王邦一,梁洪波,剡文林,黃偉

(云南電力調(diào)度控制中心,昆明 650011)

“兩渡”直流投產(chǎn)對電網(wǎng)的影響 (下)

王邦一,梁洪波,剡文林,黃偉

(云南電力調(diào)度控制中心,昆明 650011)

分析云南電網(wǎng)采取異步聯(lián)網(wǎng)方式后如何對直流設備故障后快速有效進行調(diào)控、直流輸電系統(tǒng)之間如何進行協(xié)調(diào)等問題,并提出建議措施。

“兩渡”直流；云南電網(wǎng)；異步聯(lián)網(wǎng)；措施

1 云南電網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)方案

云南電網(wǎng)與南網(wǎng)主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)是解決 “兩渡”直流投產(chǎn)后云南 “強直弱交”多直流送端電網(wǎng)存在問題的有效方法。異步聯(lián)網(wǎng)方案利用部分或全部云南現(xiàn)有500 kV交流外送線路,建設背靠背直流。異步聯(lián)網(wǎng)可充分利用現(xiàn)有交流線路,確保云南電力外送水平不降低,最大限度消納云南盈余水電。其網(wǎng)絡簡圖見下圖：

圖1 云南電網(wǎng)與南網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

背靠背直流輸電工程是指沒有直流輸電線路的直流輸電工程,其整流和逆變通常均布置在一個站內(nèi),從而實現(xiàn)兩個交流網(wǎng)絡的互聯(lián)。背靠背直流系統(tǒng)整流端和逆變端很近,不存在遠距離通信延時和故障的問題,具有優(yōu)良的協(xié)調(diào)控制能力。背靠背直流輸電系統(tǒng)對實現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)具有以下優(yōu)點：

1)經(jīng)濟性好：由于沒有直流輸電線路,可以選擇較低的直流側(cè)電壓,而較小的平波電抗值,可以省去直流濾波器,總體說來比常規(guī)換流站低15%～20%；

2)響應速度快：由于整流器和逆變器裝設在同一站址,兩端換流站控制系統(tǒng)不存在遠距離通信問題,能夠簡化控制保護系統(tǒng),比一般直流系統(tǒng)故障幾率低,控制系統(tǒng)相應速度更快；

3)控制方式靈活。由于整流器和逆變器裝設在同一站址,損耗小,運行中可以靈活降低直流電壓、提高直流電流進行無功功率控制和交流電壓控制,提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。此外,工程以及運行經(jīng)驗成熟。

2 異步聯(lián)網(wǎng)對南方電網(wǎng)的影響

1)云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)通過背靠背直流實現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)后,大幅度增強了南方電網(wǎng)抵御多回直流閉鎖故障的能力。異步聯(lián)網(wǎng)方式下,云南送出直流閉鎖后無潮流大范圍轉(zhuǎn)移,南網(wǎng)主網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定水平得到大幅度提高。當云南發(fā)生兩回直流單極或多級閉鎖故障,即使安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)拒動,南方電網(wǎng)主網(wǎng)仍然能保持穩(wěn)定。當云南發(fā)生概率極小的楚穗、溪洛渡和糯扎渡直流全部閉鎖故障,全網(wǎng)機組上調(diào)出力以彌補功率缺額,并且隨著受端電網(wǎng)規(guī)模增大,南方電網(wǎng)依然能夠保持穩(wěn)定運行。

2)異步聯(lián)網(wǎng)后南方電網(wǎng)主網(wǎng)交流故障穩(wěn)定性總體有所改善,異步聯(lián)網(wǎng)后南方電網(wǎng)東西部電氣距離減小,正常運行方式下系統(tǒng)最大功角顯著減小,一定程度上提高了受端交流故障后的功角穩(wěn)定性。同時,由于受端交流故障可能造成云南直流換相失敗且直流功率下降。由于云南電網(wǎng)與南網(wǎng)主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)后斷開云南機組與主網(wǎng)機組的電氣聯(lián)系,若多回直流持續(xù)換向失敗且直流功率不能及時恢復,將不會轉(zhuǎn)移到交流通道,提高了交流故障引起多回直流同時換相失敗后受端電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水平。

3)異步聯(lián)網(wǎng)后,有效阻隔了云南電網(wǎng)與南網(wǎng)的電氣聯(lián)系,且在云南發(fā)生較大故障時,不會出現(xiàn)大規(guī)模潮流轉(zhuǎn)移。因此可有效防止事故擴大大整個南網(wǎng)。

總體說來,實施云南電網(wǎng)與南網(wǎng)主網(wǎng)背靠背聯(lián)網(wǎng)后,可以消除4回及以下直流同時單極閉鎖故障、2回直流同時雙極閉鎖故障、單回直流雙極閉鎖穩(wěn)控拒動等嚴重故障導致系統(tǒng)失穩(wěn)的風險。

