黑龍江省電網三年計劃滾動計算分析

胡遠婷

(黑龍江省電力科學研究院，哈爾濱150030)

隨著中俄聯網工程的投產，目前黑龍江省電網分為東部電網、中部電網、西部電網和北部電網。東部電網是黑龍江省電網重要的電源中心，目前主要通過四回500 kV線路和四回220 kV線路向中部電網和吉林電網輸送電力。西部電網通過兩回500 kV線路和伊穆直流構成呼倫貝爾外送聯絡線。北部電網中黑河電網部分負荷由俄網供電，黑河俄網供電區與黑龍江省電網解列運行。對此，為掌控未來幾年黑龍江省電網運行狀況，本文對黑龍江省電網目標網架進行了詳細分析，包括潮流、電壓、穩定、短路電流水平以及專題分析，以提前發現電網的薄弱環節，及時調節優化新設備投產計劃，保障電網安全穩定運行［1］。

1 滾動計算分析

1.1 計算條件

采用PSASP6.282版本。暫態穩定按照系統受到大擾動后，各同步電機保持同步運行并過渡到新的或恢復到原來穩態運行方式，發電機間功角一般在第一或第二個搖擺周期不失步。計算分析中，計算時間不小于所觀察發電機間功角搖擺兩個周期，第二擺及后續擺應有明顯的收斂趨勢［2］。

動態穩定是指電力系統受到干擾后，在自動調節和控制裝置的作用下，能保持長時間運行穩定性的能力［3］。計算分析中，計算時間不小于所觀察發電機間功角搖擺3個周期以后，后續擺應有明顯的收斂趨勢［4］。

1.2 系統元件模型和參數應用具體情況

1)發電機模型。計算過程中100 MW及以上發電機數學模型全部采用Eq″、Ed″、Eq'電勢變化的5階模型;對于裝機容量在100 MW以下的機組采用Eq'電勢恒定的2階模型［5］。

2)勵磁系統模型［6］。根據黑龍江省電網發電機勵磁系統的實際狀況，按照計算程序提供的1、3、7、8、11、12型勵磁模型進行歸類，并對有關參數進行適當調整，對于省網14臺勵磁實測的機組，按實測參數調整勵磁參數，數據來源于東北網調。

3)調速系統模型。按照計算程序中提供的調速器模型，適當調整參數，數據來源于東北網調。

4)負荷模型。計算過程中，黑龍江省電網負荷模型采用感應電動機模型，定子電抗為0.18標幺值，其中50%為恒定阻抗模型。

1.3 滾動計算分析

根據黑龍江省電網“十二五”主網架滾動規劃報告，預計黑龍江省電網2014年—2016年網架變化較大，其中，2014年新投輸變電工程較多，2015年新投機組容量較大，2016年500 kV主網架結構變化大。截至2016年，黑龍江省電網統調裝機容量預計達到36 974 MW，其中預計風電裝機容量達到7020 MW，最大負荷預計19 000 MW，預計全網電力盈余為4547 MW。

2014年黑龍江省電網沒有電源建設項目。隨著哈爾濱地區永源2號變的投產，哈爾濱地區具備分區供電條件，因此可進行分區供電方案研究，以降低哈南變220 kV系統短路電流。鶴崗地區長安變輸變電工程的投產，增加了鶴崗地區220 kV落點，摘轉了佳A廠的負荷，使佳A廠可以完全退出電網運行。改變了佳B廠的入網點，減輕了群升甲乙線上的潮流壓力。

2015年伊春熱電兩臺350 MW機組投產，為伊春地區提供了有力的電源支撐，解決了伊鶴聯絡線故障和伊春地區負荷長距離單回線帶送問題。500 kV鶴崗變輸變電工程建設，增強了鶴崗電網與主網之間的聯系，使得鶴崗地區網架有所增強，同時為伊春熱電的潮流送出提供了有力的通道。大慶龍鳳電廠出口改接工程，將電廠出口由紅旗變改接到火紅開關站，分散了紅旗變出口線路潮流壓力，使電網潮流更加合理。加格達奇熱電兩臺160 MW機組的投運，為黑河、大興安嶺環網提供了有力電源支撐，興、黑地區長久以來備受關注的長距離大環網問題將得到有效的改善。

