康鵬，劉蔚，林成，孫斌，馬覃峰

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510080)

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一種基于柔性直流技術(shù)的送端電網(wǎng)電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方法

康鵬1，劉蔚2，林成1，孫斌1，馬覃峰1

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510080)

針對(duì)送端電網(wǎng)外送通道上存在的電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)問(wèn)題，提出了一種基于柔性直流技術(shù)的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方法。首先根據(jù)送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行下的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定約束條件，確定利用柔性直流技術(shù)解環(huán)所需的最小額定功率的方法；然后通過(guò)與常規(guī)解環(huán)方案的投資對(duì)比，分析采用柔性直流技術(shù)方案的可行性；最后以貴州電網(wǎng)內(nèi)某送端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)為算例，計(jì)算了采用柔性直流技術(shù)解環(huán)所需的最小額定功率并驗(yàn)證了方案的可行性。

柔性直流；電磁環(huán)網(wǎng)；解環(huán)；孤網(wǎng)；送端電網(wǎng)

高低壓電磁環(huán)網(wǎng)是指兩組不同電壓等級(jí)運(yùn)行的線路，通過(guò)兩端變壓器磁回路的聯(lián)系并聯(lián)運(yùn)行[1]。按照DL 755—2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》的要求，高低壓電磁環(huán)網(wǎng)最終都需要解開(kāi)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行[2]。目前南方電網(wǎng)各省區(qū)電網(wǎng)大多存在500 kV-220 kV電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，由于南方電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的復(fù)雜性和多樣性，在南方電網(wǎng)發(fā)展的不同階段，高低壓電磁環(huán)網(wǎng)的類(lèi)型、特點(diǎn)和運(yùn)行的適應(yīng)性都有所不同，因此高低壓電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)時(shí)機(jī)、原則、策略和方法等問(wèn)題，需要根據(jù)電磁環(huán)網(wǎng)的具體情況進(jìn)行分析研究確定[3-6]。

柔性直流輸電技術(shù)是一種與傳統(tǒng)直流輸電不同的新型直流輸電技術(shù)，有可控性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境影響小、適合中小容量電力遠(yuǎn)距離輸送等一系列的優(yōu)點(diǎn)[7-8]，在國(guó)內(nèi)外(包括南方電網(wǎng))均有實(shí)際應(yīng)用[9-11]。柔性直流技術(shù)的出現(xiàn)也為電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)提供了新的技術(shù)手段和思路，文獻(xiàn)[12]研究了柔性直流技術(shù)在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用，提出將柔性直流用于城市高壓電網(wǎng)分區(qū)供電聯(lián)絡(luò)線以解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)并作為黑啟動(dòng)電源的方法。

本文主要研究將柔性直流技術(shù)用于送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)的可行性。首先針對(duì)解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)后可能存在的送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提出根據(jù)送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行下的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定約束條件，來(lái)確定柔性直流技術(shù)解環(huán)所需的最小額定功率；然后通過(guò)與常規(guī)解環(huán)方案的經(jīng)濟(jì)性比較，分析采用柔性直流技術(shù)方案的可行性；最后按以上方法，完成了貴州電網(wǎng)內(nèi)某送端電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)算例的計(jì)算分析及校核仿真。

1 基于柔性直流技術(shù)的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方案

1.1 送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)特點(diǎn)

南方電網(wǎng)的電磁環(huán)網(wǎng)主要可以分為以下幾類(lèi)：①重要輸電斷面上的電磁環(huán)網(wǎng)，例如南方電網(wǎng)“西電東送”主通道上的500 kV-220 kV電磁環(huán)網(wǎng)；②送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)，例如貴州電網(wǎng)六盤(pán)水—安順外送通道的500 kV-220 kV電磁環(huán)網(wǎng)；③受端電網(wǎng)送電通道上的電磁環(huán)網(wǎng)，例如貴州電網(wǎng)銅仁—松桃送電通道的500 kV-220 kV電磁環(huán)網(wǎng)；④負(fù)荷中心存在的電磁環(huán)網(wǎng)。

