鄒鑫，胡家華，謝曉騫

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

基于在線(xiàn)穩(wěn)定分析的電網(wǎng)事故預(yù)控和處置案例分析

鄒鑫，胡家華，謝曉騫

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)掃描分析實(shí)時(shí)電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)穩(wěn)定分析與預(yù)警，為提高電網(wǎng)運(yùn)行決策的科學(xué)性、預(yù)見(jiàn)性提供了技術(shù)支撐和手段，在電網(wǎng)事故預(yù)控和事故處置的實(shí)際案例中發(fā)揮了有效的作用。

在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)；預(yù)警；事故預(yù)控；事故處置

近年來(lái)，湖南省社會(huì)用電負(fù)荷水平持續(xù)增長(zhǎng)和電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行特性也日益復(fù)雜，高負(fù)荷期間，不少設(shè)備和重要輸電斷面長(zhǎng)期在重載方式下運(yùn)行〔1－3〕，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員承受了較大的安全風(fēng)險(xiǎn)壓力。在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)分析方式〔4－8〕，能實(shí)時(shí)掃描分析和預(yù)警電網(wǎng)運(yùn)行情況，展示設(shè)備故障跳閘情況下電網(wǎng)的穩(wěn)定性、電壓、設(shè)備和輸電斷面的潮流等重要信息，并提供重要輸電斷面的電源和負(fù)荷靈敏度計(jì)算結(jié)果等信息。

1 湖南省調(diào)在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)應(yīng)用

2012年，湖南省調(diào)正式上線(xiàn)運(yùn)行在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為調(diào)度系統(tǒng)高級(jí)技術(shù)支持軟件，具備靜態(tài)安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析、電壓穩(wěn)定分析、小干擾穩(wěn)定分析、短路電流分析及斷面穩(wěn)定裕度評(píng)估六大類(lèi)分析功能。

各分析功能以15 min為周期定時(shí)獲取電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)并提供計(jì)算分析結(jié)果，也可以采取事件觸發(fā)的模式啟動(dòng)即時(shí)分析，展示和預(yù)警實(shí)時(shí)電網(wǎng)安全隱患和薄弱環(huán)節(jié)，再結(jié)合靈敏度計(jì)算分析，為調(diào)度員分析電網(wǎng)運(yùn)行特性，控制實(shí)時(shí)電網(wǎng)提供技術(shù)支持。其中靜態(tài)安全分析對(duì)全網(wǎng)220 kV及以上發(fā)、輸、變電設(shè)備進(jìn)行N－1或N－2故障停運(yùn)掃描，展示故障后其他輸變電設(shè)備或輸電斷面過(guò)載或重載情況，靈敏度計(jì)算能針對(duì)輸變電斷面進(jìn)行電源靈敏度計(jì)算和負(fù)荷靈敏度計(jì)算并對(duì)結(jié)果排序。在預(yù)控或控制輸變電斷面潮流時(shí)，電源靈敏度計(jì)算結(jié)果可以為調(diào)度員優(yōu)化、調(diào)整相關(guān)電廠(chǎng)出力提供精確的參考值，負(fù)荷靈敏度值可以為調(diào)度員聯(lián)合地調(diào)調(diào)度員優(yōu)化轉(zhuǎn)移相關(guān)變電站負(fù)荷提供精確的參考值，減少對(duì)地調(diào)地區(qū)電網(wǎng)方式的調(diào)整。

在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)促進(jìn)了調(diào)度員在管控電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)從傳統(tǒng)上的離線(xiàn)分析、經(jīng)驗(yàn)型控制方式向在線(xiàn)分析、精準(zhǔn)控制方式的轉(zhuǎn)變，為調(diào)度員掌握電網(wǎng)運(yùn)行特性、發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)潛在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)控和處置電網(wǎng)事故，科學(xué)決策提供了技術(shù)支撐，在實(shí)際案例中成效明顯。

2 典型案例分析

2.1 案例區(qū)域系統(tǒng)情況說(shuō)明

2016年 “迎峰度夏”期間某日，湖南省普遍高溫高負(fù)荷，系統(tǒng)某區(qū)域用電負(fù)荷和相關(guān)輸變電斷面潮流持續(xù)增長(zhǎng)，其局部潮流圖如圖1所示。

