（曾勇刚）南方电网安全稳定运行实践

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*, CSG 2012. All rights reserved.,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,南方电网安全稳定运行实践,2012,年,11,月,北京,内容,南方电网安全稳定运行实践,2,3,1,需重点关注并深入研究的问题,3,3,南方电网基本情况与结构特点,南方电网基本情况,南方电网特点,南方电网基本情况,南方电网涵盖广东、广西、云南、,贵州、海南五省区，总人口,2.39,亿，,面积,102,万平方公里。,1,、供电区域及人口,广东,广西,贵州,云南,海南,南方电网基本情况,2,、装机规模,全网统调装机容量,亿,千瓦,按类型划分,单位：万千瓦,按所在省区划分,单位：万千瓦,南方电网基本情况,3,、清洁能源,水电，,37%,风电，,1.5%,抽水蓄能，,2.3%,核电，,3%,清洁能源（水电、核电、风电、抽水蓄能、太阳能）装机容量占全网的,44%,。,南方电网基本情况,4,、主网规模,500,千伏变电站,96,座，变电容量,157200,万千伏安；,220,千伏交流线路,1984,条，线路长度,59422,公里；,直流换流站,8,座，直流线路,4,条，线路长度,4437,公里。,500,千伏交流线路,336,条，线路长度,30828,公里；,220,千伏变电站,695,座，变电容量,242932,万千伏安；,南方电网特点,1,、能源分布东西互补性强，资源优化效果显著,西部一次能源储量大,东部用电量比例高,资源优化配置,南方电网特点,2,、负荷特性东西部互补性强,广东年度最高负荷一般出现在夏季,西部年度最高负荷一般出现在冬季,典型分月最高负荷曲线,夏季典型日负荷曲线,广东日最高负荷一般出现在早峰,西部日最高负荷一般出现在晚峰,东西部负荷特性互补性强,南方电网特点,3,、交直流并列运行，远距离、大容量送电，特性复杂,大容量远距离送电,交直流并列运行,多回直流集中馈入受端电网,强直弱交,受端电网外区送电比例高,南方电网结构特点,南方电网特点,3,、交直流并列运行，远距离、大容量送电，特性复杂,西电送广东能力增长图,(MW),西电东送逐年送电电量统计图,(,亿度,),2003-2012,年，南方电网公司西电东送累计送电量达到,8197,亿千瓦时,.,2002,年底南方电网接线,南方电网特点,2012,年南方电网接线,南方电网特点,2012,年底南方电网接线,南方电网特点,3,、交直流并列运行，远距离、大容量送电，特性复杂,南方电网已形成,“,八交五直”共十三条西电东送大通道。,500,千伏主网架交直流并列运行，,运行特性复杂。,南方电网东西跨度,2000,公里，,每回通道长度均在,1000,公里左右，,2012,年西电送广东最大电力达,2443,万千瓦,。,南方电网特点,4,、与周边电网联系广泛,通过,500kV,江城直流与国家电网相联,通过,4,回,400kV,线路及,6,回,132kV,线路与香港联网,通过,3,回,220kV,线路及,4,回,110kV,线路与澳门联网,通过,3,回,220kV,、,3,回,110kV,线路向越南送电,通过,1,回,110kV,线路向老挝送电,通过,1,回,110kV,线路向越南送电,正开展与大湄公河次区域国家更高电压等级电网互联研究,缅甸通过,1,回,500kV,、,2,回,220kV,线路向云南送电（太平江,、,瑞丽江）,内容,南方电网安全稳定运行实践,2,3,1,需重点关注并深入研究的问题,3,3,南方电网基本情况与结构特点,主要工作,电网运行中出现的问题,交直流混合大电网运行技术,问题,1,：交直流相互影响,2001,年起，南方电网进入交直流并联运行；目前已形成“八交五直”，总送电能力,24430 MW,，其中直流系统占,60%,；随着两渡直流工程的投产，直流系统容量占比进一步加大，达到,72%,。