郭辰理

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030001）

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)方案對(duì)大同電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響分析

郭辰理

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030001）

針對(duì)山西電網(wǎng)神雁雙回線故障后，可能導(dǎo)致大同區(qū)域機(jī)組失步，存在區(qū)域全黑的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)方案雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道建設(shè)對(duì)大同電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響研究，為山西電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供理論依據(jù)。

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)；電網(wǎng)；線路故障

0 引言

山西電網(wǎng)位于華北電網(wǎng)西部，是華北電網(wǎng)的主要組成部分，不僅承擔(dān)著向京津唐地區(qū)送電的重要任務(wù)，而且全省有著3 600多家煤礦、電氣化鐵路等高危用戶(hù)。山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)整個(gè)華北電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有重大影響。

山西北部的大同電網(wǎng)通過(guò)神雁雙回線連接山西中部電網(wǎng)、并通過(guò)大房三回與北京電網(wǎng)相連，在發(fā)生神雁雙回線發(fā)生N-2故障后，大同電網(wǎng)僅通過(guò)大房三回線與華北相連，呈弱聯(lián)系狀態(tài)，可能導(dǎo)致大同電網(wǎng)區(qū)域機(jī)組失步，存在區(qū)域全黑的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到省級(jí)電網(wǎng)一般事故、市級(jí)電網(wǎng)重大事故標(biāo)準(zhǔn)，影響整個(gè)山西電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此研究“十三五”期間新建大同電網(wǎng)與山西主網(wǎng)的500 kV聯(lián)絡(luò)通道，解決山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題十分必要。

1 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)方案

預(yù)計(jì)“十三五”初期，山西北部電網(wǎng)新增平魯、五寨500 kV變電站，形成雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道，平魯作為一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)將雁同與五寨相連，增強(qiáng)了大同電網(wǎng)與主網(wǎng)的聯(lián)系。山西北部電網(wǎng)網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，大同電網(wǎng)送電通道為大房三回、神雁雙回、平雁線（平魯—雁同）共6回線路，大同電網(wǎng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 大同電網(wǎng)拓?fù)鋱D

2 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后大同電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定極限

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，與山西主網(wǎng)連接線路增加了雁同—平魯500 kV線路，對(duì)網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后的大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，雁同—平魯500 kV線路投運(yùn)后，不同外送通道退出時(shí)大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限均有所增加，尤其是對(duì)于神雁雙退出運(yùn)行后大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限為10 983 MW，提高了4 244 MW，增幅明顯。對(duì)正常方式下大同電網(wǎng)外送靜態(tài)穩(wěn)定極限進(jìn)行求解，其值為14 468 MW，提高了1 708MW。

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后大同電網(wǎng)外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限及神雁雙故障后大同電網(wǎng)外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限關(guān)系如表2所示。

表1 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前后不同方式下大同電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限比對(duì)表

表2 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前后山西北部外送斷面靜穩(wěn)極限

3 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后大同電網(wǎng)輸電能力分析

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前大同電網(wǎng)通過(guò)大房三+神雁雙回?cái)嗝孑旊娔芰? 700MW。網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，大同電網(wǎng)輸電能力有所提高，考慮新增發(fā)電機(jī)組450MW，大同電網(wǎng)總裝機(jī)達(dá)到10 589.75MW，大同電網(wǎng)機(jī)組全開(kāi)滿(mǎn)發(fā)方式，山西北部大同電網(wǎng)通過(guò)大房三、平魯—雁同線和神雁雙斷面外送電力8 032MW，大房三回線4 937MW，平雁線潮流265MW，神雁雙潮流2 830MW。神雁Ⅰ線N-1，神雁Ⅱ線2 042 MW，線路滿(mǎn)載。網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，受神雁雙N-1熱穩(wěn)限制（4×300導(dǎo)線,極限潮流2 165MW），大同電網(wǎng)輸電能力為8 000MW，提高了1 300MW。

4 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后大同電網(wǎng)嚴(yán)重故障分析

大房三回、神雁雙回、大雁雙回三永N-2故障，以及大房三回三永N-3故障進(jìn)行了穩(wěn)定計(jì)算分析。由于神雁雙回線路雁同側(cè)故障情況嚴(yán)重，在三永N-2故障情況找不到合適的切機(jī)量。

穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前大同電網(wǎng)線路三永N-2嚴(yán)重故障穩(wěn)定計(jì)算

