基于水电消纳的输电断面潮流自动控制技术研究

陈汝昌，何金定，侯有韬，王国平，赵川，王珍意

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

基于水电消纳的输电断面潮流自动控制技术研究

陈汝昌，何金定，侯有韬，王国平，赵川，王珍意

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

阐述了云南电网滇西水电消纳的难点，分析了基于水电消纳的输电断面自动控制技术的研究与应用，结合德宏地区电网的网架结构，开发应用了德宏地区受阻断面的自动控制技术，并在电网实际运行调控中取得了良好的效果，提升了电网运行的安全性和经济性。

云南电网；水电消纳；输电断面潮流；自动控制；

0 前言

云南省大量水电集中于滇西地区，由于水电资源的持续开发利用，且绝大多数属于径流式水电，在汛期送出需求不断增加，受电网稳定限制，滇西地区汛期水电送出受阻形势严峻，虽送出通道已压极限运行，但仍不能满足需求，同时使得电网安全稳定运行的压力增大[1-2]。如何在保障电网安全稳定的前提下，最大程度地利用受阻地区的水电，是云南省调面临的一个重大挑战。

受地方用电负荷及来水波动导致出力变化等因素影响，受阻地区的送出断面潮流也会不断波动，进一步加大了调度调控的难度。传统方式下，在保证电网安全稳定的前提下，为了充分利用通道送电能力，需根据地区内负荷走势、水电出力的波动情况，通过调度电话下令调整、修改AGC指令等方式，频繁增减区域内电厂出力，以实现通道的充分利用。因此，每年汛期，云南省调的系统潮流监视、调整工作量极大，占用了调度员大量的时间和精力，不利于整个云南电网的安全稳定运行。随着云南电网规模的不断扩大，这种通过不断增加人力投入的传统调控方式的提升空间已经十分有限，已不能满足电网发展的需要，更不符合精益化调度的要求，亟需进行调整改变。

1 断面自动控制技术研究

1.1 技术创新性及技术难点

传统自动发电控制 (AGC)功能在对控制区进行发电控制时，通常只考虑系统频率和本控制区与其它控制区之间的联络线交换功率两个控制目标，不能对控制区内部的稳定断面潮流进行控制。随着电网规模的日益扩大，电网实际运行方式越来越复杂，对控制区内部的稳定断面潮流进行合理控制是电网安全运行的重要保证。同时，对电网中电源与负荷分布不平衡的部分地区，如何最大限度地发挥地区联络线断面的传输能力，同时又能满足地区联络线断面的安全约束也是电网控制的新要求。

以往对稳定断面的控制通常采用的方法是将AGC与安全约束调度 (SCD)相结合，构成闭环控制系统，实现稳定断面的预防和校正控制。这种方法可以有效地控制稳定断面不超过限值，但由于它不能进行稳定断面下限控制，因而不能将稳定断面潮流保持在限值附近，从而最大限度地发挥稳定断面的传输能力；而且它依赖于状态估计和安全约束调度的结果，当状态估计或者安全约束调度不收敛时，无法对稳定断面潮流进行有效的控制[3-4]。

针对控制区内部稳定断面潮流控制问题，断面自动控制技术突破常规，首次在国内省级电网监控系统中实现了水电送出受阻断面的自动控制，将省调AGC系统中原来的单一控制区划分为多个控制区，包括一个主控制区和多个子控制区，每个控制区均包含多个AGC电厂和机组；主控制区的控制目标为频率和联络线偏差控制，子控制区的控制目标为本子控制区与其它控制区之间的联络线断面潮流；AGC电厂可根据网络拓扑的变化实现在不同控制区之间的切换，以适应电网运行方式的变化。

1.2 技术实现思路

对目标控制的稳定断面自动控制不仅包括上限控制 (上限值设定应低于断面稳定极限，以留有负荷波动空间)，而且还包括下限控制。上限控制的目的是为了确保稳定断面的潮流不超过断面限值，下限控制的目的是为了让稳定断面尽可能输送较多的电力，以最大利用其输电能力，即：psmin＜ps＜psmax，这里ps，为稳定断面的实际潮流，psmax为稳定断面的控制目标上限，psmin为稳定断面的控制目标下限。当断面潮流达到上限时，说明断面存在越限的风险，则自动调减区域内承担自动调节任务的机组出力；当断面潮流达到下限时，说明断面还有输送能力未充分利用，则自动增加区域内承担自动调节任务的机组出力，最终保证断面实际潮流始终运行于控制目标的上下限之间。

1.3 选定试点

德宏地区电源装机达3 734 MW，近两年汛期全社会用电负荷最高为900 MW左右，平衡地区用电负荷后，其余富余电力需通过500 kV德博双回线外送。但500 kV德博双回线送电能力仅为1 875 MW，因此，汛期窝电情况比较突出。

