2014—2015年山西南网安全稳定计算分析与研究

杨尉薇，郑惠萍，薛敏

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

2014—2015年山西南网安全稳定计算分析与研究

杨尉薇，郑惠萍，薛敏

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

结合山西电网实际运行和规划，对山西南部电网2014—2015年各种方式下的线路潮流、主变压器潮流、N-1静态稳定校核、暂态稳定等电网安全稳定问题进行计算、分析和探讨。

电网；潮流；静态稳定；暂态稳定

0 引言

随着特高压扩建工程的顺利投运，特高压送电功率进一步提高、风电等新能源继续保持常规快速发展趋势，电源规模持续扩大，山西南部电网结构也随之不断变化。为全面分析山西南部电网安全稳定运行水平和运行绩效[1]，统筹协调电网规划与电网运行的有效衔接，结合电源和电网发展实际，切实提高山西南部电网运行控制能力，对山西南部电网2014—2015年的目标网架进行详细仿真计算分析和研究。

1 山西南部电网概况

截至2011年底，山西电网从北到南已形成覆盖全省的500 kV为主干的全省电力网络。山西省电网按照220 kV供电分片划分，可分为大同、忻朔、中部、南部四大供电区，其中南部电网包括临汾市、运城市、长治市、晋城市电网。山西南网总装机容量11 586MW，变电容量26 883MVA，最大用电负荷9 697MW。

山西南网预计2014年总装机容量14 470MW，变电容量34 143MVA。其中，预计投产火电机组5台，容量1 500MW，全部接入220 kV系统；新建220 kV系统变电站5座，容量1 800MVA。中南铁路牵引站6座。预计最大负荷可达到12 600MW。

南部电网2015年预计总装机容量14 920MW，变电容量37 403MVA。其中，预计投产火电机组2台，容量650MW，全部接入220 kV系统；新建500 kV变电站1座，容量2 000MVA；新建220 kV系统变电站3座，容量1080MVA，扩建1座，新增容量120MVA。合计新增220 kV及以上系统变电站容量3 200MVA。预计最大负荷可达到13 730MW。

2014—2015年南部电网新建电厂投运使南网各站点220 kV短路水平有不同程度的提高，晋南电网与晋东南电网实施解环方案。

2 计算网络及运行方式

2.1 计算网络

以2014、2015年作为研究水平年，研究对象为山西南部地区220 kV及其以上电压等级电网。

2.2 运行方式

山西南网考虑大负荷运行方式，500kV、220 kV采用全接线方式。由于侯马热电、安峪热电和长治欣隆电厂的投运导致部分站点220 kV短路电流达到或接近其开关额定遮断电流，采取晋南电网与晋东南电网解环方案，即断开霍州—沁源、永乐—东鸣双回、翼城南—芹池四回220 kV线路。

2015年，500 kV运城东站投产，晋南电网形成以运稷山、运城、运城东、临汾、霍州5座变电站为核心的500 kV环网，使得晋南电网运城、临汾、稷山主变负载重的问题得以缓解，提高了该区域的安全稳定水平和供电可靠性，维持2014年解环方案不变。

3 2014年典型方式下分析计算

3.1 潮流计算及分析

南部电网2014年冬季网供用电最大为12600MW，500 kV侧装机风陵渡1 200MW、辛置1 200MW、漳山二期1 200 MW、兆光二期1 200 MW，合计4 800MW。220 kV侧装机容量为9 670MW。

3.1.1 500kV系统潮流计算分析

3.1.1.1 线路潮流运行情况

山西主干通道均为北电南送状态，中部电网送南部电网6 181MW。

山西南部电网2014年正常大方式中，在正常停机方式下，南部电网500 kV线路单线超过1 000MW的线路有榆晋双、吕晋线、霍临双、榆久双、长久三回。其中榆久双潮流最大为2×1 348MW。

3.1.1.2 主变压器（以下简称“主变”）运行情况

山西南部电网在2014年正常停机方式下，霍州、运城、临汾站主变负载率超过65%，霍州主变负载最大为1 105MW，负载率73.7%，运城主变负载最大为1 062.9MW，负载率70.9%，稷山站主变负载率接近50%，其余500 kV变电站负载较轻。