,问题,1,：交直流相互影响,楚穗直流或糯扎渡直流双极额定功率,5000MW,，单极或双极闭锁将导致大量功率转移，直接影响电网安全稳定,导致主通道变电站电压陡降，暂态降幅达,30-70kV,导致主网功率大幅摆动，单回,500kV,线路功率摆动幅度可达,1000MW,以上,导致关键断面功率越限，若不能及时控制，则下一个,N-1,可能导致系统失稳,若双极闭锁稳控拒动可能导致系统稳定破坏,直流双极闭锁原因,多回直流同时换相失败将导致功率大范围转移到交流通道，对系统安全稳定影响大,23,个,500kV,厂站发生单相故障可能造成,5,回直流换相失败；,35,个,220kV,厂站三相故障也可能导致类似问题,若保护或开关拒动导致故障延迟切除、直流长时间换相失败，则系统很可能失去稳定,问题,1,：交直流相互影响,交流短路引发多回直流换相失败,4,月,27,日,04:32,，广东,500kV,蓄增乙线,C,相故障跳闸,，,五回直流,均发生了换相失败,8,月,11,日,16:07,，,广东,500kV,增穗乙线,C,相故障跳闸,，,五回直流,均发生了换相失败,9,月,4,日,16:42,，广东,500kV,穗水甲线,A,相故障跳闸，五回直流均发生了换相失败。,9,月,7,日,13:45,，广东,500kV,增城站,#3,主变,C,相故障跳闸，五回直流均发生了换相失败。,2012,年发生的五回直流换相失败事件,交流短路引发多回直流换相失败,南方电网多次发生系统功率振荡，主要可分为两大类：,PSS,退出或励磁参数设置不当等原因引发系统弱阻尼低频振荡。（系统弱阻尼振荡分为,主网区域间振荡模式和地区电网振荡模式两种）,调速系统因汽轮机阀门特性不当、调节回路卡涩等原因导致机组强迫振荡引发系统振荡,功率振荡,问题,2,：机网协调,作为负荷侧的设备保护措施，低压脱扣装置应用广泛，但在电网发生短路故障导致电压暂降时，大量负荷的无序脱扣将对电网稳定运行带来严重威胁。,负荷侧低压脱扣,问题,3,：负荷侧协调,计算分析表明，负荷模型对稳定计算结果影响很大，目前南方电网电动机负荷的比例和特性，需进一步深入研究并动态掌握。,负荷侧模型及参数,网内多次出现超设防标准的严重故障形态，威胁电网安全：,同塔四回线紧急停运,：,2011,年,4,月,5,日同塔并架的,220kV,象创双线和,220kV,奋琵双线、,2012,年,7,月,26,日同塔并架的,220kV,马交双线和,220kV,灵交双线均因存在倒塔风险而紧急停运,开关拒动事件：,2012,年以来全网已发生,3,起,220kV,开关拒动事件,多组,CT,同时故障：,2011,年,5,月,2,日,4,组,CT,短时内相继故障导致,5,个元件跳闸，引起贵州北部电网解列事件,关键设备影响系统安全运行的问题越来越突出,问题,4,：关键一次设备,南方电网运行特性复杂，安全稳定运行严重依赖保护、安自等二次系统。,全网,364,条,500kV,线路中,316,条发生三相短路时，若主保护拒动将导致系统失稳；,楚穗直流双极闭锁，稳控系统拒动将导致主网暂态失稳；,5,组,500kV,同塔线路和,7,个电源送出通道故障，稳控拒动会导致局部电网暂态失稳；,7,组同塔线路故障存在严重的热稳问题，稳控拒动将可能引发联锁跳闸事故；,重要送电断面保护误动可能导致联锁跳闸，引发大面积停电事故。,二次系统可靠性,问题,5,：二次系统可靠性,问题,6,：网架结构问题,1,、西电东送通道长期压极限运行，系统运行安全风险大。,2,、省区内局部电网结构薄弱，存在窝出力、卡脖子问题。,3,、海南电网孤网运行，系统抵御故障冲击能力较差。,4,、部分地区电网与主网联系薄弱，发生地区电网全停的风险大。,电网发展过程中出现的网架结构问题,南方电网区域受水电比例大、区域来水不确定、电煤供应不稳定、高耗能负荷比例高等多重因素影响，电力供需形势复杂多变,2011,年南方五省区严重缺煤少水,（最严重时缺煤停机及煤质差等影响出力超过,2000,万千瓦，汛期,5600,万千瓦水电装机，发电能力最低时仅,1600,万千瓦）,:,西电大规模减送，造成,系统送电潮流反转,，电网运行暴露出新的问题,三大流域多个主力,水电厂全停,，局部电源支撑不足,2012,年度夏期间受大范围降雨降温等因素影响，西部省区水电弃水压力陡增，全网安排大量煤电机组停机调峰，发电侧矛盾突出,:,为满足西部水电送出，西电东送,通道长期压极限运行,，安全压力较大,西电东送通道及广东受端电网多个,火电厂全停,，威胁电网安全稳定,供需形势多变对电网安全的影响,问题,7,：供需形势多变对电网安全的影响,问题,7,：供需形势多变对电网安全的影响,送电潮流大幅度变化,大量未核准的机组开出,2011,年受供需形势影响，贵州大幅调减送广东计划，粤东大量未核准机组开出，广东电网内部潮流反转，形成“东电西送”的送电潮流,广东内部新增“增穗乙线,+,穗水丙线” 