圖1 某區(qū)域系統(tǒng)潮流圖

圖1 中沙變和艾變?yōu)?00 kV變電站，分別通過(guò)2臺(tái)主變向區(qū)域內(nèi)220 kV變電站供電；A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，I，J，K變?yōu)?220 kV變電站，其中 A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，I變的負(fù)荷由101地調(diào)調(diào)度，J，K變的負(fù)荷由701地調(diào)調(diào)度；乙廠(chǎng) 1號(hào)機(jī)組 (火電機(jī)組，額定容量 600 MW)并網(wǎng)運(yùn)行，甲廠(chǎng)7，8號(hào)機(jī)組 (水電機(jī)組，額定容量均為250 MW)并網(wǎng)運(yùn)行，都由省調(diào)調(diào)度，丙廠(chǎng)為網(wǎng)調(diào)所調(diào)度的抽水蓄能電廠(chǎng)，通過(guò)500 kV丙沙線(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行；沙變至H變的雙回線(xiàn)輸電斷面 (沙H輸電斷面)為重要輸電斷面。

2.2 在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描結(jié)果

隨著用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)中靜態(tài)安全分析實(shí)時(shí)掃描分析結(jié)果提示在乙廠(chǎng)1號(hào)火電機(jī)組故障跳機(jī)后，沙H輸電斷面潮流將較大幅度超出其穩(wěn)定規(guī)定限值，沙H輸電斷面負(fù)荷靈敏度和電源靈敏度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 沙H輸電斷面負(fù)荷靈敏度 %

表2 沙－H輸電斷面電源靈敏度 %

靈敏度計(jì)算結(jié)果表示，轉(zhuǎn)移 H，I，G，J，K變的負(fù)荷可以減輕沙H輸電斷面潮流，H變的靈敏度最高，增加乙、甲廠(chǎng)機(jī)組有功出力，減少丙廠(chǎng)機(jī)組有功出力可以減輕沙H輸電斷面潮流，乙廠(chǎng)的靈敏度最高。

2.3 事故預(yù)控

為預(yù)控乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組跳閘給電網(wǎng)造成較大沖擊，省調(diào)調(diào)度員采取了事故預(yù)控措施:

1)督促乙廠(chǎng)做好廠(chǎng)內(nèi)設(shè)備巡視、維護(hù)，防止1號(hào)機(jī)組故障跳閘。

2)調(diào)減乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組有功出力，調(diào)增甲廠(chǎng)7，8號(hào)機(jī)組有功出力，減少乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組跳閘對(duì)電網(wǎng)的沖擊和沙H輸電斷面潮流越限幅度。

3)制定乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組故障跳機(jī)處置預(yù)案，通知101與701地調(diào)按預(yù)案做好快速轉(zhuǎn)移H，I，G變和J，K變負(fù)荷的準(zhǔn)備。

2.4 事故處置

午高峰前夕，沙H輸電斷面重載運(yùn)行，乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組突然故障跳機(jī)，造成沙H輸電斷面有功潮流超出穩(wěn)定規(guī)定限額約120 MW，省調(diào)調(diào)度員迅速采取了以下事故處置措施:

1)增加乙廠(chǎng)、甲廠(chǎng)機(jī)組有功出力至滿(mǎn)負(fù)荷。

2)指揮101地調(diào)轉(zhuǎn)移H，I，G變的負(fù)荷至區(qū)域外其他變電站供電，其中H變轉(zhuǎn)移114 MW，I變轉(zhuǎn)移23 MW，G變轉(zhuǎn)移26 MW，共計(jì)173 MW；通知701地調(diào)調(diào)整轉(zhuǎn)移J，K變負(fù)荷至區(qū)域外其他變電站供電，其中J變轉(zhuǎn)移40 MW，K變轉(zhuǎn)移30 MW，共計(jì)70 MW。

3)聯(lián)系華中網(wǎng)調(diào)修改丙廠(chǎng)發(fā)電計(jì)劃曲線(xiàn)，減少其有功出力。

4)調(diào)整區(qū)域內(nèi)無(wú)功設(shè)備方式，提高電壓。

5)通知乙廠(chǎng)盡快查明1號(hào)機(jī)組故障跳機(jī)原因，具備條件后盡快并網(wǎng)。

6)關(guān)注在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)最新實(shí)時(shí)掃描結(jié)果。

基于上述預(yù)控和處置措施，沙H輸電斷面有功潮流迅速控制在穩(wěn)定規(guī)定限額以?xún)?nèi)。

2.5 事故方式下的預(yù)想

針對(duì)后續(xù)可能發(fā)生的連鎖電網(wǎng)事故，省調(diào)調(diào)度員采取了以下事故方式下的預(yù)想措施:

1)通知線(xiàn)路維護(hù)單位對(duì)沙H雙回輸電線(xiàn)路進(jìn)行特巡，通知甲廠(chǎng)加強(qiáng)機(jī)組的監(jiān)視和維護(hù)。

全風(fēng)化土層的碎屑成分取決于原巖的礦物組成，區(qū)內(nèi)震旦系大洪峪組石英砂巖與前震旦系片麻巖地層頂部均發(fā)育了全風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化層。石英砂巖全風(fēng)化形成了紅褐色硬塑-堅(jiān)硬、含直徑2～15 mm礫石及粗砂、含粘土的土層。片麻巖全風(fēng)化形成了灰褐色的砂土。