其中送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)，主要是各省區(qū)電網(wǎng)內(nèi)電源較集中區(qū)域向外送電通道上的電磁環(huán)網(wǎng)。典型的送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)的500 kV電壓等級(jí)線路和220 kV電壓等級(jí)線路一般都不超過(guò)2回，如圖1所示。

圖1 送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)

此類(lèi)電磁環(huán)網(wǎng)存在的主要問(wèn)題是：500 kV線路跳閘后將引起潮流向低電壓等級(jí)線路轉(zhuǎn)移，容易引起220 kV線路過(guò)載跳閘。如果保持電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，需要限制外送通道送出的有功功率，或者采用“穩(wěn)控切機(jī)”的方式避免500 kV線路跳閘后220 kV線路過(guò)載。如果解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)，則在實(shí)際運(yùn)行中要考慮500 kV線路全部跳閘導(dǎo)致的送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，需要加強(qiáng)500 kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)避免孤網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)，或者采用“穩(wěn)控切機(jī)”或“高周切機(jī)”等措施避免孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)頻率失穩(wěn)導(dǎo)致局部電網(wǎng)大面積停電。

1.2 基于柔性直流技術(shù)的解環(huán)方案

1.2.1 柔性直流輸電簡(jiǎn)述

柔性直流輸電即基于電壓源型換流器的高壓直流輸電。柔性直流輸電最早由加拿大McGill大學(xué)Boon-Teek等學(xué)者于1990年提出[8-9,13]。2004年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議和美國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)將其正式命名為“VSC-HVDC”(voltage source converter based high voltage direct current)。中國(guó)通常稱(chēng)之為“柔性直流輸電”。

傳統(tǒng)直流輸電屬于基于電網(wǎng)換相技術(shù)的電流源換流器型直流輸電，采用由無(wú)關(guān)斷能力的低頻晶閘管組成的電網(wǎng)換相換流器來(lái)進(jìn)行換流。而柔性直流輸電則采用可關(guān)斷的電力電子器件如絕緣柵雙極晶體管(insulate-gate bipolar transistor，IGBT)，通過(guò)控制電壓源換流器中全控型電力電子器件的開(kāi)通和關(guān)斷，改變輸出電壓的相位和幅值，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流側(cè)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制，達(dá)到功率輸送和穩(wěn)定電網(wǎng)等目的，有效地克服了傳統(tǒng)直流輸電存在的一些缺陷。

1.2.2 采用柔性直流實(shí)現(xiàn)解環(huán)的方式

采用柔性直流解開(kāi)送端電網(wǎng)外送通道上電磁環(huán)網(wǎng)的技術(shù)方案較簡(jiǎn)單，只需要在電磁環(huán)網(wǎng)的220 kV線路的一側(cè)變電站新建一套柔性直流“背靠背”系統(tǒng)即可，如圖2所示。

圖2 基于柔性直流“背靠背”的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)

1.3 柔性直流解環(huán)與傳統(tǒng)直流解環(huán)的對(duì)比

采用傳統(tǒng)直流技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)以上提出的柔性直流解環(huán)方案，只需要將圖2中的柔性直流“背靠背”改為常規(guī)直流“背靠背”即可。但是與傳統(tǒng)直流相比，柔性直流所具有的一些特性使其更適用于送端電網(wǎng)外送通道上電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)。柔性直流與傳統(tǒng)直流的特性對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 柔性直流與傳統(tǒng)直流特性對(duì)比表

從表1可以看出：

a) 柔性直流的有功潮流調(diào)節(jié)十分靈活方便，采用柔性直流解環(huán)更有利于實(shí)現(xiàn)送端電網(wǎng)外送通道上潮流的靈活控制和調(diào)度。

b) 柔性直流運(yùn)行中沒(méi)有最小運(yùn)行功率的限制，而傳統(tǒng)直流運(yùn)行中最小有功功率為其額定有功功率的10%，可調(diào)節(jié)范圍比柔性直流小。

c) 一旦送端電網(wǎng)由于電網(wǎng)失穩(wěn)等原因而導(dǎo)致電網(wǎng)大面積停電時(shí)，采用柔性直流方案時(shí)可以快速實(shí)現(xiàn)送端電網(wǎng)的黑啟動(dòng)，而采用傳統(tǒng)直流方案時(shí)則難以實(shí)現(xiàn)。

