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ABSTRACT: A framework of comprehensive defense architecture for power system security and stability is presented. From the general safety concept, the comprehensive defense architecture should include the power system security assurance system, i.e. active safety system, and power system stability control system, i.e. passive safety system. Power system security assurance system (active safety) refers to the measures to improve power system security and controllability.Power system stability control system (passive safety) refers to the measures to maintain power system security and stability during disturbances. The power system security assurance system (active safety) can be set to three-defense lines.The first defense line is a strong power grid structure, to lay a solid foundation for the power system security; the second defense line is the optimized automatic control system, to enhance the safe operation of power system; the third defense line is a safe operation planning to ensure that the power system operates at a safe level. Power system stability control system (passive safety) is the traditional three-defense lines for power system security and stability. The first defense line is rapid removal of faulty components, to prevent the failure to expand; the second defense line is the control measures to maintain power system stability; the third defense line is the measures to prevent idespread blackouts when power system loses stability.

KEY WORDS：power system; security defense architecture; active safety; passive safety; three-defense lines

　　摘要：提出了电力系统安全稳定综合防御体系的框架。从一般安全理念出发，电力系统安全稳定综合防御体系可由电力系统安全保障体系(即主动安全体系)和电力系统稳定控制系统(被动安全体系)构成。电力系统安全保障体系(主动安全是指提高电力系统安全性和可控性的措施；电力系统稳定控制体系(被动安全)是指保证电力系统受到扰动后的安全性和稳定性的措施。电力系统安全保障体系(主动安全)可基金项目：国家电网公司重大科技项目(SGCC-MPLG001-2012)。分为三道防线：第一道防线是坚强的电网结构，为电力系统安全奠定坚实基础；第二道防线是最优的自动控制系统，提升电力系统的安全运行水平；第三道防线是安全的运行方式，保证电力系统运行在安全水平。电力系统稳定控制体系被动安全)就是传统的电力系统安全稳定三道防线，第一道防线是快速切除故障元件，防止故障扩大；第二道防线是采取稳定控制措施，保持系统稳定运行；第三道防线是系统失去稳定时，防止发生大面积停电。

　　关键词：电力系统；安全防御；主动安全；被动安全；三道防线

　　电力系统安全稳定运行问题是一个关系到社会稳定和经济发展的世界共性问题，历来受到各国政府及电力企业的高度关注。从20 世纪60 年代起，大面积停电事故就时有发生，每次大面积停电事故都会造成巨大的经济损失[1-6]。各国电力企业都高度关注电力系统安全问题，投入了大量的人力和财力开展保障电力系统安全问题的研究，也取得了令人瞩目的成效，使电力系统发生大面积停电的次数越来越少。但是，随着电力系统规模的不断扩大，电力系统结构的日趋复杂，电力系统安全问题仍然没有得到彻底解决，2003 年北美东部电网“8·14”大停电就是一个举世瞩目的例证[7-8]。

　　为此，电力系统领域的专家和学者仍然在不遗余力地对电力系统安全防御问题持续开展深入的研究，力图在理论上有所突破，在技术上有所创新[9-22]。

　　为满足电力负荷持续快速增长的需求，我国正在建设世界上电压等级最高、规模最大的交直流混合电力系统。为此，构建安全可靠的电力系统综合防御体系，研究能够有效地降低大面积停电风险的技术手段，确保我国电力系统的安全稳定运行，是我国电力系统发展面临的基础性、关键性和迫切性问题。

　　本文从电力系统安全保障体系(主动安全)和电力系统安全稳定控制体系(被动安全)2 个方面出发，提出电力系统综合安全防御体系框架，为保证电力系统安全稳定运行提供理论支持。

　　1.电力系统安全稳定综合防御体系

    对电力系统规划和运行而言，安全是永恒的问题。电力系统规划设计和调度运行要把电力系统安全放在首位，务必保证电力系统的安全稳定运行。为预防电力系统大停电事故的发生，必须构建坚强的电力系统综合安全防御体系。电力系统安全防御是一个综合性问题，涉及电网结构、自动控制、运行方式计划、安全稳定控制、防止大面积停电等各个方面，是一个极其复杂的系统工程。

　　从总体上说，电力系统安全稳定综合防御体系可以分为电力系统受扰动前的安全保障体系和电力系统受扰动后的安全稳定控制体系。从一般的安全理念从发(如汽车安全、网络安全等)，就是要从主动安全和被动安全2 个方面构建电力系统安全稳定综合防御体系。

　　对于电力系统而言，主动安全就是电力系统受扰动前的安全保障体系，是一种主动的、积极的防止电力系统发生安全稳定事故的安全保障体系，主要是指提高电力系统安全性和可控性的措施；被动安全就是电力系统受扰动后尽可能地保持电力系统稳定运行、不发生大面积停电事故的安全稳定控制体系，主要是指保证电力系统受到扰动后的安全性和稳定性的措施，即传统的电力系统安全稳定三道防线。

　　电力系统安全保障体系(主动安全)可分为三道电力系统安全稳定综合防御体系电力系统安全保障体系防线，即电力系统安全保障三道防线(主动安全三道防线)：第一道防线，坚强的电网结构，奠定电力系统安全的坚实基础；第二道防线，最优的自动控制系统，提升电力系统的安全运行水平；第三道防线，安全的运行方式，保证电力系统运行在安全水平。

　　电力系统稳定控制体系(被动安全)主要包括

　　传统的安全稳定三道防线(被动安全三道防线)：

　　第一道防线，快速切除故障元件，防止故障

　　扩大；第二道防线，采取稳定控制措施，防止系统失去稳定；第三道防线，系统失去稳定后，防止发生大面积停电。

　　电力系统的安全稳定综合防御体系应从电力系统安全保障体系(主动安全)和电力系统安全稳定控制体系(被动安全)2 个方面加以保证，在完善传统的电力系统稳定三道防线的同时，加强电力系统的主动安全水平，构建电力系统安全保障体系(主动安全)三道防线。

　　电力系统安全保障体系三道防线(主动安全三道防线坚强的电网结构，奠定电力系统安全的坚实基础坚强的电网结构是电力系统安全的物质基础，电力系统安全保障体系(主动安全)的第一道防线。实践证明，电网规划必须考虑电力系统安全稳定运行的要求。如果电网规划缺乏安全约束条件，特别是电网结构不合理，将给电力系统的安全稳定运行带来严重后患。坚强的电网结构是指为了保证各种正常和检修运行方式下的送电和用电需要，满足《电力系统安全稳定导则》规定的承受故障扰动的能力和具有灵活的适应性，以及主干输电网应具备的结构、容量和灵活性品质。坚强的电网结构是保证电力系统安全稳定的基础。在电网规划设计中，应从全局着眼，综合分析系统特性，充分论证，统筹考虑，合理布局，加强主干网络。

　　特别是随着我国特高压交直流混联电力系统的逐步形成，电网形态日趋复杂，给电网规划设计提出了更高的要求。为提高电力系统构建的科学性与合理性，需要建立电力系统构建理论体系，研究交直流电网合理建设规模，完善多直流馈入受端电网安全评估方法；从理论上解决交直流协调发展、受端电网合理受电规模问题，正确评价电网经济效益和综合效益，从规划角度提高电网的输电能力及大规模新能源的接纳能力，提升电力系统规划理论和支持技术水平，为构建坚强特高压交直流混合电力系统提供理论和技术支撑。

　　最优的自动控制系统，提升电力系统的安全运行水平电力系统是一个复杂的非线性动态大系统，其自动控制系统是电网安全保障体系(主动安全)的第二道防线。