2016年500 kV雞西變及其配套的輸變電工程投產之后，對雞西地區電網起到了很大的支撐作用，東部網形成了500 kV群林變－慶云變－雞西變－林海變的環網。500 kV雞西變－慶云變線、雞西變－林海變線的建設投產增強了雞西地區和七臺河、牡丹江地區之間的電氣聯系。杏密線π入500 kV雞西變后，寶清－和平－虎林環網中增加500 kV變電站，增強了環網運行的穩定性。

2 電網中期補強方案

2.1 東部電網中期補強方案

2.1.1 500 kV單主變和單線運行問題

截至2016年底，黑龍江省電網500 kV集賢變、慶云變、雞西變、林海變、鶴崗變和前進變為單主變運行，主變跳閘后會降低供電可靠性，給電網穩定運行帶來安全隱患。500 kV集前甲線為單線運行，一旦出現線路跳閘故障，建前環網內的電壓將大幅降低。為防止出現電壓崩潰事故，尤其是在部分220 kV線路檢修停電情況下，500 kV線路或主變跳閘后，需要采取大量切除建三江變、富錦變負荷或解列個別220 kV變電所應對措施。

補強方案:對單主變運行的變電站，加快安裝2號主變進程，考慮進行500 kV集賢－前進第二回線路的建設。

2.1.2 伊鶴地區電網電源建設超前電網建設

伊春熱電廠1號、2號機組投運后，伊春地區的裝機容量達到700 MW。伊春地區伊春變、白林變和鶴崗地區的金山變形成一個三角形網架結構，其中只有金伊甲線是線路型號為LJG－400的單回輸電線路，當伊春熱電滿發，白林甲乙線發生同塔雙回跨線故障時，會導致金伊甲線過載。

鶴崗地區220 kV長安變輸變電工程投產后，佳B廠入網點發生改變，經長安變與鶴崗地區存在電氣聯系，群升甲乙線為同塔雙回線路，當出現跨線故障時，蘇家店風電、寶山風電及佳B廠的出力全都經鶴安線向鶴崗地區送出，導致鶴崗地區的潮流會由鶴南變向鶴崗A廠輸送，鶴木甲乙線上的潮流會激增。在這種情況下如果佳B廠、蘇家店風電、寶山風電出力之和大于490 MW，鶴安線就過載。

補強方案:在500 kV鶴崗－群林線路投運之前，根據地區負荷情況，合理制定伊春熱電廠的開機方式。進行伊春變－金山變第二回線路的建設，使伊春地區至鶴崗地區的外送通道更加完善、網架更加堅強。

長安變輸變電工程投產后，考慮到佳B廠、蘇家店風場、寶山風場的并網地點發生變化，建議重新制定佳B廠、蘇家店風場、寶山風場安控裝置策略。增加佳木斯地區220 kV落點，以形成220 kV東升－長安－群林環網結構，分擔鶴安線上的潮流，增強地區內負荷互帶能力。

2.1.3 500 kV鶴崗變投產運行分析

當500 kV鶴崗B廠－鶴崗變線路或鶴崗變故障時，500 kV鶴崗變將失去聯絡變作用。當鶴群線故障時，鶴崗B廠的出力主要通過鶴崗變送出，伊春地區的電力盈余主要通過鶴安線向佳木斯地區送出，安升甲乙線、群升甲乙線上的潮流將顯著增大。當鶴群線故障時，鶴崗B廠的出力將全經500 kV鶴崗B廠－鶴崗變線向鶴崗地區送出，導致鶴崗A廠－紅豐開關站雙回線、群升甲乙線、安升甲乙線上的潮流都將顯著增大。雙回線中一回故障時，另外一回將重載或過載。

補強方案:加快500 kV鶴崗變－群林變線路的建設，增強網架結構。

2.1.4 500 kV雞西變投產運行分析

500 kV雞西－林海線路作為雞牡地區唯一的一條500 kV聯絡線，當線路檢修時，滴古線上的潮流將增大，需要雞西二熱、雞西廠、牡二A廠和牡二B廠的開機方式相互配合，以防止滴古線過載。

雞西地區500 kV雞西變與附近220 kV變電站實現雙回線路連接，新建兩回220 kV滴道變－城子河變輸電線路，提高了雞西地區電力輸送能力。但是雞西地區電網仍較薄弱，網內電源送出線路及七臺河地區的聯絡線雞勃線導線線徑較細，送、受電能力均不足，在雞西地區發電與負荷比例偏差較大時，易過載。

