地區電網穩定性分析

摘要：隨著電力系統大機組、高電壓、大電網時代的到來，安全穩定問題也日益突出。本文分析了浙江地區電網穩定性的問題，提出了促進穩定性的措施。

關鍵詞：電網；穩定性；電網改造

1、現代電網的發展趨勢

隨著世界經濟的迅速發展，電力與人類發展的關系越來越密切，成為社會發展的動力。而電力系統穩定問題一直是電力工作者研究的核心，它關系到電力系統能否安全、可靠地供電，是限制電力系統輸電能力的重要因素。

近二十年來，電力系統進入大機組、高電壓、大電網時代，并且隨著全球經濟的不斷發展，電網的大規模互聯成為全世界電力系統發展的必然趨勢。我國為了實現能源資源優化配置，也正在六大區域電網的基礎上展開全國聯網工作。預計到2020年，我國電網將會發展成為超過9億千瓦裝機容量、約二十余條高壓直流線路，西電東送容量超過1億千瓦的超大規模互聯電網。

在經濟飛速發展和電力供應短缺、供電形勢日益嚴峻的情況下，跨區域互聯的電力網絡一方面實現了較大范圍內的資源優化，促進了電力市場的發展，但另一方面，交直流混合輸電、特高壓輸電、靈活交流輸電系統、直流背靠背聯網和超臨界大機組等新技術的應用使其動態行為更加復雜，且經常運行在穩定極限邊緣，安全穩定裕度逐漸減小，事故后的嚴重程度明顯增加，甚至導致局部故障迅速傳播到整個網絡。我國也發生過停電事故，如海南“9.26”大停電，河南“7.01”大停電等等。

2、我國電網面臨的問題

通過對現有聯網系統和規劃電網的研究，我國互聯電網也面臨一些特殊的穩定問題：

第一，全國廣大地區形成三級大電網共用500kV網架(除西北)，這種平面型電網結構薄弱，電網動態穩定問題突出，動態特性復雜。交流同步電網大多是遠距離、弱聯系，在大擾動下易造成互聯系統的動態不穩定，功率振蕩特征更加復雜。

第二，電網互聯使得局部輸電斷面輸送能力發生變化。

第三，隨著三峽等直流輸電工程的投入，廣東電網和華東電網形成直流多落點局面。當多回直流輸電集中落于同一密集受端系統時，多次換相失敗的可能性增加，易造成連鎖反應而引發嚴重的受端系統安全穩定問題。

第四，我國經濟的發展和人民生活水平的提高引起了持續用電緊張，加重了系統安全穩定的嚴峻形勢。

從上面所述，可以看出我國的電力系統穩定情況不容樂觀，特別是在嚴重的故障情況下缺乏足夠的控制措施。大面積停電或局部電網瓦解事故仍偶有發生。

3、浙江電網的現狀及主要問題

浙江省地處我國東南沿海，位于長江三角洲經濟發達地區。近幾年隨著經濟的發展，浙江省的用電需求也迅速增長，全省用電量已持續多年年保持了2位數的增長。

近年隨著浙江電力建設步伐的加快，浙江電網有了長足的進步，電網結構日趨合理，已經建立起穩定的第二道防線，在正常接線及快速保護均投入的情況下，浙江電網已達到三相短路保持穩定運行的水平；在快速保護停役的情況下。亦可通過預防性控制達到單相對地短路保持電網的穩定運行。然而，負荷的高速增長也使浙江電網網架結構中存在的一些薄弱環節日益顯露，其中比較突出的問題有：

(1)500kV、220kV電網仍維持電磁環網運行，存在不少弱電磁環網，很大程度上限制了相關設備的輸送能力，也造成了2級電網之間的互相影響、互相制約。

(2)隨著500kV電網的發展，部分廠站母線最大短路電流超過設備承受能力的現象日趨嚴重，給浙江電網的安全運行造成極大的隱患。

(3)由于負荷的高速增長，浙江電網500kV，220kv主變容量嚴重不足，浙江電網的受電能力及局部電網的供電能力因此受到很大的限制，各個地區電網主變問題普遍存在。

