电力系统的运行状态越接近极限系统就会越脆弱,而影响电网脆弱性的潜在因素可以分为内部和外部两类。内部因素包括电网元件故障、保护和控制系统故障、信息系统和通信网络故障以及不充分(或不可靠)的安全评估。外部因素包括自然灾害、人的操作错误和蓄意破坏等。两类因素都可能导致灾难性的后果和连锁故障。一个自愈和坚强的电力系统除了能解决地方和区域级别的功率失调和停机故障外,必须能通过各种合理的协调操作和控制措施,吸收和化解各种范围更广、更系统化的事故甚至蓄意破坏等对系统的安全稳定性所带来的影响及冲击,并将其影响限制在局部范围之内。这样,一旦因各种因素使得系统的安全性及稳定性受到潜在或无法避免的巨大破坏时,也可成功应对,避免因系统崩溃所造成的大面积长时间的停电。而在适当时机实施系统可控孤岛划分就是避免系统全面崩溃的重要措施。
关于电力系统孤岛相关的研究分为以下两个方面:
一、被动孤岛:通过事先整定的解列装置实现对系统的孤岛被动划分。
二、最优孤岛:根据系统的实时运行状态及系统故障信息,选择最优的孤岛方案,主动把系统划分成数个独立运行的孤岛系统。
当互联系统受到大干扰而失去同步时,由失步解列装置所形成的被动孤岛是当前防止系统全面崩溃的最后一道防线及措施。电力工程技术人员通过对系统故障情况的离线仿真得到系统可能的振荡失步断面,然后将失步解列装置安装到这些断面中的线路上。当系统发生振荡时,失步解列装置根据就地的量测信息(如电压、相角)和设定的解列判据判断系统是否发生了异步振荡及失步中心是否落在装置所在的线路上,然后确定是否动作将系统解列成若干孤岛。如何准确地判定系统的振荡中心位置,如何利用局部信息、先进测量装置信息(如相量测量单元信息)及系统开关的联动信息正确地判断系统是否已失步而实施系统失步解列,是失步解列研究需要关注的重点。
主动孤岛与被动孤岛的最大区别在于没有延续“离线整定,在线判断”的传统继电保护动作方式,而是遵循“
实时信息,全局控制”的思路。它根据系统实际运行工况,在保证同调机群在同一子系统、非同调机群彼此之间不连通的前提下,选择出使各个子系统功率差额最小且能稳定运行的网络孤岛运行方案。该策略在消除系统全面崩溃威胁的同时实现切除负荷总量最小,从而将系统瓦解所造成的经济损失降低到最少。与被动孤岛相比较,最优主动孤岛得到的电力孤岛在系统维护和系统恢复方面具有明显的优势:各个子系统运行更加稳定,更不容易出现全面系统崩溃。此外,如果孤岛方案设计和操作合理,还可以降低系统恢复的复杂程度,减少总的恢复时间。