異步聯網對云南電網穩定特性影響研究

郭洪芹

(中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051)

異步聯網對云南電網穩定特性影響研究

郭洪芹

(中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051)

分析云南電網與南方電網實施異步聯網后對云南電網穩定特性的影響，以及應對措施及建議等。

云南電網；異步聯網；穩定特性

0 前言

為分析異步聯網對云南電網穩定特性的影響，通過同步聯網和異步聯網兩種情形下的穩定特性對比分析，得出異步聯網后云南電網穩定特性的變化情況，并提出相關建議。

1 云南電網異步聯網方案

云南電網與南方主網規劃于 “十三五”初期依托永富直流受端換流站及羅平背靠背直流工程實現異步聯網。

永富直流工程[1]是云南省內直流，直流起點位于楚雄永仁換流站，落點位于文山富寧換流站，直流電壓采用500 kV，直流輸電容量為3 000 MW，計劃2016年汛前投產。富寧換流站與500 kV富寧變合建，500 kV側通過 “π”斷硯山～靖西雙回線路接入系統。永富直流建成初期，電力全送廣西電網。

羅平背靠背直流工程是通過羅馬線和羅百雙回線新建背靠背直流工程實現異步聯網。背靠背直流工程初期按2 000 MW考慮，最終規模按3 000 MW規劃。換流站的接入系統方案為：將圭山～羅平雙回線路破口開斷接入換流站，并將羅馬線、羅百雙回線從羅平變改接入換流站。工程計劃在2016年汛前投產。

永富直流和羅平背靠背直流的建成實現了云南電網與南方電網的異步聯網格局。

圖1 云南電網與南方主網異步聯網示意圖

2 異步聯網對電網穩定性影響

2.1 計算模型及邊界條件

計算模型：

1)發電機模型：采用次暫態過程E″q、E″d變化的詳細模型。

2)勵磁系統：盡可能采用實際模型和參數。

3)調速系統：盡可能采用實際模型和參數。實際的PSS模型和參數。

4)負荷模型：采用恒功率、恒電流、恒阻抗的綜合靜態負荷模型，并考慮系統頻率變化對負荷的影響，恒功率：恒電流：恒阻抗負荷比例為40%：30%：30%，頻率因子LDP為1.2%，LDQ為-2.0%。

采用的計算工具有：PSD-BPA潮流及暫態穩定計算程序，PSD-SSAP電力系統小干擾穩定性計算分析程序。

負荷、電源、網架等邊界條件采用 《云南“十三五”輸電網規劃》成果。

采用2016年豐大方式異步聯網和同步聯網兩種情形進行分析。

為使比較具有可比性，電網采用相同的負荷水平、電源開機及出力安排、網架結構 (除云南出口不同)，異步聯網下羅平背靠背安排功率為2 000 MW，永富直流安排功率為3 000 MW；同步聯網下，云南電網交流500 kV出口 (含羅平～天生橋單回、羅平～百色雙回、富寧～靖西雙回共5回500 kV線路)安排輸送功率5 000 MW。

高頻切機或低頻減載的頻率值按照2015年云南電網運行實際采用的動作值考慮，即50.6 Hz為高頻切機第一輪動作值，49.0 Hz為低頻減載動作值。

2.2 潮流分布

異步聯網方式下云南網內500 kV穿網潮流大幅減輕，如仁和～廠口線路減輕1 800 MW，紅河～硯山～富寧線減輕約2 200 MW，此外潮流減輕的還有仁和～銅都～多樂線、多樂～喜平～曲靖～羅平線、廠口～七甸線、思茅～通寶線、黃坪～大理線、墨江～惠歷～紅河線等。異步聯網方式下，較同步聯網潮流加重的線路主要有墨江～玉溪～寶峰線、紅河～寧州～七甸線等。

2.3 N-2穩定性

2016年云南電網與南網主網異步聯網方式較同步聯網方式相比，在主網交流線路發生N-2時的暫態失穩和過載問題有所減少，其中暫態失穩減少2個 (同步聯網方式下仁和～廠口N-2、大理～和平N-2暫態失穩，異步聯網下均穩定)，過載問題減少4個 (同步聯網方式下仁和～銅都N-2、銅都～多樂N-2、曲靖～羅平N-2、紅河～硯山N-2均出現熱穩問題，異步聯網下均無)。

另外，異步聯網方式下，電站送出線路N-2導致電源解列，云南電網最低頻率較同步聯網降低0.5～1.1 Hz，因此，異步聯網后，低頻減載裝置動作幾率增加，如阿海～金官換線路N-2故障，穩控切機3 200 MW后，云南電網最低頻率低于49.0 Hz，可能會導致低頻減載裝置動作。

2.4 直流閉鎖穩定性

同步聯網方式下，楚穗、普僑、金中、牛從直流單極閉鎖以及金中、牛從直流雙極閉鎖，系統均穩定，且電網最高頻率低于50.6 Hz，不會引起高頻切機。楚穗、普僑直流雙極閉鎖均會造成系統暫態失穩，穩控切機可穩定，切機后電網最高頻率低于50.6 Hz，不會引起高頻切機。

