余文軍，周良松，賈 波，趙 軍，胡 洋，吳 芮,，黃牧濤

(1. 湖北清江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000；2. 強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院），湖北 武漢 430074；3. 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430071；4.華中科技大學(xué)水電與數(shù)字化工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

0 引言

渝鄂背靠背及相應(yīng)鄂西交流補(bǔ)強(qiáng)工程[1]投運(yùn)后，華中與西南電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異步互聯(lián)，極大提升了渝鄂聯(lián)網(wǎng)通道輸電能力。由于渝鄂斷面近區(qū)電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和潮流分布發(fā)生較大變化，上述工程的實(shí)施勢(shì)必對(duì)清江梯級(jí)電站電力外送和電站近區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定特性產(chǎn)生較大影響[2]。因此，亟需在新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下研究渝鄂直流背靠背及其配套交流補(bǔ)強(qiáng)工程投運(yùn)后對(duì)近區(qū)電網(wǎng)潮流特性和清江梯級(jí)電站外送能力的影響[3]。

目前關(guān)于柔性直流及相關(guān)交流補(bǔ)強(qiáng)工程已有較為豐富的研究，文獻(xiàn)[4]分析了渝鄂柔直投運(yùn)對(duì)湖北電網(wǎng)短路電流、暫穩(wěn)特性、潮流特性、電磁環(huán)網(wǎng)潮流穿越特性的影響,并提出了相應(yīng)的穩(wěn)控措施。文獻(xiàn)[5]研究了三峽近區(qū)短路電流變化情況，分析了四川電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)生大擾動(dòng)后對(duì)區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的影響。文獻(xiàn)[6]利用柔直輸電無(wú)功調(diào)節(jié)能力精準(zhǔn)快速的特點(diǎn)，提出了一種無(wú)功協(xié)調(diào)控制策略，旨在改善系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)特性。文獻(xiàn)[7]從頻率和功角的角度推導(dǎo)證明了柔性直流附加控制可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[8]針對(duì)柔直投運(yùn)過(guò)程中電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的不同過(guò)渡形態(tài)進(jìn)行穩(wěn)控仿真分析。但上述研究均側(cè)重于柔直工程投產(chǎn)對(duì)電網(wǎng)側(cè)的穩(wěn)定運(yùn)行影響，未考慮到該工程對(duì)近區(qū)關(guān)聯(lián)電站群運(yùn)行的影響，而近區(qū)電站可能存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)、參數(shù)不適應(yīng)和不經(jīng)濟(jì)性的情況。

本文運(yùn)用PSASP研究了在渝鄂直流背靠背聯(lián)網(wǎng)工程、鄂西電網(wǎng)交流補(bǔ)強(qiáng)工程和宜昌地區(qū)電磁環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整實(shí)施過(guò)程中，清江梯級(jí)電站近區(qū)交流網(wǎng)架的輸電能力，并提出了提升清江梯級(jí)電站外送電能力的優(yōu)化措施，仿真分析了新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下清江梯級(jí)電站各機(jī)組電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(power system stabilizer，PSS)、調(diào)速器等參數(shù)的適應(yīng)性，最后研究了清江機(jī)組在新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下的運(yùn)行策略以及交流補(bǔ)強(qiáng)工程對(duì)于渝鄂直流背靠背南通道近區(qū)電網(wǎng)的清江梯級(jí)電站運(yùn)行的影響。

1 清江梯級(jí)電站近區(qū)電網(wǎng)新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

清江梯級(jí)電站近區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 近區(qū)電網(wǎng)示意圖

根據(jù)柔直及其交流補(bǔ)強(qiáng)工程投產(chǎn)計(jì)劃和當(dāng)前工程的實(shí)際進(jìn)度，在2021年500 kV網(wǎng)架的主要變化為：漁峽—宜都線路改接至朝陽(yáng)，新建恩施東—朝陽(yáng)和宜都—孱陵線路，對(duì)葛洲壩—雙河I、II回和雙河—玉賢I、II回線路進(jìn)行溫升改造，安福擴(kuò)建#3主變(容量750 MVA)。