補強方案:加強雞西、七臺河地區220 kV聯絡線的建設，建設七臺河－城子河第二回輸電線路，分散聯絡線上的潮流壓力。

2.2 中部電網中期補強方案

2.2.1 500 kV興福變單主變運行問題

500 kV變電站作為黑龍江省電網的主網架結構，對電網潮流及電壓都會產生極大影響。目前中部電網中500 kV興福變為單主變運行，興福變下網電力最多可達到600 MW，當主變發生故障時，會導致三康甲乙線、康立甲乙線、興立甲乙線過載，綏海線被迫解環。同時三康甲乙線、康立甲乙線、興立甲乙線之一檢修時，興福主變也不滿足檢修方式下N－1運行原則。

康立乙線、興立乙線有較短一部分線路型號為LJG－240，導致雙回線路潮流分布不均，康立甲線、興立甲線故障后，線路易過載。建議對線路承載能力低的部分線路進行更換，加快500 kV興福變2號主變的建設。

2.2.2 哈爾濱地區短路電流超標

哈平南電廠兩臺350 MW機組投產后，使哈南變220 kV系統出現短路電流超標問題，2014年最大短路電流預計能達到52.3 kA。目前采取哈南變220 kV母線分裂運行的方式來降低短路電流，但在這種運行方式下，電網檢修時機組開機方式限制更加嚴格，哈爾濱地區機組運行靈活性下降。同時為防止個別檢修方式下500 kV主變跳閘后，地區潮流大規模轉移引起220 kV聯絡線過載，需要配置過載切機的安控裝置。哈爾濱地區2014年—2016年短路電流如表1所示。

表1 哈爾濱地區2014年—2016年短路電流 kATab．1 Harbin region short circuit current in 2014 －2016

補強方案:永源2號變投產后，開展哈爾濱地區分區供電方案的研究，合理實現分區供電，降低系統短路電流和網絡損耗。

2.2.3 哈爾濱電網220 kV主變單線運行問題

利民變出線三利甲線、松立線均為單回線路，當其中一回檢修，另一回故障時，將導致利民變全停。肇東變、豐樂變、雙城變也存在同樣的問題。而肇東、雙城作為縣級市，在地理位置上和經濟效益上都起著重要的作用，變電站全停會給該地區造成巨大的影響和損失。

補強方案:對哈爾濱地區單線、單主變的線路和變電所進行改造，加強網架結構;對負荷較大的變電所主變進行增容或做好緊急情況負荷轉移措施，提高電網供電可靠性。

2.3 西部電網中期補強方案

2.3.1 大慶南部地區雙回線路N－1過載問題

大慶南部地區火紅開關站－火炬雙回線、火中乙線部分線路型號為LGJ－400，鋒繁甲線、讓繁甲線部分線路型號為LGJ－240導線，導線截面較小，當雙回線中乙線路跳閘時，甲線嚴重過載。

2.3.2 部分區域間聯絡線有待加強

西部電網和北部電網的聯絡線馮拉甲線、馮富線和富拉線構成一個單回線三角形網架結構，這3條線路均為LGJ－400型號的線路，當其中一回故障時，會導致潮流與其相關聯的另外一回線路重載或過載。

補強方案:根據電網實際運行情況，對薄弱線路進行線路改造，或考慮增加第二回輸電線路的建設，加強220 kV區域間聯絡線的建設。

2.4 北部電網中期補強方案

2.4.1 加格達奇熱電廠投產后帶來的問題

由于北部大環網結構的影響，克山變、北安變的負荷主要都需經過拉克線帶送，加格達奇熱電投產后，由西部電網向北部電網送出的潮流大部分將通過拉克線送出，使拉克線上潮流增大，當黑錦線、孫錦線故障時，會導致線路過載。

2.4.2 環網中存在N－1后部分變電所電壓偏低問題

北部電網加格達奇熱電廠、多寶山－黑換流站線路投運后，黑河、大興安嶺長距離環網供電能力弱、網內電壓水平偏低，N－1時電壓降低較大的問題得到緩解。但是，依然存在500 kV興黑線、黑河換流站主變跳閘后黑河地區部分變電所電壓水平大幅降低的問題。

補強方案:對黑河地區部分樞紐變電站，如錦江變、孫吳變投建無功補償裝置，保證興黑線故障后黑河地區電壓穩定水平。

3 結語

根據規劃中新設備投產情況，對電網進行未來2～3 a的滾動計算，提前發現電網薄弱環節并提出電網中期補強方案，對指導新設備投產具有重要的意義。同時也為黑龍江省電網規劃、建設、生產、運行等工作提供了有價值的數據支撐及決策依據。

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