电网不满足N-1准则后提高供电可靠性的手段

近年来，电网的发展速度越来越快，用电负荷急剧增长，出现了电网建设滞后于负荷增长的情况，不少变电站出现了不满足N-1的情况。但是，随着电网的不断壮大，人们对电网稳定性及设备可靠性的要求越来越高，怎样在现有设备情况下通过技术手段满足N-1准则或者在不满足的情况下确保电网的供电可靠性就成为一个急需解决的问题。因此，提高对N-1准则的认识，并寻找提高供电可靠性的手段是现阶段调度的紧急任务，也是电网发展可能长期面临的问题。
1　N-1准则
1.1  N-1准则的定义
按照电网稳定导则有关定义，N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，其他元件不过负荷，电压和频率均在允许范围内。N-1准则用于单一元件无故障断开条件下电力系统静态安全分析，或单一元件故障断开后的电力系统稳定性分析即动态安全分析。当发电厂仅有一回送出线路时，送出线路故障可能导致失去一台以上发电机组，此种情况也按N-1原则考虑。
　　由此可见，N-1准则包含两层含义：一是保证电网的稳定；二是保证用户得到符合质量要求的连续供电。从目前情况看，保证电网的稳定由于涉及整个电网安全，无论在资金投入、运行方式还是技术措施上均得到足够的重视，但在保证用户特别是边远地区用户连续供电方面仍存在认识上的不足，造成局部电网生产运行长期处于被动局面。
1.2  N-1与电力系统稳定性要求
电力系统稳定分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定。电力系统中单一元件无故障断开后，直接影响其静态稳定和电压稳定，使正常输变电能力受到限制，其中以发电机组和输电线路停运较为明显，尤其是单电源线路或单台主变压器供电的变电站，当线路或变压器停电检修时，影响最直接；电力系统中单一元件故障断开后，直接影响其暂态稳定、动态稳定和电压稳定，其中以发电机组故障、母线故障和输电线路故障较为突出，特别是枢纽变电站母线和网间联络线路。一般而言，单一元件故障断开后，如果重合闸正常，对稳定及连续供电不会造成影响，但重合不成功，则可能造成局部区域供电受阻甚至电网稳定破坏。所以，N-1准则与电网结构、运行方式、负荷分布及自动化控制装置配置有较大关系。当电网规划、布局相对较合理时，可在一定程度上弥补网络薄弱等不足，当设备选择、配置较理想时，也可减少静态稳定缺陷。
1.3   N-1的类型及影响
由于N-1准则是按电网元件断开状态研究电网稳定性和安全供电问题的，因此有必要对元件N-1的状态类型进行划分归类，特别对其时效性特点进行进一步的分析。
　　第一类为计划性停运，如电网设备的计划性检修、预防性试验、季节性维护等。其特点是与设备类型关系不大，预先可针对停运设备及相关元件、电网运行方式、负荷状况及环境因素采取措施，一般不会对电网稳定造成影响，既使可能造成局部区域限负荷或供电中断，其影响范围是有限的，影响时间也是可预知的。计划停运时间一般为数小时到数天，特殊设备如发电机组会达到数十天，这类停运占电网设备累计停运时间的40%以上。
第二类是非计划停运，因设备运行过程中发生缺陷或局部故障而造成设备必须临时停运处理。其特点是与设备类型有密切联系，如变电设备的断路器机构、隔离开关导电部分、变压器冷却系统和绝缘油系统等。由于这类停运随机性较大，难以采取全面有效措施，因此可能对电网安全稳定性造成较大影响，是电网运行管理应重点解决的问题。非计划停运时间一般为数小时到数天，这类停运占电网设备累计停运时间的约10%。
　　第三类是故障停运，是以断路器分断为特征的瞬间或短时过程。由于在正常运行方式下已对机组出力、电网潮流、电压等采取了措施，因此，通常情况下，瞬间故障（故障后可重合成功）不会对电网稳定造成明显影响；单一永久故障（故障后未重合或重合失败）对电网稳定造成的影响也是有限的，但可能对局部区域供电造成严重影响。故障停运时间差异较大，瞬间故障为几百毫秒到几秒，短时故障（一般永久障）为数分钟到数小时，当设备故障后发生严重损坏时，其停运时间一般为数天甚至数月，往往对局部区域正常供电造成严重影响，这类停运占电网设备累计停运时间的50%以上。
2电网不满足N-1准则后对提高供电可靠性手段
2.加强主网络建设
在县城区电网改造工程可依据以下原则：一、在主城区形成10kV线路环网供电结构；二、在10kV分支线路上装设真空断路器，对系统中重要线路采用双回线；三、新增10kV线路接地短路指示仪，配合分支断路器使用，尽量减少线路巡视查找和处理周期。
2.2建立清树障、防外破“政企合力”常态化机制
由于树障是导致线路非计划停运的主要原因，特别是电网不满足N-1准则后，如何做好线路清障工作，成为提升供电可靠性的关键手段。
在以往的清障工作中，长期存在施工协调难度大，片面强调个人经济利益与电网安全稳定运行之间矛盾突出的问题。单单依靠供电企业自身的力量，难以满足电网发展需要。公司积极寻求政府支持，采取政府主导，企业实施，合力攻坚，从源头上破解清障难题，建立清树障、防外破“政企合力”的常态化机制。
2.3制定合理的运行方式，协调统一的运行调度
公司每周五由分管生产的副总组织召开各生产部门生产例会，制定下周停电施工计划，合理安排各生产单位停电检修施工时间，并提前作好物资采购、发放计划，施工方案的审定，以及施工单位之间、地方城建管理、政府之间的协调确保在所有施工前准备工作就绪的情况下停电作业，切实可行的缩短了停电作业周期。
2.4全面推广带电作业，提高供电可靠性
严格执行停电申请不能开展带电作业逐一“说清楚”制度，考核带电作业率（带电作业次数与计划停电次数之比）。
2.5加大零点检修力度
在条件允许的情况下尽量坚持“零点检修”，避开用电高峰期，在保证完成供电量的同时也保证了可靠性指标的完成。
2.6建立配电网络自动化
选择合理的与本地相适应的综合自动化系统方案，配网自动化在实施一整套监控措施的同时，加强对电网实时状态、设备、开关动作次数、负荷情况、潮流动向等数据进行采集，实施网络管理，拟定优化方案，提高供电可靠性。
2.7其他措施
（1）主干线路增设线路断路器，架设分支，把分支线路故障停电范围限制在支线范围内，减少停电范围。
（2）在人口较集中、树线矛盾突出的地方采用架空绝缘线或地下电缆敷设。
（3）中性点接地和配套技术的应用，随着电缆的广泛采用，对地容性电流越来越高，中性点运行方式的改变和配套技术的应用，是改善系统过电压对设备的危害、减少绝缘设备破坏造成的事故、增强馈线自动化对单相接地故障的判别能力的重要手段。
（4）增大导线截面，提高线路输送容量。
（5）增设变电站之间的联络线，提高各站负荷的转供能力。