3 異步聯(lián)網(wǎng)后對云南電網(wǎng)的影響

1)異步聯(lián)網(wǎng)后提高云南電網(wǎng)對南網(wǎng)的動穩(wěn)水平,異步聯(lián)網(wǎng)后,云南-廣東振蕩模式消失,云南外送輸電能力不再受到動穩(wěn)水平約束,云南省內(nèi)各區(qū)間振蕩模式的頻率及對應阻尼水平變化不大。

2)異步聯(lián)網(wǎng)后可提高云南水電外送能力,且有利于多流域水電資源優(yōu)化利用,異步聯(lián)網(wǎng)后,由于直流背靠背聯(lián)網(wǎng),云電外送能力增強,云南水電出力的配合將更加靈活,水電資源利用率提高。

3)異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)穩(wěn)定問題有所簡化,同步聯(lián)網(wǎng)方式下,云南電網(wǎng)穩(wěn)定問題主要表現(xiàn)在單回直流或多回直流故障時,大功率潮流轉(zhuǎn)移到交流網(wǎng)絡,從而形成復雜的功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定以及頻率穩(wěn)定問題。需要一、二、三道防線協(xié)調(diào)配合控制,來保證系統(tǒng)穩(wěn)定。任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都有可能導致系統(tǒng)失穩(wěn)。而異步聯(lián)網(wǎng)方式下,云南電網(wǎng)穩(wěn)定問題主要表現(xiàn)在直流單極閉鎖后的頻率穩(wěn)定問題。穩(wěn)定問題較為單一,易采取有針對性的措施加以預防,提高了電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

異步聯(lián)網(wǎng)后,云南電網(wǎng)存在的主要問題是直流單極閉鎖后云南電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題。為解決這個問題,需要做好以下三點：

1)穩(wěn)控系統(tǒng)作為保障電網(wǎng)安全的第二道防線,目前采取的構(gòu)架主要是針對單回直流構(gòu)建的獨立穩(wěn)控系統(tǒng),各回直流間無通訊聯(lián)系,無法針對多回直流組合故障制定穩(wěn)控策略。研發(fā)并構(gòu)建新型安全穩(wěn)定控制系統(tǒng),將多回直流閉鎖組合故障納入安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)防御范圍,是提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平的方向。然后,目前云南電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)已經(jīng)非常復雜,再將多回直流極閉鎖故障納入其中,一方面將顯著增加安全穩(wěn)定系統(tǒng)的復雜性,另一方面也會增加穩(wěn)控系統(tǒng)誤動或拒動的概率。因此,需要專題研究新型穩(wěn)控系統(tǒng)的可行性和關鍵技術。

2)高周切機措施屬于保障電網(wǎng)安全的第三道防線,目前云南電網(wǎng)已經(jīng)建立起了完備的、滾動更新的高周切機防線。異步聯(lián)網(wǎng)后,多回直流故障將會導致云南電網(wǎng)出現(xiàn)嚴重的高周問題,如何在直流故障后采取合適的高周切機措施,同時要協(xié)調(diào)穩(wěn)控系統(tǒng)動作策略,將是異步聯(lián)網(wǎng)能否順利實施的又一關鍵技術。

3)完善多直流協(xié)調(diào)控制的功率緊急提升功能,直流系統(tǒng)中的直流傳輸功率具有快速調(diào)節(jié)和短時過載能力,可以根據(jù)穩(wěn)定分析結(jié)果,由事件或某種信號觸發(fā),按照策略表或預案迅速改變直流系統(tǒng)的輸電功率。利用直流功率緊急控制功能可以有效抵御故障擾動帶來的頻率穩(wěn)定問題。異步聯(lián)網(wǎng)方式下,當發(fā)生云南電網(wǎng)單回或多回直流故障時,若通過多直流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)快速提高云南電網(wǎng)其它直流的功率送出,將有效提高云南電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性能。

[1]金小明,周保榮,管霖,等.多饋入直流交互影響強度的評估指標 [J].電力系統(tǒng)自動化,2009(15).

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Impact Analysis and Recommended Measures on Commissioning of“Liang Du”HVDC Project in Yunnan Power Grid-Part2：Asynchronous Interconnected Solution

WANG Bangyi,LIANG Hongbo,YAN Wenlin,HUANG Wei

(Yunnan Power Dispatching Center,Kunming 650011)

This paper focuses on the analysis of the rapid and effective control and adjust measures after HVDC system fault,the coordination of multi-HVDC with operation mode that Yunnan power grid asynchronous interconnect with China Southern power grid. Finally,recommendations and measures are implemented.

“Liang Du”HVDC project；Yunnan power grid；Asynchronous interconnection；Measures

TM73

B

1006-7345(2014)02-0020-02

2013-09-30

王邦一 (1980),男,工程師,云南電力調(diào)度控制中心,主要從事云南電網(wǎng)運行策劃工作 (e-mail)18993361@qq.com。

梁洪波 (1976),男,工程師,云南電力調(diào)度控制中心,主要從事云南電網(wǎng)運行策劃工作 (e-mail)51xy@163.com。

剡文林 (1981),男,工程師,云南電力調(diào)度控制中心,主要從事云南電網(wǎng)運行策劃工作 (e-mail)398184237@qq.com。