黃宋波，朱余啟，楊浚文，陳聰

(1.云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011；2.云南省電力設(shè)計(jì)院，昆明 650011)

地區(qū)電網(wǎng)交流送出斷面調(diào)控研究

黃宋波1，朱余啟1，楊浚文1，陳聰2

(1.云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011；2.云南省電力設(shè)計(jì)院，昆明 650011)

以2013年底溪洛渡右岸電廠6臺機(jī)組投運(yùn)后，溪洛渡直流單回雙極投運(yùn)前電網(wǎng)運(yùn)行方式作為研究對象，研究了溪洛渡直流單極投運(yùn)前后滇東北部電網(wǎng)交流送出斷面控制要求，從多角度分析了滇東北部電網(wǎng)電源裝機(jī)容量分布，對比了不同電廠主導(dǎo)滇東北部交流送出斷面潮流時(shí)的調(diào)控速率，結(jié)果表明，由溪洛渡右岸電廠進(jìn)行主導(dǎo)調(diào)控可根據(jù)負(fù)荷波動(dòng)有效、及時(shí)調(diào)整滇東北部交流送出斷面潮流，降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

溪洛渡；滇東北部電網(wǎng)；交流斷面；潮流控制

1 前言

溪洛渡右岸電廠總裝機(jī)9×770 MW，大部分電力送出將通過雙回±500 kV直流輸電線路送廣東從化，線路全長約1 286 km，額定輸送容量6 400 MW。按計(jì)劃，至2013年底，溪洛渡右岸電廠6臺機(jī)組將投產(chǎn)運(yùn)行，投產(chǎn)容量4 620 MW，溪洛渡直流送出工程將投運(yùn)單回單極，輸送容量1 600 MW[1-2]。

滇東北部電網(wǎng)電力資源豐富，電源裝機(jī)規(guī)模較大，負(fù)荷較輕，是典型的送出型電網(wǎng)。目前，滇東北部電網(wǎng)主要電力僅通過500 kV多樂永豐雙回線和220 kV永迤雙回線4回交流線路送出，大機(jī)小網(wǎng)問題較為突出。受溪洛渡直流送出工程滯后于機(jī)組投產(chǎn)的影響，直流送出線路全部投運(yùn)前，滇東北部電網(wǎng)將出現(xiàn)溪洛渡右岸電廠交流聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、溪洛渡直流單回單極聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的過渡運(yùn)行方式 (以下稱過渡運(yùn)行方式)，滇東北部電網(wǎng)交流送出斷面潮流控制無疑會(huì)成為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的難點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)所在[2]。

文中從電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的角度出發(fā)，從多角度分析滇東北部電網(wǎng)電源組成結(jié)構(gòu)，結(jié)合滇東北部電網(wǎng)送出通道穩(wěn)定控制要求，討論了溪洛渡右岸電廠投產(chǎn)后各種過渡運(yùn)行方式下滇東北部電網(wǎng)交流斷面的潮流分布，并提出相應(yīng)的解決措施。

2 滇東北部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

截至2013年底，滇東北部電網(wǎng)預(yù)計(jì)全口徑裝機(jī)容量8 297.77 MW，建有500 kV變電站3座，220 kV變電站9座。其中，火電廠2座，火電總裝機(jī)容量2 400 MW，裝機(jī)容量在200 MW及以下的電廠有148座，中小型水電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)1277.77 MW，主要分布在8個(gè)縣區(qū)，通過10 kV、35 kV、110 kV、220 kV多個(gè)電壓等級接入系統(tǒng)[5]。

2013年底滇東北地區(qū)220 kV及以上電網(wǎng)主接線圖如圖1所示。

圖1 2013年底滇東北部220 kV及以上電網(wǎng)主接線圖

3 電網(wǎng)交流送出斷面控制要求

如圖1，正常方式下，500 kV/220 kV永豐-多樂電磁環(huán)網(wǎng)、500 kV/220 kV甘頂-永豐電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行，基于此運(yùn)行方式，按照交流輸電斷面N-1故障后系統(tǒng)仍能保持穩(wěn)定的原則，分析溪洛渡直流單極投運(yùn)前滇東北部交流送出斷面的控制要求。

