深入研究电力系统安全运行问题-提高电网安全运行水平

中国•海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集509深入研究电力系统安全运行问题提高电网安全运行水平廖泽龙(云南电力集团公司副总经理,云南省昆明市650011)STUDYONOPERATIONSEEURITYOFELECIRICPOWERSYSTEMLIAOZe-long(YunnanElectricPowerGroupCorp.,Ltd,Kuming650011,YunnanProvince,China)ABSTACT：Mainproblemsinchinapowergrid,southpowergridandyunnanpowergridareanalisizedinthispaper.Allkindsofproblemsandmeasuresinordertoensuresafetyoperationofpowergridarediscussed.KEYWORD:Powergrid；Security；Operation；Measures摘要:本文根据北美大停电事故的教训，论述并分析了当前中国电网、南方电网及云南电网存在的主要问题，探讨了确保电网安全、稳定运行的相关问题及各项措施。关键词：电网；安全；运行；措施1前言2003年8月14日北美发生了震惊世界的大停电事件，随后相继又发生了澳大利亚、伦敦、瑞典、丹麦、意大利等国家较大范围的停电事故，给这些国家的经济造成巨大损失，并严重影响了社会生活，受到了整个社会的高度关注。为什么会发生大停电事故？如何才能有效防止大停电事故？这是需要我们广大电力职工深思的。下面我将就当前电网存在的主要问题、我们已采取的措施和下一步需研究介决的电网安全问题，与大家交流看法。2当前电网存在的主要问题和已采取的主要措施当前我国电网存在的问题：我国电网结构比较薄弱，加上装机容量不足，供电紧张，负荷高峰时段电力系统往往处于零备用运行，电网安全受到极大威胁。我国电网主要存在八个方面的问题：（1）电网建设长期滞后，近年来国家虽然加大了电网建设投入，实施了城乡电网改造等工程，但由于用电增长快，电网建设仍满足不了需要。（2）我国处于全国联网的初期，联网要经过一个由弱联系到强联系的过程，交流弱联系统的安全稳定问题十分突出，在某些运行方式下存在诱发低频振荡的可能性。（3）电磁环网问题影响输电能力的充分发挥。由于部分电网500千伏网架薄弱，为保证电网可靠性，被迫采用500千伏与220千伏电磁环网运行，使输电断面的稳定水平降低，不能充分发挥500千伏电网应有的效益。（4）电网无功补偿容量不足，且没有实现分层分区平衡，影响电压质量，导致部分电网电压波动幅度大。（5）负荷中心的电源支撑不足，受端电网的有功和无功均显不足，影响电网的安全运行。（6）二次系统存在安全隐患。由于我国电网一次系统较为薄弱，相应要强化二次系统，才能保证电网安全。因此，电网安全对二次系统可靠性的要求较高，且依赖性较强，二次系统一旦出现问题，容易造成电网事故。（7）电网安全运行受到外力破坏的威胁。据统计，城市中70%的输电设备故障是由于外力破坏造成的。（8）部分装备质量不高，在一定程度上影响电网的安全、可靠、高效和灵活运行。在厂网分开的新形势下，电网安全还面临一些新的问题。尤其在近期，电网安全运行存在较大的隐患。首先，厂网分开后，电网缺乏保证电网安全的有力调控手段，在网络结构薄弱和部分新投产机组运行不稳定的情况下，一旦大机组故障跳闸等冲击或出现网厂不协调问题，容易引发510中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集中国•海南大的电网事故。其次，在实施西电东送、南北互供、全国联网战略过程中，电网必然要经历一个由弱联系到强联系的过程。第三，电网运行的外部环境不佳，经常遭受外力等破坏，严重威胁电网安全。在这种新形势下，不采取强有力的措施，类似美、加电网事故造成区域性的大停电在我国同样会发生。