電網(wǎng)省際直流輸電通道故障調(diào)度

高道春，王國(guó)平

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

電網(wǎng)省際直流輸電通道故障調(diào)度

高道春，王國(guó)平

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

以云南電網(wǎng)為例，分析了省際高壓直流輸電通道發(fā)生閉鎖故障后，后送端電網(wǎng)的內(nèi)現(xiàn)象、省際直流送電通道故障處置難點(diǎn)、云南的送端電網(wǎng)采取的快速處置方案。

云南電網(wǎng)；省際高壓直流輸電；調(diào)度故障處置

0 前言

高壓直流輸電因其可以遠(yuǎn)距離、大功率輸電，且具有調(diào)節(jié)速度快、可實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)異步連接、無(wú)運(yùn)行穩(wěn)定問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，故已逐步在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[1-3]。目前，僅云南電網(wǎng)內(nèi)就有三條直流向廣東送電：±800 kV楚穗直流、±800 kV普僑直流及±500 kV牛從直流，其中±800 kV楚穗直流為世界第一條±800 kV特高壓直流輸電工程，于2009年7月投產(chǎn)運(yùn)行，西起云南楚雄，東至廣東穗東，最大輸送功率達(dá)5 000 MW。交直流互聯(lián)方式下，因直流輸送功率較大，對(duì)于送端的云南電網(wǎng)，若發(fā)生直流閉鎖故障而穩(wěn)控裝置不安排切機(jī)或拒動(dòng)，必將導(dǎo)致網(wǎng)內(nèi)相關(guān)交流斷面、省際交流通道過(guò)負(fù)荷甚至越極限。提前制定相關(guān)處置方案可為省調(diào)調(diào)度員在直流故障情況下安全、高效地處理事故提供保障。

1 故障后送端電網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)象

省際高壓直流輸電通道故障后，會(huì)出現(xiàn)一系列明顯的現(xiàn)象，對(duì)于送端電網(wǎng)，一般會(huì)有下列現(xiàn)象[4-5]：

1)若發(fā)生雙極閉鎖 (即該直流通道全部閉鎖)，直流輸送功率突降為零；若僅單極閉鎖，則直流輸送功率還剩原一半左右 (取決于運(yùn)行極過(guò)負(fù)荷能力)。

2)EMS系統(tǒng)中AGC一般會(huì)暫停控制，因潮流變化幅值較大，超出AGC最大允許變化值。

3)省內(nèi)與直流通道平行 (指輸送潮流方向)交流通道 (尤其是500 kV交流通道)過(guò)負(fù)荷甚至越極限。

4)省際交流聯(lián)絡(luò)通道潮流過(guò)負(fù)荷甚至越極限。

5)因潮流大量轉(zhuǎn)移，送端網(wǎng)內(nèi)相關(guān)廠站電壓值將大幅下降。

2 省際直流送電通道故障處置難點(diǎn)

省際直流送電通道故障后的處置涉及網(wǎng)、省兩級(jí)調(diào)度同時(shí)進(jìn)行，總調(diào)會(huì)快速調(diào)減云南網(wǎng)內(nèi)所調(diào)電廠出力，省調(diào)也會(huì)令調(diào)管電廠快減出力，極易出現(xiàn)減幅過(guò)猛使省內(nèi)電力平衡及外送功率偏差過(guò)大導(dǎo)致頻率下降過(guò)多；若減的力度不夠，又會(huì)加長(zhǎng)相關(guān)斷面超極限運(yùn)行時(shí)間，風(fēng)險(xiǎn)并未解除。處置的難點(diǎn)就在于如何確定一個(gè)邊界來(lái)供網(wǎng)、省兩級(jí)調(diào)度參照，保證快速性和適度性。

3 直流送電通道故障調(diào)度處置原則

1)通過(guò) “三監(jiān)視”及時(shí)判斷直流通道故障。“三監(jiān)視”指在EMS上重點(diǎn)監(jiān)視直流通道、省內(nèi)交流通道及省際外送交流通道潮流值，根據(jù)監(jiān)視斷面潮流值突變、大幅轉(zhuǎn)移即可判斷出有直流送電通道故障閉鎖。另外AGC暫停控制、電壓大幅降低等現(xiàn)象也可輔助判斷。