溪洛渡直流單極投運(yùn)前，為防止500 kV多樂永豐雙回線N-1故障后220 kV線路過載，需將220 kV者迤雙回線 (下稱S2)、220 kV永迤雙回線 (下稱S4)斷面潮流在340 MW以內(nèi)；溪洛渡直流單極投產(chǎn)后，為防止直流單極閉鎖故障后線路過載，需控制S2、S4斷面潮流在330 MW以內(nèi)。相應(yīng)的，在昭通地區(qū)不同開機(jī)方式和負(fù)荷水平下，昭通地區(qū)電網(wǎng)外送通道500 kV多樂永豐雙回+220 kV者迤雙回 (下稱S3)斷面實(shí)際送電能力要控制在930至1 700 MW左右。同時(shí)，500 kV永甘雙回 (下稱 S1)斷面潮流應(yīng)控制在1 100 MW以內(nèi)。如表1所示。

表1 滇東北部電網(wǎng)交流斷面控制要求 (MW)

4 電網(wǎng)交流送出面臨的問題

溪洛渡直流雙極投運(yùn)后是否孤島運(yùn)行尚不明確[3]，但是溪洛渡右岸電廠部分機(jī)組投運(yùn)后的過渡運(yùn)行方式下，為有效保障電力送出，S1、S2、S3、S4等交流斷面必將長時(shí)間貼近極限運(yùn)行，在斷面潮流越限期間發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較大的N-1故障跳閘可能造成電網(wǎng)穩(wěn)定破壞，且滇東北部電網(wǎng)電源分布復(fù)雜、機(jī)組一次調(diào)頻性能差異較大，將進(jìn)一步加大交流送出斷面的調(diào)控難度。如何有效、快速、合理控制過渡方式下滇東北部電網(wǎng)交流送出斷面潮流，確立行之有效的調(diào)控手段和方式，降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，是本文探討的重點(diǎn)。

5 地區(qū)電網(wǎng)各類電源組成分析

文中以溪洛渡右岸電廠6臺770 MW機(jī)組和直流單回單極全部投產(chǎn)運(yùn)行這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)來討論不同分類方式下滇東北部電網(wǎng)電源組成情況，如表2所示。

表2 2013年底滇東北電源裝機(jī)分類表 (MW)

5.1 按調(diào)管范圍分析

對表2分析可知，截至2013年底，滇東北部電網(wǎng)電源裝機(jī)主要由總調(diào)直接調(diào)管，調(diào)管容量為4 620 MW，達(dá)到了地區(qū)電網(wǎng)電源總裝機(jī)的55.68%，扣除因保障水電資源送出長時(shí)間帶至最低穩(wěn)燃負(fù)荷進(jìn)行深度調(diào)峰的火電裝機(jī)容量，該比例達(dá)到了78.33%；省、地調(diào)調(diào)管裝機(jī)容量為3 677.77 MW，其中火電裝機(jī)容量為2 400 MW，具備快速調(diào)節(jié)交流送出斷面潮流的機(jī)組主要為中、小水電機(jī)組，裝機(jī)容量為1 277.77 MW，占滇東北水電裝機(jī)容量的21.66%。

雖然溪洛渡直流單回單極投運(yùn)后將吸納部分電力送出，但是由于溪洛渡右岸電廠裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于直流單極運(yùn)行額定輸送容量，即便在考慮溪洛渡直流單極輸送有功1 600 MW滿載運(yùn)行后的滇東北地區(qū)水電裝機(jī)分布中，總調(diào)直調(diào)電廠裝機(jī)比例仍占到了70.27%，其電力送出仍然是斷面潮流的主要構(gòu)成部分。

5.2 按水庫調(diào)節(jié)能力分析

對表2分析可知，滇東北水電中具備年調(diào)節(jié)能力的水庫主要為溪洛渡右岸電廠，裝機(jī)容量4 620 MW，占滇東北具備年調(diào)節(jié)能力水電總裝機(jī)的99.73%；省、地調(diào)直調(diào)水電具備年調(diào)節(jié)能力裝機(jī)容量12.6 MW，僅占滇東北具備年調(diào)節(jié)能力水電總裝機(jī)的0.27%。

