一種新型的變電站供電安全性評估方法的研究

唐 能，肖 康

(國網湖北省電力公司襄陽供電公司經濟技術研究所，湖北 襄陽 441002)

0 引言

在電網規劃領域，通常采用“N-1安全供電準則”作為評估配電網供電安全的標準。“N-1安全供電準則”是指在正常運行方式下，電力系統中任意一元件(如線路、發電機、變壓器等)無故障或因故障斷開后，電力系統應能保持穩定運行和正常供電，其他元件不過負荷，電壓和頻率均在允許范圍內。由于“N-1安全供電準則”并未考慮故障損失負荷的大小對系統的影響，存在一定的片面性，不利于電網規劃的科學決策，因此根據國家電網公司發布的《配電網規劃設計技術導則》中對供電安全標準的定義，提出了一種全新的供電安全性評估方法。

1 配電網供電安全標準

《配電網規劃設計技術導則》對供電安全標準規定了不同電壓等級配電網單一元件故障停運后允許損失負荷的大小及恢復供電的時間。配電網供電安全標準的一般原則為：接入的負荷規模越大、停電損失越大，其供電可靠性要求越高、恢復供電時間要求越短。

根據組負荷規模的大小，配電網的供電安全水平可分為3級，如表1所示。根據供電區域的供電重要程度，供電分區的供電安全水平目標分為6類，如表2所示。

表1 配電網的供電安全水平

2 供電安全性評估步驟

采用配電網供電安全性評估方法對變電站進行供電安全性評估，分為以下4個步驟：

表2 供電分區的供電安全水平目標

(1) 計算變電站“N-1”容量；

(2) 根據供電安全標準計算變電站供電能力；

(3) 根據實際負荷計算變電站缺供電力；

(4) 根據實際負荷計算變電站供電裕度。

3 實例分析

下面以圖1的變電站為例進行評估步驟和算例說明。

圖1 安全性評估變電站示意

如圖1所示，被評估的110 kV變電站位于B類供區，有2臺主變，容量構成為(50+40)MVA，主變的電壓變比均為110/10 kV；電源進線2條，為單鏈結構，進線1型號為LGJ-240/30，進線2型號為LGJ-300/25。變電站高壓側一次主接線為內橋接線，低壓側主接線為單母分段，母聯開關狀態為常開。典型日變電站最大負荷時刻，1號主變負荷為40 MW，2號主變負荷為23 MW，下級電網可轉供負荷為30 MW。

3.1 計算變電站“N-1”容量

首先計算主變“N-1”容量，再計算進線“N-1”容量，取2者較小值作為變電站“N-1”容量。

(1) 主變“N-1”容量SCN-1，S。不考慮主變過載能力，最大容量主變停運后變電站所供的最大負荷為變電站“N-1”容量SCN-1。

算例：扣除最大主變容量50 MVA，剩余的變電容量之和為40 MVA，因此主變“N-1”容量為40×0.95(功率因數)=38 MW。

(2) 進線“N-1”容量SCN-1，L。扣除變電站供電能力最大的進線后，剩余進線的供電能力之和。

算例：根據調度提供的安全電流值，LGJ-240/30的安全電流為610 A，LGJ-300/25的安全電流為700 A；則LGJ-240/30的最大供電能力為116 MW，LGJ-300/25的最大供電能力為133 MW。扣除最大進線供電能力133 MW，剩余的進線的供電能力之和為116 MW，因此進線“N-1”容量為116 MW。

(3) 變電站“N-1”容量SCN-1。變電站“N-1”容量為該變電站主變“N-1”容量和進線“N-1”容量的最小值。計算公式為：

算例：主變“N-1”容量相對進線“N-1”容量較小，因此變電站“N-1”容量等于主變“N-1”容量，即38 MW。

3.2 計算變電站供電能力

首先計算變電站“N-1”后15 m in內的供電能力，再計算3 h內的供電能力，取2者的較小值作為變電站的供電能力。

(1) 15 m in內變電站供電能力SC1。15 m in內允許損失負荷PS：A+和A類是0，B和C類是max(12，組負荷/3)，D類允許全部損失。

15 m in內變電站的供電能力為變電站“N-1”容量與15 m in內允許損失負荷之和。計算公式為：

算例：該變電站組負荷為63 MW，位于B類供區；則15 m in內允許損失負荷為63/3=21 MW。15 m in內變電站供電能力為38+21=59 MW。

(2) 3 h內變電站供電能力SC2。下級電網轉供能力PZ：∑m in(有站間聯絡的線路負荷，其對側聯絡線路裕度)。

通常情況下，3 h內通過人工倒合閘操作能夠完成下級電網的重構。因此，下級電網轉供能在3 h內完成。3 h后，A+，A，B，C，D供區內的變電站均不允許損失負荷。3 h內變電站供電能力為變電站“N-1”容量與下級電網轉供能力之和。計算公式為：

算例：3 h內變電站供電能力為38+30=68 MW。

(3) 變電站供電能力SC。變電站供電能力取該變電站15 m in內變電站供電能力和3h內變電站供電能力的最小值。計算公式為：

算例：15 m in內變電站供電能力相對3 h內變電站供電能力較小，因此變電站供電能力等于15 m in內變電站供電能力，即59 MW。

3.3 計算變電站缺供電力

變電站缺供電力=運行負荷－供電能力。計算公式為：

算例：該變電站缺供電力為63-59=4?MW。

3.4 計算變電站供電裕度

變電站供電裕度=供電能力－運行負荷。計算公式為：

算例：該變電站的供電裕度為59-63=-4?MW，已經沒有供電裕度。

4 結論

通過上述分析可知，該變電站在“N-1”條件下，保留有38?MW的供電容量，變電站供電能力為59?MW，供電裕度為-4?MW，已經沒有供電裕度。

根據以上結論，建議該變電站應盡快安排增容擴建項目，主變容量增加值應不小于4?MVA。根據市場中已有的主變容量選型，建議將其中的40?MVA主變更換為50?MVA。完成上述項目后，經計算可知，該變電站在“N-1”條件下，保留有47.5?MW的供電容量，變電站供電能力63?MW，供電裕度為5.5?MW，可以滿足供電安全要求。

該評估方法能夠通過定量分析，準確清晰地找出變電站運行中存在的供電安全性風險，給出明確的解決方案，對電網規劃有一定的指導意義，較之“N-1安全供電準則”實用性更高。