咸宁220kV电网安全稳定控制策略

王 军,刘纪磊,王 丹,王新洲,高当发,陈 进

(1.国网咸宁供电公司，湖北 咸宁 437100;2.湖北科技学院，湖北 咸宁 437100；3.鄂南高级中学，湖北 咸宁 437100)

咸宁220kV电网安全稳定控制策略

王 军1,刘纪磊2,王 丹3,王新洲1,高当发1,陈 进2

(1.国网咸宁供电公司，湖北 咸宁 437100;2.湖北科技学院，湖北 咸宁 437100；3.鄂南高级中学，湖北 咸宁 437100)

介绍了咸宁220kV电网的网络结构以及现有的稳定控制措施，考虑到咸宁电网网络结构的变化对电网稳定的影响，建立了咸宁220kV电网模型，运用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真。根据仿真结果和电网稳定控制理论提出了当前咸宁220kV电网新的安全稳定控制策略。

220kV电网；电网模型；安全稳定； 控制策略

在电力系统运行中，保证系统的稳定性至关重要，如果系统的稳定性遭到了破坏，可能导致系统的瓦解和大面积停电等灾难性事故，会给社会带来巨大的损失。安全稳定控制装置作为防止大面积停电的有效设备之一，在我国电网中得到了越来越多的应用。区域安全稳定控制系统通过在不同变电站、发电厂之间互传信息，并根据电网的运行方式、故障情况在不同站点采取相应的控制措施，有效地提高了区域电网的稳定性。近年来，随着区域经济发展的加快，咸宁地区220kV电网结构变化巨大，系统稳定运行的风险也日益增加。因此，咸宁220kV电网安全稳定控制系统控制策略也必须根据电网的变化做出相应的调整和优化，以保证该区域电力系统的稳定性。

咸宁电网电源点由单独的一回220kV凤塘线发展为蒲圻电厂双回、500kV咸宁站五回，目前已投入运行的220kV变电站9座、220kV联络线路23条，现有500kV变电站(咸宁变电站)一座，各个区、县均建成有220kV变电站。现有一个主要发电厂——蒲圻电厂。咸宁电网在塘角变电站、孙田变电站、吴田变电站、汪庄余变电站通过五回220kV线路与500kV咸宁变相连，在塘角变电站通过220kV岳塘一回、220kV岳塘二回与武汉电网相连，为咸宁电网电源外送唯一通道。本文根据咸宁电网新的运行方式，对咸宁电网装设安全稳定控制系统装置的必要性进行了分析，并利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC软件对电网进行了仿真，根据仿真结果和相关理论提出了新的安全稳定控制策略。

一、咸宁电网安全稳定控制系统现状

2004年蒲圻电厂一期工程完工，随着蒲圻电厂投产，其安全稳定控制系统随之投运。当时咸宁电网的网架结构为蒲圻电厂电源通过蒲汪I回、蒲汪III回上网，通过220kV蒋汪线、汪茶线、茶塘线后在塘角变通过220kV凤塘线、岳塘线输送至武汉电网。该稳控系统的主站设置在220kV汪庄余变电站，子站设置在220kV塘角变电站，而蒲圻电厂作为执行站。该稳控系统是由南瑞继保的RCS-992安全稳定控制系统装置及通信系统构成。本系统各站之间通过通道相联，相互交换系统运行信息，传递控制命令。这三套系统之间通过不同的通道联接，汪庄余变电站到蒲圻电厂之间采用专用光纤通道，汪庄余变电站至塘角变电站采用复用2M光纤通道。

该稳控系统采用分布式配置方式，由1台RCS-992A主机、2台从机RCS-990A构成。

220kV变电站失稳事件通常是由线路、机组跳闸造成的，原因通常有：(1)220kV平行线中一回线突然跳闸；(2)电磁环网高压侧线路跳闸，潮流向低压侧转移；(3)突然失去大电源，引起潮流的重新分布。过负荷突变量启动后，根据功率方向采取切机或者切负荷的措施。汪庄余变电站主站装置负责采集蒲圻电厂和220kV塘角变电站的线路信息，并收集子站的上传信息，进行逻辑判断，发出动作指令。

二、咸宁电网安全稳定PSCAD/EMTDC仿真分析及稳控策略

根据咸宁电网的稳控系统布置结构，本仿真分析主要考虑稳控装置的设置站，也即汪庄余变、塘角变和蒲圻电厂。

根据系统的接线方式、变电站的分布以及用电负荷情况，平衡节点模型采用三相电压源来替代。PQ类型的节点采用PSCAD/EMTDC中的静态负荷模型来实现。由于咸宁电网线路都不长，线路均采用集总参数表示，仿真模型中的一般负荷采用固定负荷的模型。

图1 咸宁电网220kV网架模型图

(一)汪庄余变电站安全稳定仿真分析

系统丰大方式运行时，蒲圻电厂(一期)双机满载运行，蒋汪线故障或检修退出运行时，汪茶线的线电流如图2所示：

图2 蒋汪线故障或检修退出运行时汪茶线的线电流

如此类推，汪茶线，蒋汪线、咸汪线、汪门线四条线路进行N-1和N-2运行方式仿真(注：N-1运行方式是指连接该变电站的所有线路中的一条因故障或者检修而退出运行时的运行方式；N-2运行方式是指连接该变电站的所有线路中两条因故障或者检修而同时退出运行时的运行方式)，结果如表1所示，其中电流为零表示该线路退出运行：