综合德宏地区外送通道单一、受阻情况严重及中调管辖电厂均具备AGC功能的特点，选定德宏地区作为断面自动控制技术建设试点。根据受阻地区电厂的来水情况及机组工况，选定1至2个电厂投入AGC自动调节模式，其余电厂可按照发电计划接带负荷，就可以实现对受阻最为严重的500 kV德宏双主变和220 kV德盈三回线断面的自动监视控制。

2 断面自动控制技术运行成果

2.1 电网安全稳定运行更有保障

传统方式下，需对500 kV德宏变主变潮流不间断的进行监视和调整，而且为了降低断面越限的风险，必须预留一定的负荷波动空间裕度。但因德宏地区工业硅用电负荷占全社会用电负荷比例接近八成，硅厂停炉造成负荷波动最高可达60 MW，虽然已对硅厂负荷启停进行了严格管理，并据此提前调减电厂出力，但硅厂内设备异常等原因导致临时降负荷的情况仍时有发生，由此导致500 kV德宏变主变潮流不可避免的出现短时越限。

对500 kV德宏变双主变断面越限情况统计，数据可以看出，断面自动控制技术的投入，保证了500 kV德宏双主变在满负荷运行的情况下，一旦偏离目标控制值，自动控制技术就立即自动调节。

2.2 社会效益和经济效益提升

通过断面自动控制技术，一旦因地区用电负荷增加、小电发电减少等原因，导致500 kV德宏双主变断面出现裕度，自动控制技术就自动增加电厂出力，实现了对德宏地区水电送出通道最大程度的利用。

2.3 发电计划受地区负荷及小电波动影响更小

断面自动控制技术投入后，调度员只需根据受阻地区电厂的来水情况及机组工况，选定1至2个电厂投入自动调节模式，其余电厂按照发电计划接带负荷。若因地区用电负荷、小电出力波动等因素，导致承担调节任务的电厂出力长时间偏离计划，调度员及时根据偏差情况，在其他电厂之间等比例分配偏差量，同时在电网允许的条件下，对于承担调节任务的电厂略微倾斜。通过这种新的调整模式，使计划与实际的偏差均优先集中体现于承担自动调节任务的电厂，便于调度和发电管理在更长周期内进行平衡安排发电，受阻地区的电厂计划执行情况受地区负荷及小电波动影响更小，也更好地执行了发电原则安排。

2.4 调度员的劳动强度降低

据统计，在投入运行的7月26日至10月21日间，德宏断面自动控制技术对承担自动调节任务的电厂下发出力调整指令共计54057条次，日均下发指令614条次，平均每隔2.34分钟就下发一次调整指令。换言之，若要实现同样的调整效果，需一位调度员不处理其它调度业务，不间断的监视该断面潮流，并每天拨打电话或手动设置AGC指令614次。

由此可以看出，德宏断面自动控制技术的投入，大幅降低了调度员的劳动强度，将调度员从德宏双主变的监视和调整上解放出来，从而腾出更多的时间和精力来关注全网的运行薄弱点和运行风险。

3 结束语

断面自动控制技术实现了对受阻地区外送通道的精益化控制，找到了电网的安全、优质、经济、环保运行之间的平衡点，取得了良好的社会效益和经济效益，同时也大幅降低了调度员的劳动强度，技术将在云南电网内其它地区推广，以进一步提升云南省调的精益化控制水平。技术也可应用于国内其它电力送出受阻地区，有效提升电网安全性和经济性。

[1] 王志敏，周俊东，刘民伟，等.云南 “十二五”西部水电消纳研究 [J].云南电力技术，2012(4)：24-25，53.

[2] 涂启玉，蔡华祥.云南电力电量平衡分析 [J].云南电力技术，2013(6)：50-53.

[3] 高宗和，滕贤亮，张小白.互联电网CPS标准下的自动发电控制策略 [J].电力系统自动化，2005，29(19)：40 -44.

[4] 张小白，孙素琴，滕贤亮，等.基于多区域的AGC多目标协调控制方法 [J].电力系统自动化，2010，34(16)：55-57.

Research and Application of Transmission Section Power Flow Automatic Control Based on Hydropower Consumptive

CHEN Ruchang，HE Jinding，HOU Youtao，WANG Guoping，ZHAO Chuan，WANG Zhenyi
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center，Kunming 650011，China)

In this paper，the difficulties of Hydropower Consumptive in western Yunnan are introduced.The transmission section power flow automatic control based on hydropower consumptive are analyzed.The Application in Dehong area，which is effective in practical application，to improve the level of safety and economy are proposed.

Yunnan power grid；hydropower consumptive；transmission section power flow；automatic control

TM76

B

1006-7345(2015)06-0001-03

2015-07-04

陈汝昌 (1985)，男，工程师，云南电力调度控制中心，从事电网调度运行工作，(e-mail)346490316＠qq.com。

何金定 (1978)，男，硕士，高级工程师，云南电力调度控制中心，从事电网调度运行管理工作。

侯有韬 (1978)，男，硕士，高级工程师，云南电力调度控制中心，从事电网调度运行管理工作。