[科普中国]-运行状态

简介

稳态时运行参量持续在某一平均值附近变化，变化很小；由于受到扰动系统运行参量将发生很大的变化，处于暂态过程；暂态过程有两种，一种是电力系统中的转动元件，如发电机和电动机，其暂态过程主要是由于机械转矩和电磁转矩（或功率）之间的不平衡而引起的，通常称为机电过程，即机电暂态，另一种是变压器、输电线等元件中，由于并不牵涉角位移、角速度等机械量，故其暂态过程称为电磁过程，即机电暂态。

分类电力系统的运行状态分为稳态运行和暂态过程两种，其中暂态过程又分为波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。波过程主要研究与大气过电压和操作过电压有关的电压波和电流波的传递过程；电磁过渡过程主要研究与各种短路故障和断线故障有关的电压、电流的变化，有时也涉及功率的变化；机电暂态过程主要研究电力系统受到干扰时，发电机转速、功角、功率的变化。1

四种状态发电厂电气设备的状态分为运行、热备用、冷备用、检修四种状态。

运行 状态电气设备的运行状态：是指连接该设备的断路器、隔离开关（熔断器、负荷开关等）均处于合闸接通位置，设备已带有标称电压，且继电保护、自动装置及控制电源满足设备运行要求的状态。

母线、线路、断路器、变压器、及电压互感器等一次电气设备的运行状态：是指从该设备电源至受电端的电路接通并有相应电压（无论是否带有负荷），且控制电源、继电保护及自动装置正常投入。继电保护、安全自动装置等二次设备的运行状态：是指该设备电源投入，输出功能与一次设备的控制回路保持正确连接。2

热备用状态电气设备的热备用状态：是指该电器设备已具备运行条件，但该设备尚未带电；连接该设备的各侧均只有一个断开点；且继电保护、自动装置及控制电源满足设备运行要求的状态。

断路器的热备用状态：是指其本身在断开位置，但连接断路器各侧的隔离开关在合闸位置；相关接地刀闸断开（或没有接地短路线）；且继电保护、自动装置及控制电源等满足设备运行要求的状态。母线、变压器、及线路等电气设备的热备用状态：是指连接该设备的各侧均无安全措施；连接该设备各侧的断路器全部在断开位置，但其中至少一组断路器两侧隔离开关处于合闸位置；相关接地刀闸断开（或没有接地短路线）；且继电保护、自动装置及控制电源等满足设备运行要求的状态。2

冷备用状态电气设备的冷备用状态：是指连接该设备的断路器、隔离开关（熔断器、负荷开关等）均处于断开位置，且继电保护、自动装置及控制电源退出运行；连接该设备的各侧均无安全措施，该设备各侧均未带有电压的状态。2

检修状态是指电气设备的所有断路器、隔离开关均断开，电气值班员按照《电业安全工作规程》及工作票要求布置好安全措施。

电气设备的倒闸操作规律就是基于上述四个阶段进行，但检修设备拆除接地线后，应测量绝缘电阻合格，才能转换为另一状态。3

状态及控制措施电力系统的运行状态从宏观上讲，电力系统的运行状态可分为正常状态和非正常状态。为了调度控制电力系统，需要将电力系统的运行状态进行分类，以便说明在不同运行状态时应如何对电力系统实行控制。电力系统运行状态尚没有严格定义，理论上将电力系统的运行状态大体分为两种，但是针对不同的电力系统在不同的条件下具体的运行状态却没有具体的划分标准，所以对电力系统运行状态的管理和控制也缺乏针对性，对电力系统的运行状态进行具体明确的划分是当前亟待解决的问题。根据对实践的总结，电力系统的运行状态可以分为以下几类：正常状态，警戒状态，紧急状态，崩溃状态以及恢复状态。

