500 kV/220 kV弱電磁環(huán)網(wǎng)下限電敏感系數(shù)研究與實踐

王函韻，吳鳴鳴，沈亞平，徐國華

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

0 引言

電網(wǎng)實現(xiàn)分層分區(qū)是電網(wǎng)運行的一個重要原則，特別是在高一級電網(wǎng)建成以后，需盡快實現(xiàn)低一級電網(wǎng)開環(huán)分片運行，以限制其短路電流，避免高低壓電磁環(huán)網(wǎng)，從而充分發(fā)揮高電壓電網(wǎng)輸送容量大的優(yōu)勢。但在電網(wǎng)發(fā)展過渡階段，500 kV/220 kV弱電磁環(huán)網(wǎng)模式尚不能完全避免，如何確保此類弱電磁環(huán)網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是電網(wǎng)運行管理的重要內(nèi)容。

近年來湖州電網(wǎng)負荷增長迅速，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，500 kV斷面穩(wěn)定限額長期成為制約湖州電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠的重要因素。為最大限度保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定，電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)需采取的對策和各道電網(wǎng)穩(wěn)定防線的堅強度與協(xié)調(diào)性等問題備受各層面關注。為了掌握在事故情況下500 kV斷面限額控制情況，需要對湖州電網(wǎng)限電策略的準確性及協(xié)調(diào)性進行研究，并提出了電網(wǎng)事故限電策略和安全穩(wěn)定控制的建議。

1 問題的提出

1.1 湖州電網(wǎng)概況

湖州電網(wǎng)位于浙江電網(wǎng)的西北部，是浙江電網(wǎng)的重要組成部分。在2011年7月500 kV妙西變投運前，湖州電網(wǎng)與浙江主網(wǎng)的電氣聯(lián)系相對較弱，形成通過4回線路與主系統(tǒng)聯(lián)系并形成弱電磁環(huán)網(wǎng)的過渡電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分別是500 kV王含5435、含店5436雙回線路、220 kV瓶莫2238單回線、220 kV瓶林2444單回線，如圖1所示。

圖1 湖州電網(wǎng)與浙江主網(wǎng)的聯(lián)絡

由圖1可知湖州電網(wǎng)供電能力有兩大關鍵要素：一是500 kV王含5435、含店5436雙線下送至含山變的潮流及限額，二是瓶莫2238、瓶林2444兩回220 kV線路輸送到湖州電網(wǎng)的潮流及限額。在現(xiàn)存網(wǎng)架及外網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本不變的前提下，提高湖州電網(wǎng)的供電能力需要挖掘內(nèi)部潛力，即如何合理分布電網(wǎng)內(nèi)部潮流，使得湖州電網(wǎng)的供電能力得到最大發(fā)揮。

為在現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)條件下最大限度提高供電能力，在正常或事故方式下發(fā)生局部電網(wǎng)斷面越限需采取限電措施時，考慮了湖州電網(wǎng)網(wǎng)架內(nèi)按靈敏度進行分區(qū)限電的嘗試，同時通過理論計算印證了這一方案的科學性。

1.2 事故限電要求

500 kV含山線輸送容量穩(wěn)定限額為900 MW（220 kV閘刀更換前），該斷面在正常情況下經(jīng)常處于穩(wěn)定限額的邊界，一旦發(fā)生網(wǎng)內(nèi)機組跳機或重要區(qū)域聯(lián)絡線路跳閘，則500 kV含山線受電斷面將超過穩(wěn)定限額，易引發(fā)湖州地區(qū)局部電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故，屬500 kV/220 kV弱電磁環(huán)網(wǎng)下的熱穩(wěn)定問題。

為解決湖州電網(wǎng)存在的上述弱電磁環(huán)網(wǎng)穩(wěn)定問題，需開展湖州電網(wǎng)各類事故下500 kV含山變受電斷面超限預案的編制及演練，以避免網(wǎng)內(nèi)功率缺額而引發(fā)湖州電網(wǎng)穩(wěn)定破壞事故。鑒于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，做好網(wǎng)內(nèi)跳機或同桿并架線路跳閘等事故預案是保障湖州電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的必要措施之一。

2 限電敏感系數(shù)

2.1 概念

基于浙江主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不變、湖州電網(wǎng)由于特殊的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)導致500 kV斷面超限或事故時的拉限電情況，提出了限電敏感系數(shù)這一參數(shù)。限電敏感系數(shù)如公式（1）所示，是反映事故限電情況下限負荷數(shù)對電網(wǎng)預控斷面潮流影響程度的參數(shù)。該參數(shù)隨限電的區(qū)域變化而變化，且與實際接線和潮流系數(shù)相關。