正常运行方式下，风陵渡、河津停1台机，关铝全停，运城站主变下载1 063MW，在主变N-l时，主变过载24.3%，运城地区需至少限负荷350MW或运城主变下载控制在970MW以内。

正常运行方式下，临汾地区河西、汾泽、侯马热电各停1台机，霍州主变负载较重，下载1 105MW，在霍州主变N-l时，主变过载8.4%，临汾地区需限负荷186MW或控制开机使霍州主变下载控制在1 019 MW以内；临汾主变N-l时，主变满载。

3.1.2 220kV系统潮流计算分析

南部电网机组正常方式下，南部地区均匀停机4 240MW，停机比例约29.3%。

冬季高峰负荷方式下，需从500 kV系统下载约5 595MW电力，其中晋城双变下载653.3MW、海会下载600.8MW、久安双变下载449.8MW，运城双变下载1 032.2MW、稷山双变下载882.0MW、临汾双变下载921.2MW、霍州双变下载1055.7MW。南部电网在正常方式下基本满足大负荷供电要求。

除电厂送出线路外，220 kV重载联络线有稷闻双2×245.0 MW、新紫线228.4 MW、海曲线224.9MW、城化线290.2MW、荫堡线226.7MW，其余线路潮流均在200 MW以下，南部电网潮流分布和电压水平基本合理。潮流超过200MW的220 kV线路均满足N-l运行要求。

3.1.2.1 长治地区全开机和长治晋城送电通道分析

长治电网与晋城电网通过苏店—神农、苏店—秦川、大堡头—晋城三回线联络。长治地区机组全开满发方式下，220 kV线路均满足N-l运行要求。

3.1.2.2 城丹双分析

兴安电厂的开机方式和天脊—晋丰的运行方式对晋城—丹河通道潮流影响较大，故进行不同开机方式和不同运行方式下潮流分析，在兴安电厂开1台机时，天化线开环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为431.4 MW，线路过载（过载率13.52%），因此，维持天化线线路合环运行。

兴安全停机，天化线合环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流为418.5MW，线路过载（过载率10.32%）；天化线开环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为542.6MW，线路严重过载（过载率42.79%），不满足N-l要求。

建议尽早更换城丹双回线，在城丹双线更换前，天化线合环运行。

3.1.2.3 临汾北部全开机，220 kV重载线路分析

临汾北部全开机，运城关铝、河津、蒲光、风陵渡各停1台机的方式下，500 kV运城双变下载1 149.3MW、稷山双变下载851.8MW。

南部电网潮流较重的线路有：稷闻双、刘古线、洪寺线、新紫线、汾闻线。经过计算，超过200MW的220 kV线路满足N-l要求。

3.2 电网稳定水平

2014年，南部电网机组停机4 540MW，其中500 kV系统风陵渡、漳山二期、兆光二期各停1台600MW机组，停机容量1 800MW；220 kV系统河津、王家岭、关铝、兴安、河西、岚水、漳泽、临汾、侯热电厂各停1台机组，晋田、永济、中电明秀电厂机组全停，停机容量2 740MW。

正常方式下，南部500 kV受电断面晋霍双、榆久双、久潞双、吕霍线、吕稷线潮流总和为8 219MW。南部电网500 kV潮流较重的线路有霍临双2 410.6MW、长久三回3×1 712.8MW。

2014年冬季，南部电网电磁暂态稳定水平较高，南部500 kV线路发生N-l、N-2故障，均可保持系统稳定运行且有一定裕度。500 kV变电站发生主变N-l、N-2故障不会造成系统稳定破坏。

正常方式下，榆久双N-l不满足热稳要求，榆久双N-l，另一回线潮流2 843.08MW，线路过载，转移比62.18%，需调整南部开机方式，控制榆久双回线潮流在3 200MW以内。

4 2015年典型方式下分析计算

4.1 潮流计算及分析

南部电网2015年冬季网供用电最大为13 730MW，500 kV侧装机风陵渡1 200MW、辛置1 200MW、漳山二期1 200 MW、兆光二期1 200 MW，合计4 800MW。220 kV侧装机容量为10 120MW。