為簡(jiǎn)化后續(xù)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)名稱的描述，本文對(duì)以下結(jié)構(gòu)名稱作出相應(yīng)簡(jiǎn)化：漁興三回+朝漁線+朝恩線5回線組成的斷面(漁峽外送斷面)；恩施—恩施東+恩漁II、III回+恩施東主變上網(wǎng)共同組成的斷面(恩施外送斷面)；朝恩線+恩施東—漁峽+恩漁II、III回組成的斷面(恩施東外送斷面)；葛雙線、葛軍線組成的斷面(葛—隔外送斷面)。

2 清江電站及近區(qū)電網(wǎng)外送能力分析

2.1 外送能力分析模型

2.1.1 小干擾模型

電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整后，各機(jī)組PSS、調(diào)速器等參數(shù)的適應(yīng)性也將發(fā)生相應(yīng)的變化，小干擾穩(wěn)定可用于評(píng)估電力系統(tǒng)中各機(jī)組PSS參數(shù)的適應(yīng)性?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)特征值判斷機(jī)組或機(jī)群之間的負(fù)阻尼或弱阻尼機(jī)電振蕩情況，分析電力系統(tǒng)在某運(yùn)行點(diǎn)的小干擾穩(wěn)定性問(wèn)題。小干擾仿真計(jì)算中的低頻振蕩多出現(xiàn)在大區(qū)和跨大區(qū)電網(wǎng)并存在弱聯(lián)系的系統(tǒng)中，系統(tǒng)阻尼強(qiáng)弱由主導(dǎo)振蕩模式的阻尼比來(lái)評(píng)估。

本文使用基于李雅普諾夫一次近似法的小干擾法，首先計(jì)算此方式穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下各變量的穩(wěn)態(tài)值，得到穩(wěn)態(tài)值附近的系統(tǒng)微分代數(shù)方程如式(1)所示：

將各狀態(tài)變量表示為初始值與微增量之和的形式：

將方程組在初始值附近展開(kāi)為泰勒級(jí)數(shù)形式，舍去各微增量的二次及高次項(xiàng)，將系統(tǒng)微分代數(shù)方程在穩(wěn)態(tài)值附近線性化寫(xiě)成矩陣形式：

可得到：

式(4)即為描述線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程，其中A為該系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣。特征值的計(jì)算方法一般有QR法和隱式重啟動(dòng)Arnoldi法，由于本文所使用算例規(guī)模較大，狀態(tài)變量個(gè)數(shù)較多，在使用PSASP分析小干擾時(shí)，選擇隱式重啟動(dòng)Arnoldi法求解系統(tǒng)狀態(tài)矩陣中所關(guān)心的特征值。

隱式重啟動(dòng)Arnoldi法是一種全維部分特征值分析法，將狀態(tài)矩陣A變換成一個(gè)維數(shù)相同的矩陣Ar，使A陣中所關(guān)心的特征值變換為Ar中模較大的幾個(gè)特征值，求出Ar中的這些特征值，然后經(jīng)過(guò)反變換得出A陣中所關(guān)心的特征值。把要計(jì)算特征值的n階矩陣A化簡(jiǎn)為一個(gè)k階的上三角矩陣H：

用階數(shù)很低的H特征值趨近于A特征值的一個(gè)子集，而H的特征值可以使用QR法很容易求出。在實(shí)際的計(jì)算中，上三角矩陣H的階數(shù)k要大于真正要求的特征值個(gè)數(shù)m，以加速特征值計(jì)算的收斂。通常要求k-m是待求特征值個(gè)數(shù)m的2倍及以上，可達(dá)到計(jì)算量和收斂速度的較好權(quán)衡。

設(shè)所求得的系統(tǒng)狀態(tài)矩陣A∈Cn×n特征值為：

對(duì)應(yīng)振蕩頻率ωi的阻尼比為：

式中：當(dāng)ξi≥0.1時(shí)系統(tǒng)阻尼較強(qiáng)，當(dāng)ξi＜0.03時(shí)系統(tǒng)阻尼較弱，當(dāng)ξi≤0時(shí)系統(tǒng)將出現(xiàn)增幅振蕩。在弱阻尼情況下，其相應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)曲線衰減相當(dāng)緩慢，也應(yīng)視為不穩(wěn)定因素，應(yīng)采取措施加以改善。