正常状态及控制措施对电力系统的认识需要从整体上把握，电力系统是由发动机、变压器和其他用电设备组成的，集发电、输电和用电功能于一体的系统。电力系统的负荷是随着用户的用电量不断变化的，而提供高质量的用电保证是电力企业的重要目标和工作内容，这就需要满足电力系统发电机的有功率和无功率根据电负荷的变化作出安全范围内的变化。实现这一目的需要电气设备能够正常的运行，满足各种情况变化所需，保证各个设备的发动机能够在同一频率下同时运行。

实践中为了使电力系统在正常的干扰下不产生设备的超负荷运转，防止电压的偏差在正常的范围内，需要采取相应的调节手段，在需要运行状态过渡变化时，通过调节旋转备用或者紧急备用来完成。保证电力系统的正常运行状态是提供安全可靠用电的保障，也是经济效益的关键。

非正常状态及控制措施上文提到对电力系统运行状态的分类除了正常状态还包括警戒状态，紧急状态，崩溃状态以及恢复状态，这些都属于非正常状态的种类，以下笔者对其进行具体的分析。

第一，警戒状态及控制措施。警戒状态的出现的针对电力系统出现超负荷运转、发电机组出现突发故障难以保证正常的运行以及出现的严重情况包括停机，还有就是电力系统的运行环境发生变化，造成客观的电力运行设备的容量减小，外在的干扰使得电力系统难以正常运行。警戒状态下电力系统的运行是不安全的，对此需要采取相应的调整措施，对发电机的负荷进行调整性控制，暂时排除经济利益的因素，以安全的电力系统运行为首要目标。

第二，紧急状态及控制措施。紧急状态是从警戒状态和正常状态转化而来的，紧急状态下的发生的故障一般较为重大，例如：有时跳开大容量发动机，使得电力系统现严重的有功率和无功率不平衡；或者发电机同步运行出现问题，电力系统的紧急问题得不到及时有效的解决；或者紧急情况得不到及时有效的处理就会引发运行失衡，发电机组就会产生不同频率的运行，这对电力安全是一项极为严重的威胁，严重的会引发大范围供电的中断。除此之外，还有诸多的故障表现，以及自然灾害和天气造成的电力系统的运行进入紧急状态。

紧急状态是一种危险的运行现象，需要采取及时有效的继电保护措施进行控制处理，使电力系统尽快的恢复安全稳定状态，避免事故的发生。
第三，崩溃状态及控制措施。崩溃状态主要是针对紧急状态下难以采取及时有效的控制措施，而为了使电力系统进一步扩大不良影响，调度工作人员采取控制措施，将并联的系统裂解成几部分，这样的操作就会使电力系统进入到崩溃状态。

在进行裂解措施后，裂解后的几个部分系统都存在着功率的不足，所以个裂解部分都是出于超负荷运转的状态，进入到崩溃系统就是为了保证一些重要的部分系统正常运转，确保正常的发电，避免整个电力系统出现瓦解。

第四，恢复状态及控制措施。针对出现的问题，相关调度工作人员需要采取继电保护等措施进行及时有效的控制和调度，防止事故发生和恶劣影响的扩大，在电力系统进入崩溃状态后就需要采取相应的控制措施以恢复电力系统的正常运行。恢复状态需要调度人员读之前裂解的发电机组进行并列，逐渐恢复对用户的正常供电。恢复状态的控制需要根据发生故障的具体情况，采用逐步的渐进措施来恢复正常运行状态。

电力系统的安全控制主要是针对各类非正常状态进行调整控制，以尽快的使电力系统回归正常状态，调度工作人员要对电力系统的运行有科学的计划并应用计算机控制系统对电力系统的运行进行相关信息的收集和处理，对电力系统的运行进行实时的监控和调整，保持电力系统的正常状态。根据总结电力系统的安全控制按照功能划分，可以大体分为三类，第一，提高电力系统稳定运行的措施，包括快速励磁、电气制动、串联补偿等；第二是维持电力系统频率的措施，包括低频自启动、低频降电压、高频切机等等；第三，预防线路超负荷运转的措施，包括过负荷切电源等。4