2)依據(jù) “兩明確”決定采取相關(guān)調(diào)控措施。省調(diào)調(diào)度員向總調(diào)值班調(diào)度員確認(rèn)發(fā)生省際直流送電通道故障后，立即與之請(qǐng)示明確省際交流外送通道斷面控制值、總外送功率值，第一個(gè)值將省際交流通道實(shí)時(shí)潮流人為 “鉗住”不超極限，第二個(gè)值保證相關(guān)電力平衡偏差不致過(guò)大。兩級(jí)調(diào)度依據(jù)該邊界條件及時(shí)調(diào)節(jié)所轄電廠出力，保證快速性和適度性。

3)采取 “三控”措施調(diào)整水、火電出力。即按照上級(jí)調(diào)度指令首先將省際交流外送通道斷面潮流調(diào)減不超控制值，再控制省內(nèi)相關(guān)交流通道在極限值以內(nèi)，然后將總外送功率按第2步中明確的值進(jìn)行控制 (若需增加出力，應(yīng)優(yōu)先非源端電廠，否則省內(nèi)交流通道又可能越極限)。由于此時(shí)需要越限斷面送端電廠快減出力，AGC調(diào)減速度達(dá)不到要求，故在此階段應(yīng)將待減電廠AGC退出，電話下令電廠快減出力。

4)及時(shí)通知相關(guān)廠站進(jìn)行電壓調(diào)整。由于潮流大量轉(zhuǎn)移，將導(dǎo)致相關(guān)廠站電壓大幅降低，省調(diào)調(diào)度員應(yīng)及時(shí)令受影響電廠發(fā)電機(jī)遲相運(yùn)行，變電站投退無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，將電壓控制在合格范圍內(nèi)。故障處置流程如圖1所示。

4 實(shí)例仿真分析

下面就通過(guò)模擬±800 kV楚穗直流輸送功率5 000 MW時(shí)發(fā)生單極閉鎖后，作為送端網(wǎng)的云南電網(wǎng)省調(diào)值班調(diào)度員的處置過(guò)程來(lái)具體說(shuō)明以上方案執(zhí)行情況。

4.1 故障前的電網(wǎng)運(yùn)行方式

云南電網(wǎng)通過(guò)2條±800 kV直流通道、1條± 500 kV直流通道、4條500 kV交流線路及2條220 kV交流線路向南方電網(wǎng)輸送電能，±800 kV楚穗直流交直流互聯(lián)方式下，云電外送理論上最大值可達(dá)18 800 MW，其中±800 kV楚穗直流雙極最大可送5 000 MW、4條500 kV交流通道控制極限為4 300 MW。500 kV主網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行方式無(wú)檢修、水電出力按汛期最大出力考慮。

圖1 故障處置流程

圖2 相關(guān)電網(wǎng)示意圖

圖2 為部分接線示意圖及相關(guān)斷面潮流值。為安全起見(jiàn)，500 kV外送交流通道留出200 MW裕度。±800 kV普僑直流按半極投運(yùn)考慮，最大輸送1 250 MW，±500 kV牛從直流目前僅一極投運(yùn)，最大輸送1 600 MW。

4.2 楚穗直流單極閉鎖后的電網(wǎng)運(yùn)行方式

±800 kV楚穗直流單極閉鎖后，剩余運(yùn)行極有短時(shí)1.1倍過(guò)負(fù)荷能力，能輸送2 750 MW。因安全穩(wěn)定控制裝置針對(duì)單極閉鎖故障不安排切機(jī)，故將有2 250 MW的功率會(huì)瞬時(shí)通過(guò)500 kV和平斷面送入主網(wǎng)，云南電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)由西至東斷面將嚴(yán)重過(guò)載。相關(guān)斷面控制極限如圖3所示。

圖3 相關(guān)斷面極限示意圖

由此可知，±800 kV楚穗直流單極閉鎖故障后將導(dǎo)致省內(nèi)、省際相關(guān)交流斷面嚴(yán)重過(guò)載，其中，因總外送計(jì)劃值尚未修改，而其他兩路直流通道已滿送，故2 250 MW可能全部轉(zhuǎn)移至500 kV省際交流通道，該通道功率達(dá)6 350 MW，過(guò)負(fù)荷148%，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全。