對(duì)于系統(tǒng)狀態(tài)矩陣A，其特征值λi和特征向量ui滿足式(8)～式(9)：

式中：vi為左特征向量，ui為右特征向量。

相關(guān)因子pki是反映第k個(gè)狀態(tài)量xk與第i個(gè)特征值λi相關(guān)性的物理量，可強(qiáng)烈反映哪一臺(tái)機(jī)的狀態(tài)量與哪個(gè)振蕩模式強(qiáng)相關(guān)。在實(shí)際電網(wǎng)小干擾穩(wěn)定分析中，pki常常用來(lái)表征機(jī)組及其控制器在某個(gè)振蕩模式中的參與度，可以用于定位擾動(dòng)源，也可以用來(lái)指導(dǎo)控制器的選址等。反映某一機(jī)組的狀態(tài)量與某一振蕩模式的強(qiáng)相關(guān)性，可表示為：

式中：vki、uki分別是第k個(gè)狀態(tài)量xk與第i個(gè)特征值λi振蕩模式的可控性表示值和可觀性表示值。

2.1.2 靜態(tài)穩(wěn)定

通過(guò)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的計(jì)算數(shù)據(jù)，可得輸電線路的輸送功率極限。依據(jù)GB 38755—2019《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》里的靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算判據(jù)，來(lái)確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)保留一定儲(chǔ)備空間，不可在接近穩(wěn)定極限的狀態(tài)下運(yùn)行，電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)如式(11)所示：

式中：Pm為系統(tǒng)可輸送的最大功率，P0為某一運(yùn)行狀態(tài)下的送電功率。

現(xiàn)行的導(dǎo)則中規(guī)定，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行和檢修運(yùn)行方式下，靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)需滿足KP＞15%～20%；故障后需滿足KP≥10%。

2.1.3 N-1故障暫態(tài)穩(wěn)定

本文N-1故障穩(wěn)定計(jì)算所使用的數(shù)學(xué)模型由電網(wǎng)網(wǎng)架和一次、二次設(shè)備的數(shù)學(xué)模型組成，分別如式(12)～式(13)所示：

式中：X為電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方程求解的變量矩陣，F(xiàn)為電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)矩陣，Y為發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等微分方程求解的變量矩陣，G為發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等的參數(shù)矩陣。

通過(guò)改變變量矩陣X、Y的參數(shù)，模擬系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的擾動(dòng)或穩(wěn)控措施。N-1故障暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)學(xué)模型由網(wǎng)絡(luò)方程和微分方程聯(lián)立求解。其中網(wǎng)絡(luò)方程采用直接三角分解和迭代相結(jié)合求解，微分方程采用梯形隱積分的迭代法求解。交替迭代微分方程與網(wǎng)絡(luò)方程直至收斂，就完成了一個(gè)時(shí)段Δt的求解。

2.2 近區(qū)電網(wǎng)外送能力分析流程

本文研究2021年清江梯級(jí)電站及近區(qū)電網(wǎng)送出能力時(shí)，華中負(fù)荷約為120 000 MW，湖北電網(wǎng)負(fù)荷30 000 MW，鄂湘斷面南送1 000 MW，鄂豫斷面北送5 000 MW，鄂贛斷面南送3 300 MW。清江電站及近區(qū)電網(wǎng)外送能力采用的分析方法流程圖如圖2所示。

圖2 電站外送能力分析流程圖

根據(jù)以上分析流程，本文通過(guò)分析各典型方式下的計(jì)算結(jié)果，研究近區(qū)電網(wǎng)的潮流特性和外送約束。

2.3 潮流特性分析

當(dāng)漁峽外送斷面功率較大時(shí)，有較大潮流通過(guò)朝陽(yáng)—恩施東和漁峽—朝陽(yáng)送至朝陽(yáng)，此時(shí)朝陽(yáng)主變穿越功率較大，對(duì)后續(xù)葛—隔斷面潮流有一定影響，因此需要研究在新電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下，漁峽外送斷面潮流靜態(tài)分布、朝陽(yáng)主變的潮流轉(zhuǎn)移特性和葛—隔斷面的潮流變化情況。本文以負(fù)荷水平、漁峽斷面功率、葛—隔斷面功率和宜昌機(jī)組出力情況作為控制變量，在表1的不同潮流方式下，使用PSASP軟件分析不同斷面的潮流轉(zhuǎn)移情況，并對(duì)各斷面外送約束進(jìn)行仿真計(jì)算。其中宜昌大機(jī)組指隔河巖(220 kV)、高壩洲和東陽(yáng)光機(jī)組，宜昌小機(jī)組指宜昌近區(qū)的風(fēng)電和小水電機(jī)組。

