粤西电网安全稳定控制系统的研究及实施

粤西电网安全稳定控制系统的研究及实施 粤西电网安全稳定控制系统的研究及实施 摘要：本文在研究粤西电网现状的基础上以正常大方式和极限大方式为基础数据对粤西电网安全稳定控制系统控制策略进行深入计算分析，提出了粤西安全稳定控制系统的具体实施方案并校核了本稳控策略在西电东送交流功率增长后的适应性。经联机调试论证，该系统能完全满足粤西电网安全稳定运行要求。目前该系统已顺利通过广东电网公司相关专家及我局技术人员验收，并于2011年9月挂网运行。 Abstract： In this dissertation, through the study of th security and stability control system structure, setting principles, performance checking, technical requirements of software and hardware design, and combined with the status quo in Western Guangdong Guangdong Power Grid, proposed security and stability control strategy which was in line with the stability of the system and the accidents in situ load balancing. At present the system has successfully passed acceptance by the relevant experts of Guangdong Power Grid and technical staffs of our bureau, and linked network running in September 2011 . 关键字：安全稳定控制系统，控制策略，实施方案， 茂名控制子站 Keyword：Security and stability control system;control strategy; implementation of the program；control substation of MaoMing 中图分类号：U665.12文献标识码： A 文章编号： 1 前言 随着电力的联网及市场化，电力系统的安全稳定受到越来越多的重视。要确保系统安全稳定运行，必须建立电力系统安全防御体系，它主要包括合理的一次网架、优良的一次设备、健全有效的三道防线、高效的调度运行及管理等方面，是一个大的系统工程，涉及到一次、二次、运行、管理等多方面。第三道防线不针对特定的运行方式及故障形态，适合分散、就地配置【1】。 2 粤西电网的现状及存在的问题 粤西电网主要由湛江电网、茂名电网、阳江电网组成，它是南方电网西电东送交流通道在广东的其中一个入口。目前湛江电网依靠500kV港城站的500kV港茂甲、乙线与茂名电网联系，向茂名电网输送功率；茂名电网作为连接湛江电网和阳江电网的枢纽，除了接受湛江电网输送的功率，还通过500kV玉茂一、二线接受广西500kV玉林站的输送功率，然后通过500kV江茂甲、乙线送往阳江电网。粤西电网结构见图1。 随着500kV江茂乙线和200kV河春线的投运及广东（通过湛江500kV港城站）与海南电网的联网，粤西电网的网架和潮流都发生很大的变化，因此原粤西稳控系统的策略及功能将不再适应，需对其进行改造和调整。 3粤西电网稳控系统控制策略的研究 3.1粤西电网220kV电厂的送出问题分析 （1）220kV茂名电厂送出的稳定问题。当茂名电厂装机容量为700MW时，茂名电厂任一出线故障跳闸均无元件过载；当220kV茂榭甲乙线故障断开时，余下的单回茂河线将过载，此时切除茂名电厂机组即可解决。当茂名电厂装机容量升至1100MW时，若220kV蝶茂线仍处于热备用状态，按照N-1原则，电厂出力需控制出力在900MW以内，若在此方式下发生220kV茂榭甲乙线故障跳闸，茂河线严重过载，需切除茂名电厂大量机组容量。 （2）220kV湛江电厂送出的稳定问题。湛江电厂有4台300MW机组，通过7回220kV线路送出。正常方式下，湛江电厂任一送出线路故障跳闸均无元件过载，任意双回送出线路故障跳闸后也均无元件过载。经计算分析，当湛霞双回检修湛坡双回线故障（或湛坡双回检修湛霞双回线故障）时，赤椹线将会过载31%，此时切除湛江电厂1台机组即可。考虑到此方式非常特殊，建议避免安排湛霞或湛坡双回同时检修，事前控制。 3.2茂湛电网与主网解环运行时的稳定问题 正常方式下，茂湛与阳江电网将解开电磁环网运行，该片电网稳定性良好，任一元件或任意双回线路故障均没有稳定问题。其中当江茂甲乙线双回故障断开时，罗洞、贤令山片电压略低（约0.97pu），而茂名片电压略高（约1.08pu）。 3.3茂湛电网与主网环网运行时的稳定问题 若茂名与阳江电网保持电磁环网运行，最大的问题是江茂甲乙线双回故障断开将导致220kV蝶茂线和河春线严重过载，阳江片电压降低。此时采取切粤西电网的机组均有效，为使策略简单可行，建议仍保持原来的切除茂名电厂与湛江电厂机组的措施。在此方式下，220kV网络是关键元件，不建议采取解环的措施。 当220kV蝶茂线或者河春线检修时，若500kV江茂甲乙双回故障断开，则潮流大幅度地转移到余下的220kV线路，此时需将湛江与茂名电厂的大部分机组均切除，才能使线路恢复事故限流以下，措施量很大。因此，建议在220kV蝶茂线或者河春线检修时，茂名与阳江电网采取合环的方式运行，以提高粤西电网的电力送出能力。 