等多个断面，各断面相互耦合，控制难度大，运行风险高,贵州大幅度减送,广东内部出现潮流反转,问题,8,：自然灾害问题,冰 灾,地 震,雷 电,山 火,台 风,贵州及广东、广西和云南北部,位于中低纬度地区、海拔高，冬季冻雨次数多、持续时间长、影响范围广,东部沿海之外的菲律宾以东之太平洋台风活动频繁，广东、海南、广西等省区每年都要经受,4-5,次台风登陆正面侵袭,云南中西部为大型断裂带，地震活动频繁,骨干电网所跨多为山区，山火、雷击等气象灾害以及滑坡、泥石流等地质灾害频繁,干 旱,根据统计，南方电网近年来发生的多回线路跳闸事故有超过三分之一都源自于恶劣天气,电网运行中出现的问题,网架问题,交直流协调,机网协调,关键一次设备,二次可靠性,负荷侧协调,保供电问题,防灾抗灾问题,主要工作,三个协调,不断深化对交直流大电网特性认识，强化交直流协调运行,细化机网协调措施，提高机网协调水平,三个保障,根据电网安全稳定要求确定关键一次设备，减少重大威胁,根据电网安全稳定要求强化二次系统，提高电网保障水平,根据电网安全稳定的要求完善网架，为电网运行奠定基础,两个机制,不断完善保供电措施，积极应对电力供需变化,不断完善防灾抗灾措施，积极应对自然灾害,强化负荷侧措施，促进电网与负荷安全协调,积极探索交直流混合大电网运行技术,主要在以下方面开展相应的技术工作：,内容,南方电网安全稳定运行实践,2,3,1,需重点关注并深入研究的问题,3,3,南方电网基本情况与结构特点,受端电网电压稳定问题,交直流相互影响问题,短路电流超标问题,设备可靠性问题,标准适应性问题,网架发展方向问题,对交直流系统特性及相互影响,机理,的认识亟待加强，急需能够精确模拟换相失败过程及其对系统稳定影响的机电,-,电磁暂态混合仿真计算工具。,对大电网三道防线协调配合的动态机理认识亟待加强，急需能够精确模拟三道防线动作全过程及其相互协调配合的长过程机电暂态仿真工具。,交流系统扰动情况下直流保护误动仍时有发生，如何进一步加强交直流保护协调配合？,大容量远距离送电，需要直流孤岛运行以化解电网风险，如何进一步确保孤岛运行时的直流设备安全及孤岛内机组安全？,1,、交直流相互影响问题,需重点关注并深入研究的问题,负荷模型对电压稳定分析等结果有较大影响，但在实际运行中不掌握电动机负荷比例和特性，如何建立准确的动态负荷模型？,静态电压稳定分析和中长期电压稳定分析缺少有效的仿真计算工具，对电压稳定问题的严重性缺乏准确的分析，难以提出合理的动态无功配置方案。,2,、受端电网电压稳定问题,需重点关注并深入研究的问题,短路电流超标问题日益突出，停运线路、配串跳通、分母运行、更换开关等常规措施越来越难以解决问题，被迫打开,500kV,环网运行，系统运行风险加大。下一步如何采取有效措施从根本上解决短路电流超标问题？,（广东主网短路电流水平整体偏高，多站点短路电流水平已接近或将超出,63kA,；“十二五”期间云南的罗平、厂口、和平以及贵州安顺站、广西沙塘站也将出现短路电流超标问题。）,3,、短路电流超标问题,需重点关注并深入研究的问题,关键开关和主保护拒动将造成系统稳定破坏，能否采取有效措施，杜绝开关和主保护拒动？,关键主设备故障导致多个元件相继跳闸时有发生，超出稳定导则设防标准，可能导致系统失稳，如何防止此类事件发生？防雷技术应用？,受土地资源制约，同塔多回线和走廊相邻线路越来越多，多条线路同时或相继故障时有发生，可能导致系统失稳，如何防止此类事件发生？,4,、设备可靠性问题,需重点关注并深入研究的问题,电网规模越来越大，稳定特性越来越复杂，是继续加强交流同步电网规模，还是考虑采取分网运行？如何合理控制同步电网规模，南方电网未来需发展如何科学制定分网运行方案？,未来西电东送容量不断增加，是继续采用直流输电方案？还是考虑采取特高压输电？,负荷中心电源支撑能力不足，,220kV,及以下电网保安电源缺乏，如何提高电网防灾抗灾能力？,5,、网架发展方向问题,需重点关注并深入研究的问题,随着电网发展，对于供电可靠性要求较高地区的电网规划、运行标准是否可以提高？同塔双回线路是否应按,N-1,考虑？（部分国家和地区已有先例）,对于同塔三回及以上线路，稳定导则未明确设防标准，实际规划、运行中应如何考虑？,6,、标准适应性问题,需重点关注并深入研究的问题,谢谢！,