特高壓運行對山西電網聯絡線潮流控制的影響

朱燕芳，郭翠華，荀保平

（1.山西省電力公司，山西太原 030001；2.山西省電力公司供電工程承裝公司，山西 太原 030001；3.臨汾供電分公司，山西臨汾 041000）

特高壓運行對山西電網聯絡線潮流控制的影響

朱燕芳1，郭翠華2，荀保平3

（1.山西省電力公司，山西太原 030001；2.山西省電力公司供電工程承裝公司，山西 太原 030001；3.臨汾供電分公司，山西臨汾 041000）

長治—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是連接華北和華中兩大電網的唯一通道，由于其輸送功率大，發生在任何地方的發電和負荷有功擾動都對聯絡線輸送功率產生影響，引起特高壓聯絡線功率在計劃值的基礎上產生大范圍的波動，從而引起區域控制偏差的大幅波動，對山西聯絡線潮流控制產生較大的影響。對特高壓檢修及特高壓投運時的山西電網區域控制偏差的波動情況進行了詳細分析，對調度運行提出了建議。

特高壓波動；區域控制偏差；聯絡線控制

0 引言

長治—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程是中國第一個1 000 kV電壓等級的輸變電工程，于2009年1月6日投入運行。華北和華中兩大電網經這條唯一的交流線路聯網后，互聯電網中任何地方發生的發電和負荷有功功率擾動都會對聯絡線輸送功率產生影響，從而導致特高壓聯絡線功率在計劃值的基礎上產生大范圍的波動。特高壓的這種波動特性導致山西電網聯絡線控制ACE值大幅震蕩，從而加大了聯絡線控制難度。為了電網的穩定運行，提高聯絡線控制水平，研究特高壓運行對山西電網聯絡線潮流控制的影響是非常必要的。

1 山西聯絡線控制方式

區域控制偏差ACE（Area Control Error），是根據電力系統當前的負荷、發電功率和頻率等因素形成的偏差值，反映區域內的發電與負荷的平衡情況的，由聯絡線交換功率與計劃的偏差和系統頻率與目標頻率的偏差兩部分組成。

按照華北網調要求，山西電網AGC模式為定聯絡線功率偏差（TBC）控制，在可控范圍內調節發電機的有功功率輸出，維持聯絡線交換功率和頻率在規定范圍內。采用A1、A2評價標準（A1，15min內ACE應至少過零一次；A2，ACE 15min平均值小于等于Ld，Ld=80MW）。

式中：

Pa——實際凈轉換量，MW，包括本地機組的實際凈發電份額；

Ps——計劃交換量，MW；

Perr——計劃誤差，MW，用來修正自動記錄誤差；

fa——系統實際頻率，Hz；

fs——系統計劃頻率，Hz；

Bf——頻率偏差因子，MW/0.1Hz。

2 特高壓線路各種運行方式下對聯絡線潮流控制的影響

山西特高壓線路有華北送華中和華中送華北兩種運行方式。華北送華中時，山西電網作為發電側，要求網內有較多的旋轉備用。反之，華中送華北時，山西電網作為受端側，相對調峰負擔較輕。

為了分析特高壓線路的運行對聯絡線控制的影響，以下選取2010年4月7日分析特高壓線路檢修時段聯絡線控制情況，并分別選取4月25日和6月5日分析特高壓線路投運時，華北送華中和華中送華北兩種不同的運行方式對聯絡線控制的影響。

2.1 檢修運行方式

圖1 2010年4月6日2∶30-3∶30山西電網ACE圖（MW）

如圖1，特高壓線路在檢修期間，ACE超過±80MW的限值的次數較少，ACE超過±150MW的僅5次，ACE絕對值最大達249.7MW，且ACE曲線毛刺較少。在上述時段，ACE在Ld（Ld=80MW）以內的比例為79.67%，大于Ld的比例為20.33%，大于1.5 Ld的比例為6.45%。

2.2 華北送華中運行方式

圖2 2010年4月25日2∶30-3∶30山西電網ACE圖（MW）

對比圖2和圖1，發現4月6日特高壓線路檢修時，毛刺明顯增加，ACE超過±150MW的超過20次，超過±250MW的有9次，且ACE絕對值最大達357.58MW，ACE的波動明顯增加。

當時的特高壓潮流計劃曲線為1 500MW，而實際特高壓潮流曲線最大達到1 915MW，最小達1 085MW，峰谷差能達到830MW。與計劃值的偏差最大達415MW。

圖3 2010年4月25日2∶30-3∶30特高壓潮流實時值和計劃值（MW）

2.3 華中送華北運行方式

圖4 2010年6月5日2∶30-3∶30山西電網ACE圖（MW）

對比圖4和圖1，發現4月6日特高壓線路檢修時，毛刺依然較多，ACE超過±150MW的也在20次左右，超過±250MW的僅有2次，且ACE絕對值最大達309.95MW，比圖2中4月25日特高壓潮流華北送華中時略有好轉。

圖5 2010年6月5日2∶30-3∶30特高壓潮流實時值和計劃值（MW）

當時的特高壓潮流計劃曲線為1 230MW，而實際特高壓潮流曲線最大達到1 619MW，最小達793MW，峰谷差能達到826MW。與計劃值的偏差最大達436.8MW。

2.4 對比分析

2010年4月6日、4月25日和6月5日2∶30-3∶30，ACE和特高壓潮流偏差采樣情況如表1。

在特高壓投運時，不管是潮流流向如何，ACE小于Ld的比例均低于特高壓檢修狀態。由于特高壓自身的波動較大，如果和ACE的波動方向相反，可以對ACE趨于0，反之如果特高壓波動方向與ACE的波動方向相同，則對ACE產生一個疊加效應，會使ACE瞬間惡化，加大了ACE的調整難度。

