异步联网对云南电网稳定特性影响研究

郭洪芹

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明 650051)

异步联网对云南电网稳定特性影响研究

郭洪芹

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明 650051)

分析云南电网与南方电网实施异步联网后对云南电网稳定特性的影响，以及应对措施及建议等。

云南电网；异步联网；稳定特性

0 前言

为分析异步联网对云南电网稳定特性的影响，通过同步联网和异步联网两种情形下的稳定特性对比分析，得出异步联网后云南电网稳定特性的变化情况，并提出相关建议。

1 云南电网异步联网方案

云南电网与南方主网规划于 “十三五”初期依托永富直流受端换流站及罗平背靠背直流工程实现异步联网。

永富直流工程[1]是云南省内直流，直流起点位于楚雄永仁换流站，落点位于文山富宁换流站，直流电压采用500 kV，直流输电容量为3 000 MW，计划2016年汛前投产。富宁换流站与500 kV富宁变合建，500 kV侧通过 “π”断砚山～靖西双回线路接入系统。永富直流建成初期，电力全送广西电网。

罗平背靠背直流工程是通过罗马线和罗百双回线新建背靠背直流工程实现异步联网。背靠背直流工程初期按2 000 MW考虑，最终规模按3 000 MW规划。换流站的接入系统方案为：将圭山～罗平双回线路破口开断接入换流站，并将罗马线、罗百双回线从罗平变改接入换流站。工程计划在2016年汛前投产。

永富直流和罗平背靠背直流的建成实现了云南电网与南方电网的异步联网格局。

图1 云南电网与南方主网异步联网示意图

2 异步联网对电网稳定性影响

2.1 计算模型及边界条件

计算模型：

1)发电机模型：采用次暂态过程E″q、E″d变化的详细模型。

2)励磁系统：尽可能采用实际模型和参数。

3)调速系统：尽可能采用实际模型和参数。实际的PSS模型和参数。

4)负荷模型：采用恒功率、恒电流、恒阻抗的综合静态负荷模型，并考虑系统频率变化对负荷的影响，恒功率：恒电流：恒阻抗负荷比例为40%：30%：30%，频率因子LDP为1.2%，LDQ为-2.0%。

采用的计算工具有：PSD-BPA潮流及暂态稳定计算程序，PSD-SSAP电力系统小干扰稳定性计算分析程序。

负荷、电源、网架等边界条件采用 《云南“十三五”输电网规划》成果。

采用2016年丰大方式异步联网和同步联网两种情形进行分析。

为使比较具有可比性，电网采用相同的负荷水平、电源开机及出力安排、网架结构 (除云南出口不同)，异步联网下罗平背靠背安排功率为2 000 MW，永富直流安排功率为3 000 MW；同步联网下，云南电网交流500 kV出口 (含罗平～天生桥单回、罗平～百色双回、富宁～靖西双回共5回500 kV线路)安排输送功率5 000 MW。

高频切机或低频减载的频率值按照2015年云南电网运行实际采用的动作值考虑，即50.6 Hz为高频切机第一轮动作值，49.0 Hz为低频减载动作值。

2.2 潮流分布

异步联网方式下云南网内500 kV穿网潮流大幅减轻，如仁和～厂口线路减轻1 800 MW，红河～砚山～富宁线减轻约2 200 MW，此外潮流减轻的还有仁和～铜都～多乐线、多乐～喜平～曲靖～罗平线、厂口～七甸线、思茅～通宝线、黄坪～大理线、墨江～惠历～红河线等。异步联网方式下，较同步联网潮流加重的线路主要有墨江～玉溪～宝峰线、红河～宁州～七甸线等。

2.3 N-2稳定性

2016年云南电网与南网主网异步联网方式较同步联网方式相比，在主网交流线路发生N-2时的暂态失稳和过载问题有所减少，其中暂态失稳减少2个 (同步联网方式下仁和～厂口N-2、大理～和平N-2暂态失稳，异步联网下均稳定)，过载问题减少4个 (同步联网方式下仁和～铜都N-2、铜都～多乐N-2、曲靖～罗平N-2、红河～砚山N-2均出现热稳问题，异步联网下均无)。

另外，异步联网方式下，电站送出线路N-2导致电源解列，云南电网最低频率较同步联网降低0.5～1.1 Hz，因此，异步联网后，低频减载装置动作几率增加，如阿海～金官换线路N-2故障，稳控切机3 200 MW后，云南电网最低频率低于49.0 Hz，可能会导致低频减载装置动作。

2.4 直流闭锁稳定性

同步联网方式下，楚穗、普侨、金中、牛从直流单极闭锁以及金中、牛从直流双极闭锁，系统均稳定，且电网最高频率低于50.6 Hz，不会引起高频切机。楚穗、普侨直流双极闭锁均会造成系统暂态失稳，稳控切机可稳定，切机后电网最高频率低于50.6 Hz，不会引起高频切机。