5.3 按機(jī)組自動(dòng)控制能力分析

對表2分析可知，滇西北地區(qū)火電機(jī)組全部不具備AGC功能，省、地調(diào)直調(diào)水電中也普遍不具備AGC調(diào)節(jié)功能，僅天花板電廠2臺90 MW機(jī)組可實(shí)現(xiàn)AGC實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)組出力，而溪洛渡右岸電廠6臺機(jī)組全部具備AGC功能，占具備AGC功能總裝機(jī)容量的96.25%，且機(jī)組調(diào)節(jié)響應(yīng)較快，調(diào)節(jié)范圍較廣。

6 電網(wǎng)交流送出斷面潮流控制

由上文分析可知，從裝機(jī)容量、自動(dòng)控制水平、水庫調(diào)節(jié)能力等方面來看，溪洛渡右岸電廠為滇東北部電網(wǎng)交流送出斷面潮流調(diào)控首選電廠。下文將結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行方式，通過仿真分析滇東北斷面潮流對個(gè)電廠出力調(diào)節(jié)靈敏性加以分析，以期找到最恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控措施，為實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供指導(dǎo)依據(jù)。

6.1 仿真模型

以枯大方式下滇東北部電網(wǎng)完整網(wǎng)架、多樂-永豐、甘頂-永豐電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行、機(jī)組實(shí)際出力調(diào)整參數(shù)、交流送出斷面控制到表1所列控制范圍內(nèi)、預(yù)計(jì)最高統(tǒng)調(diào)負(fù)荷900 MW、火電機(jī)組調(diào)峰深度為40%為基礎(chǔ)，采用考慮頻率特性的靜態(tài)負(fù)荷模型，利用基于PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定分析程序，仿真分析了各斷面潮流在超過控制極限60 MW后，各電廠單獨(dú)參與調(diào)控時(shí)，將S1、S2、S3斷面潮流控制至極限范圍內(nèi)所花費(fèi)的時(shí)間作為溪洛渡直流單回單極投運(yùn)前、后各交流斷面對電廠出力調(diào)整的靈敏性的考量依據(jù)，研究過渡運(yùn)行方式下滇東北部電網(wǎng)交流送出斷面有效的潮流控制措施。

因在天花板電廠開機(jī)方式下，S2斷面不越限時(shí)，S4斷面必然滿足控制要求，針對S4斷面控制后文不再贅述。

6.2 直流單極投運(yùn)前

滇東北地區(qū)電網(wǎng)小水電按來水發(fā)電盡可能平衡近區(qū)負(fù)荷，其余機(jī)組出力按裝機(jī)等比例原則分配剩余交流送出斷面原則安排開機(jī)方式，仿真計(jì)算該開機(jī)方式下各電廠對各斷面調(diào)控速率如表3所示。

6.3 直流單極投運(yùn)后

滇東北地區(qū)電網(wǎng)小水電按來水發(fā)電盡可能平衡近區(qū)負(fù)荷，溪洛渡直流單回單極滿載送出1 600 MW，其余機(jī)組出力按裝機(jī)等比例原則分配交流送出斷面安排開機(jī)方式，仿真計(jì)算該開機(jī)方式下各電廠對各斷面調(diào)控速率如表4所示。

表3 直流單極投運(yùn)前斷面調(diào)控速率表 (s)

表4 直流單極投運(yùn)后斷面調(diào)控速率表 (s)

對表3、表4分析可知，在調(diào)整滇東北部交流送出斷面潮流時(shí)，溪洛渡電廠調(diào)節(jié)范圍較廣，其它電廠調(diào)節(jié)容量較小。由于多樂-永豐電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行，不同電壓等級接入電廠對S2斷面調(diào)控靈敏性差異較大，在S2斷面潮流波動(dòng)達(dá)到60 MW時(shí)，鎮(zhèn)雄、威信電廠受最低穩(wěn)燃負(fù)荷限制沒有調(diào)節(jié)手段。

在甘頂-永豐合環(huán)運(yùn)行方式下，鎮(zhèn)雄電廠、天花板電廠未經(jīng)過該環(huán)網(wǎng)接入系統(tǒng)，無法通過加減出力調(diào)控S1斷面潮流。

