特高壓運(yùn)行對山西電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線潮流控制的影響

朱燕芳，郭翠華，荀保平

（1.山西省電力公司，山西太原 030001；2.山西省電力公司供電工程承裝公司，山西 太原 030001；3.臨汾供電分公司，山西臨汾 041000）

特高壓運(yùn)行對山西電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線潮流控制的影響

朱燕芳1，郭翠華2，荀保平3

（1.山西省電力公司，山西太原 030001；2.山西省電力公司供電工程承裝公司，山西 太原 030001；3.臨汾供電分公司，山西臨汾 041000）

長治—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程是連接華北和華中兩大電網(wǎng)的唯一通道，由于其輸送功率大，發(fā)生在任何地方的發(fā)電和負(fù)荷有功擾動都對聯(lián)絡(luò)線輸送功率產(chǎn)生影響，引起特高壓聯(lián)絡(luò)線功率在計(jì)劃值的基礎(chǔ)上產(chǎn)生大范圍的波動，從而引起區(qū)域控制偏差的大幅波動，對山西聯(lián)絡(luò)線潮流控制產(chǎn)生較大的影響。對特高壓檢修及特高壓投運(yùn)時的山西電網(wǎng)區(qū)域控制偏差的波動情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，對調(diào)度運(yùn)行提出了建議。

特高壓波動；區(qū)域控制偏差；聯(lián)絡(luò)線控制

0 引言

長治—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程是中國第一個1 000 kV電壓等級的輸變電工程，于2009年1月6日投入運(yùn)行。華北和華中兩大電網(wǎng)經(jīng)這條唯一的交流線路聯(lián)網(wǎng)后，互聯(lián)電網(wǎng)中任何地方發(fā)生的發(fā)電和負(fù)荷有功功率擾動都會對聯(lián)絡(luò)線輸送功率產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致特高壓聯(lián)絡(luò)線功率在計(jì)劃值的基礎(chǔ)上產(chǎn)生大范圍的波動。特高壓的這種波動特性導(dǎo)致山西電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線控制ACE值大幅震蕩，從而加大了聯(lián)絡(luò)線控制難度。為了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高聯(lián)絡(luò)線控制水平，研究特高壓運(yùn)行對山西電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線潮流控制的影響是非常必要的。

1 山西聯(lián)絡(luò)線控制方式

區(qū)域控制偏差A(yù)CE（Area Control Error），是根據(jù)電力系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)荷、發(fā)電功率和頻率等因素形成的偏差值，反映區(qū)域內(nèi)的發(fā)電與負(fù)荷的平衡情況的，由聯(lián)絡(luò)線交換功率與計(jì)劃的偏差和系統(tǒng)頻率與目標(biāo)頻率的偏差兩部分組成。

按照華北網(wǎng)調(diào)要求，山西電網(wǎng)AGC模式為定聯(lián)絡(luò)線功率偏差（TBC）控制，在可控范圍內(nèi)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功功率輸出，維持聯(lián)絡(luò)線交換功率和頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。采用A1、A2評價標(biāo)準(zhǔn)（A1，15min內(nèi)ACE應(yīng)至少過零一次；A2，ACE 15min平均值小于等于Ld，Ld=80MW）。

式中：

Pa——實(shí)際凈轉(zhuǎn)換量，MW，包括本地機(jī)組的實(shí)際凈發(fā)電份額；

Ps——計(jì)劃交換量，MW；

Perr——計(jì)劃誤差，MW，用來修正自動記錄誤差；

fa——系統(tǒng)實(shí)際頻率，Hz；

fs——系統(tǒng)計(jì)劃頻率，Hz；

Bf——頻率偏差因子，MW/0.1Hz。

2 特高壓線路各種運(yùn)行方式下對聯(lián)絡(luò)線潮流控制的影響

山西特高壓線路有華北送華中和華中送華北兩種運(yùn)行方式。華北送華中時，山西電網(wǎng)作為發(fā)電側(cè)，要求網(wǎng)內(nèi)有較多的旋轉(zhuǎn)備用。反之，華中送華北時，山西電網(wǎng)作為受端側(cè)，相對調(diào)峰負(fù)擔(dān)較輕。

為了分析特高壓線路的運(yùn)行對聯(lián)絡(luò)線控制的影響，以下選取2010年4月7日分析特高壓線路檢修時段聯(lián)絡(luò)線控制情況，并分別選取4月25日和6月5日分析特高壓線路投運(yùn)時，華北送華中和華中送華北兩種不同的運(yùn)行方式對聯(lián)絡(luò)線控制的影響。