异步联网方式下，不计直流FLC功能时，楚穗、普侨直流分别单极闭锁时，电网频率最高值超过50.6 Hz，会引起高频切机动作；金中、永富、牛从直流分别单极闭锁时，不会引起高频切机动作。同一直流双极闭锁，楚穗、普侨、金中、永富、牛从直流分别双极闭锁，系统暂态稳定，均未造成频率失稳，但系统最高频率均超过50.6 Hz，会引起高频切机动作，采取稳控相应切机后，系统最高频率均可控制在50.6 Hz以内。

可以看出，云南与南方电网主网异步联网后，云南电网直流闭锁产生的暂态失稳问题转变为功率富余产生的高频问题[2]。

2.5 主要断面极限

异步联网方式下，墨江、思茅断面 (含墨江送电极限约7 000 MW，同步联网方式下，该断面送电极限约5 100 MW。

异步联网方式下，黄坪大理断面送电极限为5 400 MW，同步联网方式下，观音岩电站按不开机、全开机考虑时，则黄坪大理断面送电极限分别为5 400 MW、2 700 MW。

异步联网方式下，仁和大理断面送电能力为9 500 MW。同步联网方式下，若观音岩电站按不开机、全开机考虑时，仁和大理断面送电极限分别为9 600 MW、8 200 MW。

2.6 动稳特性

2016年丰大同步联网方式下，与云南电网相关的区域间振荡模式的阻尼比均大于3.5%。云南对广东振荡模式，参与因子较大的云南电网机组有溪洛渡、小湾、糯扎渡、巡检司、大朝山等机组。贵州对云南、香港、广东振荡模式，云南机组在该模式中的的参与因子较小，相关性较大的机组主要有溪洛渡、小湾、糯扎渡等。

2016年丰大异步联网方式下，云南电网与南方电网区域间振荡模式消失。

对于云南电网内部的振荡模式，同步联网和异步联网两种方式下基本一致，振荡频率和阻尼比变化幅度小。如滇西北～滇西南振荡模式，同步联网下振荡频率0.611 Hz、阻尼比8.20%，异步联网下振荡频率0.609 Hz、阻尼比9.30%；滇东北～滇西南振荡模式，同步联网下振荡频率0.539 Hz、阻尼比20.72%，异步联网下振荡频率0.577 Hz、阻尼比17.70%。

2.7 小结

1)潮流分布方面，异步联网后云南电网内部潮流分布更趋合理及优化。

2)电网稳定性方面，异步联网后，线路N-2产生的暂态失稳和过载问题有所减少，但由于电源出力损失或稳控切机导致的低频减载装置动作次数呈增加趋势。

3)直流闭锁稳定性方面，同步联网方式下直流闭锁产生的暂态失稳问题，转变为异步联网后功率富余引起的频率问题 (高频切机动作增加)。异步联网后，直流FLC功能可有效抑制频率问题。

4)主要送电断面极限方面，滇西南墨江、思茅断面异步联网较同步联网提高1 900 MW。滇西北仁和大理、黄坪大理断面，若同步联网方式下观音岩电站按不开机考虑，则与异步联网断面极限基本保持一致，同步联网方式下随着观音岩开机增加，滇西北断面极限有较大程度的下降。

5)动稳特性方面，异步联网后，云南与南网间的振荡模式消失，而云南电网内部的振荡模式，与同步联网方式基本一致，振荡频率和阻尼比变化幅度小。

综上，异步联网后，云南电网的暂态功角问题有所缓解，系统稳定性主要呈现为功率过剩或功率缺额引起的频率问题。

3 结束语

异步联网后，云南电网的暂态功角问题有所缓解，系统稳定性主要呈现为功率过剩或功率缺额引起的频率问题。

1)云南电网现状的一次调频、低频减载、高频切机、稳控系统的适应性及优化方案建议深入研究，以适应异步联网后电网运行。

2)直流FLC功能对云南电网频率抑制作用较为突出，为避免第三道防线高频切机、低频低压减载装置频繁动作，建议异步联网后加以合理有效运用。

[1] 李文帆，伍文城，等.观音岩电站送出直流工程系统谐波阻抗特性研究 [J].四川电力技术，2014，37(4)：53-57，69.

[2] 王邦一，梁洪波，剡文林，等.“两渡”直流投产对电网的影响 (下)[J].云南电力技术，2014，42(2)：20-21，24.

Impact Study on Characteristics of Yunnan Power Grid Stability with Respect to Asynchronous Interconnection

GUO Hongqin
(China Energy Engineering Group Yunnan Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Kunming 650051)

This paper focuses on the analysis of Yunnan power grid stability after the implementation of asynchronous networking Yunnan power grid and southern grid，and the countermeasures and Suggestions，etc.

Yunnan power grid；asynchronous interconnection；stable characteristics

TM74

B

1006-7345(2015)05-0012-03

2015-07-06

郭洪芹 (1982)，女，硕士，工程师，中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，从事电网规划及设计方面研究工作(e-mail)313549873＠qq.com。