因此，要客观地分析我国电网的状况，切实采取加快发展和加强管理的双重措施，发扬团结治网的优良传统和作风，以保证电网安全稳定运行为基础和前提，尽快建立和健全适应新体制的保证电网安全的制度和法规，积极稳妥推进改革，尽力防止这类事故发生，避免给国民经济和人民生活造成重大损失。这既是发电企业、电网企业和电力用户的共同职责，也是对电力企业职业道德的基本要求。同时，我们还要积极争取国家有关部门和各级地方政府的支持，共同担负保障电网安全的责任，维护公共安全。中国南方电网公司组建后，南方电网进入了一个新的历史发展阶段。为促进南方五省（区）电网发展和电力资源优化配置，实施国家西部大开发、西电东送战略，实现优势互补、东西双赢的重要任务，为更好地为南方五省（区）的经济和社会发展服务，南方电网公司提出要将南方电网建设成为一个统一开放、结构合理、技术先进、安全可靠的现代化大电网。目前，南方电网包括广东、广西、云南、贵州和海南五省（区）电网，并与香港、澳门实现弱联接。南方电网已通过“四交一直”实现了广东、广西、云南、贵州电网互联，初步形成了统一的区域电网。到“十五”末，西电东送“六交三直”的输电力能力将达到1088万千瓦；到“十一五”末，“西电东送”“八交四直”的输电能力传输容量将超过2000万千瓦；传输容量之大是世界上少有的。但是，目前我国交直流混合电网运行控制技术的掌握还显得不足，电网安全稳定运行的问题十分突出。主要表现为以下几个问题：（1）供需矛盾较为突出，尽管采取了优化调度、错峰用电等有效措施，但各省均有不同程度的限负荷情况，系统缺少备用容量。（2）南方电网调峰能力不足，特别是分布在广西、云南、贵州的水电调节能力差，电网运行控制难度大。（3）南方电网西电东送大通道的中部和受端都存在着电源支撑不足的问题，无功分布不合理，电压调整难度大，远距离传输无功的问题长期存在，这对电网的安全稳定运行威胁极大。（4）南方电网交直流并联运行，技术复杂，属于典型的“弱交流、强直流”型电网。直流系统控制保护装置复杂，故障闭锁的概率较高。2002年共发生直流单双极闭锁11次，其中双极闭锁2次。直流系统一旦发生双极闭锁，将有超过180万的负荷全部转移到交流系统，对系统冲击较大，如果控制不得当很可能酿成电网稳定破坏事故。（5）电网装机种类繁多。水电、核电、抽水蓄能、风电和燃煤、燃油、燃气火电机组等一应俱全。（6）各省电网发展水平不均衡。西部省（区）电网的技术装备水平落后，设备陈旧老化。由于电源远距离送电，系统的阻尼降低，低频振荡时有发生。随着电网规模的不断扩大，系统短路容量增加，许多老开关的开断容量已不能满足要求，技术改造的压力较大。（7）世界第三条、中国第一条高温超导电缆在云南电网投入运行，给我们的安全生产提出更高的要求，可以说是前所未有的挑战。能否保证电缆安全稳定地运行是对我们技术水平、管理水平的考验。从以上七个特点可以看出，由于历史原因，南方区域内各省网欠帐较多，西电东送主通道的建设压力大。南方电网从物理形态上看似为一个联系紧密的电网，实际上是一个较为脆弱的电网，电网结构薄弱的问题不可能在短期内得到解决。目前的南方电网距离一个统一开放、结构合理、技术先进、安全可靠的现代化大电网尚有很大差距。在当前供需矛盾突出，西电东送容量不断增加的情况下，电网安全稳定运行的任务十分艰巨。云南电力集团有限公司积极采取措施保证电网安全云南电力集团有限公司清楚地认识到电网安全运行的重要性，坚决贯彻南方电网公司把电网安全稳定运行作为公司的生命线的工作方针，与各发电公司共同采取了加强电网统一指挥、统一调度、统一管理和加强技术攻关等一系列有效措施，在厂网分开的新形势下，始终把安全生产放在首位，特别是在“电网黑启动方案研究”、“电中国•海南中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集511网安全稳定控制系统研究与应用”、“大朝山、漫湾电厂PSS整定和现场试验”、“昆明电厂汽轮机主汽门快关”等重大技术的攻关方面做出了显著的成绩，使云南电网的安全和稳定运行得到了有效的保障。