一種新型的變電站供電安全性評估方法的研究

唐 能，肖 康

(國網(wǎng)湖北省電力公司襄陽供電公司經(jīng)濟技術研究所，湖北 襄陽 441002)

0 引言

在電網(wǎng)規(guī)劃領域，通常采用“N-1安全供電準則”作為評估配電網(wǎng)供電安全的標準。“N-1安全供電準則”是指在正常運行方式下，電力系統(tǒng)中任意一元件(如線路、發(fā)電機、變壓器等)無故障或因故障斷開后，電力系統(tǒng)應能保持穩(wěn)定運行和正常供電，其他元件不過負荷，電壓和頻率均在允許范圍內。由于“N-1安全供電準則”并未考慮故障損失負荷的大小對系統(tǒng)的影響，存在一定的片面性，不利于電網(wǎng)規(guī)劃的科學決策，因此根據(jù)國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則》中對供電安全標準的定義，提出了一種全新的供電安全性評估方法。

1 配電網(wǎng)供電安全標準

《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則》對供電安全標準規(guī)定了不同電壓等級配電網(wǎng)單一元件故障停運后允許損失負荷的大小及恢復供電的時間。配電網(wǎng)供電安全標準的一般原則為：接入的負荷規(guī)模越大、停電損失越大，其供電可靠性要求越高、恢復供電時間要求越短。

根據(jù)組負荷規(guī)模的大小，配電網(wǎng)的供電安全水平可分為3級，如表1所示。根據(jù)供電區(qū)域的供電重要程度，供電分區(qū)的供電安全水平目標分為6類，如表2所示。

表1 配電網(wǎng)的供電安全水平

2 供電安全性評估步驟

采用配電網(wǎng)供電安全性評估方法對變電站進行供電安全性評估，分為以下4個步驟：

表2 供電分區(qū)的供電安全水平目標

(1) 計算變電站“N-1”容量；

(2) 根據(jù)供電安全標準計算變電站供電能力；

(3) 根據(jù)實際負荷計算變電站缺供電力；

(4) 根據(jù)實際負荷計算變電站供電裕度。

3 實例分析

下面以圖1的變電站為例進行評估步驟和算例說明。

圖1 安全性評估變電站示意

如圖1所示，被評估的110 kV變電站位于B類供區(qū)，有2臺主變，容量構成為(50+40)MVA，主變的電壓變比均為110/10 kV；電源進線2條，為單鏈結構，進線1型號為LGJ-240/30，進線2型號為LGJ-300/25。變電站高壓側一次主接線為內橋接線，低壓側主接線為單母分段，母聯(lián)開關狀態(tài)為常開。典型日變電站最大負荷時刻，1號主變負荷為40 MW，2號主變負荷為23 MW，下級電網(wǎng)可轉供負荷為30 MW。

3.1 計算變電站“N-1”容量

首先計算主變“N-1”容量，再計算進線“N-1”容量，取2者較小值作為變電站“N-1”容量。

(1) 主變“N-1”容量SCN-1，S。不考慮主變過載能力，最大容量主變停運后變電站所供的最大負荷為變電站“N-1”容量SCN-1。

算例：扣除最大主變容量50 MVA，剩余的變電容量之和為40 MVA，因此主變“N-1”容量為40×0.95(功率因數(shù))=38 MW。

(2) 進線“N-1”容量SCN-1，L。扣除變電站供電能力最大的進線后，剩余進線的供電能力之和。

算例：根據(jù)調度提供的安全電流值，LGJ-240/30的安全電流為610 A，LGJ-300/25的安全電流為700 A；則LGJ-240/30的最大供電能力為116 MW，LGJ-300/25的最大供電能力為133 MW。扣除最大進線供電能力133 MW，剩余的進線的供電能力之和為116 MW，因此進線“N-1”容量為116 MW。

(3) 變電站“N-1”容量SCN-1。變電站“N-1”容量為該變電站主變“N-1”容量和進線“N-1”容量的最小值。計算公式為：

算例：主變“N-1”容量相對進線“N-1”容量較小，因此變電站“N-1”容量等于主變“N-1”容量，即38 MW。

3.2 計算變電站供電能力

首先計算變電站“N-1”后15 m in內的供電能力，再計算3 h內的供電能力，取2者的較小值作為變電站的供電能力。

(1) 15 m in內變電站供電能力SC1。15 m in內允許損失負荷PS：A+和A類是0，B和C類是max(12，組負荷/3)，D類允許全部損失。

15 m in內變電站的供電能力為變電站“N-1”容量與15 m in內允許損失負荷之和。計算公式為：

算例：該變電站組負荷為63 MW，位于B類供區(qū)；則15 m in內允許損失負荷為63/3=21 MW。15 m in內變電站供電能力為38+21=59 MW。

(2) 3 h內變電站供電能力SC2。下級電網(wǎng)轉供能力PZ：∑m in(有站間聯(lián)絡的線路負荷，其對側聯(lián)絡線路裕度)。

通常情況下，3 h內通過人工倒合閘操作能夠完成下級電網(wǎng)的重構。因此，下級電網(wǎng)轉供能在3 h內完成。3 h后，A+，A，B，C，D供區(qū)內的變電站均不允許損失負荷。3 h內變電站供電能力為變電站“N-1”容量與下級電網(wǎng)轉供能力之和。計算公式為：

算例：3 h內變電站供電能力為38+30=68 MW。

(3) 變電站供電能力SC。變電站供電能力取該變電站15 m in內變電站供電能力和3h內變電站供電能力的最小值。計算公式為：

算例：15 m in內變電站供電能力相對3 h內變電站供電能力較小，因此變電站供電能力等于15 m in內變電站供電能力，即59 MW。

3.3 計算變電站缺供電力

變電站缺供電力=運行負荷－供電能力。計算公式為：

算例：該變電站缺供電力為63-59=4?MW。

3.4 計算變電站供電裕度

變電站供電裕度=供電能力－運行負荷。計算公式為：

算例：該變電站的供電裕度為59-63=-4?MW，已經(jīng)沒有供電裕度。

4 結論

通過上述分析可知，該變電站在“N-1”條件下，保留有38?MW的供電容量，變電站供電能力為59?MW，供電裕度為-4?MW，已經(jīng)沒有供電裕度。

根據(jù)以上結論，建議該變電站應盡快安排增容擴建項目，主變容量增加值應不小于4?MVA。根據(jù)市場中已有的主變容量選型，建議將其中的40?MVA主變更換為50?MVA。完成上述項目后，經(jīng)計算可知，該變電站在“N-1”條件下，保留有47.5?MW的供電容量，變電站供電能力63?MW，供電裕度為5.5?MW，可以滿足供電安全要求。

該評估方法能夠通過定量分析，準確清晰地找出變電站運行中存在的供電安全性風險，給出明確的解決方案，對電網(wǎng)規(guī)劃有一定的指導意義，較之“N-1安全供電準則”實用性更高。