江苏低频低压减载与负荷联切协调配置研究

周 磊 ，周 霞 ，2，罗凯明 ，李 威 ，2，李 琳 ，罗剑波

(1.国网电力科学研究院，江苏 南京 210003；2.中国电力科学研究院南京分院，江苏 南京 21003；3.江苏电力调度通信中心，江苏 南京 210024)

低频减负荷（UFLS）、低压减负荷（UVLS）作为电网安全稳定第三道防线，是防止电力系统尤其是受端系统在遭受极其严重故障后导致稳定破坏、发生大面积停电事故的重要技术手段[1，2]。江苏电网分层分区运行以来[3]，随着电网的不断发展，各分区电网也发生了较大变化，某些分区的功率缺额较大，如果孤立运行，可能会在频率崩溃的同时发生电压崩溃，甚至电压崩溃快于频率崩溃[4，5]。

针对上述情况，若低频低压减负荷方案中的动作延时过长，则不能及时动作切除负荷，并且在频率或电压急速下降时，可能会导致该地区的低频低压减负荷装置闭锁而无法及时动作。鉴于上述原因，对于该类功率缺额较大的孤网地区，建议配置低频低压减负荷方案的同时增设负荷联切方案来解决[6]。本文以江苏武南分区为例，在考虑低频低压减负荷与负荷联切相互协调配合的基础上，优化了原有低频低压减负荷装置的定值和配置方案，并提出低频低压减负荷装置与负荷联切装置相互协调的配置方案。

1 武南分区简介及低频低压减载方案

江苏武南分区的局部电网结构如图1所示。武南分区内部电厂较少，分区主要通过武南主变受电为主。以武南分区2011年夏季高峰方式（受电功率占总负荷的比例最大）为例校核该孤网系统频率及电压安全,该典型方式下武南分区总负荷约为1771 MW，地区受电总有功1195 MW。武南分区原有的低压、低频减负荷配置方案分别如表1和表2所示。2011年夏季高峰方式武南分区孤网后，考虑常规的低频低压减负荷配置方案[7-11]，系统不能保持安全稳定运行，系统电压崩溃，如图2所示。

图1 2011年武南分区电网结构示意图

表1 武南分区低频减负荷配置原始方案

表2 武南分区低压减负荷配置原始方案

从电压响应曲线上看，电压崩溃时间极短，电压下降快于频率下降，原有的低频减负荷方案延时过长，不能在功率缺额较大的情况下及时动作；并且电压和频率下降过快，使du/dt和df/dt的数值很大，可能会导致低频低压减负荷装置的电压和频率变化率闭锁。所以必须安装负荷联切装置，当频率电压迅速下降时，达到及时动作切除负荷的目的；并且负荷联切装置可以检测断面潮流，根据不同的运行方式，而采取不同的切负荷措施。

图2 2011年夏高方式武南孤网后母线电压响应曲线

在建议安装负荷联切装置的基础上，仍建议在该地区配置低频低压减负荷装置，其原因为：

（1）当江苏电网出现低频时，需要各地区均配置低频减负荷来保证系统的频率安全，武南分区作为全网的一部分，有义务分担一部分切负荷量；

（2）当孤网系统内功率缺额较少时，可不需要通过负荷联切装置联切负荷，此时的功率缺额，可由低频减负荷装置通过切除负荷来平衡；

（3）实际配置时，武南分区的低频低压减负荷装置和负荷联切装置可作用于同样的切负荷对象，采用同一面控制柜便可实施，不会带来额外的经济负担。

2 武南低频低压减载与负荷联切协调配置

2.1 武南分区低压减负荷定值的优化

从表1和表2中可见，武南分区已有的低频低压配置方案，与目前全国大多数电网中一般推荐的常规配置基本相同。而由前面的分析可知，孤网后系统电压崩溃时间一般都较短，因此，建议对武南分区低压减负荷启动延时进行改进。推荐武南分区的低压减负荷方案如表3所示。