d) 在提高孤立電網(wǎng)穩(wěn)定性方面，柔性直流和傳統(tǒng)直流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)特性基本相同，但考慮到傳統(tǒng)直流運(yùn)行中有最小有功功率限制，在容量相同情況下其有功可調(diào)節(jié)范圍比柔性直流要小。

e) 柔性直流所需占地面積相對(duì)較小，同傳統(tǒng)直流相比更有利于設(shè)計(jì)安裝在220 kV變電站內(nèi)。

f) 由于直流接入電壓等級(jí)為220 kV，因此解環(huán)時(shí)所需要的直流功率一般小于500 MW，在中小容量時(shí)柔性直流所需的投資與傳統(tǒng)直流相比差別不大。

綜合以上分析，雖然柔性直流和傳統(tǒng)直流在提高孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定性方面的暫態(tài)調(diào)節(jié)性能差別不大，但考慮到柔性直流在其他方面的特性，特別是柔性直流在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)潮流調(diào)節(jié)的靈活性，以及在電網(wǎng)失穩(wěn)后黑啟動(dòng)方面所具有的優(yōu)勢(shì)，采用柔性直流實(shí)現(xiàn)送端電網(wǎng)外送通道上電磁環(huán)網(wǎng)的解環(huán)方案更具優(yōu)勢(shì)。

2 柔性直流解環(huán)方案的可行性分析

根據(jù)以上分析，柔性直流解環(huán)方案比傳統(tǒng)直流解環(huán)方案更具優(yōu)勢(shì)，因此以下主要分析柔性直流解環(huán)方案與常規(guī)解環(huán)方案相比是否具有可行性。

常規(guī)解環(huán)方案主要有2種方式：方式1，斷開(kāi)220 kV側(cè)線路解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)，并采用“穩(wěn)控切機(jī)”或“高周切機(jī)”等措施來(lái)提高孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)頻率穩(wěn)定性。方式2，斷開(kāi)220 kV側(cè)線路解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)，并采用新建500 kV線路來(lái)避免同時(shí)失去兩回500 kV線路所導(dǎo)致的送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行。

圖2所示的柔性直流解環(huán)方案的缺點(diǎn)是同時(shí)失去兩回500 kV線路會(huì)導(dǎo)致送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行。因此，與常規(guī)解環(huán)方案的方式1相比，只要柔性直流解環(huán)方案能夠有效提高孤網(wǎng)運(yùn)行后的頻率穩(wěn)定性，就初步具備可行性。而同方式2相比，柔性直流解環(huán)方案還需要滿足投資小于新建500 kV線路所需的投資才初步具備可行性。

由于柔性直流的額定有功功率與其提高孤網(wǎng)運(yùn)行頻率穩(wěn)定性以及所需投資直接相關(guān)，因此制定柔性直流解環(huán)方案時(shí)，首先需要確定所需的柔性直流的額定功率，然后再計(jì)算其所需投資，初步確定其可行性。為此提出以下方法：

a) 以保證送端電網(wǎng)孤網(wǎng)頻率穩(wěn)定性為約束條件，確定柔性直流解環(huán)方案所需的最小額定功率；

b) 根據(jù)確定的柔性直流額定功率計(jì)算所需要的投資；

c) 與常規(guī)解環(huán)方案的方式2進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，如果投資小于常規(guī)方案則柔性直流方案基本可行，反之則不可行。

d) 如果柔性直流方案基本可行，則建立送端電網(wǎng)詳細(xì)模型進(jìn)行仿真分析，進(jìn)一步校核柔性直流方案所需的額定功率。

2.1 確定柔性直流方案所需的最小額定功率

在采用柔性直流“背靠背”將送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)低電壓等級(jí)線路解開(kāi)后，送端電網(wǎng)運(yùn)行面臨的風(fēng)險(xiǎn)，是送端電網(wǎng)失去全部外送線路后的孤網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。為提高送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行后的頻率穩(wěn)定性，柔性直流的最小額定有功功率需要滿足一定要求。