網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，大同—房山三回、神二—雁同雙回、雁同—大同雙回三永N-2故障，以及大房三回三永N-3故障進(jìn)行了穩(wěn)定計(jì)算分析。穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后大同電網(wǎng)線路三永N-2嚴(yán)重故障穩(wěn)定計(jì)算

由表3可知，有3個(gè)故障發(fā)生后系統(tǒng)依然保持穩(wěn)定運(yùn)行，有5個(gè)故障發(fā)生后，系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。

a）大同—房山雙回首末端、雁同—大同雙回雁同側(cè)發(fā)生三永N-2故障后，系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

b）雁同—大同雙回大同側(cè)、雁同—神二雙回首末端發(fā)生三永N-2故障后，系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。采取安控措施后，系統(tǒng)均能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。

c） 大同—房山三回首末端發(fā)生N-3故障后，系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。采取安控措施后，系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)比表3和表4，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)以后，神雁末端N-2故障后切除3 240MW機(jī)組可維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，與網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前同一故障相比，系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高。

對(duì)于送出系統(tǒng)來(lái)講，網(wǎng)架建設(shè)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)積極影響的同時(shí)也提高了系統(tǒng)外送能力。由神雁雙回線三永故障切機(jī)量過(guò)大機(jī)理分析可知，在正常運(yùn)行方式外送電力增加的情況下，發(fā)生三相永久性短路故障后送端系統(tǒng)加速面積也會(huì)相應(yīng)增加；但由于網(wǎng)架增強(qiáng)后，故障線路切除后外送斷面靜穩(wěn)極限也會(huì)有所提升，這又有利于送端系統(tǒng)故障后減速面積的增加。兩因素相互制約影響，若網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后系統(tǒng)仍維持原送出水平，則在理論上認(rèn)為嚴(yán)重故障后切機(jī)量會(huì)相應(yīng)降低；若網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后外送電力也相應(yīng)提高，則嚴(yán)重故障后切機(jī)量與故障前后送出斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限差值和比值密切相關(guān)。某一嚴(yán)重故障前后送出斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限差值越大、故障后外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限與故障前外送斷面靜態(tài)穩(wěn)定極限比值越小，則故障后機(jī)組加速面積越大，減速面積越小。平魯工程投產(chǎn)后神雁雙回故障前后山西電網(wǎng)外送斷面靜穩(wěn)極限差值大幅降低，神雁雙回故障后加速面積降低，減速面積增加，有利于神雁雙回嚴(yán)重故障后系統(tǒng)恢復(fù)至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)?？梢?jiàn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)后，電網(wǎng)聯(lián)系更加密切，因此可以有效減少切機(jī)量，改善大同地區(qū)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論

針對(duì)2016年山西北部電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的雁同—平魯—五寨—興縣500 kV通道，本文研究了網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)方案平魯工程山西電網(wǎng)西通道投運(yùn)后對(duì)大同電網(wǎng)穩(wěn)定特性和嚴(yán)重故障切機(jī)量的影響。

a）網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后，受神雁雙N-1故障熱穩(wěn)限制，大同電網(wǎng)輸電能力為8000MW，提高了1 300 MW。

b）網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)后有效增強(qiáng)了大同電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)系，神雁雙退出運(yùn)行后山西北部外送斷面靜穩(wěn)極限為10 983 MW，較網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前提高了4 244 MW，增幅明顯。

c）網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)以后，神雁末端N-2故障后切除3 240MW機(jī)組可維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，與網(wǎng)架補(bǔ)強(qiáng)前同一故障相比，系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提高。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)后，電網(wǎng)聯(lián)系更加密切，可以有效減少切機(jī)量，改善大同地區(qū)的穩(wěn)定性，建議盡快建設(shè)500 kV平魯變電站，同步建設(shè)雁同—平魯—五寨—興縣西通道。

Analysis on the Influence of Grid Reinforcement on the Security and Stability of Datong Power Grid

GUO Chenli
（Shanxi Electric Power Exp loration and Design Institute of China Energy Engineering Group，Taiyuan，Shanxi 030001,China）

Three-phase short-circuit faultofShenyan double linesmight lead to generator out-of-step in Datong power,which is at the risk of regional black.This paper presents amethod of grid reinforcement.The study of this paper found that building the 500 kV channelof Pinglu-Wuzhai-Xingxian willaffect the security and stability of Datong power grid,which can provide the theory basis for the security and stability ofShanxipowergrid.

grid reinforcement；powergrid；line fault

TM712

B

1671-0320（2015）02-0010-04

2015-01-12，

2015-02-27

郭辰理（1969），男，山西洪洞人，1993年畢業(yè)于太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化工作。