表3 武南分区低压减负荷配置优化方案

2.2 负荷联切装置与低频低压减载的协调配置方案

武南分区的负荷联切装置布置在该地区的500kV变电站内，采集该站所有500kV进线的电气量，检测所有主变总的下网潮流。装置程序内部设有“切负荷门槛定值Pmk”，便于根据不同的潮流断面而采取不同的切负荷措施。

负荷联切装置的启动条件为：该变电站500kV线路均断开。动作条件是当该变电站所有主变总的下网潮流小于“切负荷门槛定值Pmk”时，负荷联切装置不动作，功率缺额由当地的低频减负荷来平衡；当该潮流大于“切负荷门槛定值Pmk”时，负荷联切装置动作，根据整定的“组态定值”来切除特定的线路，来达到切除一定量负荷的目的。

在小负荷方式下，可能出现的低频和低压问题相对较轻，不考虑负荷联切装置，当3台主变下网功率为710 MW时，武南分区孤网后，按照调整后的低频低压减负荷方案，低压减载装置动作2轮，低频减载装置动作6轮，共切除负荷672 MW，相应的频率响应曲线如图3所示。孤网系统最低频率46.6 Hz，稳态频率49.85 Hz，孤网系统频率可以保持安全稳定。所以该地区负荷联切装置的“切负荷的动作门槛值Pmk”可设为710 MW，当主变的下网潮流小于该定值时，负荷联切装置不动作，仅按照优化调整后的低频低压减负荷方案切除指定量的负荷即可。

图3 武南孤网系统的频率响应曲线

在夏季高峰方式下，假定武南分区的内部戚墅堰电厂停开398 MW机组一台，另一台机组发电300 MW，此刻的武南主变下网功率为1494 MW＋j125 Mvar，该地区孤网后的功率缺额将达到最大。需考虑负荷联切装置和低频低压减负荷装置共同动作，才可保证孤网系统的频率安全。

在此方式下，发生孤网故障后，负荷联切装置于0.2 s先切除该地区613 MW负荷，低频减负荷装置再动作6轮，低压减负荷装置动作2轮，共切除负荷941 MW，孤网系统最低频率47.1 Hz，稳态频率50.12 Hz，系统的频率响应曲线如图4所示，满足了安全稳定要求。

3 结束语

本文根据江苏武南分区的仿真计算分析，优化了原有低频低压减负荷装置的定值和配置方案，并提出了低频低压减负荷装置与负荷联切装置相互协调的配置方案。利用负荷联切装置检测潮流断面的功能，根据不同的运行方式采取对应的切负荷措施，与低频低压减负荷装置协调配合，提高了江苏电网安全稳定运行和供电的可靠性，减少了大停电事故发生的机率。

图4 武南孤网系统频率响应曲线

[1]DL 755—2001，电力系统安全稳定导则[S].

[2]DL/T 723—2000，电力系统安全稳定控制技术导则[S].

[3]陆圣芝，胡 伟，罗建裕.江苏电网分层分区研究[J].江苏电机工程，2006，25(3)：11-13.

[4]王梅义，吴竞昌，蒙定中.大电网系统技术[M].北京：中国电力出版社，1995.

[5]候玉强，鳌 雄，顾 林.传统减负荷判据在互联电网中的适应性研究[J].电网与清洁能源，2009，25(1)：12-16.

[6]DL/T 428—1991，电力系统自动低频减负荷技术规定[S].

[7]秦明亮，杨秀朝.减少低频减载方案过切的措施研究[J].电网技术，2002， 26(3)：83-86.

[8]徐泰山，李碧君，鲍颜红，等.考虑暂态安全性的低频低压减载量的全局优化[J].电力系统自动化，2003，27(22)：12-15.

[9]熊小伏，周永忠，周家启.计及负荷频率特性的低频减载方案研究[J].中国电机工程学报，2005，25(19)：48-51.

[10]邢国华，乔卫东.低压减载方案研究综述[J].华东电力，2005，33(12)：36-50.

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