在此主要根據(jù)送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)頻率約束和暫態(tài)頻率約束，來(lái)確定柔性直流的最小額定有功功率。DL 755—2001《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》及Q/CSG 11004—2009《南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定計(jì)算分析導(dǎo)則》中對(duì)頻率穩(wěn)定的要求如下：任何時(shí)刻頻率低于51.5 Hz、高于47.5 Hz，且事故后系統(tǒng)頻率能迅速恢復(fù)到49.2～50.5 Hz?？紤]到送端電網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行后頻率是上升趨勢(shì)，因此穩(wěn)態(tài)頻率約束為頻率低于50.5 Hz，暫態(tài)頻率約束為任何時(shí)刻頻率低于51.5 Hz。為簡(jiǎn)化分析，送端電網(wǎng)采用單機(jī)帶集中負(fù)荷的簡(jiǎn)單模型。

2.1.1 滿足穩(wěn)態(tài)頻率約束條件的柔性直流有功功率

設(shè)PVSC為柔性直流額定有功功率，PL為送端電網(wǎng)外送有功功率，PG為送端電網(wǎng)機(jī)組發(fā)電總有功功率，R0為送端電網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)差系數(shù)，Δfs為送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行允許的穩(wěn)態(tài)頻率偏差，f0為電網(wǎng)額定頻率。

則滿足穩(wěn)態(tài)頻率約束條件的最小柔性直流有功功率

(1)

2.1.2 滿足暫態(tài)頻率約束條件的柔性直流有功功率

根據(jù)文獻(xiàn)[14]的方法，可以得到考慮調(diào)速模型的、單機(jī)帶集中負(fù)荷模型的頻率變化公式

(2)

根據(jù)式(2)，可以計(jì)算不同ΔP/PG取值下的頻率上升階段的對(duì)應(yīng)變化曲線，從曲線中可以得到對(duì)應(yīng)的暫態(tài)最高頻率。反過(guò)來(lái)，在給定允許的暫態(tài)最高頻率時(shí)，也可以從對(duì)應(yīng)的曲線中得到ΔP/PG，然后根據(jù)公式PVSC=PL-ΔP得到滿足暫態(tài)頻率約束條件的柔性直流最小有功功率。

2.1.3 考慮“高周切機(jī)”下的柔性直流最小有功功率

以上方法沒(méi)有考慮“高周切機(jī)”的作用。如果考慮“高周切機(jī)”，通過(guò)以下方法可以得到相應(yīng)的柔性直流最小有功功率：

a) 根據(jù)式(2)，得到允許的暫態(tài)最高頻率為51.5Hz時(shí)對(duì)應(yīng)的有功功率差額ΔP1和允許的暫態(tài)最高頻率為51.0Hz時(shí)對(duì)應(yīng)的有功功率差額ΔP2。

b) 根據(jù)ΔPC=ΔP1-ΔP2，可以近似估算所需的切機(jī)量ΔPC。

d) 根據(jù)PVSC=PL-ΔP-ΔPC，得到考慮“高周切機(jī)”下的滿足暫態(tài)頻率約束條件的柔性直流最小有功功率。

2.1.4 柔性直流的最小額定功率

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，取其中較大的值作為柔性直流所需的最小有功功率。

2.2 分析柔性直流方案的可行性

根據(jù)得到的柔性直流最小有功功率，可以計(jì)算柔性直流技術(shù)方案所需要的投資。通過(guò)與常規(guī)方案所需投資的經(jīng)濟(jì)性比較，可以初步確定柔性直流技術(shù)方案的可行性。如果柔性直流技術(shù)方案所需要的投資小于常規(guī)方案所需投資，則認(rèn)為柔性直流技術(shù)方案基本可行。

2.3 仿真校核

如果柔性直流方案基本可行，則建立送端電網(wǎng)的采用柔性直流解環(huán)的詳細(xì)模型，其中柔性直流的額定功率采用以上方法的計(jì)算結(jié)果，仿真校核柔性直流方案是否滿足送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的頻率穩(wěn)定性要求。

如果仿真結(jié)果滿足要求，則柔性直流方案是基本可行的，可以與常規(guī)解環(huán)方案做進(jìn)一步研究工作。

如果仿真結(jié)果不滿足要求，則說(shuō)明需要更大的柔性直流功率，可以增加柔性直流功率做進(jìn)一步仿真，然后再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

