国电网中广泛应用，切实提高我国电网的运行效率。
参考文献：
[1] 张保会.电网继电保护与实时安全性控制面临的问题与需要开展的研究[J].电力设备自动化，2004.
[2] 刘水、赵煜.某电网安稳控制系统概述[J].电力学报，2008.
[3] 戴志辉.继电保护可靠性及其风险评估研究[D].华北电力大学，2012