4.1.1 500kV系统潮流计算分析

4.1.1.1 线路潮流运行情况

山西南部电网2015年正常大方式中，在南部电网正常停机方式下，500kV线路单线超过1 000MW的线路有榆晋双、吕稷线、晋榆双、霍临双、榆久双、长久三回，榆久双潮流最大为2×1 515.0MW，榆晋双潮流2×1 338.1MW。

4.1.1.2 主变运行情况

山西南部电网在2015年正常停机方式下，霍州、运城、晋城、临汾站主变负载率超过50%，霍州主变负载1 183.8 MW，负载率78.9%，其余500 kV变电站主变负载较轻。正常运行方式下，临汾地区河西、汾泽各停1台机，霍州主变负载较重，下载1 183.8MW，在霍州主变N-l时，另一台主变下载潮流853.2MW，主变过载15.0%，因此临汾地区需限负荷340MW或控制开机使霍州主变下载控制在1 030MW以内。

4.1.2 220kV系统潮流计算分析

南部电网机组正常方式下，南部地区均匀停机4 590MW。2015年南部维持2014年接环方案不变，冬季高峰负荷方式下，需从500 kV系统下载约6 072.4 MW电力，其中晋城双变下载896.4 MW、海会下载830.5MW、久安双变下载689.0MW，运城双变下载885.3MW、稷山双变下载776.3MW、临汾双变下载812.0MW、霍州双变下载1184.0MW。南部电网在正常方式下基本满足大负荷供电要求。

除电厂送出线路外，220 kV重载联络线有城丹双、新紫线、海曲线、城化线、天化线，其余线路潮流均在200MW以下，南部电网潮流潮流分布和电压水平基本合理。经计算，潮流超过200MW的220 kV线路满足N-l运行要求。

4.1.2.1 长治地区全开机，长治—晋城送电通道分析

长治电网与晋城电网通过苏店—神农、苏店—秦川、大堡头—晋城三回线联络，荫秦线潮流最大为238.4 MW，长治地区机组全开满发方式下，220 kV线路均满足N-l运行要求。

4.1.2.2 城丹双分析

兴安电厂的开机方式和天脊—晋丰的运行方式对晋城—丹河通道潮流影响较大，故进行不同开机方式和不同运行方式下潮流分析。兴安开1台机时，天化线开环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为518.1 MW，线路严重过载（过载率36.34%），不满足N-l要求；天化线合环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流435.2MW，线路过载（过载率14.53%）。

兴安全停机，天化线合环方式下，城化线潮流为383.8MW，线路满载；城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流为503.0MW，线路过载（过载率32.37%）；天化线开环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为630.0 MW，线路严重过载（过载率65.79%），不满足N-l要求，所以建议更换城丹双回线。

兴安全停机，天化线合环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流为503.0MW，线路过载（过载率32.37%），转移比31.33%，需控制城化线潮流在289.35MW以内；天化线开环方式下，城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为630.0 MW，线路严重过载（过载率65.79%），转移比66.67%，需控制城丹双回线潮流在455.99MW以内。

建议更换城丹双回线（LGJ-2×240），在城丹双回线更换前，兴安电厂停机时，控制城丹双回线潮流在455MW以内。

4.1.2.3 临汾北部全开机，220 kV重载线路分析

临汾北部全开机，运城关铝、河津、蒲光、风陵渡各停1台机的方式下，500 kV运城双变下载860.9MW、稷山双变下载703.8MW。

南部电网潮流较重的线路有：新紫线228.3MW，洪寺线263.8MW。经计算，220 kV重载线路均满足N-l要求。

4.2 电网稳定水平

2015年，南部电网机组停机3 825MW，其中500 kV系统风陵渡、漳山二期、兆光二期各停1台600MW机组，停机容量1 800MW；220 kV系统河津、关铝、兴安、河西、岚水、漳泽、临汾、余吾电厂各停1台机组，晋田、永济、中电明秀电厂机组全停，停机容量2 025MW。