式中：α為限電敏感系數(shù)；D（P）為斷面潮流下降值；P為單一供區(qū)限電值。

湖州電網(wǎng)在不超500 kV斷面穩(wěn)定限額情況下，盡量少限電是限電敏感系數(shù)提出的主要實踐依據(jù)。

2.2 分區(qū)限電敏感系數(shù)計算

以220 kV變電站為分供區(qū)單位，計算各供區(qū)限電敏感系數(shù)，實時滾動分析調(diào)整并排序，如公式（2）所示，流程如圖2所示。

式（2）通過對某一網(wǎng)架內(nèi)主要供電分區(qū)的計算，得到各個分區(qū)內(nèi)的限電敏感系數(shù)。通過對限電敏感系數(shù)的排序，找到對給定模型敏感系數(shù)最高的幾個供區(qū)，為電網(wǎng)拉限電決策提供理論依據(jù)。

圖2 分區(qū)限電敏感系數(shù)計算流程

根據(jù)電網(wǎng)負荷分布的變化，限電敏感系數(shù)的計算需要根據(jù)圖2所示流程進行動態(tài)調(diào)整。主要的調(diào)整是模型和各模型負荷分配的變化，這是對電網(wǎng)敏感系數(shù)影響最大的兩點。由上可知，敏感系數(shù)必須根據(jù)電網(wǎng)模型及負荷的變化進行定期和非定期的更新，從而適應電網(wǎng)不斷發(fā)展變化的需要。

3 限電敏感系數(shù)的實際運用

斷面穩(wěn)定限額是按該斷面元件N-1后不超過剩余元件短時過載能力核定，如有電網(wǎng)事故造成斷面超穩(wěn)定限額時，雖短時無危險，但必須在30 min內(nèi)將斷面控制在穩(wěn)定限額以內(nèi)，以防發(fā)生該斷面元件N-1后，剩余元件超過短時過載能力的情況。為解決網(wǎng)內(nèi)機組失去情況下，湖州500 kV含山線斷面超穩(wěn)定限額或500 kV含山變失去一臺主變造成另一臺主變過載的問題，需要快速啟用湖州電網(wǎng)安全穩(wěn)定防御系統(tǒng)的人工干預措施，即快速啟用湖州電網(wǎng)事故限電序位和事故緊急拉停220 kV主變名單。

湖州電網(wǎng)事故限電序位合計控制負荷數(shù)量為760 MW，事故緊急拉停的220 kV主變控制的負荷數(shù)量為315 MW。事故處理過程中，在考慮剔除不能停電的負荷以及盡可能保證重要負荷的情況下，按減供負荷最少原則，優(yōu)先考慮敏感系數(shù)高的負荷，盡快降低500 kV斷面潮流。

在湖州電網(wǎng)2010年峰荷方式下，模擬失去網(wǎng)內(nèi)300 MW機組的故障進行仿真計算，設定需要將500 kV含山線斷面潮流1 040 MW控制到900 MW，按限電敏感系數(shù)計算排序，如表1所示。限電策略有：

（1）限電敏感系數(shù)優(yōu)先策略，對敏感系數(shù)最高的變電站進行限電。

（2）平均分攤策略，對供區(qū)內(nèi)的變電站均勻限電。

（3）最劣限電策略，用理論計算結(jié)果對敏感系數(shù)最低的變電站進行限電。

根據(jù)表2所示，按限電敏感系統(tǒng)優(yōu)先策略，即優(yōu)先考慮對青石變、花城變、大德變、士林變（正母）進行限電，比整個區(qū)域平均分攤策略可減少25%以上的負荷損失，和最劣限電策略相比則更可減少94.3%以上的負荷損失。

從上述數(shù)據(jù)分析得出，限電敏感系數(shù)的應用為湖州電網(wǎng)在電磁環(huán)網(wǎng)架構(gòu)下，事故情況時盡量少限電提供了理論依據(jù)。在湖州電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)各子站切負荷點的選擇負荷數(shù)配置中得到實際運用，并在2010年度浙江電網(wǎng)迎峰度夏反事故演習中得到實際演練。

表1 限電敏感系數(shù)排序

表2 不同策略下限電負荷

經(jīng)理論驗證，敏感系數(shù)限電法同樣適用于目前湖州電網(wǎng)由2個500 kV站（妙西、含山）構(gòu)成的電磁環(huán)網(wǎng)，尤其是網(wǎng)內(nèi)500 kV王含5435、含店5436或妙含5821、妙山5822同桿并架雙線同跳或含山變主變單跳后的緊急限電情況。

4 結(jié)語

針對500 kV/220 kV弱電磁環(huán)網(wǎng)在電網(wǎng)故障情況時500 kV斷面超穩(wěn)定限額的問題，提出了限電敏感系數(shù)這一參數(shù)，為類似電網(wǎng)過渡階段弱電磁環(huán)網(wǎng)問題的解決提供了新思路。對湖州電網(wǎng)2010年峰荷方式下各種切負荷方案進行了仿真計算，提出了湖州電網(wǎng)限額控制總體策略，通過基于限電敏感系數(shù)排序策略，成功解決了負荷欠切或過切問題。

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