基于在線穩定分析的電網事故預控和處置案例分析

鄒鑫，胡家華，謝曉騫

(國網湖南省電力公司，湖南長沙410004)

基于在線穩定分析的電網事故預控和處置案例分析

鄒鑫，胡家華，謝曉騫

(國網湖南省電力公司，湖南長沙410004)

在線穩定分析系統掃描分析實時電網，實現電網運行狀態的在線穩定分析與預警，為提高電網運行決策的科學性、預見性提供了技術支撐和手段，在電網事故預控和事故處置的實際案例中發揮了有效的作用。

在線穩定分析系統；預警；事故預控；事故處置

近年來，湖南省社會用電負荷水平持續增長和電網規模不斷擴大，電網實時運行特性也日益復雜，高負荷期間，不少設備和重要輸電斷面長期在重載方式下運行〔1－3〕，電網調度運行人員承受了較大的安全風險壓力。在線穩定分析系統的應用改變了傳統電網分析方式〔4－8〕，能實時掃描分析和預警電網運行情況，展示設備故障跳閘情況下電網的穩定性、電壓、設備和輸電斷面的潮流等重要信息，并提供重要輸電斷面的電源和負荷靈敏度計算結果等信息。

1 湖南省調在線穩定分析系統應用

2012年，湖南省調正式上線運行在線穩定分析系統，該系統作為調度系統高級技術支持軟件，具備靜態安全分析、暫態穩定分析、電壓穩定分析、小干擾穩定分析、短路電流分析及斷面穩定裕度評估六大類分析功能。

各分析功能以15 min為周期定時獲取電網實時運行數據并提供計算分析結果，也可以采取事件觸發的模式啟動即時分析，展示和預警實時電網安全隱患和薄弱環節，再結合靈敏度計算分析，為調度員分析電網運行特性，控制實時電網提供技術支持。其中靜態安全分析對全網220 kV及以上發、輸、變電設備進行N－1或N－2故障停運掃描，展示故障后其他輸變電設備或輸電斷面過載或重載情況，靈敏度計算能針對輸變電斷面進行電源靈敏度計算和負荷靈敏度計算并對結果排序。在預控或控制輸變電斷面潮流時，電源靈敏度計算結果可以為調度員優化、調整相關電廠出力提供精確的參考值，負荷靈敏度值可以為調度員聯合地調調度員優化轉移相關變電站負荷提供精確的參考值，減少對地調地區電網方式的調整。

在線穩定分析系統促進了調度員在管控電網運行時從傳統上的離線分析、經驗型控制方式向在線分析、精準控制方式的轉變，為調度員掌握電網運行特性、發現電網潛在運行風險、預控和處置電網事故，科學決策提供了技術支撐，在實際案例中成效明顯。

2 典型案例分析

2.1 案例區域系統情況說明

2016年 “迎峰度夏”期間某日，湖南省普遍高溫高負荷，系統某區域用電負荷和相關輸變電斷面潮流持續增長，其局部潮流圖如圖1所示。

圖1 某區域系統潮流圖

圖1 中沙變和艾變為500 kV變電站，分別通過2臺主變向區域內220 kV變電站供電；A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K變為 220 kV變電站，其中 A，B，C，D，E，F，G，H，I變的負荷由101地調調度，J，K變的負荷由701地調調度；乙廠 1號機組 (火電機組，額定容量 600 MW)并網運行，甲廠7，8號機組 (水電機組，額定容量均為250 MW)并網運行，都由省調調度，丙廠為網調所調度的抽水蓄能電廠，通過500 kV丙沙線并網運行；沙變至H變的雙回線輸電斷面 (沙H輸電斷面)為重要輸電斷面。

2.2 在線穩定分析系統實時掃描結果

隨著用電負荷的持續增長，在線穩定分析系統中靜態安全分析實時掃描分析結果提示在乙廠1號火電機組故障跳機后，沙H輸電斷面潮流將較大幅度超出其穩定規定限值，沙H輸電斷面負荷靈敏度和電源靈敏度計算結果見表1和表2。

表1 沙H輸電斷面負荷靈敏度 %

表2 沙－H輸電斷面電源靈敏度 %

靈敏度計算結果表示，轉移 H，I，G，J，K變的負荷可以減輕沙H輸電斷面潮流，H變的靈敏度最高，增加乙、甲廠機組有功出力，減少丙廠機組有功出力可以減輕沙H輸電斷面潮流，乙廠的靈敏度最高。

2.3 事故預控

為預控乙廠1號機組跳閘給電網造成較大沖擊，省調調度員采取了事故預控措施:

1)督促乙廠做好廠內設備巡視、維護，防止1號機組故障跳閘。

2)調減乙廠1號機組有功出力，調增甲廠7，8號機組有功出力，減少乙廠1號機組跳閘對電網的沖擊和沙H輸電斷面潮流越限幅度。

3)制定乙廠1號機組故障跳機處置預案，通知101與701地調按預案做好快速轉移H，I，G變和J，K變負荷的準備。

2.4 事故處置

午高峰前夕，沙H輸電斷面重載運行，乙廠1號機組突然故障跳機，造成沙H輸電斷面有功潮流超出穩定規定限額約120 MW，省調調度員迅速采取了以下事故處置措施:

1)增加乙廠、甲廠機組有功出力至滿負荷。

2)指揮101地調轉移H，I，G變的負荷至區域外其他變電站供電，其中H變轉移114 MW，I變轉移23 MW，G變轉移26 MW，共計173 MW；通知701地調調整轉移J，K變負荷至區域外其他變電站供電，其中J變轉移40 MW，K變轉移30 MW，共計70 MW。

3)聯系華中網調修改丙廠發電計劃曲線，減少其有功出力。

4)調整區域內無功設備方式，提高電壓。

5)通知乙廠盡快查明1號機組故障跳機原因，具備條件后盡快并網。

6)關注在線穩定分析系統最新實時掃描結果。

基于上述預控和處置措施，沙H輸電斷面有功潮流迅速控制在穩定規定限額以內。

2.5 事故方式下的預想

針對后續可能發生的連鎖電網事故，省調調度員采取了以下事故方式下的預想措施:

1)通知線路維護單位對沙H雙回輸電線路進行特巡，通知甲廠加強機組的監視和維護。

全風化土層的碎屑成分取決于原巖的礦物組成，區內震旦系大洪峪組石英砂巖與前震旦系片麻巖地層頂部均發育了全風化與強風化層。石英砂巖全風化形成了紅褐色硬塑-堅硬、含直徑2～15 mm礫石及粗砂、含粘土的土層。片麻巖全風化形成了灰褐色的砂土。

2)啟動即時在線穩定計算分析，制定臨時事故預案乙廠1號機組機跳機期間電網事故處理預案，內容包括沙H輸電斷面單回線跳閘、沙H斷面雙回線跳閘和500 kV艾變單臺主變跳閘3種故障的分析和調度處理措施以及限電方案。

3)通知101地調、701地調按預案做好相關變電站迅速限電的準備。

該案例中，在線穩定分析系統為調度員分析電網運行特性，預控、處置電網事故和事方式下的故障預想提供了精確、詳細的信息，發揮了關鍵技術支撐作用，有利于調度員的科學決策和精確控制。

3 結語

在線穩定分析系統的應用為分析和控制電網運行提供了良好的技術支撐，有利于調度員從 “經驗型”向 “分析型”轉變，提升其電網運行決策的科學性與預見性。結合當前在線穩定分析系統在湖南省調的應用情況，為更好地掌控電網運行、降低電網安全事故風險，對調度運行人員提出以下建議:

1)充分利用在線穩定分析系統的技術支撐作用，按照 “事前先預控、事中穩處置、事后再預想”的流程處置電網運行隱患。

2)充分利用靜態安全分析N－1或N－2實時掃描和預警功能及時發現電網運行隱患和薄弱環節，針對性地提前進行電網方式調整、預案編制、事故預想和相關設備的特巡，提前預控事故。

4)完善在線穩定分析系統的功能，開展預防控制和應急處置智能輔助決策模塊和電網運行趨勢預測分析模塊的建設。

〔1〕中華人民共和國國務院令第599號.電力安全事故應急處置和調查處理條例 〔S〕.2011.

〔2〕國網湖南省電力公司.2015年湖南電網運行方式 〔R〕.2015.

〔3〕國網湖南省電力公司.2016年湖南電網運行方式 〔R〕.2016.

〔4〕張思遠.一種應用歷史數據的電力系統在線快速判穩方法〔C〕//湖南省電機工程學會.湖南省電機工程學會年會論文集:2013年卷.2013.

〔5〕李京.淺談在線穩定計算分析中電網運行方式的選取原則〔C〕//湖南省電機工程學會.湖南省電機工程學會年會論文集:2014年卷.2014.

〔6〕謝曉騫.在線安全穩定分析在湖南電網計劃檢修中的應用實例 〔J〕.電網與清潔能源，2014(12):45-48.

〔7〕石輝.省級電網在線安全輔助決策優化建模 〔J〕.電力系統自動化，2015(20):101-104.

〔8〕李啟旺.在線安全穩定分析在電網實時調度控制中的應用〔J〕.湖南電力，2015(5):26-29.

Case Study of Power Grid Accident Prevention and Disposal Based on Online Stability Analysis

ZOU Xin，HU Jiahua，XIE Xiaoqian
(State Grid Hunan Electrical Power Dispatch＆Control Center，Changsha 410004，China)

Online stability analysis system can scan the real-time power grid，analyse and reveal the stability risks.That provides technical supports and means for scientific and predictable decision-making on grid operation.A case study shows the system is effective on grid accident pre-control and disposal.

online stability analysis system；warning；accident pre-control；accident disposal

TM73

:B

:1008-0198(2017)02-0066-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.02.016

2016-09-27

鄒鑫(1983)，湖南衡陽人，碩士研究生、工程師、從事調度運行工作。