對溪洛渡直流單極投運(yùn)前后滇東北部電網(wǎng)各交流送出斷面對各電廠調(diào)減出力的靈敏度進(jìn)行對比不難發(fā)現(xiàn)，鎮(zhèn)雄、威信電廠可對S1、S2斷面潮流進(jìn)行有效控制，但調(diào)減出力過慢，調(diào)控時(shí)間過長；斷面潮流雖然對天花板電廠出力調(diào)整更為敏感，但是由于機(jī)組振動(dòng)區(qū)過寬 (0～50 MW)，大幅度調(diào)減出力時(shí)需要電話聯(lián)系停機(jī)，效率較低。只有溪洛渡電廠可兼顧 S1、S2、S3斷面潮流控制，效果較好，調(diào)控速率較快，直流單極投運(yùn)后對S1斷面控制效果更為突出。

7 結(jié)束語

除溪洛渡電廠以孤島方式運(yùn)行進(jìn)行電力送出外，其它時(shí)期S1、S2、S3、S4斷面將長期面臨壓穩(wěn)定極限運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)出現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、直流送出功率變動(dòng)、各電廠出力變動(dòng)、網(wǎng)內(nèi)故障，均可能導(dǎo)致送出斷面超穩(wěn)定極限。通過本文分析，對溪洛渡右岸電廠投產(chǎn)后實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行有以下幾點(diǎn)建議：

1)可明確S1、S2、S3、S4斷面潮流由溪洛渡電廠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控通過AGC及時(shí)調(diào)整控制；在S2、S4斷面潮流持續(xù)越限時(shí)，由天花板電廠輔助調(diào)控。

2)溪洛渡電廠機(jī)組投產(chǎn)時(shí)其AGC須同步投運(yùn)。

3)各級調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中加裝斷面防越限安全控制功能，如功率波動(dòng)導(dǎo)致斷面潮流接近極限，或故障導(dǎo)致越限，則各級調(diào)度機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)斷面調(diào)控責(zé)任范圍通過AGC快減出力，第一時(shí)間消除越限風(fēng)險(xiǎn)[4]。

[1] 金小明，等.溪洛渡、糯扎渡直流輸電規(guī)模對南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響 [R].南方電網(wǎng)技術(shù)研究中心，中南電力設(shè)計(jì)研究院，西南電力設(shè)計(jì)研究院，廣東省電力設(shè)計(jì)研究院，2008.

[2] 朱余啟，等.關(guān)于溪洛渡電廠投運(yùn)后防止昭通地區(qū)電網(wǎng)與云南主網(wǎng)交流聯(lián)絡(luò)線潮流越穩(wěn)定極限運(yùn)行的控制措施報(bào)告[R].云南電力調(diào)度控制中心，2013.

[3] 云南省工業(yè)和信息化委員會(huì).關(guān)于下發(fā)2013年云南電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度原則的通知 (云工信電力 〔2013〕206號文) [EB].云南省工業(yè)和信息化委員會(huì)，2013.

[4] 云南電網(wǎng)公司.關(guān)于防范云南電網(wǎng)昭通地區(qū)重大電力安全風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)告 [EB].云南電網(wǎng)公司，2013.

[5] 陳莉麗，等.2013年昭通電網(wǎng)年度運(yùn)行方式 [R].昭通供電局，2013.

Application Research of Collaborative Stability Analysis Technology for Multi-level Power Grid in Yunnan Power Grid

YANG Xunwen，WU Chen，LI Lingfang，ZHANG Dan，ZHANG Jie，LUO Bin，LIU Benxi
(1.Yunnan Power Dispatching and Control Center，Kunming 650011；2.Yunnan Electric Power Design Institute，Kunming 650011)

This paper focuses on the operation mode of Yunnan Power Grid after the 6 generators of Xiluodu Right-bank Power Plant being put into operation，and studies the control requirements of the AC sections of Northeast Yunnan Power Grid before and after the Xiluodu HVDC single pole being put into operation.Furthermore，this paper analyzes the power capacity distribution and compares the different regulating rates of power flow led by different power plants in Northeast Yunnan Power Grid.The simulation results demonstrates that the regulation led by Xiluodu Right-bank Power Plant is effectively and timely capable of adjusting the power flow of the AC sending sections according to the load fluctuation and reduces the operation risk.

Xiluodu power plant；northeast Yunnan power grid；AC section；flow control

TM74

B

1006-7345(2014)04-0033-05

2014-04-28

黃宋波 (1987)，男，碩士，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、大電網(wǎng)安全方面的研究工作 (email)dain-chan＠tom.com。

朱余啟 (1984)，男，碩士，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制。

楊浚文 (1985)，男，碩士，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制。