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特高压和智能电网环境下电力系统稳定控制装置的设计与测试

2012-05-02 16:15
flinay
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  作为现代社会的主要能源,电力与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系。供电不稳定,特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的。自20世纪20年代开始,电力工作者就已认识到电力系统稳定问题并将其作为系统安全运行的重要方面加以研究。电力系统安全稳定控制装置是保证电力系统安全稳定运行最重要、最直接的手段,构成了电网安全的第二道防线,目前电网规划中普遍要求装设稳定控制装置。

  电力系统稳定控制装置是一种智能化仪器,实时测量电网的实际运行参数并通过计算分析判断系统的运行状态是否符合电网运行的安全准则,如果电网失稳,则及时作出控制命令,通过切机、切负荷等控制措施使电网恢复安全运行状态。控制策略可以预先生成,也可以根据实际运行状态通过计算在线搜索最优的控制策略。在线生成控制策略的人工智能型稳定控制装置目前已有应用,但仍以辅助决策和预警功能为主,尚未真正实现闭环控制。由于电力系统是一个巨大的人造系统,其参数测量点分布广泛且距离很远,难以对整个系统实施完全的有效控制。通常稳定控制装置采用分布式配置,在关键发电厂和变电站配置稳控装置,各个点的测量数据通过光纤通讯实现共享,控制命令也可以进行远传,从而能在整体上对系统进行最优控制,使损失的负荷最小。

  随着我国特高压智能电网的建设,基本形成了全国联网的战略格局,其能够有效地进行资源配置、提高电网的经济运行水平。但同时发生电网稳定事故所波及的范围也将被扩大,电网安全稳定运行的重要性不言而喻。随着各种计算方法和在线暂态稳定分析理论的发展,安全稳定控制装置的设计有了新的思路和实现途径。高速数据处理芯片、大容量存储器和高速光纤通信网络的发展,使得安全稳定控制装置由原来的基于8位单片机的独立装置逐渐发展为以32位单片机为主的分布式稳定控制装置,硬件和软件实现了标准化、模块化和拼装式结构。应用在特高压电网中的稳定控制装置,运行时将面对更为复杂的电磁环境,电网的信息量也大大增加,并且更加注重广域量测信息的应用,对通信系统的处理能力提出了更高的要求。

  本文根据特高压电网规划情况和稳定控制装置的发展趋势,提出了一种利用ARM处理器、FPGA和嵌入式Linux系统设计电力系统安全稳定控制装置的新方法,对系统需求进行详细的分析、说明,给出了系统总体的设计方案和测试步骤,动模试验验证了系统运行的稳定性和可靠性。

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