表1 各類潮流方式表MW

2.3.1 漁峽外送斷面潮流靜態(tài)分布

本文以潮流方式1、2、3對(duì)比分析葛—隔斷面出力對(duì)漁峽斷面潮流靜態(tài)分布比例的影響，結(jié)果見(jiàn)表2所列。

表2 漁峽外送斷面潮流靜態(tài)分布表MW

由表2可知，當(dāng)葛—隔滿送2 500 MW時(shí)，漁峽外送功率約65%送往興隆方向，約35%送往朝陽(yáng)方向；當(dāng)葛—隔外送1 500 MW時(shí)，漁峽外送功率約58%送往興隆方向，約42%送往朝陽(yáng)方向。

2.3.2 潮流轉(zhuǎn)移特性

漁峽外送斷面部分潮流轉(zhuǎn)移至朝陽(yáng)主變，為分析朝陽(yáng)主變轉(zhuǎn)移功率與朝陽(yáng)入口功率(朝陽(yáng)—恩施東+朝陽(yáng)—漁峽線路功率之和)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文選取4、5兩組潮流方式，在不同方式下分別開(kāi)斷朝陽(yáng)—恩施東和朝陽(yáng)—漁峽線路。分析計(jì)算結(jié)果，可知朝陽(yáng)主變轉(zhuǎn)移功率約占原朝陽(yáng)入口功率的23%，該轉(zhuǎn)移比幾乎不受其他因素影響。

由于朝陽(yáng)—孱陵電磁環(huán)網(wǎng)線路初始潮流較重，當(dāng)漁峽斷面外送功率較大時(shí)，發(fā)生葛朝N-2故障后朝陽(yáng)主變至220 kV電磁環(huán)網(wǎng)的潮流穿越較大，可能導(dǎo)致220 kV線路過(guò)載。本文以潮流方式4、5為例，對(duì)故障后原葛朝雙線潮流轉(zhuǎn)移至朝陽(yáng)主變的比例進(jìn)行研究。在不同方式下分別開(kāi)斷葛朝雙線，得到朝陽(yáng)主變的下網(wǎng)功率變化量?？梢杂?jì)算出在不同方式下，朝陽(yáng)主變的轉(zhuǎn)移功率都約占葛朝線初始功率的25%。

由于在葛—隔外送斷面中，葛雙、雙玉雙線都進(jìn)行了增容改造，送電能力大幅提升，但葛軍線尚未增容，因此發(fā)生葛雙N-2故障后，雖然系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，但葛軍線過(guò)載。以潮流方式4、6為例，對(duì)葛雙N-2故障后潮流轉(zhuǎn)移至葛軍線的比例進(jìn)行研究，分析計(jì)算結(jié)果可知葛軍線的轉(zhuǎn)移功率約占葛雙線路初始功率的33%。

2.4 清江電站近區(qū)電網(wǎng)外送約束因素分析

2.4.1 恩施、恩施東斷面外送約束

恩施東—朝陽(yáng)線路投運(yùn)后，主要存在發(fā)生同桿并架線路恩施—恩施東、恩漁II回與恩施東—漁峽、恩漁II回線路N-2故障后的恩漁III回和恩施東主變上網(wǎng)過(guò)載問(wèn)題。

1)恩施斷面外送約束

在不同的恩施外送斷面功率情況下，發(fā)生恩施—恩施東+恩漁II回N-2故障后的潮流見(jiàn)表3所列。

表3 故障后潮流分布特性MW

由表可知，恩施電源開(kāi)機(jī)較大時(shí)，恩施東主變上網(wǎng)過(guò)載是制約該斷面外送的約束條件。恩施電源開(kāi)機(jī)較低時(shí)，約束條件變?yōu)槎鳚OIII回過(guò)載。

2)恩施東斷面外送約束

對(duì)于恩施東外送斷面，施州直流滿送2 500 MW、恩施電源為1 000 MW時(shí)，發(fā)生恩施東—漁峽、恩漁II回線路N-2故障后，恩漁III回滿載，因此，此斷面的外送極限為3 500 MW，施州直流+恩施電源整體外送能力仍受恩施東主變上網(wǎng)過(guò)載約束。