表1 汪庄余变电站四条线路的N-1和N-2仿真

汪庄余变电站线路的N-1仿真结果表明，系统丰大运行方式时，该变电站的四条线路的任一回线路退出运行时，其他三回线路均无过负荷现象发生，满足稳定运行条件。但汪庄余变电站线路在N-2运行方式时，由表1仿真结果可以看出，汪茶线和汪门线、汪茶线和咸汪线、蒋汪线和汪门线不能同时退出运行。

判断过载所用电流是线路三相电流中最大相电流，TV断线、TA断线均不闭锁装置过载功能。

根据以上的仿真分析以及汪庄余变电站的实际运行情况，可以得到的该变电站控制策略如下：

1.正常过载切机策略

蒋汪线、咸汪线、汪茶线、汪门线中任何一条线路的电流超过相应后备过载切机定值，主站采取切除电厂一台机组措施(向两台机组子站均发切机命令，由电厂侧投退出口压板决定切哪台机组)。

2.四条线路中的两条线路因故障或者检修而同时退出运行时的切机策略

从表1的仿真结果看，汪茶线和汪门线、汪茶线和咸汪线、蒋汪线和汪门线同时退出运行时，线路电流有超过相应掉线过载切机定值，需采取切除电厂一台机组的措施(向两台机组子站均发切机命令，由电厂侧投退出口压板决定切哪台机组)。

3.远跳电厂机组策略

主站装置收到保护装置发来的命令1(远跳#1机组开入)或命令2(远跳#2机组开入)后，则向相应子站发切机命令。

4.接收远跳命令跳本侧线路策略

本站装置收到电厂发来的电气量远跳命令时，本侧经过就地判据判别(可以投退)跳线路开关；收到电厂发来的非电量远跳命令时，本侧直接跳线路开关。

就地判据：当主站收到电厂发来的电气量远跳命令，在1s之内蒲汪Ⅰ回或蒲汪Ⅲ回突变量启动。

(二)塘角变电站安全稳定仿真分析

咸塘一回、咸塘二回、蒋塘线、宝塘线四条线路N-1和N-2仿真，结果如表2所示，其中电流为零表示该线路退出运行：

表2 塘角变电站四条线路N-1仿真和N-2仿真

220kV塘角变电站联络线的N-1和N-2仿真结果表明，系统丰大运行方式时，其它各条线路的仿真电流都在线路控制电流之内，也就是说两种情况下的运行方式都满足稳定运行的条件，没有出现过载现象。

(三)蒲圻电厂安全稳定控制策略

蒲圻电厂作为安全稳定控制系统的执行站，其稳控策略主要是：

1.接收主站发来的命令，并执行相应的切机指令。

2.跳闸联切机组策略

本地判据：判别出线跳闸(故障跳闸和无故障跳闸)联切相应机组。

3.远跳线路开关策略

电厂装置接入电气量远跳开入(经压板)和非电量远跳开入(经压板)两个开入，若开入接通则向主站的装置发远跳命令。

三、安全稳定控制系统配置

正确地装设安全稳定控制系统装置，不仅能够提高电网安全稳定运行的水平，提高电网运行方式的灵活性。根据前述章节的仿真分析，配置安全稳定控制系统，通过检测系统运行工况及故障信息，接收和发送指令，以解决咸宁220kV电网的失稳问题。具体配置如下：

1.汪庄余变电站作为安全稳定控制系统的主站，需要配置一套安全稳定控制装置，主要解决与本站相连的一条或者两条线路因出现故障或者检修而引起过载时，向蒲圻电厂发切机指令。

2.根据前面2.2节的仿真分析，可以得出塘角变电站不需要配置安全稳定控制装置的结论，因此，可以考虑取消已经安装的控制装置。

3.蒲圻电厂作为安全稳定控制系统的执行站，需要配置一套安全稳定控制装置，接收主站发来的命令，并负责执行相应的切机指令和向主站发远跳指令。

四、结语

本文结合咸宁地区220kV电网的实际运行方式，利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC对本区域内的重要枢纽点进行了N-1和N-2仿真分析，得出了与实际相符的结论，提出了该区域电网重要枢纽点的安全稳定控制策略和该地区的安全稳定控制系统的配置方案，对类似电网的安全稳定控制系统的设计和实施具有一定的指导和参考意义。

[1]何守胜,孙宏刚.咸宁电网稳定控制措施探讨[J].湖北电力，2010，34(3).

[2]李学生.PSCAD建模与仿真[M].北京：中国电力出版社，2013.

[3]南京南瑞继保有限公司.蒲圻电厂外送工程二期稳定控制系统技术说明书[R].2006.

[4]倪球龙,王强强,王超,等.舟山电网的安全稳定控制系统[J].浙江电力,2012，(3).

2095-4654(2015)08-0001-03

2015-05-11

TM732

A