7 月6 日，记者来到国家电网公司智能电网科研产业(南京)基地工程 1 号楼，一排排整齐的机柜正在接受调试，这是南瑞集团自主研发生产的电网安全稳定控制系统。电网安全稳定控制系统的应用范围涵盖全国 30多个省市，对电网系统安全稳定运行发挥着重要作用。
“强直弱交”考验电网安全
“目前，我国交流特高压建设滞后于直流特高压建设，‘强直弱交’给电网带来一定的安全稳定风险。我们通过电网监测、建模仿真、策略制定、控制装置、综合防御等手段，支撑保障我国快速发展的电网的运行安全。”国电南瑞稳定分公司电网分析及咨询事业部经理李威告诉记者。
特高压直流的优点是输电容量大，可以在区域电网间形成阻隔，相当于电力输送中的“直达航班”;而特高压交流构建的坚强同步电网，是承载“航班”落地的“机场”，和疏散大容量电力潮流的“陆地交通网”。电力潮流如同庞大的客流一样穿梭于航班、机场和陆地交通网中。
目前，国家电网公司共建成“三交四直”特高压线路，整体处于直流强、交流弱的状态。如果直流线路发生闭锁，发电功率无法输出，受端电网突然失去十分之一的有功功率，对电网造成的冲击可想而知。目前，除皖电东送 1000 千伏线路外，华东电网各省之间主要通过500千伏交流电网相连，内部之间紧急功率支援相对薄弱，在极端情况下无法抵御特高压直流故障带来的影响。
“这时候就得依靠备用电源，由于直流输电容量巨大，平时让那么多的备用机组空转是不经济的，也是不现实的，毕竟严重事故是极小概率事件。按照常规调频、调峰留存电源备用后，仍存在的有功功率差额只好通过切负荷解决。”李威说。
问题的复杂性还在于，特高压直流送端电网同样面临“强直弱交”问题。以四川电网为例，若发生直流闭锁，引起电流转到交流电网，这就存在交流电网转移能力不足等运行风险，容易造成线路过载、系统频率过高，甚至机组失去稳定性，从而引发电网事故。
大电网的安全防线
近几年，南瑞集团重点围绕“三华”特高压交直流电网发展过程及目标网架形成后的电网安全问题开展技术预研。研发团队对特高压交直流混联电网工程完成了稳定分析、稳定控制系统协调配置及安全控制策略设计，基于薛禹胜院士发明的 EEAC 理论揭示了特高压直流接入对交流电网暂态稳定影响的机理，提出了特大型同步电网的主动防御措施，提高了电网抵御极端严重故障的能力。在特高压工程的推动下，南瑞集团成功构建了电网大停电防御框架，研发的电力系统大停电综合防御系统WARMAP，已成为保障大电网安全的重大装备，防御范围已经覆盖我国80% 的电网。该系统可以及时判断出大电网在运行中的风险并选择预防控制，在故障过程中正确选择紧急控制与校正控制决策，在多道防线之间进行协调。
“在国家电网公司总部、网省公司的支持下，我们承担了大量的特高压大电网安全稳定方面攻关课题，从事理论、技术、系统架构、方案的研究，同时技术人员根据电网调控数据，进行电网安全稳定分析，根据电网隐患不断更新防控策略。”李威介绍。南瑞集团相继在向上、锦苏、溪浙特高压直流和浙福特高压交流等工程中承担了安全稳定控制系统建设工作。该系统是我国当前控制策略最复杂、技术创新最多、技术水平最高的特高压配套稳控系统。“安全稳定控制装置配置在换流站、变电站以及电厂，厂站的相互通信组成了电网稳控系统。一旦电网发生故障，系统会按预先设置的策略紧急采取控制措施。”国电南瑞稳定公司总经理助理、控制厂站系统事业部经理李惠军说。
电网崩溃往往由设备连锁事故诱发，有一定的发展过程，而稳控装置的反应时间是 100 毫秒，也就是说，控装置在我们远未感受到故障时，就能够把故障切除。稳控装置利用直流功率响应的快速性，应用阻尼控制技术避免了交流联网线路功率的振荡，同时，利用多直流协调控制技术，可以在一条直流线路故障的紧急情况下通过控制其他直流输送功率，大幅降低直流受端负荷的损失。
去年 6 月，国电南瑞电网调度技术分公司研发的特高压故障情况下紧急限负荷功能，在江苏苏州供电公司成功投运。在假设锦苏特高压直流满功率运行发生双极闭锁的极端情况下，应用该功能可在3 分钟内切除100万千瓦的配网负荷，充分满足了特高压直流故障应急处置要求。目前，综合防御安全稳定协调控制系统由调度中心站、协调控制站、控制站、执行站四层结构构成，实现了在线预警、策略校核和优化计算及下发一体化的监视、分析、优化和控制。该项技术已在江苏、上海、甘肃和宁夏电网应用。
特高压交直流需协调发展
在特高压交流网架建设过渡期，因送端与受端间的电气距离减小，而特高压主网架尚未成型，电网应对安全稳定的运行风险增加了。此时，高效合理的运行管理，成为保障特高压电网运行安全的主要手段。随着高一级电压等级的交流同步电网网架逐渐成网，电网抵御故障的能力将大幅增强，即使相关联的直流发生故障，潮流也能得到及时转移。因此，加快推进特高压交流工程建设显得尤为必要。
“特高压交流同步电网建成，相关联直流的故障就如同石子落在湖水中央，只泛起些许涟漪就能恢复平静，不会威胁电网安全。”李威说。
也就是说，只有特高压交流联网更加坚强，才能适应更大规模电力受入和分配的需要。这也为电网安全稳定带来新的课题。今年 4 月 5 日，国电南瑞稳定公司承担的国家电网公司“特高压交直流、多直流协调控制系统研发及示范”科技项目通过了验收，该项目以宁夏电网为依托开展研发，取得了较好的示范效应。随着全国特高压交直流互联电网的建设，过去根据经验离线计算分析局部电网不同故障形态下的电网控制策略方式，已不能适应复杂电网发展的需求。目前，国电南瑞稳定公司正在深入研究在线闭环控制的电网安全稳定预警与控制系统。“根据电网全网实时信息，在线计算与预警、实时刷新电网稳控系统控制策略，已成为提升当下电网安全运行水平的迫切需求。”李惠军说。
原标题：智能控制保障大电网安全