(4)電網建設難以滿足迅猛增長的負荷要求，局部電網存在較多薄弱環節和制約因素，電網負荷高峰時段重要設備重載、過載問題十分突出。

(5)隨著受端系統受進電力的日漸增大，同時受端系統內缺乏足夠的動態無功補償裝置，在電網發生嚴重故障時，局部電網存在電壓過低甚至電壓崩潰的危險。

4、促進浙江電網穩定性采用的主要措施

4.1電網分層分區

500kV及220kV電網的快速發展，使得電網接線趨于復雜，不同電壓等級間的電磁環網增多，系統短路容量逐年上升，增加了系統的事故隱患，降低了電網的安全穩定水平。解決這些問題的有效手段是實施220kV及以下電壓等級的電網分區運行，即以地區性的受端系統為核心，形成一個供需基本平衡的區域，并通過500kV線路與相鄰電網連接。

4.2電網改造

合理的電網結構是電網安全穩定運行的物質基礎，在電網的規劃設計階段就必須以《電力系統安全穩定導則》為指導，構筑既能滿足現階段運行要求，又具有一定靈活性、能夠適應系統發展的電網。但是，由于歷史原因或由于政策處理、建設滯后等因素，造成局部電網存在的薄弱環節和無法滿足安全穩定標準的情況難以避免。

除了常規的改造措施外，近年來浙江電網采用得較多的電網改造措施就是線路“搭接”：將原先接入同一廠站的兩回輸電線路在廠站出口處開斷并通過導引線接通，從而使該兩回線路不再接人該廠站間隔。

線路“搭接”的優點：首先，搭接后的線路具有較大的阻抗，能夠改善搭接線路的重載程度，其次，可以減少有關廠站的進線數量以避免該廠站母線故障時失去過多的線路，從而達到分散輸電通道落點的目的。

4.3運行方式調整

當電網存在局部的安全穩定問題，但又無法在短期內通過基建或技改的方式加以解決時，通過適當調整電網的運行方式，例如：調整電網拓撲、調整母線接排等，有效地緩解特定問題。當然，最根本的辦法還是加大電網建設或改造的力度。

4.4努力加固第二道防線

電力系統的第二道防線是當系統發生較為嚴重的故障，如母線故障、同桿并架雙回線故障等，為保持系統穩定運行而采取的切機、切負荷等穩定控制措施。

目前，浙江電網在正常接線及快速保護均投入的情況下，已達到三相短路保持較穩定的水平；在主保護(線路高頻保護、母差保護等)停役的情況下，亦可通過預防性控制達到單相對地短路保持電網穩定運行。因此，近期浙江電網主要針對重要輸電通道上發生母線故障或弱電磁環網上發生500kV主變故障，造成剩余線路或主變嚴重過載、可能導致事故擴大的問題，而研制了大量的切機、切負荷裝置。這些裝置對提高電網安全水平、擴大局部電網的輸送能力、最大限度地滿足電網的正常供電發揮了重要作用。

4.5其他

初此之外，安全穩定措施方面的工作有：

(1)應繼續深化220kV電網的合理分區工作，有效限制短路電流超標問題，簡化網架結構、優化潮流分布。

(2)應繼續做好電網安全分析工作，適度安裝必要的安全自動裝置。

(3)規范安全自動裝置的準人、投運、運行、整定、校驗等各項工作的管理。

(4)應加強電壓靜態及動態穩定的分析與研究工作。在可能存在電壓穩定問題的區域增裝足夠的低電壓切負荷裝置，并研究增裝動態無功補償裝置的可行性。

(5)為提高穩定分析的精度、拓展穩定分析的領域，應努力開展浙江電網的調速系統建模及負荷模型辨識工作。