关于三道防线协调配合保证电网稳定运行分析

梅雪峰

国网江苏省电力公司盐城供电公司

摘要：当前，国民经济水平越来越高，人们对于电力的需求量也越来越大，在这样的环境下，就要求电力企业在保证正常供电的基础上，提高电网的稳定性，以实现社会效应，推动国民经济的稳定增长。三道防线是为确保电网稳定运行而设定的保护装置，其中一道防线是为了更加高效、精准地对续电保护故障元件进行切除，而第二道防线则是为了保护电网的稳定，第三道防线则具备电网、频率控制及失步解列的作用，只有三道防线协调配合，才能够有效提高电网的运行安全。

关键词：三道防线；协调配合；电网稳定；运行分析

1.前言

在电力行业的飞速发展下，电力系统中的电网运行状态被提出了更高的要求，需要在保证正常供电的同时，确保供电过程中稳定、安全。电力系统内的三道防线，是确保电网得以正常运行的重要基础保障，尤其是第一二道防线，更是电网运行的基础。而第三道防线是对因发生失控或拒动造成的风险进行补救，进而确保电网的运行可靠。

2.三道防线在电网运行中的现实意义

电网要得到正常的运行，还需要加强三道防线的建设。结合电力系统的相关安全规定，电力系统可承受的最大扰动能力的对应安全指标可以分为三个等级，其中的第一级标准需要保障电网的稳定运行与正常供电，单一故障的出现概率应有所控制；第二级标准则是在稳定运行的基础上，增加了其他的要求，且允许损失一部分的负荷，但需要确保单一的严重故障在可控范围；第三级标准关键在系统不可稳定运行的过程中，需预防系统的崩溃，此时要控制负荷的损失，并保证多重严重故障的概率较低。为达到三级标准的要求，三道防线便应运而生[1]。电网的设置结合三道防线原则进行规划与配置，以实现对三道防线的调度管理，进而对电网运行状态进行监控，确保在各种故障下，电力系统的安全威胁能够最大限度的得到控制，并尽快实现电网的正常运行。

3.三道防线的协调运行关系

（1）电力系统的第一道防线能够满足系统安全性能的基本要求，依靠系统内的主要元件对应的自动调节装置、调度自动化系统，来进行预防性控制。在电力系统的第一道防线中，无需采取相关措施便能够高速、准确地对继电保护及运行异常保护的故障元件进行切除。

（2）第二道防线虽然故障出现率较低，但若出现故障便会对系统造成严重的危害，若在故障出现后不能采取及时、有效处理，就会导致危害性进一步扩大，甚至引发系统出现崩溃性事故。因此，需要在系统内配置紧急控制装置，或通过安全措施来确保运行的稳定安全。第二道防线中设置有自动重合闸的装置，能够有效减少重合在永久故障相关系统中的不平衡能量，并最大限度的降低网络拓扑发生变化，在最短时间内恢复网络正常的运行。同时还具备自动切除负荷及事故减小出力的作用，能够快速恢复电网，实现用电量与输电量间的相互平衡。而过负荷控制与切负荷，能够确保稳态的输电能力，确保其与输电需求保持平衡。

（3）第三道防线主要是为了防止出现严重的多重故障，并由于严重多重故障导致的大面积停电及全网性崩溃事故而设置的预防性措施。第三道防线具备失步解列的功能，当电网未达到同步后，可以通过在预定地点加以解列，来保证各个不同的子网可以独立地满足供电要求。另外，第三道防线还拥有频率控制的功能，利用低周减载，并在此过程中开启备用的机组，来达到频率控制，通过高周切机，来保证频率相对稳定，并确保机组的安全。与此同时，第三道防线还具备电网及无功控制功能，主要是利用低压减载或增发无功来维持电压稳定，以免电压崩溃。