2.4.2 葛—隔斷面外送約束

葛—隔斷面的外送電約束與葛—隔斷面近區(qū)開(kāi)機(jī)情況和漁峽斷面、朝陽(yáng)主變上網(wǎng)功率等因素有關(guān)?，F(xiàn)有的葛—隔系統(tǒng)切機(jī)措施，無(wú)法消除故障后葛軍線過(guò)載的問(wèn)題，因此，需限制漁峽斷面和朝陽(yáng)主變上網(wǎng)功率。

本文在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下進(jìn)行仿真計(jì)算，得到葛—隔斷面的運(yùn)行邊界。當(dāng)朝陽(yáng)主變上網(wǎng)400 MW時(shí)，需將漁峽外送斷面限制為2 600 MW，當(dāng)朝陽(yáng)主上網(wǎng)為0時(shí)，需將漁峽外送限制為3 400 MW，極大約束了汛期漁峽及朝陽(yáng)主變外送能力。

2.4.3 葛朝斷面外送約束

新網(wǎng)架中葛朝雙回由電網(wǎng)的末端線路變?yōu)闈O峽外送通道的一部分，線路功率明顯增大，存在葛朝N-1故障另一回線路過(guò)載的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要根據(jù)葛—隔開(kāi)機(jī)，限制漁峽和朝陽(yáng)的總外送規(guī)模。

葛朝N-2故障后，約25%的潮流經(jīng)朝陽(yáng)主變轉(zhuǎn)移，可能會(huì)導(dǎo)致朝陽(yáng)地區(qū)電磁環(huán)網(wǎng)線路郭樓雙線過(guò)載。此問(wèn)題與漁峽外送和宜昌南地區(qū)電源(包括隔河巖、高壩洲和五峰風(fēng)電)開(kāi)機(jī)和負(fù)荷水平相關(guān)，若不采取穩(wěn)控措施，在大負(fù)荷宜昌南地區(qū)電源滿發(fā)時(shí)，漁峽外送極限為3 300 MW，極大約束了汛期漁峽外送能力。

3 提升電站外送能力的優(yōu)化措施研究

提升N-2約束下的電站送電能力，一般可考慮從網(wǎng)架建設(shè)和穩(wěn)控措施兩方面進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于葛雙、雙玉N-2限制朝陽(yáng)主變上網(wǎng)和漁峽外送的問(wèn)題，可以考慮加快開(kāi)展葛軍線增容改造工程，提升葛—隔外送能力。

1)對(duì)于葛雙、雙玉N-2限制朝陽(yáng)主變上網(wǎng)和漁峽外送的問(wèn)題，考慮優(yōu)化葛雙、雙玉N-2故障的穩(wěn)控措施，使其故障后可自動(dòng)切除葛—隔、漁峽近區(qū)電源，優(yōu)化后漁峽外送不受此故障約束。

2)對(duì)于葛朝N-2限制漁峽外送極限的問(wèn)題，考慮采用新增葛朝N-2穩(wěn)控措施，具備故障后切除五峰風(fēng)電和隔河巖(220 kV)機(jī)組的控制功能，新增功能后漁峽斷面外送不受此故障約束。

4 清江機(jī)組參數(shù)適應(yīng)性分析

4.1 PSS參數(shù)適應(yīng)性分析

為校核水布埡機(jī)組的PSS參數(shù)適應(yīng)性，本文以2021年夏季大負(fù)荷水平數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，鄂送豫5 500 MW，鄂送湘2 300 MW，鄂送贛3 300 MW，渝送鄂2 500 MW，其中宜昌直流2 000 MW，施州直流500 MW，恩施電源1 000 MW，三峽32臺(tái)機(jī)組滿發(fā)，水布埡、隔河巖和高壩洲機(jī)組滿發(fā)。

根據(jù)仿真結(jié)果可知，本文研究的華中區(qū)域振蕩模式主要為三峽—華中振蕩和華中內(nèi)部區(qū)域振蕩模式，不同振蕩模式的振蕩信息見(jiàn)表4所列。由表4可知，三種振蕩模式下，都不存在弱阻尼或負(fù)阻尼情況，且在此三種振蕩模式下，水布埡、隔河巖和高壩洲機(jī)組的相關(guān)因子都相對(duì)較低，說(shuō)明清江電廠機(jī)組與此類振蕩模式相關(guān)性不強(qiáng)，清江電站各機(jī)組的PSS參數(shù)能適應(yīng)。