2)啟動(dòng)即時(shí)在線(xiàn)穩(wěn)定計(jì)算分析，制定臨時(shí)事故預(yù)案乙廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組機(jī)跳機(jī)期間電網(wǎng)事故處理預(yù)案，內(nèi)容包括沙H輸電斷面單回線(xiàn)跳閘、沙H斷面雙回線(xiàn)跳閘和500 kV艾變單臺(tái)主變跳閘3種故障的分析和調(diào)度處理措施以及限電方案。

3)通知101地調(diào)、701地調(diào)按預(yù)案做好相關(guān)變電站迅速限電的準(zhǔn)備。

該案例中，在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)為調(diào)度員分析電網(wǎng)運(yùn)行特性，預(yù)控、處置電網(wǎng)事故和事方式下的故障預(yù)想提供了精確、詳細(xì)的信息，發(fā)揮了關(guān)鍵技術(shù)支撐作用，有利于調(diào)度員的科學(xué)決策和精確控制。

3 結(jié)語(yǔ)

在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)的應(yīng)用為分析和控制電網(wǎng)運(yùn)行提供了良好的技術(shù)支撐，有利于調(diào)度員從 “經(jīng)驗(yàn)型”向 “分析型”轉(zhuǎn)變，提升其電網(wǎng)運(yùn)行決策的科學(xué)性與預(yù)見(jiàn)性。結(jié)合當(dāng)前在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)在湖南省調(diào)的應(yīng)用情況，為更好地掌控電網(wǎng)運(yùn)行、降低電網(wǎng)安全事故風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)調(diào)度運(yùn)行人員提出以下建議:

1)充分利用在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)的技術(shù)支撐作用，按照 “事前先預(yù)控、事中穩(wěn)處置、事后再預(yù)想”的流程處置電網(wǎng)運(yùn)行隱患。

2)充分利用靜態(tài)安全分析N－1或N－2實(shí)時(shí)掃描和預(yù)警功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行隱患和薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)性地提前進(jìn)行電網(wǎng)方式調(diào)整、預(yù)案編制、事故預(yù)想和相關(guān)設(shè)備的特巡，提前預(yù)控事故。

4)完善在線(xiàn)穩(wěn)定分析系統(tǒng)的功能，開(kāi)展預(yù)防控制和應(yīng)急處置智能輔助決策模塊和電網(wǎng)運(yùn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析模塊的建設(shè)。

〔1〕中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第599號(hào).電力安全事故應(yīng)急處置和調(diào)查處理?xiàng)l例 〔S〕.2011.

〔2〕國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司.2015年湖南電網(wǎng)運(yùn)行方式 〔R〕.2015.

〔3〕國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司.2016年湖南電網(wǎng)運(yùn)行方式 〔R〕.2016.

〔4〕張思遠(yuǎn).一種應(yīng)用歷史數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)在線(xiàn)快速判穩(wěn)方法〔C〕//湖南省電機(jī)工程學(xué)會(huì).湖南省電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集:2013年卷.2013.

〔5〕李京.淺談在線(xiàn)穩(wěn)定計(jì)算分析中電網(wǎng)運(yùn)行方式的選取原則〔C〕//湖南省電機(jī)工程學(xué)會(huì).湖南省電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集:2014年卷.2014.

〔6〕謝曉騫.在線(xiàn)安全穩(wěn)定分析在湖南電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修中的應(yīng)用實(shí)例 〔J〕.電網(wǎng)與清潔能源，2014(12):45-48.

〔7〕石輝.省級(jí)電網(wǎng)在線(xiàn)安全輔助決策優(yōu)化建模 〔J〕.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015(20):101-104.

〔8〕李啟旺.在線(xiàn)安全穩(wěn)定分析在電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度控制中的應(yīng)用〔J〕.湖南電力，2015(5):26-29.

Case Study of Power Grid Accident Prevention and Disposal Based on Online Stability Analysis

ZOU Xin，HU Jiahua，XIE Xiaoqian
(State Grid Hunan Electrical Power Dispatch＆Control Center，Changsha 410004，China)

Online stability analysis system can scan the real-time power grid，analyse and reveal the stability risks.That provides technical supports and means for scientific and predictable decision-making on grid operation.A case study shows the system is effective on grid accident pre-control and disposal.

online stability analysis system；warning；accident pre-control；accident disposal

TM73

:B

:1008-0198(2017)02-0066-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.02.016

2016-09-27

鄒鑫(1983)，湖南衡陽(yáng)人，碩士研究生、工程師、從事調(diào)度運(yùn)行工作。