3 仿真算例

以貴州電網(wǎng)某局部電網(wǎng)外送通道上存在的500kV-220kV電磁環(huán)網(wǎng)為例(如圖3所示)，用上文提出的方法分析采用柔性直流技術(shù)方案解開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)的可行性。

圖3 貴州某電磁環(huán)網(wǎng)示意圖

該局部電網(wǎng)外送通道主要由LPS變電站—NY1電廠和LPS變電站—NY2電廠兩回500 kV線路及LZ—PD兩回220 kV線路組成，其中兩回500 kV線路和兩回220 kV線路構(gòu)成了電磁環(huán)網(wǎng)。由于LPS變電站—NY1電廠和LPS變電站—NY2電廠兩回500 kV線路處于同一林區(qū)，在山火季節(jié)容易引發(fā)雙回線路同時(shí)跳閘，如果打開(kāi)電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，將導(dǎo)致送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行。如果保持電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，則需要控制送出斷面的功率，避免LPS變電站—NY1電廠和LPS變電站—NY2電廠兩回500 kV線路同時(shí)跳閘后LZ—PD兩回220 kV線路過(guò)載。

送端電網(wǎng)共有機(jī)組裝機(jī)3 500 MW，外送通道最大送出有功功率900 MW。根據(jù)貴州電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，2020年和遠(yuǎn)景2025年，該電磁環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均沒(méi)有加強(qiáng)，斷面最大送出有功功率仍保持在900 MW左右。

目前該電磁環(huán)網(wǎng)保持環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，并采用“穩(wěn)控切機(jī)”方式避免220 kV線路過(guò)載。調(diào)度運(yùn)行部門(mén)認(rèn)為應(yīng)盡快制定解環(huán)方案以實(shí)現(xiàn)解環(huán)運(yùn)行。常規(guī)解環(huán)方案包括：①斷開(kāi)LZ—PD兩回220 kV線路，并新增一套穩(wěn)控裝置，提高孤網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性；②斷開(kāi)LZ—PD兩回220 kV線路，并新建一回約130 km的500 kV線路和一臺(tái)500 kV主變，共需投資約3 億元。柔性直流解環(huán)方案是在LZ變電站(220 kV)內(nèi)新增一套柔性直流“背靠背”。

在此分析采用柔性直流技術(shù)方案解開(kāi)該電磁環(huán)網(wǎng)的可行性。以下采用南方電網(wǎng)2020年“豐小”運(yùn)行方式為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，該方式下送端電網(wǎng)機(jī)組出力為2 500 MW。

3.1 滿足穩(wěn)態(tài)頻率約束條件的柔性直流有功功率

設(shè)穩(wěn)態(tài)頻率約束下的送端電網(wǎng)機(jī)組一次調(diào)頻調(diào)差系數(shù)R0=0.05，允許的穩(wěn)態(tài)頻率為50.5 Hz，根據(jù)式(1)可以得到滿足穩(wěn)態(tài)頻率約束的柔性直流最小有功功率

3.2 滿足暫態(tài)頻率約束條件的柔性直流有功功率

根據(jù)送端電網(wǎng)計(jì)算特性，設(shè)暫態(tài)頻率約束下的M=10，R=0.1，T=0.5，允許的暫態(tài)最高頻率為51.0Hz。根據(jù)式(2)，可以計(jì)算ΔP=0.18PG。可以得到暫態(tài)頻率約束的柔性直流最小有功功率PVSC=PL-ΔP=450MW。

3.3 考慮“高周切機(jī)”的柔性直流最小有功功率

考慮“高周切機(jī)”下允許的暫態(tài)最高頻率為51.5Hz。根據(jù)式(2)，可以計(jì)算ΔP=0.28PG，需要的“高周切機(jī)”量為0.1PG?？梢缘玫綕M足暫態(tài)頻率約束的柔性直流最小有功功率PVSC=PL-ΔP=200MW。滿足穩(wěn)態(tài)頻率約束的柔性直流最小有功功率