随着云南电力集团有限公司生产管理信息系统总体设计方案评审通过，生产管理信息系统一期工程开始建设，外事管理系统、工程项目管理系统投入运行，客户服务系统上线，OA系统由C/S升级为B/S多层结构系统，云南电力集团有限公司信息化建设开始提速。国家以信息化带动工业化的新型工业化发展战略在云南电力集团有限公司正在贯彻实施，目前生产管理信息系统一期工程——技术监督子系统已完成了以设备为中心、基于ISO9001标准的技术监督管理体系框架的研究和采用当前昀新信息技术的技术支持系统软、硬件的布署，五月底技术监督系统将上线试运行。围绕电网的“五化”建设，云南电力集团有限公司加大了电网技术进步和技术改造的力度。云南电网开关无油化、保护微机化、变电站综合自动化、调度自动化、管理手段信息化水平有了大幅度提升。电网设备健康水平和科技含量得到了提高，为电网安全运行奠定了物质基础，增强了电网抵御各种事故的能力，云南电网安全生产水平在南方电网名列前茅，取得了较好的成绩。根据南方电网公司的要求，生产技术管理必须走标准化管理向国际标准并轨的道路，要在集团公司层面上保持技术、管理、工作标准的一致性。继续建立和完善集团公司生产、技术标准，集团公司已委托云南省电机工程学会组织编写输变电设备作业指导书，现已完成了作业指导书编制导则和作业指导书目录。正在组织第一批作业指导书的编写。同时，集团公司决心在标准的贯彻执行上下工夫，在生产技术管理工作中推行ISO-9000等先进管理办法，实施对工作过程的控制，从规范工作流程、工作关系入手，使工作结果唯一化，昀终达到控制风险的目的。特别是继续推进在技术平台下的对计划、项目、资金的管理，合理配置资源，达到电网安全稳定与优质经济的统一。3深入研究电力系统安全运行问题，提高电网安全运行水平今天，电力安全已成为国家安全的重要内容。我国的电力安全保障体系已纳入到国家安全保障体系，如何建立电网安全运行和应急机制？是需要我们深入研究的重要课题：3.1研究新体制下电网安全运行的法律体系我国电力工业在计划经济体制下形成了一整套行之有效的安全生产法律法规。在电网建设投入不足，网架十分薄弱的情况下，对保证电网安全起到了重要作用。电力体制改革，实行了厂网分开，意在为电力工业引入竞争环节，打破垄断，解决“效率”和“发展”的双重问题。为达到这个目的，需要依法管制电力市场，更需要依法管理电力安全。过去电力系统内部的安全生产问题是“大一统”的电力企业自己的事情，其手段主要是行政制约。今天电力系统的安全问题是归属于不同行政指挥体系的多家电力企业共同的事情。要维持正常的安全生产秩序必须有法律作保证，按照权利和义务对等的原则，明确与电网安全相关企业的责任，依法规范安全生产行为，并由专门的管制部门（电力监管委员会）加强管制。当前新的管理体制已初步形成，但相关的电力安全立法还没有跟上，因而增大了安全管理的难度。3.2研究新体制下电网如何统一指挥、统一调度、统一管理，保障电网安全运行的问题无论电力体制如何改，都必须坚持电网的统一指挥和调度，这是我国电力工业安全生产的基本经验。电网安全的重要特征是瞬时性和不可预知性，这就要求电网在面临危机时，所有与之相关的部门和企业反应迅速，统一行动，密切协作。而往往在危机状态，企业与企业、企业与用户之间的关系是法律和制度规范不到的。“8.14”美加电网事故，原因是多方面的，但有一个主要原因是可以肯定的，对电网事故处理不当，造成事故不断扩大，昀后电网瓦解。从第一条345kV线路故障到昀后电网瓦解持续了1个多小时，如果采取限电等有力措施，大面积停电是可以避免的。因此，高度统一的指挥与调度是保证危机状态下指挥电网事故处理，防止事故扩大的主要组织措施。3.3研究如何增强电网经营企业自我发展能力，提高电网抵御各种事故的能力电网的建设和技术改造需要足够的资金，以使电网的发展水平满足国民经济发展的需要，为国民经济的发展提供可靠的电力供应。过去多年512中国科协2004年学术年会电力分会场