APP下载

基于移相控制技术的供电可靠性提高方案

2017-06-16支刚

科技创新与应用 2017年17期
关键词:可靠性风险

摘 要:由于地理条件、电源及负荷分布等特殊性,部分地区局部电网较为薄弱,为保证电网安全稳定及供电可靠性,采取高低压电磁环网运行,N-1、N-2等故障情况下潮流转移不均衡,存在造成部分元件过载的风险,影响电网供电能力及可靠性。文章针对云南西双版纳地区电网高低压电磁环网运行存在的风险,提出移相控制技术UPFC(统一潮流控制器)的应用方案,提高了高低压电磁环网断面输电能力及可靠性,解决了故障情况下潮流转移不均衡造成线路及主变过载的风险。

关键词:移相;环网断面;风险;可靠性

1 概述

云南地处西南边陲,是南方电网乃至全国重要的水电基地,是南方电网“西电东送”的送端电网。负荷主要集中在中、东部,大型水电主要位于西部及西南部,负荷、电源分布不均的矛盾突出。西双版纳地区位于云南西南片区,局部电网较为薄弱,且由于特殊的地理条件以及生态自然保护等因素,电网加强难度大、成本高,为保证电网安全稳定及供电可靠性,采取高低压电磁环网运行。电网N-1等故障情况下线路潮流转移不均衡,存在部分元件过载的风险,影响电网供电能力及安全稳定。

2 版纳电磁环网

西双版纳电网现状尚无500kV变电站,仅景洪电站有1台500kV/220kV联络变(360MVA)。500kV版纳变规划2018年建成投产,规模为1×75万kVA。为提高电网220kV供电可靠性,220kV思茅变-木乃河变-版纳变、500kV思茅变-景洪电站-版纳变、220kV景洪电站-景洪变高低压电磁环网采取合环运行,版纳电网依靠木乃河变-版纳变以及景洪电站-版纳变供电。2018年500kV版纳变建成后,“十三五”期间版纳电网接线如图1。

3 UPFC技术原理

UPFC(统一潮流控制器)由于具备电压调节、串联补偿和移相控制等能力,可以同时并快速地控制输电线路中的有功功率和无功功率,控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性。

UPFC由共用直流侧电容的两个电压源型变流器构成。变流器1经并联变压器接入系统,其作用是通过吸收或发出无功功率来维持UPFC接入母线电压恒定,同时向变流器2提供其所需的有功功率,维持直流电压恒定;变流器2经串联变压器接入系统,其作用是向线路叠加一个串联电压源,通过控制电压源的幅值和相角来控制该线路的潮流。

对于任一输电线路等值线路,Ui,Uj为线路两端电压,X为线路电抗,忽略电阻,P为线路有功功率,Q为线路无功功率。设Ui=Ui∠0,Uj=Uj∠δ

(1)

(2)

则线路有功功率P和无功功率Q取决于线路两端电压Ui,Uj和相角差δ。因此,UPFC向线路叠加一个串联电压源,通过适当地控制Ui,Uj及δ,可以改变线路上的潮流分布。

4 输电能力提高方案

4.1 电磁环网运行风险

景洪联变-景洪变、木乃河-版纳变线路阻抗相差较大,潮流分布不均,景洪联变-景洪变220kV线路潮流较重。500kV版纳变N-1故障情况下,500kV潮流发生转移,版纳电网负荷仅依靠景洪联变(360MVA)及220kV木乃河-版纳变线路供电,景洪联变及相关线路存在过载风险;景洪电站1#机组检修情况下,版纳电网下网负荷进一步增大,景洪联变及相关线路过载将更为严重,存在较大的事故安全风险。

(1)根据2020年500kV版纳变N-1故障(景洪电站1#机组

60%出力)潮流,220kV木乃河~版纳变线路潮流约为75.7MW、景洪电站~景洪变线路潮流约为351.3MW,景洪电站~景洪变线路潮流比木乃河~版纳变线路潮流重约276MW。景洪电站~景洪变线路潮流由景洪联变下网,将造成景洪联变负载率98%(360MVA),重载运行。景洪电站1#机组出力低于60%时,景洪联变将出现过载。

(2)在500kV版纳变N-1故障且景洪电站1#机组检修情况

下,根据潮流结果,220kV木乃河~版纳变线路潮流约为158MW、景洪电厂~景洪变线路潮流约为482MW,景洪电厂~景洪变线路潮流比木乃河~版纳变线路潮流重约324MW。景洪电厂~景洪变线路潮流由景洪联变下网,将造成景洪聯变(36万kVA)过载33.9%。

4.2 移相控制技术应用

220kV木乃河~版纳线路、景洪联变-景洪变线路潮流分布不均衡是版纳电网运行的安全风险,也是制约版纳下网电力进一步提高的主要因素。在木乃河~版纳线路上加装移相装置可以提高版纳电网下网能力,提高供电可靠性。

在220kV木乃河~版纳线路上安装UPFC装置,版纳电网最大下网电力按650MW考虑,UPFC的并联变流器容量、串联变流器容量分别为22MVA、25MVA。UPFC主要参数见表1。

4.3 供电能力提升

220kV木乃河~版纳线路上安装UPFC装置后,版纳220kV最大下网电力为650MW情况下,考虑景洪1#机组60%出力

(210MW),木乃河~版纳线路潮流为277MW,景洪联变~景洪变线路潮流为373MW。考虑景洪1#机组N-1故障情况下,可控制景洪联变满载且木乃河~版纳线路达到热稳极限,即木乃河~版纳线路潮流为290MW,景洪联变~景洪变线路潮流为360MW。

应用UPFC移相技术方案后,相同工况下,木乃河~版纳线路、景洪联变~景洪变线路潮流不均衡度最高降低至0.25,电网供电能力及可靠性得到有效提高。

5 结束语

通过故障情况下220kV木乃河~版纳线路、景洪联变~景洪变线路潮流计算,分析了版纳高低压电磁环网存在的运行风险。通过应用基于UPFC的可控移相技术方案,故障情况下,版纳高低压电磁环网断面线路潮流不均衡度有效降低,地区电网供电能力及可靠性得到有效提高。

参考文献

[1]邬伟,等.联网环流问题及其可控移相器解决案例研究[J].2003,36(19):50-52.

[2]肖国春,等.一种串联有源电压质量调节器的移相控制技术[J].中国电机工程学报,2008,28(4):114-122.

[3]王连生,等.统一潮流控制器协调控制技术的研究,2006,28(1):35-37.

作者简介:支刚(1985-),男,云南昭通人,工程师,云南省电力设计院有限公司,主要从事电网规划、系统设计。

猜你喜欢

可靠性风险
高密度存储服务器可靠性设计与实现①
高密度存储服务器可靠性设计与实现
基于大小交路套跑对地铁不均衡客流的可靠性分析
可靠性增长试验与相关概念的关系及作用研究
民用飞机供应商可靠性管理研究
J.D. Power发布2016年中国车辆可靠性研究SM(VDS)报告
我国P2P网络借贷的风险和监管问题研究
浅析应收账款的产生原因和对策
中国经济转型的结构性特征、风险与效率提升路径
互联网金融的风险分析与管理