4.3 直流單極閉鎖后的處置

省調(diào)值班調(diào)度員根據(jù) “三監(jiān)視”原則判斷出楚穗直流發(fā)生單極閉鎖后 (功率由5 000 MW突降為2 750 MW)，立即與南網(wǎng)總調(diào)聯(lián)系，取得“兩明確”數(shù)據(jù)，并詢問(wèn)總調(diào)管轄的小灣、金安橋電廠會(huì)減多少功率；與此同時(shí)，省調(diào)其他調(diào)度員直接電話令功果橋、阿海電廠、漫灣、大朝山等電廠快減出力，迅速將云南省內(nèi)由西向東500 kV交流斷面、省際500 kV交流斷面潮流值調(diào)減下來(lái) (“三控”中的前兩控)。因西 (北)部水電調(diào)減后，電力平衡會(huì)受影響，需要在 “兩明確”的指導(dǎo)下，增加滇東部、東北部、南部水、火電及滇西南水電出力，平衡省內(nèi)、外送 (第三“控”)所缺電力。

潮流大幅轉(zhuǎn)移后，將導(dǎo)致500 kV和平、草鋪、寶峰、七甸、紅河、硯山等變電站電壓下降20～30 kV左右，故省調(diào)調(diào)度員應(yīng)及時(shí)關(guān)注并調(diào)整上述廠站電壓，屬網(wǎng)、省兩級(jí)調(diào)度共同管轄變電站，應(yīng)及時(shí)向總調(diào)申請(qǐng)調(diào)整。

待總調(diào)明確閉鎖的楚穗直流單極能否恢復(fù)運(yùn)行后，省調(diào)調(diào)度員根據(jù)總調(diào)確定的云南外送功率曲線及小灣、金安橋電廠發(fā)電曲線，將西電東送值按最新計(jì)劃模式執(zhí)行，同時(shí)將AGC恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.4 小結(jié)

判斷出直流閉鎖故障后，省調(diào)值班調(diào)度員要在最短的時(shí)間內(nèi)將省內(nèi)、省際相關(guān)斷面潮流調(diào)減下來(lái)，以防再發(fā)生N-1故障后引發(fā)連鎖、解網(wǎng)性電網(wǎng)事故；同時(shí)要兼顧電力平衡，防止部分電廠塊減出力后導(dǎo)致頻率下降。若是發(fā)生雙極同時(shí)閉鎖且安全穩(wěn)定控制裝置拒動(dòng)或者雙極相繼故障(間隔時(shí)間大于穩(wěn)控裝置動(dòng)作時(shí)間)，5 000 MW有功幾乎全部轉(zhuǎn)移至省內(nèi)、省際交流通道，要求更快、更大幅的調(diào)減源端電廠出力，影響面更廣、更深。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，由于高壓直流通道輸送容量大，交直流互聯(lián)方式下閉鎖故障后對(duì)電網(wǎng)威脅較大，類似云南這種送端電網(wǎng)中值班調(diào)度員務(wù)必在最短時(shí)間內(nèi)將省內(nèi)、省際相關(guān)交流斷面潮流值調(diào)減至控制極限以內(nèi)，并與上級(jí)調(diào)度協(xié)調(diào)總外送值，否則相關(guān)通道再發(fā)生N-1故障跳閘，可能會(huì)引發(fā)連鎖、解網(wǎng)性電網(wǎng)事故。因此，制定直流通道閉鎖故障后的相關(guān)處置方案，有利于值班調(diào)度員快速、有效地進(jìn)行事故處理，對(duì)于電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

[1] 換流站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[2] 電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3] 發(fā)電廠電氣部分 (第四版) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[4] 中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度管理規(guī)程 [Z].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[5] 云南電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程 [Z].2009.

Discuss on Scheduling Solution of Provincial DC Transmission Channel Fault in Yunnan Power Grid

GAO Daochun，WANG Guoping
(Yunnan Power Dispatching Control Center，Kunming 650011)

Taking Yunnan power grid as an example，Analyzeing the rapid disposal scheme similar to the Yunnan power grid dispatchers should adopt when the inter provincial high voltage direct current transmission channel lock failure.It plays an important role in network security and stable operation because of conduciving to the dispatcher deal with the accident fast and effectively.

Yunnan power grid；high voltage direct current transmission；scheduling fault disposal

TM73

B

1006-7345(2014)05-0013-03

2014-06-21

高道春 (1986)，男，碩士，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電力調(diào)度運(yùn)行工作 (e-mail)748654207＠qq.com。

王國(guó)平 (1982)，男，高級(jí)工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電力調(diào)度運(yùn)行、管理方面工作 (e-mail)350928708＠qq.com。