目前，中国已经完全具备大规模建设特高压电网的条件，这样就可以实现“煤从空中走、电送全中国”，缓解长期困扰中国经济社会发展的煤电运输紧张这个不治之症。发展特高压输电技术，首先是中国经济社会发展的需要，因为特高压输电技术具有输送距离远、容量大、损耗低、效率高的特点，是超高压等其他电压等级所做不到的。发展特高压也是我们国家经济社会发展对能源电力增长的需求所决定的。因为预计到2020年的时候，中国全社会的用电量还会再翻一番。
     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。

 

     随着我国特高压和智能电网的建设，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。

 

一、特高压智能电网对安全稳定控制技术的影响

 

智能电网是现代电力工业节能降耗、合理配置能源结构的必然选择。[1]各国发展智能电网动因各不相同，美国主要关注电力网络基础架构合理规划和信息系统的升级改造，而欧洲则更侧重于可再生能源和分布式能源的大量接入。[2]中国的大部分水电资源集中在西南，火电、风电资源多集中在西北，而负荷中心却集中在东南沿海地区，大规模能源外送是中国电网迫切需要解决的问题。因此，国家电网公司在合理规划、多方论证的基础上提出建设

 

“统一坚强智能电网”的战略方针，其内涵为：坚强可靠、经济高效、清洁环保、灵活互动、友好开放。[3]智能电网的建设，对电网安全稳定控制技术提出了更高的要求，同时也是其实现跨越式发展的机遇。

 

1.特高压电网互联对稳定控制技术的影响

 

     我国能源分布与电力消费之间的不平衡决定了我国电网的基本特征是特高压、长距离、大容量输电。大区电网互联进而建设特高压全国互联电网是我国电网发展的趋势。特高压互联电网的稳定问题并不是小系统稳定问题的简单叠加，弱联络线的互联电网很容易在故障中失去稳定。大规模互联电网的区域和区间振荡模式发生的机理更为复杂，系统规模的扩大、PSS等快速控制装置的引入可能使系统的阻尼减少，发生持续的功率振荡进而造成系统解列。对于现有的控制理论和技术能否保证特高压互联同步电网的安全稳定运行一直存在争议，[4]掌握大电网安全稳定特性及发展变化规律，深入研究特高压互联电网的振荡机理，提出有效的抑制措施，进而完善适应特高压交直流混合大电网发展的安全稳定运行控制基础理论仍是亟待解决的课题。

 

     互联大电网的运行方式更为复杂，基于离线分析生成稳定控制策略表的方式已不能满足现代电网安全稳定控制的要求。电网安全稳定控制的在线应用是当前的研究热点，传统的EMS并不能对电网进行全面安全预警和决策支持，而智能电网环境下，电网运行将更逼近其稳定极限，故电网量化安全稳定评估和智能预警对保证电网安全至关重要。在智能电网环境和复杂电网动态下，如何对安全稳定运行的综合安全指标进行定量描述，对考虑可再生能源接入和复杂控制策略下电网运行的静态安全、暂态稳定、电压稳定、低频振荡等各类稳定问题进行在线分析、精确预警和有效控制，是电网稳定控制技术的应用重点和难点。