三道防线间具有协调配合功能，且能够相互衔接，处理故障的形式也具有一定的相互交叉性。为了确保电力系统的电网运行安全、稳定，一次系统需要配置完善的电力设施，并建立合理的电网结构、对运行方式进行合理地安排；而二次系统则需要制定出安全稳定的控制措施，且配备性能完善的继电保护系统，来建立一个完善、稳定、安全的防御系统。电力系统运行状态一般分为正常状态、紧急状态、警戒状态、极端紧急状态、崩溃状态、恢复状态。利用三道防线，能够有效维持电力系统的稳定运行，并保证在电力系统遇到个事故使，能够得到及时，有效的处理。

4.三道防线协调配合运行的实现

要实现三道防线间的协调配合运行，还需要精心规划与设计电网，强化一次电网的建设，以保证电网的结构可以适应当前电力的增长需求，让网架设置更加地合理、科学，并明确分层分区，进而有效提升电网的大事故抵御能力[2]。与此同时，还应该强化二次系统的配套建设，依据三道防线的相关要求，对自动装置与续电保护加以安全设置。

4.1模型与参数的准确设置

在电网的分析计算过程中，要以电力系统的全过程动态仿真分析及暂态稳定分析为主，并以静态安全稳定分析辅之，确保模型与参数设置的精准性。由于第三道防线优化整定计算及优化配置的是严重故障集，因此要仿真电网在电压及频率偏移最大值下，对系统最长时间的响应过程进行设置，并对发电机、有载调压变压器、励磁系统、直流控制系统、调速系统、负荷、FACTS模型与参数、线路、变压器、电抗器等对应的模型与参数进行深入研究分析，保证仿真过程较真实地对电网系统的实际动态进行反映。

4.2对二、三道防线进行逐年滚动分析

因第二、第三道防线配置的范围较广，不利于频繁性的调整装置安装地点。所以，二、三到防线的配置与整定需要在较长的时间段内都具有一定的适应性。由于我国的电网发展速度较快，且负荷增长迅速，不同地区又有着一定的差距，负荷特性变化较大，而电网建设大多是依据年度计划进行安排[3]。所以，对于电网运行方式的计算，也应该以年度为重点加以研究，让二、三道防线的配置及整定以一年为周期进行逐年分析调整，以确保三道防线可以加大协调配合

4.3加强第二、第三道防线的设备管理

电力系统要实现三道防线的协调与配合，还需要对二次设备增强管理，特别是自动装置及其继电保护，更是要强化管理。在进行继电保护以及安全自动装置的保护时，首先要进行一次全面的检查，并注意继电保护系统的协调与配合，对距离三段在线路重负荷下的误动状况进行检查，并查看进口保护的振荡闭锁功能是否失效，对继电保护动作时间级差按照顺序进行有计划地完成，并检查稳定措施是否到位，装置软硬件是否有缺陷、稳定控制装置的定值配合是否合适，进而有效控制事故及事故连锁反应的发生。

第三道防线设置，需要在保证电网安全稳定的同时，尽量控制代价，以真正实现电网运行经济性、安全稳定性与协调性，让电网的运行水平从确定性控制提升至风险控制。在对电网采取安全稳定控制措施时，要对事故后电网运行方式的调整，包括频率、电压、系统阻尼水平等因素进行兼顾，并考虑到被控制对象的设备安全，确保被切机组所处电厂的安全。

5.结束语

总而言之，三道防线要是实现协调配合，确保电网的运行稳定，还需要对三道防线的协调关系进行深入的分析，同时对续电保护、安全自动装置等加强管理，确保设备在出现故障时能够得到及时、有效的处理。同时，在电力系统较为薄弱的情况下，应该强化二次系统对应的配套设施建设，依据三道防线的要求，加以续电保护配置及安全自动装置配置，制定出完善的控制措施，进而提高系统应对风险的能力。

参考文献

[1]陈浩,申屠刚.交流特高压电网投产初期第二、三道防线建设与思考[J].华东电力,2014,42(12):2770-2775.

[2]杨尉薇,郑惠萍.大同电网严重故障安全稳定特性及第三道防线配置原则研究[J].山西电力,2015,(02):31-33.

[3]杨海涛,祝达康.特大型城市电网大停电的机理和预防对策探讨[J].电力系统自动化,2014,38(06):128-135.