表1 特高壓不同工況下ACE和特高壓潮流波動情況

在華北送華中的方式下，山西電網作為發電端，需要有較大的上調裕度，如果在高峰時段電網上調裕度不足，則導致ACE偏負較多，ACE超出限值的比例將增大。在此方式下電網的ACE調整則比較困難。反之，在華中送華北的方式下，山西電網作為受端電網，上調裕度則相對充足，這對于ACE的調整是相對有利的，因此在華中送華北方式下ACE的波動情況好于華北送華中方式。

3 改進措施

根據以上分析可以看出，特高壓線路投運時，不管是華北送華中還是華中送華北哪種運行方式，由于特高壓線路是兩大互聯區域的聯絡線，且傳輸功率較大，特高壓潮流自身波動很大，超過300MW，如果與ACE反向波動，對聯絡線影響不算太大，但如果與ACE同向波動，則會導致ACE嚴重偏離±80MW的限值，造成ACE大幅波動，對電網安全穩定運行產生很大影響，對聯絡線潮流控制增加了難度，也為電網的安全穩定運行產生不利因素。針對特高壓負荷特性，對AGC主站程序中進行了一系列改進，明顯提高了山西聯絡線潮流控制水平。

a）對原有的濾波程序進行了改進，加大濾波深度，避免因特高壓潮流波動引起的過調和頻繁調整。通過一系列試驗，采用了切比雪夫型FIR濾波器。

b）為了彌補深度濾波帶來的數據滯后，在主控制程序中增加了預測補償項，減少指令下發延遲，保證ACE控制效果。

預測控制的主要原理即采用基于脈沖響應的非參數模型作為內部模型，用過去和未來的輸入輸出狀態，根據這個內部模型，預測系統未來的輸出狀態，經過誤差校正、滾動優化等環節，再將預測量加于系統的控制，完成整個控制循環。

c）增加了累積偏差量調節。

計算原理：AGC持續偏離0軸，產生誤差積分量，當積分量超過給定值時，在AGC調節指令中疊加積分偏差調整量。當ACE過零或一個計算周期結束后，誤差積分量清空，即該值“歸零”重新進行計算。A2值偏差較大時給出調整加力，又可以防止調整A2為合格，使ACE嚴重偏離，影響下一計算周期調節。

d）增加了ACE突變加力調節功能。

ACE數據進行濾波后計算其變化量，在出現ACE較大幅度突變時（設一閾值，界面可設定），在自動AGC機組調整指令中疊加突變調整量。通過突變加力，即ACE出現較大突變時，加大機組調整力度。

e）針對山西負荷特點，增加負荷爬坡加力調節功能。

對山西省電力公司電力調度中心發電進行濾波后計算其變化斜率，預測出下一點負荷變化情況。根據負荷變化量乘以AGC機組分擔系數，疊加在AGC偏差量中。通過爬坡加力，使AGC機組分擔了基荷變化調整，有助于提高調整合格率。

4 小結

通過特高壓長南I線不同運行工況下線路潮流的分析，可以看出特高壓線路由于聯系著華北、華東兩大互聯電網，且輸送距離長、輸送功率大，自身的波動平均在300 MW以上，而ACE的限值為±80MW，特高壓潮流稍微波動，就會使ACE超出限值，如果超出限值很多則會危害到電網的穩定運行。經過AGC主站程序進行了一些改進，提高了A1、A2合格率，ACE波動問題也有較大改善。隨著電網的不斷強大、智能電網建設的快速推進以及互聯電網聯絡線T考核新標準的推廣，深入研究特高壓運行下互聯區域電網聯絡線的控制策略，繼續提高聯絡線控制水平勢在必行。

［1］ 高宗和，陳剛，楊軍峰，等.特高壓互聯電網聯絡線功率控制（一）AGC控制策略［J］.電力系統自動化，2009，（15）：51-54.

［2］ 高宗和，陳剛，楊軍峰，等.特高壓互聯電網聯絡線功率控制（二）AGC性能評價［J］.電力系統自動化，2009，（16）：61-64.

［3］ 電力系統調頻與自動發電控制編委會．電力系統調頻與自動發電控制［M］.北京：中國電力出版社，2006：352-355.

The Influence of Ultra-high Voltage Operation on Tie-line Power Flow of Shanxi Power Grid

ZHU Yan-fang1，GUO Cui-hua2，XUN Bao-ping3
（1.Shanxi Electric Power Corporation，Taiyuan，Shanxi 030001，China;2.Power Supply Engineering Installation Com pany of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China;3.Linfen Power Supply Company，Linfen，Shanxi 041000，China）

The Changzhi-Nanyang-Jinmen ultra-high voltage AC demonstration project is the only line connecting North China and Central China grid.Due to its large transmission power,active power perturbation of generation and load which occur in any place can affect transmission capacity of tie-line,and the line power，based on scheduled value,will produce large-scale wave，which causes large wave on area control error and has a strong influence on tie-line power flow in Shanxi.This paper analyzes the wave complexion grounding on ultra-high voltage operating and maintenance，and puts forward a proposal for dispatch and operation department.

ultra-high voltage tidalwave；area control error；line control

TM744+.2

A

1671-0320（2011）03-0001-04

2011-01-09，

2011-04-11

朱燕芳（1979-），女，山西孝義人，2004年畢業于太原理工大學電力系統及其自動化專業，從事調度自動化工作；

郭翠華（1970-），女，山西汾陽人，1997年畢業于山西電力職工大學用電管理專業，從事項目工程管理工作；荀保平（1964-），男，山西霍州人，1989年畢業于山西力職工大學電力系統及自動化專業，工程師，從事電力營銷工作。