3.4分析结论 通过对粤西电网各种运行方式下的详细计算分析，可得结论如下： （1）一般情况下，粤西电网与主网仅以500kV江茂甲乙线双回线相连，通过对多种运行工况的分析计算，若双回线的潮流控制在一定的潮流水平之内，双回线故障跳闸后系统可以保持稳定。 （2）若茂湛电网与主网需以电磁环网方式运行，则500kV江茂甲乙线双回线故障后220kV线路将严重过载，存在热稳问题，须采取切机措施，机组的需切量可以通过500kV江茂甲乙线双回线与两回220kV线路的潮流和来确定。对于此热稳定问题，切机的灵敏度较低，约18%。计算表明切除茂名电厂的机组最为有效、湛江电厂次之、奥里油电厂第三。 （3）茂湛电网与主网需合环时，建议双回220kV线路同时合环，以免严重故障下仅余1回220kV线路严重过载，导致切机措施量很大。 （4）500kV港茂双回线跳闸时，粤西电网的动态稳定性较联网前有所减弱，务必在奥里油电厂投运前做好PSS试验，选用合适的参数，以期提高该片电网的动态稳定性。 （5）在西电的各种极其恶劣的检修方式下，若500kV江茂甲乙线双回线故障跳闸，有可能存在稳定问题，需通过事前控制来解决。 （6）茂名电厂在出线检修方式下，若发生茂榭双回线故障，存在热稳定问题，采用出线过载联切机组可以解决。 （7）湛江电厂出线非常多，只有在湛霞与湛坡四回线路同时失去时才有可能出线热稳定问题，只要避开此种检修方式即可。 4粤西电网安全稳控系统的实施方案 为了确保广东电网的安全稳定运行，在处于广东电网接受西电入口处的500kV茂名站装设安全稳定控制子站装置，在220kV阳江站、河东站、漠南站、菠萝园、开平站、茂名电厂、湛江电厂、奥里油电厂各装设一套安全稳定控制执行站装置。用以解决江茂双回线、港茂双回线跳闸后引起的系统暂态稳定及茂湛地区热稳问题。具体实施方案见图1(其中茂名站、江门站、玉林站、港城站为500kV变电站，其余的为220kV变电站)。 图1粤西电网安全稳定控制系统实施方案 4.1江茂断面、港茂断面功率的计算公式 茂名子站实时监测500kV江茂甲、乙线断面（以下简称江茂断面）和500kV港茂甲、乙线断面（以下简称港茂断面）的潮流及运行状况。 江茂断面（图2所示中控制断面1）： Pdm1PjmPmyPhch （4-1） 其中：Pjm表示江茂甲、乙线输送功率；Pmy表示茂阳线输送功率；Phch表示河春线输送功率。 港茂断面（图2所示中控制断面2）： Pdm2=Pgm（4-2） Pgm表示500kV港茂甲、乙线的输送功率之和 线路功率方向以流出母线为正方向，流入母线为负方向。 4.2切负荷方案 茂名子站可接收河东站、阳江站、漠南站和开平站的110kV、10kV线路的可切负荷量。 执行站可设置本站每条负荷线路的切负荷优先级，0表示不可切，1N表示切负荷优先级。执行站向茂名子站上送每条负荷线路的优先级和线路功率值。 茂名子站可设置执行站的切负荷优先级，0表示执行站所有负荷不可切，1N表示执行站优先级。 茂名子站根据本站220kV线路过载情况计算出需切负荷量或根据江茂跳闸时控制措施中的双回跳闸切负荷量定值，在总可切负荷中根据“优先选切，最小过切” 原则计算出各执行站应切负荷量，并给各执行站下发“应切至*优先级”的命令。 4. 3切机组方案 茂名子站可接收茂名电厂、湛江电厂和奥里油电厂等的可切机组量。 执行站可设置本站每台机组的切机优先级，0表示不可切，1N表示切机组优先级。为保证机组与切机优先级之间一一对应，执行站中各可切机组切机优先级不可重复。执行站向茂名子站上送每台机组的优先级和机组出力。 茂名子站根据本站策略计算需切机组量，并在总可切机组中根据“优先选切，最小过切”原则计算出各执行站应切机组量，并给执行站下发“应切至*优先级”的命令。 茂名子站可设置各电厂机组切机方式，“0”表示电厂机组均不可切；“1”表示暂稳可切；“2”表示热稳可切；“3”表示暂稳和热稳均可切电厂机组。子站在总可切机组中选择应切机组的原则如下： 5 结束语 本文在研究粤西电网现状的基础上以2011年正常大方式和极限大方式为基础数据对粤西电网安全稳定控制系统控制策略进行深入计算分析，提出了2011年粤西安全稳定控制系统的配置方案并校核了本稳控策略在西电东送交流功率增长后的适应性。针对相应的安稳系统软硬件配置、控制策略、系统功能进行分析论证、联机调试，目前该系统已顺利通过广东电网公司相关专家及我局技术人员验收，并于2011年9月挂网运行。关于粤西电网稳控系统的研究，我们还需要进一步深入：硬件系统是在基于现有计算机技术水平基础上开发的，其CPU信息处理、系统稳定性和通信质量等方面仍受很大的局限，尤其处理信息量太大时存在死机现象，尚需解决。在控制策略方面，仍局限于“离线决策、实时匹配”的方式，控制方式上主要采用通过离线计算得出的策略表的形式，由于无法穷举所有故障类型，控制策略表是否合理、完善有待在运行实践中验证。 参考文献 【1】沈善德 刘取.现代电力系统的保护和安全自动装置M. 北京，水利电力出版社，1988. 【2】周良松，夏军成，彭波，等.一个实用的电力系统分层决策稳定控制系统的功能与实施J.继电器，2000（4）：36-40. 【3】 XUE Y. AnEmergency Control Framework for Transient Security of Large power Systems. In: Proceedingsof Internationg Symposium on Power Systems. Singapore:1993：31-35. 【4】 李勇，郑伟，吕东晓，等.葛洲坝智能电厂稳定控制装置的研究与应用J.电网技术，2002（1）：68-70. 【5】 袁季修.电力系统安全稳定的控制M. 北京，中国电力出版社，2005.