表4 各振蕩模式信息

4.2 調(diào)速器參數(shù)適應(yīng)性分析

清江電站中隔河巖和高壩洲機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)均采用功率控制模式，水布埡電站機(jī)組采用開(kāi)度控制模式。施州直流和宜昌直流投運(yùn)后，川渝電網(wǎng)和華中電網(wǎng)異步運(yùn)行，華中電網(wǎng)頻率特性發(fā)生改變。本文在2021年大負(fù)荷方式下，華中區(qū)域內(nèi)部因直流閉鎖導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生一定量的有功功率缺額或剩余量后，對(duì)清江梯級(jí)電站機(jī)組的有功變化情況進(jìn)行仿真計(jì)算，校核其現(xiàn)有調(diào)速參數(shù)的適應(yīng)性。系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線和各機(jī)組機(jī)械功率響應(yīng)曲線如圖3～圖6所示，根據(jù)仿真結(jié)果可知，華中電網(wǎng)因故障產(chǎn)生2 500 MW有功功率缺額或剩余時(shí)，各機(jī)組調(diào)速器都能正確動(dòng)作，可有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率。

圖3 有功缺額后系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線

圖4 有功缺額后機(jī)組機(jī)械功率響應(yīng)曲線

圖5 有功剩余后系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線

圖6 有功剩余后機(jī)組機(jī)械功率響應(yīng)曲線

5 新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)下的清江機(jī)組運(yùn)行方式分析

本文通過(guò)分析該工程對(duì)清江梯級(jí)電站運(yùn)行的影響，得到了梯級(jí)電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的約束條件，而清江機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也是調(diào)度過(guò)程中被重要考慮的因素。新網(wǎng)架下水布埡和隔河巖(500 kV)機(jī)組的送出能力較強(qiáng)，基本不存在送出約束，主要是隔河巖(220 kV)和高壩洲機(jī)組外送存在約束。本文對(duì)近區(qū)電網(wǎng)2019年的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研，包括近區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷水平、五峰地區(qū)風(fēng)電出力、五峰和長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)小水電出力的月平均每日數(shù)據(jù)。以實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于前文約束條件進(jìn)行仿真計(jì)算，得到隔河巖(220 kV)和高壩洲機(jī)組的月平均每日外送電量，結(jié)果如圖7所示。

圖7 隔河巖(220 kV)和高壩洲機(jī)組平均發(fā)電能力

由圖7可知，汛期6—8月的平均發(fā)電能力較其他月份低100～200 MW，可作為邊界條件合理安排水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃。由于梯級(jí)電站發(fā)電的優(yōu)先順序高壩洲高于隔河巖機(jī)組，因此應(yīng)先滿足高壩洲機(jī)組滿發(fā)250 MW，再考慮隔河巖機(jī)組發(fā)電。研究結(jié)果既保證了近區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，又提高了梯級(jí)電站發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。

6 結(jié)論

本文仿真研究了渝鄂背靠背柔性直流及其相應(yīng)交流補(bǔ)強(qiáng)工程投運(yùn)后，對(duì)電網(wǎng)潮流特性和清江梯級(jí)電站外送的影響。主要結(jié)論如下：

1)工程投運(yùn)后漁峽外送系統(tǒng)與三峽系統(tǒng)的聯(lián)系減弱，但與葛—隔外送系統(tǒng)的耦合加強(qiáng)，近區(qū)500 kV系統(tǒng)主要安全約束由暫穩(wěn)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)楦稹羲统鱿到y(tǒng)的熱穩(wěn)問(wèn)題，可采用部分線路增容和新增相應(yīng)穩(wěn)控措施的方法來(lái)提升電站的送電能力。

2)新電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下，清江電站各機(jī)組的PSS和調(diào)速器參數(shù)都能滿足系統(tǒng)要求。

3)在汛期風(fēng)電和小水電有滿發(fā)需求時(shí)，隔河巖(220 kV)和高壩洲機(jī)組外送受限，但仍滿足高壩洲不棄水且隔河巖與高壩洲按最大能力發(fā)電的需求。