可以看出，不考慮“高周切機(jī)”時(shí)所需的柔性直流額定功率明顯大于考慮“高周切機(jī)”時(shí)所需的柔性直流額定功率。

3.4 柔性直流方案的可行性

不考慮“高周切機(jī)”時(shí)所需的柔性直流額定功率為450 MW，需要投資約5.4 億元；考慮“高周切機(jī)”時(shí)所需的柔性直流額定功率為200 MW，需要投資約2.4 億元，與常規(guī)方案相比，考慮“高周切機(jī)”的柔性直流方案在投資方面基本可行。

3.5 仿真校核

為校核以上分析結(jié)果，采用PSD-BPA中的柔性直流模型進(jìn)行建模和仿真[15]。其中設(shè)置“高周切機(jī)”在51.0 Hz時(shí)切除250 MW機(jī)組，柔性直流正常運(yùn)行不外送有功功率。在此條件下，進(jìn)行LPS變電站—NY1電廠和LPS變電站—NY2電廠兩回500 kV線路中一回三相短路跳雙回線路的仿真。

從仿真結(jié)果(如圖4所示)可以看出，柔性直流在孤網(wǎng)運(yùn)行后能夠通過(guò)快速調(diào)節(jié)有功功率達(dá)到其額定有功功率200 MW，使得孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的暫態(tài)頻率偏差Δf未超過(guò)1.5 Hz，滿足孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)頻率約束。

仿真結(jié)果表明采用200 MW柔性直流技術(shù)方案基本可行，柔性直流解環(huán)方案可以作為解開(kāi)該電磁環(huán)網(wǎng)的備選方案。最終選擇哪種解環(huán)方案還需要結(jié)合實(shí)際情況和調(diào)度運(yùn)行部分的具體要求做進(jìn)一步論證。

(a)頻率差值波動(dòng)曲線

(b)柔性直流有功功率曲線圖4 送端電網(wǎng)孤網(wǎng)后波動(dòng)曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)送端電網(wǎng)外送通道上的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)問(wèn)題，提出了一種基于柔性直流技術(shù)的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)方法。該方法根據(jù)送端電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行下的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)頻率穩(wěn)定約束條件，確定柔性直流解環(huán)所需的最小額定功率；并通過(guò)經(jīng)濟(jì)性比較，確定柔性直流技術(shù)方案的可行性。以貴州電網(wǎng)內(nèi)某送端電網(wǎng)送出通道上的電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)為算例，分析并確定采用柔性直流技術(shù)方案解環(huán)所需的最小額定功率為200 MW，通過(guò)與常規(guī)方案的投資對(duì)比，認(rèn)為從投資角度柔性直流方案具有一定的可行性。

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(編輯 霍鵬)

A Method for Opening Electromagnetic Loop Network of Sending-end Power Grid Based on VSC HVDC Technology

KANG Peng1, LIU Wei2, LIN Cheng1, SUN Bin1, MA Qinfeng1

(1.Electric Power Dispatch and Control Center of Guizhou Power Grid Co., Ltd., Guiyang, Guizhou 550001, China; 2.Electric Power Research Institute of CSG, Guangzhou, Guangdong 510080, China)

In allusion to the problem of opening loop for electromagnetic loop network in power transmission channel of the sending-end power grid, this paper presents a kind of method for opening loop based on VSC HVDC.This method firstly uses a method of determining the required minimum rated power for opening loop according to restriction conditions for transient and steady frequency under island operation of the sending-end power grid, then by comparing investment with conventional opening loop scheme, analyzes feasibility of the VSC HVDC technology.Finally, it takes one case of opening loop of the sending-end power grid of Guizhou power grid for an example and calculates the minimum rated power for VSC HVDC technology, and confirms feasibility of this scheme.

VSC HVDC; electromagnetic loop network; opening loop; island grid; sending-end power grids

2016-07-10

2016-08-03

中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目(GZ2014-4-0006)

10.3969/j.issn.1007-290X.2016.11.017

TM72

A

1007-290X(2016)11-0086-07

康鵬(1964)，男，湖南衡山人。高級(jí)工程師，工程碩士，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。

劉蔚(1974)，男，河南鄭州人。高級(jí)工程師，工學(xué)博士，從事電力系統(tǒng)仿真分析工作。

林成(1975)，男，廣東澄海人。高級(jí)工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。