異步聯網方式下，不計直流FLC功能時，楚穗、普僑直流分別單極閉鎖時，電網頻率最高值超過50.6 Hz，會引起高頻切機動作；金中、永富、牛從直流分別單極閉鎖時，不會引起高頻切機動作。同一直流雙極閉鎖，楚穗、普僑、金中、永富、牛從直流分別雙極閉鎖，系統暫態穩定，均未造成頻率失穩，但系統最高頻率均超過50.6 Hz，會引起高頻切機動作，采取穩控相應切機后，系統最高頻率均可控制在50.6 Hz以內。

可以看出，云南與南方電網主網異步聯網后，云南電網直流閉鎖產生的暫態失穩問題轉變為功率富余產生的高頻問題[2]。

2.5 主要斷面極限

異步聯網方式下，墨江、思茅斷面 (含墨江送電極限約7 000 MW，同步聯網方式下，該斷面送電極限約5 100 MW。

異步聯網方式下，黃坪大理斷面送電極限為5 400 MW，同步聯網方式下，觀音巖電站按不開機、全開機考慮時，則黃坪大理斷面送電極限分別為5 400 MW、2 700 MW。

異步聯網方式下，仁和大理斷面送電能力為9 500 MW。同步聯網方式下，若觀音巖電站按不開機、全開機考慮時，仁和大理斷面送電極限分別為9 600 MW、8 200 MW。

2.6 動穩特性

2016年豐大同步聯網方式下，與云南電網相關的區域間振蕩模式的阻尼比均大于3.5%。云南對廣東振蕩模式，參與因子較大的云南電網機組有溪洛渡、小灣、糯扎渡、巡檢司、大朝山等機組。貴州對云南、香港、廣東振蕩模式，云南機組在該模式中的的參與因子較小，相關性較大的機組主要有溪洛渡、小灣、糯扎渡等。

2016年豐大異步聯網方式下，云南電網與南方電網區域間振蕩模式消失。

對于云南電網內部的振蕩模式，同步聯網和異步聯網兩種方式下基本一致，振蕩頻率和阻尼比變化幅度小。如滇西北～滇西南振蕩模式，同步聯網下振蕩頻率0.611 Hz、阻尼比8.20%，異步聯網下振蕩頻率0.609 Hz、阻尼比9.30%；滇東北～滇西南振蕩模式，同步聯網下振蕩頻率0.539 Hz、阻尼比20.72%，異步聯網下振蕩頻率0.577 Hz、阻尼比17.70%。

2.7 小結

1)潮流分布方面，異步聯網后云南電網內部潮流分布更趨合理及優化。

2)電網穩定性方面，異步聯網后，線路N-2產生的暫態失穩和過載問題有所減少，但由于電源出力損失或穩控切機導致的低頻減載裝置動作次數呈增加趨勢。

3)直流閉鎖穩定性方面，同步聯網方式下直流閉鎖產生的暫態失穩問題，轉變為異步聯網后功率富余引起的頻率問題 (高頻切機動作增加)。異步聯網后，直流FLC功能可有效抑制頻率問題。

4)主要送電斷面極限方面，滇西南墨江、思茅斷面異步聯網較同步聯網提高1 900 MW。滇西北仁和大理、黃坪大理斷面，若同步聯網方式下觀音巖電站按不開機考慮，則與異步聯網斷面極限基本保持一致，同步聯網方式下隨著觀音巖開機增加，滇西北斷面極限有較大程度的下降。

5)動穩特性方面，異步聯網后，云南與南網間的振蕩模式消失，而云南電網內部的振蕩模式，與同步聯網方式基本一致，振蕩頻率和阻尼比變化幅度小。

綜上，異步聯網后，云南電網的暫態功角問題有所緩解，系統穩定性主要呈現為功率過剩或功率缺額引起的頻率問題。

3 結束語

異步聯網后，云南電網的暫態功角問題有所緩解，系統穩定性主要呈現為功率過剩或功率缺額引起的頻率問題。

1)云南電網現狀的一次調頻、低頻減載、高頻切機、穩控系統的適應性及優化方案建議深入研究，以適應異步聯網后電網運行。

2)直流FLC功能對云南電網頻率抑制作用較為突出，為避免第三道防線高頻切機、低頻低壓減載裝置頻繁動作，建議異步聯網后加以合理有效運用。

[1] 李文帆，伍文城，等.觀音巖電站送出直流工程系統諧波阻抗特性研究 [J].四川電力技術，2014，37(4)：53-57，69.

[2] 王邦一，梁洪波，剡文林，等.“兩渡”直流投產對電網的影響 (下)[J].云南電力技術，2014，42(2)：20-21，24.

Impact Study on Characteristics of Yunnan Power Grid Stability with Respect to Asynchronous Interconnection

GUO Hongqin
(China Energy Engineering Group Yunnan Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Kunming 650051)

This paper focuses on the analysis of Yunnan power grid stability after the implementation of asynchronous networking Yunnan power grid and southern grid，and the countermeasures and Suggestions，etc.

Yunnan power grid；asynchronous interconnection；stable characteristics

TM74

B

1006-7345(2015)05-0012-03

2015-07-06

郭洪芹 (1982)，女，碩士，工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，從事電網規劃及設計方面研究工作(e-mail)313549873＠qq.com。