电网扰动控制标准及其应用

原文作者：卓峻峰，夏慧，杨小煜，周京阳，李立新

原文标题：电网扰动控制标准及其应用

原文链接：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFD2007&filename=DWJS200724006&uniplatform=NZKPT&v=9cLY_zLbCakbF0b5r7sImos0skDk72gpiVl1S8Izk4p7R3t8zFiLZCvHBw0yIvlt

原文来源：知网、《电网技术》,2007,(24)

笔记作者：老吴

1.  What

本文发表于2007年，文章介绍了北美电力可靠性协会（NERC）关于扰动控制标准（DCS）的发展历程，阐述了DCS的控制机理以及在国内外的应用情况，并提出基于DCS的电网扰动控制策略。

2.  Why

电网互联使扰动对电网的影响从发生区域扩大到相连区域，通过提高扰动控制能力，可防止电网中的较大扰动发展成为连锁故障造成大面积停电。

实施扰动控制标准，加强电网事故备用的管理，会提高扰动恢复处理能力，改善电网调度的运行方式和调控水平。

3.  How

3.1 简介

NERC（North American electric reliability council，北美电力可靠性协会）在1997年2月1日用控制性能标准/扰动控制标准(control performance standard/disturbance control standard，CPS/DCS)替代了CPC标准，它包括CPS1、CPS2、DCS三条准则。其中扰动控制标准(disturbance control standard，DCS)要求扰动开始后10min内ACE值恢复到0或扰动前水平(考虑电源和负荷损失，故障恢复时间定为10min)。

2005年4 月，NREC修改DCS标准，只考虑电源损失，故障恢复时间定为15min。

3.2 扰动控制标准

3.2.1 可报告扰动

是指功率缺额大于或等于区域最严重的单个事故（most severe single contigency，MSSC）容量80%的扰动。

3.2.2 扰动恢复率及DCS等级划分

DCS等级按区域发生严重故障后的恢复率Ri来划分。

当区域失去电源时，若故障前区域的ACE0小于0，则：

    式1

若故障前区域的ACE0大于0，则：

       式2

式中：  

• Ploss为扰动失去的电源功率；

• ACE0为扰动前区域的ACE值，是指扰动开始前一段时期的ACE平均值（前10~60秒，并包含至少4个ACE采样周期）；

• ACE1为扰动后15min内ACE的最大值；

• Ri为可报告第i个扰动的扰动恢复率。

一般DCS按分为四级：85%以下、85%~90%、90%~95%、95%~100%，Ri值越大说明控制区域对扰动后频率恢复贡献越大。

3.2.3 事故备用调整因子

DCS等级按区域发生严重故障后的恢复率Ri来划分。

     式3

N季度为当前季度可报告扰动事件总数。

3.3 扰动控制策略

扰动发生时停止CPS控制，启用DCS控制，使电网在15min内从扰动中恢复。在扰动恢复期间，DCS控制将实时更新以下扰动恢复进程信息：剩余时间、需要恢复的功率、在剩余时间内DCS控制恢复的功率、系统功率调节速率。

图1 DCS控制流程

图中： 

• A为需要及时恢复的功率；

• B为15min周期的剩余时间内，AGC机组的总调节容量；

• C为15min周期的剩余时间内，非AGC机组的总调节容量。

3.4 事例分析

原文作者给出了DCS扰动事件的判断事例如下：

区域A有10台发电机，总装机容量1500MW，包括5台单机容量100MW的发电机和5台单机容量200MW的发电机。根据定义，DCS扰动事件是扰动为80%~100%的MSSC，则DCS扰动容量范围为160MW~200MW。

所以若出现一个出力为180MW的发电机跳闸，可认为这是一个可报告的DCS扰动事件；若出现的是一个出力为80MW的发电机跳闸，则不认为其构成一个DCS扰动事件。

4.  Conclusion

大区电网互联中要保持和提高电网频率质量，改善机组控制调节性能，发挥大电网运行的优越性，这与AGC的控制和考核性能密切相关。在研究和分析NERC的要求和评判标准基础上，结合我国电力行业的具体情况，应制定出适合我国国情的扰动控制标准。

5.  Review

扰动控制针对的是各控制区失去内部电源或失去区外直流来电引发的扰动，在国网公司企标QGDW 680.43-2011《智能电网调度技术支持系统第4-3部分：实时监控与预警类应用 电网自动控制》中有明确要求，也是电科院检测的功能之一。

老吴认为扰动控制旨在界定扰动，有扰动时优先扰动恢复，无扰动时采用CPS标准。因为扰动控制有恢复时间限制，所以在制定控制策略时，需要对可控机组按速率分组，优先动作调节速率快的机组。

同时DCS控制也可以考虑与新能源、储能和可控负荷的频率保护相结合，考虑每种资源的备用以及调节速率，设置不同的启动条件，当电网频率偏差严重时，有序启动其他可控资源紧急调频，从而促进扰动恢复。

原文始发于微信公众号（CTS纵横安全实验室）：电网扰动控制标准及其应用