云南交直流穩控系統解耦方案研究

張丹，楊洋

（1. 云南電網有限責任公司，昆明 650011；2. 中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051）

0 前言

本文針對異步聯網后云南電網的穩定特性以及穩控系統的適應性進行分析，提出適應異步聯網后交直流穩控系統解耦方案。

1 異步聯網前后電網特性分析

1.1 異步聯網前云南電網的穩定特性分析

異步聯網前，云南電網與南方電網主要運行特點（2015水平年）：

1）交直流并聯運行強直弱交網架結構特性明顯：已形成“8交8直”，直流通道輸送電力占比約70-80 %；

2）遠距離、大容量送電：云南電網外送HVDC容量16.4GW（2015年）；

3）多回直流集中饋入：在受端珠三角200×200 km區域內，落入8回直流（共27.2GW）。

異步聯網前云南電網運行主要的穩定風險：

1）云南大容量直流發生故障閉鎖后，會導致潮流大規模轉移到交流通道，功角穩定問題是云南電網與南方電網間的主要穩定問題。

2）電源集中送出地區（滇西地區、滇東北地區）電源送出通道上發生嚴重故障后，功角穩定問題是云南電網內部的主要穩定問題。

1.2 異步聯網后云南電網的穩定特性分析

異步聯網后云南電網運行主要的穩定風險：

1）楚穗、普僑直流單極2500 MW時云南最高頻率超過50.60 Hz，容易達到高周切機第一輪動作門檻。異步聯網后雙極閉鎖，云南電網內與南方電網聯系的楚穗、普僑、牛從、金中、永富、魯西背靠背直流閉鎖故障，將出現大量富余功率，引起云南電網頻率上升，如金中、楚穗、普僑雙極閉鎖，牛從三極閉鎖將導致系統頻率超過50.80 Hz。

2）電源集中送出地區（滇西地區、滇東北地區）電源送出通道上發生嚴重故障后，功角穩定問題是云南電網內部的主要穩定問題。

2 云南電網交直流穩控系統解耦方案分析

2.1 交直流穩控系統解耦的必要性

目前云南穩控系統與南網穩控系統共有7個接口，這些接口一方面為云南電網的7個外送直流通道雙極閉鎖故障提供備用切機容量，另一方面轉發云南電網自身N-2故障的切機命令。根據直調穩控系統與云南電網接口主要情況詳見圖1所示，云南區域穩控需分別為5000 MW以上直流預備切機組容量2000 MW以上。

圖1 南方電網與云南電網穩控系統接口圖

1）交直流穩控系統互連互通，使本已解耦的交流系統被迫再次聯通，系統復雜。云南交直流穩控系統解耦后可將交流穩控、直流穩控的功能和硬件組織結構進行區分，可提高系統的可靠性和靈活性。

2）黃坪、仁和、太安等重要站點影響面廣，穩控系統的檢修、調試工作難度大。2018年，因新東直流配套電廠接入調試、試運行，云南滇西北送出斷面累計受限25天，相關斷面功率受限1700 MW，影響云南水電消納8.5億kWh。云南交直流穩控系統解耦后，單一側南網或云南穩控系統檢修、調試均不影響另一側系統的正常運行，可大大減少因檢修、調試引起的云南棄水。

3）每個接口只簡單考慮了對應直流雙極閉鎖故障時的切機容量組織，各個直流穩控系統之間未形成切機容量的互備，云南交直流穩控系統解耦后可充分考慮云南主要干流電站來水不同時的流域間互備，提升可切容量的裕度。

4）主網直流穩控系統與云南交流穩控系統相互耦合、接口復雜，交直流系統運行相互交織、協調難度大，云南交直流穩控系統解耦后可按控制區域進行功能劃分，降低控制難度。

5）云南交直流穩控系統解耦后可適應近期昆柳龍直流、云貴互聯直流以及遠期更多直流系統的接入需要，同時在現有基礎上還可以在主站擴展部署多直流功率協調控制，云南高周協調控制等高級應用，近遠期適應性均非常好。

因此，云南交直流穩控系統解耦是非常有必要的。

2.2 云南電網交直流穩控系統解耦原則

為實現直流穩控系統與云南交流穩控系統實現解耦，減少相互影響，簡化接口方式，主要遵循以下原則：

1）直流穩控系統設置協調切機控制主站，可切機組實現流域互劑，滿足直流靈活送電要求。

2）實現直流穩控系統與云南交流穩控系統解耦。

3）工程實施對現有直流和交流穩控系統運行影響小，盡可能降低對系統送電影響。

4）多直流協調切機控制主站可擴展性好，適應遠期電網發展和穩控新技術應用需要。

2.3 云南電網交直流穩控系統解耦方案

按流域互濟原則設置兩座多直流協調切機主站，分別接入金沙江和瀾滄江兩大流域直流穩控主站，以及另一流域備切執行站。

多直流協調切機主站1 和平站（簡稱和平協調主站）負責組織金沙江流域機組，向有遠方備切需求、主送瀾滄江電源的直流提供備切電源容量池，擬接入電廠8個（梨園、阿海、龍開口、魯地拉、觀音巖、烏東德L，烏東德R，溪洛渡），直流3個（新東、楚穗、普僑）；多直流協調切機主站2寶峰站（簡稱寶峰協調主站）負責組織瀾滄江流域機組，向有遠方備切需求、主送金沙江電源的直流提供備切電源容量池，擬接入電廠9個（烏弄龍、里底、托巴、黃登、大華橋、苗尾、漫灣、大朝山、糯扎渡），直流3個（牛從、昆柳龍、魯西）。

圖2 云南多回直流協調穩控系統結構

2.4 云南電網交直流穩控系統解耦方案評價

本方案實施完畢后具備以下優點：

1）直流穩控系統與云南穩控系統解耦。直流穩控主站與云南穩控主站完全解耦；云南穩控主站直接與直流配套電源新增穩控裝置相連，實現與直流主站解耦；

2）交直流穩控系統接口簡單，調管清晰，相互影響小；

3）可充分利用兩大流域機組的互補性，保證可切機組容量，提高直流通道利用率。

3 結束語

本文提出了異步聯網后云南電網交直流穩控系統解耦方案，通過方案實施可實現直流穩控系統與云南交流穩控系統解耦，通過設置直流穩控系統設置協調切機控制主站，可切機組實現流域互劑，滿足直流靈活送電要求，同時減少穩控系統調試過程中棄水風險，加強電網運行經濟性，同時保證電網運行安全。