2.1 檢修運(yùn)行方式

圖1 2010年4月6日2∶30-3∶30山西電網(wǎng)ACE圖（MW）

如圖1，特高壓線路在檢修期間，ACE超過±80MW的限值的次數(shù)較少，ACE超過±150MW的僅5次，ACE絕對值最大達(dá)249.7MW，且ACE曲線毛刺較少。在上述時段，ACE在Ld（Ld=80MW）以內(nèi)的比例為79.67%，大于Ld的比例為20.33%，大于1.5 Ld的比例為6.45%。

2.2 華北送華中運(yùn)行方式

圖2 2010年4月25日2∶30-3∶30山西電網(wǎng)ACE圖（MW）

對比圖2和圖1，發(fā)現(xiàn)4月6日特高壓線路檢修時，毛刺明顯增加，ACE超過±150MW的超過20次，超過±250MW的有9次，且ACE絕對值最大達(dá)357.58MW，ACE的波動明顯增加。

當(dāng)時的特高壓潮流計(jì)劃曲線為1 500MW，而實(shí)際特高壓潮流曲線最大達(dá)到1 915MW，最小達(dá)1 085MW，峰谷差能達(dá)到830MW。與計(jì)劃值的偏差最大達(dá)415MW。

圖3 2010年4月25日2∶30-3∶30特高壓潮流實(shí)時值和計(jì)劃值（MW）

2.3 華中送華北運(yùn)行方式

圖4 2010年6月5日2∶30-3∶30山西電網(wǎng)ACE圖（MW）

對比圖4和圖1，發(fā)現(xiàn)4月6日特高壓線路檢修時，毛刺依然較多，ACE超過±150MW的也在20次左右，超過±250MW的僅有2次，且ACE絕對值最大達(dá)309.95MW，比圖2中4月25日特高壓潮流華北送華中時略有好轉(zhuǎn)。

圖5 2010年6月5日2∶30-3∶30特高壓潮流實(shí)時值和計(jì)劃值（MW）

當(dāng)時的特高壓潮流計(jì)劃曲線為1 230MW，而實(shí)際特高壓潮流曲線最大達(dá)到1 619MW，最小達(dá)793MW，峰谷差能達(dá)到826MW。與計(jì)劃值的偏差最大達(dá)436.8MW。

2.4 對比分析

2010年4月6日、4月25日和6月5日2∶30-3∶30，ACE和特高壓潮流偏差采樣情況如表1。

在特高壓投運(yùn)時，不管是潮流流向如何，ACE小于Ld的比例均低于特高壓檢修狀態(tài)。由于特高壓自身的波動較大，如果和ACE的波動方向相反，可以對ACE趨于0，反之如果特高壓波動方向與ACE的波動方向相同，則對ACE產(chǎn)生一個疊加效應(yīng)，會使ACE瞬間惡化，加大了ACE的調(diào)整難度。

表1 特高壓不同工況下ACE和特高壓潮流波動情況

在華北送華中的方式下，山西電網(wǎng)作為發(fā)電端，需要有較大的上調(diào)裕度，如果在高峰時段電網(wǎng)上調(diào)裕度不足，則導(dǎo)致ACE偏負(fù)較多，ACE超出限值的比例將增大。在此方式下電網(wǎng)的ACE調(diào)整則比較困難。反之，在華中送華北的方式下，山西電網(wǎng)作為受端電網(wǎng)，上調(diào)裕度則相對充足，這對于ACE的調(diào)整是相對有利的，因此在華中送華北方式下ACE的波動情況好于華北送華中方式。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上分析可以看出，特高壓線路投運(yùn)時，不管是華北送華中還是華中送華北哪種運(yùn)行方式，由于特高壓線路是兩大互聯(lián)區(qū)域的聯(lián)絡(luò)線，且傳輸功率較大，特高壓潮流自身波動很大，超過300MW，如果與ACE反向波動，對聯(lián)絡(luò)線影響不算太大，但如果與ACE同向波動，則會導(dǎo)致ACE嚴(yán)重偏離±80MW的限值，造成ACE大幅波動，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，對聯(lián)絡(luò)線潮流控制增加了難度，也為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利因素。針對特高壓負(fù)荷特性，對AGC主站程序中進(jìn)行了一系列改進(jìn)，明顯提高了山西聯(lián)絡(luò)線潮流控制水平。

a）對原有的濾波程序進(jìn)行了改進(jìn)，加大濾波深度，避免因特高壓潮流波動引起的過調(diào)和頻繁調(diào)整。通過一系列試驗(yàn)，采用了切比雪夫型FIR濾波器。

b）為了彌補(bǔ)深度濾波帶來的數(shù)據(jù)滯后，在主控制程序中增加了預(yù)測補(bǔ)償項(xiàng)，減少指令下發(fā)延遲，保證ACE控制效果。

