“两渡”直流投产对电网的影响 (下)

王邦一,梁洪波,剡文林,黄伟

(云南电力调度控制中心,昆明 650011)

“两渡”直流投产对电网的影响 (下)

王邦一,梁洪波,剡文林,黄伟

(云南电力调度控制中心,昆明 650011)

分析云南电网采取异步联网方式后如何对直流设备故障后快速有效进行调控、直流输电系统之间如何进行协调等问题,并提出建议措施。

“两渡”直流；云南电网；异步联网；措施

1 云南电网异步联网方案

云南电网与南网主网异步联网是解决 “两渡”直流投产后云南 “强直弱交”多直流送端电网存在问题的有效方法。异步联网方案利用部分或全部云南现有500 kV交流外送线路,建设背靠背直流。异步联网可充分利用现有交流线路,确保云南电力外送水平不降低,最大限度消纳云南盈余水电。其网络简图见下图：

图1 云南电网与南网异步联网结构

背靠背直流输电工程是指没有直流输电线路的直流输电工程,其整流和逆变通常均布置在一个站内,从而实现两个交流网络的互联。背靠背直流系统整流端和逆变端很近,不存在远距离通信延时和故障的问题,具有优良的协调控制能力。背靠背直流输电系统对实现非同步联网具有以下优点：

1)经济性好：由于没有直流输电线路,可以选择较低的直流侧电压,而较小的平波电抗值,可以省去直流滤波器,总体说来比常规换流站低15%～20%；

2)响应速度快：由于整流器和逆变器装设在同一站址,两端换流站控制系统不存在远距离通信问题,能够简化控制保护系统,比一般直流系统故障几率低,控制系统相应速度更快；

3)控制方式灵活。由于整流器和逆变器装设在同一站址,损耗小,运行中可以灵活降低直流电压、提高直流电流进行无功功率控制和交流电压控制,提高电网稳定性。此外,工程以及运行经验成熟。

2 异步联网对南方电网的影响

1)云南电网与南方电网通过背靠背直流实现异步联网后,大幅度增强了南方电网抵御多回直流闭锁故障的能力。异步联网方式下,云南送出直流闭锁后无潮流大范围转移,南网主网的暂态稳定和电压稳定水平得到大幅度提高。当云南发生两回直流单极或多级闭锁故障,即使安全稳定控制系统拒动,南方电网主网仍然能保持稳定。当云南发生概率极小的楚穗、溪洛渡和糯扎渡直流全部闭锁故障,全网机组上调出力以弥补功率缺额,并且随着受端电网规模增大,南方电网依然能够保持稳定运行。

2)异步联网后南方电网主网交流故障稳定性总体有所改善,异步联网后南方电网东西部电气距离减小,正常运行方式下系统最大功角显著减小,一定程度上提高了受端交流故障后的功角稳定性。同时,由于受端交流故障可能造成云南直流换相失败且直流功率下降。由于云南电网与南网主网异步联网后断开云南机组与主网机组的电气联系,若多回直流持续换向失败且直流功率不能及时恢复,将不会转移到交流通道,提高了交流故障引起多回直流同时换相失败后受端电网的电压稳定水平。

3)异步联网后,有效阻隔了云南电网与南网的电气联系,且在云南发生较大故障时,不会出现大规模潮流转移。因此可有效防止事故扩大大整个南网。

总体说来,实施云南电网与南网主网背靠背联网后,可以消除4回及以下直流同时单极闭锁故障、2回直流同时双极闭锁故障、单回直流双极闭锁稳控拒动等严重故障导致系统失稳的风险。

3 异步联网后对云南电网的影响

1)异步联网后提高云南电网对南网的动稳水平,异步联网后,云南-广东振荡模式消失,云南外送输电能力不再受到动稳水平约束,云南省内各区间振荡模式的频率及对应阻尼水平变化不大。

2)异步联网后可提高云南水电外送能力,且有利于多流域水电资源优化利用,异步联网后,由于直流背靠背联网,云电外送能力增强,云南水电出力的配合将更加灵活,水电资源利用率提高。

3)异步联网后云南电网稳定问题有所简化,同步联网方式下,云南电网稳定问题主要表现在单回直流或多回直流故障时,大功率潮流转移到交流网络,从而形成复杂的功角稳定、电压稳定以及频率稳定问题。需要一、二、三道防线协调配合控制,来保证系统稳定。任何一个环节出现问题,都有可能导致系统失稳。而异步联网方式下,云南电网稳定问题主要表现在直流单极闭锁后的频率稳定问题。稳定问题较为单一,易采取有针对性的措施加以预防,提高了电网运行稳定性。

4 结束语

异步联网后,云南电网存在的主要问题是直流单极闭锁后云南电网的频率稳定问题。为解决这个问题,需要做好以下三点：

1)稳控系统作为保障电网安全的第二道防线,目前采取的构架主要是针对单回直流构建的独立稳控系统,各回直流间无通讯联系,无法针对多回直流组合故障制定稳控策略。研发并构建新型安全稳定控制系统,将多回直流闭锁组合故障纳入安全稳定控制系统防御范围,是提高电网安全稳定水平的方向。然后,目前云南电网和南方电网的安全稳定控制系统已经非常复杂,再将多回直流极闭锁故障纳入其中,一方面将显著增加安全稳定系统的复杂性,另一方面也会增加稳控系统误动或拒动的概率。因此,需要专题研究新型稳控系统的可行性和关键技术。

2)高周切机措施属于保障电网安全的第三道防线,目前云南电网已经建立起了完备的、滚动更新的高周切机防线。异步联网后,多回直流故障将会导致云南电网出现严重的高周问题,如何在直流故障后采取合适的高周切机措施,同时要协调稳控系统动作策略,将是异步联网能否顺利实施的又一关键技术。

3)完善多直流协调控制的功率紧急提升功能,直流系统中的直流传输功率具有快速调节和短时过载能力,可以根据稳定分析结果,由事件或某种信号触发,按照策略表或预案迅速改变直流系统的输电功率。利用直流功率紧急控制功能可以有效抵御故障扰动带来的频率稳定问题。异步联网方式下,当发生云南电网单回或多回直流故障时,若通过多直流协调控制系统快速提高云南电网其它直流的功率送出,将有效提高云南电网频率稳定性能。

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Impact Analysis and Recommended Measures on Commissioning of“Liang Du”HVDC Project in Yunnan Power Grid-Part2：Asynchronous Interconnected Solution

WANG Bangyi,LIANG Hongbo,YAN Wenlin,HUANG Wei

(Yunnan Power Dispatching Center,Kunming 650011)

This paper focuses on the analysis of the rapid and effective control and adjust measures after HVDC system fault,the coordination of multi-HVDC with operation mode that Yunnan power grid asynchronous interconnect with China Southern power grid. Finally,recommendations and measures are implemented.

“Liang Du”HVDC project；Yunnan power grid；Asynchronous interconnection；Measures

TM73

B

1006-7345(2014)02-0020-02

2013-09-30

王邦一 (1980),男,工程师,云南电力调度控制中心,主要从事云南电网运行策划工作 (e-mail)18993361@qq.com。

梁洪波 (1976),男,工程师,云南电力调度控制中心,主要从事云南电网运行策划工作 (e-mail)51xy@163.com。

剡文林 (1981),男,工程师,云南电力调度控制中心,主要从事云南电网运行策划工作 (e-mail)398184237@qq.com。