正常方式下，南部500 kV受电断面晋霍双、榆久双、久潞双、吕霍线、吕稷线潮流总和为8 259MW。南部电网500 kV潮流较重的线路有：霍临双724.2MW、长久三回3×1 716.9MW。南部电网500 kV主变下载潮流：晋城双变下载723.3 MW、海会下载761.5 MW、久安双变下载519.0MW，运城双变下载851.4MW、稷山双变下载717.4MW、临汾双变下载619.8MW、霍州双变下载1 158.3MW。

2015年冬季，南部电网电磁暂态稳定水平较高，南部500 kV线路发生N-l、N-2故障，均可保持系统稳定运行且有一定裕度。500 kV变电站发生主变N-l、N-2故障不会造成系统稳定破坏；500 kV霍州主变N-l，另一台主变845.2MW，主变过载；其他500 kV主变N-l不会过载。

正常方式下，榆久双N-l不满足热稳要求，榆久双N-l，另一回线潮流2 940.00MW，线路过载，转移比62.54%，需调整南部开机方式，控制榆久双回线潮流在3 199MW以内。

5 结论与建议

通过以上分析与研究，提出以下建议。

5.1 城丹双N-l过载问题

兴安电厂开机1台，天化线合环方式下，2014年城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流为355MW，线路重载，2015年城丹Ⅱ线N-l，城化线潮流为435MW，线路过载（过载率15%）。天化线开环方式下，2014年城丹Ⅱ线N-l，城丹Ⅰ线潮流为431MW，线路过载（过载率14%），2015年线路过载更加严重（过载率36%）。

兴安电厂全停时，天化线不论合环或开环方式，城丹双N-l，运行线路都存在过载问题。

建议尽早更换城丹I线为碳纤维导线，更换后安排天化线开环运行。

5.2 霍州主变N-l过载问题

2014年正常运行方式下，随着临汾北部电网负荷的逐步增长，在兆光、河西、汾泽电厂各停1台机情况下，霍州主变下载1 199MW，主变N-l过载18%。霍州主变检修方式下，需限制临汾北部地区负荷约400MW。

2015年，霍州主变负载进一步加重。霍州主变检修方式下，若兆光、河西、汾泽电厂各停1台机，需限制临汾北部地区负荷约650MW。霍州主变检修方式下，需合理安排临汾北部机组。建议开展临汾北部第二座500 kV变电站的前期研究工作。

5.3 运城主变N-l过载问题

2014年正常运行方式下，风陵渡全开、蒲光停1台机、关铝全停，运城站主变下载1 278MW，主变N-l、另一台主变过载40%，运城地区需至少限负荷600MW。2015年运城东投运后，运城主变过载问题解决。

5.4 榆久双N-l故障系统稳定性问题

2014年，正常方式下，榆久双N-l不满足热稳要求，榆久双N-l，另一回线潮流2 843.08MW，线路过载，转移比62.18%；2015年，正常方式下，榆久双N-l不满足热稳要求，榆久双N-l，另一回线潮流2 940.00MW，线路过载，转移比62.54%，需调整南部开机方式，控制榆久双回线潮流在3 199MW以内。

［1］续建国，张永春，楼鸿祥，等.2010—2020年山西电网主结构规划探讨［J］.山西电力，2008（4）：01-04.

Analysis and Research on the Calculation of Southern Shanxi Power Grid Security and Stability in 2014—2015

YANGW ei-wei，ZHENG Hui-ping，XUE M in
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Combining the actual operation and planning of Shanxi Power Grid，the paper calculates，analyzes and discusses the security and stability of power grid of southern Shanxi Power Grid in 2014—2015，including power flow of transmission lines and main transformer，N-1 static stability checkingand transientstability in variousways.

powergrid；power flow；static stability；transientstability

TM744+.4

A

1671-0320（2014）01-0006-04

2013-08-10，

2013-11-19

杨尉薇（1985-），女，山西运城人，2010年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事电力系统分析工作；

郑惠萍（1972-），女，湖北当阳人，1993年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电力系统分析工作；

薛敏（1985-），男，山西运城人，2010年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事电力系统分析工作。