預(yù)測控制的主要原理即采用基于脈沖響應(yīng)的非參數(shù)模型作為內(nèi)部模型，用過去和未來的輸入輸出狀態(tài)，根據(jù)這個內(nèi)部模型，預(yù)測系統(tǒng)未來的輸出狀態(tài)，經(jīng)過誤差校正、滾動優(yōu)化等環(huán)節(jié)，再將預(yù)測量加于系統(tǒng)的控制，完成整個控制循環(huán)。

c）增加了累積偏差量調(diào)節(jié)。

計(jì)算原理：AGC持續(xù)偏離0軸，產(chǎn)生誤差積分量，當(dāng)積分量超過給定值時，在AGC調(diào)節(jié)指令中疊加積分偏差調(diào)整量。當(dāng)ACE過零或一個計(jì)算周期結(jié)束后，誤差積分量清空，即該值“歸零”重新進(jìn)行計(jì)算。A2值偏差較大時給出調(diào)整加力，又可以防止調(diào)整A2為合格，使ACE嚴(yán)重偏離，影響下一計(jì)算周期調(diào)節(jié)。

d）增加了ACE突變加力調(diào)節(jié)功能。

ACE數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波后計(jì)算其變化量，在出現(xiàn)ACE較大幅度突變時（設(shè)一閾值，界面可設(shè)定），在自動AGC機(jī)組調(diào)整指令中疊加突變調(diào)整量。通過突變加力，即ACE出現(xiàn)較大突變時，加大機(jī)組調(diào)整力度。

e）針對山西負(fù)荷特點(diǎn)，增加負(fù)荷爬坡加力調(diào)節(jié)功能。

對山西省電力公司電力調(diào)度中心發(fā)電進(jìn)行濾波后計(jì)算其變化斜率，預(yù)測出下一點(diǎn)負(fù)荷變化情況。根據(jù)負(fù)荷變化量乘以AGC機(jī)組分擔(dān)系數(shù)，疊加在AGC偏差量中。通過爬坡加力，使AGC機(jī)組分擔(dān)了基荷變化調(diào)整，有助于提高調(diào)整合格率。

4 小結(jié)

通過特高壓長南I線不同運(yùn)行工況下線路潮流的分析，可以看出特高壓線路由于聯(lián)系著華北、華東兩大互聯(lián)電網(wǎng)，且輸送距離長、輸送功率大，自身的波動平均在300 MW以上，而ACE的限值為±80MW，特高壓潮流稍微波動，就會使ACE超出限值，如果超出限值很多則會危害到電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過AGC主站程序進(jìn)行了一些改進(jìn)，提高了A1、A2合格率，ACE波動問題也有較大改善。隨著電網(wǎng)的不斷強(qiáng)大、智能電網(wǎng)建設(shè)的快速推進(jìn)以及互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線T考核新標(biāo)準(zhǔn)的推廣，深入研究特高壓運(yùn)行下互聯(lián)區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的控制策略，繼續(xù)提高聯(lián)絡(luò)線控制水平勢在必行。

［1］ 高宗和，陳剛，楊軍峰，等.特高壓互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制（一）AGC控制策略［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，（15）：51-54.

［2］ 高宗和，陳剛，楊軍峰，等.特高壓互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率控制（二）AGC性能評價［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，（16）：61-64.

［3］ 電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動發(fā)電控制編委會．電力系統(tǒng)調(diào)頻與自動發(fā)電控制［M］.北京：中國電力出版社，2006：352-355.

The Influence of Ultra-high Voltage Operation on Tie-line Power Flow of Shanxi Power Grid

ZHU Yan-fang1，GUO Cui-hua2，XUN Bao-ping3
（1.Shanxi Electric Power Corporation，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.Power Supply Engineering Installation Com pany of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China;3.Linfen Power Supply Company，Linfen，Shanxi 041000，China）

The Changzhi-Nanyang-Jinmen ultra-high voltage AC demonstration project is the only line connecting North China and Central China grid.Due to its large transmission power,active power perturbation of generation and load which occur in any place can affect transmission capacity of tie-line,and the line power，based on scheduled value,will produce large-scale wave，which causes large wave on area control error and has a strong influence on tie-line power flow in Shanxi.This paper analyzes the wave complexion grounding on ultra-high voltage operating and maintenance，and puts forward a proposal for dispatch and operation department.

ultra-high voltage tidalwave；area control error；line control

TM744+.2

A

1671-0320（2011）03-0001-04

2011-01-09，

2011-04-11

朱燕芳（1979-），女，山西孝義人，2004年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，從事調(diào)度自動化工作；

郭翠華（1970-），女，山西汾陽人，1997年畢業(yè)于山西電力職工大學(xué)用電管理專業(yè)，從事項(xiàng)目工程管理工作；荀保平（1964-），男，山西霍州人，1989年畢業(yè)于山西力職工大學(xué)電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)，工程師，從事電力營銷工作。