昌吉- 古泉1100 千伏特高压直流故障调度应对措施研究

陈天宇 孙 仪 李有亮 杨 子

（国网安徽省电力有限公司 调度控制中心，安徽 合肥230000）

1 特高压直流概述

随着2018 年底投产的1100 千伏特高压直流线路，安徽电网形成世界上首个1100 千伏及以上特高压交直流混联电网，交直流系统交互响应复杂，安徽电网结构形态和系统特性发生了重大变化。

随着受端电网网架逐步完善，2019 年接受安徽电网接受直流受电的能力为600 万千瓦，2020 年提高至900 万千瓦，2020年后可以满受1200 万千瓦。直流功率的持续提升，一旦因外力破坏、山火等原因造成直流单极或双极闭锁，将造成安徽电网电力平衡严重失衡、相关厂站电压大幅变化、交流主电网潮流大范围转移，出现系统频率跌落和部分断面超稳定限额等问题。为确保受端电网安全稳定运行，迅速准确高效开展应急处置，需进行相关系统故障应对措施研究。

2 特高压直流闭锁对安徽电网的影响

特高压直流双极闭锁，将对华东电网及安徽电网造成较大影响。主要包括：

（1）事故导致的大额功率失缺，可能造成系统频率大幅跌落。

（2）事故瞬间电压大幅度变化。直流双极闭锁后由于无功大量剩余，换流站近区交流系统的母线电压升高。

古泉换流站近区电网潮流图

（3）事故引起潮流大范围转移。在皖电东送机组送华东潮流较大时，因安徽电网仅分摊一部分直流输送功率，直流闭锁后联络线潮流减小。经校核，此方式下特高压直流闭锁故障不会造成安徽省内线路超过短时输送能力，不存在连锁跳闸风险。特高压直流闭锁后，若相关断面潮流重载，超过断面限额，需要30 分钟内控制到断面限额内。

3 配合华东电网的直流故障处理概述

3.1 华东电网直流事故支援原则

特高压直流单极或双极闭锁故障造成送电功率大幅度失去情况下，华东电网动态ACE 将自动启动，全网旋转备用共享。在动态ACE 失效至故障直流复役结束，按以下原则依次处理：

（1）若故障直流馈入省市在事故发生后向华东网调提出支援申请，华东网调应紧急调出福建、华东直代管电厂除应预留旋转备用外的富余电力支援事故省市。若支援后事故省市仍存在缺口，由事故省市向华东网调提出备用共享电力支援具体数值，华东网调在各省市间按分摊比例进行分摊。

（2）各省市可根据联络线口子修改后的本省市发用电平衡最新情况，自愿进行省间双边交易。若双边交易后，某省市仍存在供电缺口，可向华东网调提请在全网范围，甚至由华东网调提请国调在全国范围寻求供电资源。若经全网协调，某省市仍无法实现电力平衡，由该省市自行按照超供电能力拉限电或紧急需求侧管理流程在本省市范围内控制负荷，确保发用电平衡，运行备用满足运行要求。

（3）次日至送电恢复，由事故省市向华东电力调控分中心日计划层面提出备用共享电力支援具体数值，华东电力调控分中心在各省市间按分摊比例进行分摊。

3.2 华东电网旋转备用要求

华东全网旋转备用总量取电网当时运行的最大单机容量与最大直流双极送电功率之和，同时不小于全网预测最高负荷的2%，特高压直流送电功率大于300 万千瓦时，直流部分按照实际送电功率留取。各省市旋转备用紧急情况下可由华东分中心跨省统一调度使用。

当省市旋转备用小于规定额度的75%时，必须在30 分钟内将其恢复到规定额度。当电网系统频率下降到49.80～49.90Hz 范围内，当且仅当电网确实无足够的旋转备用可调时，华东网调应立即根据当时省市超用电数值发布超用限电命令并要求10 分钟内将联络线功率控制在允许范围之内。当该省市少用或联络线ACE 值及频率恢复到允许范围后，网调可视情况发布送电命令直至全部恢复限电容量。

3.3 华东电网频率紧急协调控制系统控制策略

华东电网频率紧急协调控制系统是集成直流调升、抽蓄切泵、快速切除可中断负荷等多项控制措施，应对单回或多回跨区直流同时或相继失去给华东电网带来的功率缺额冲击，提高华东电力系统整体频率稳定水平的重要安全稳定控制系统。华东频率协控系统的主要功能是监测各直流系统、各抽蓄电厂及江苏可切负荷的实时运行状态，当单回或多回跨区直流同时或相继失去给华东电网带来功率缺额冲击时，按事先制定的控制策略，优先进行多直流功率紧急提升控制，直流控制容量不足时再采取抽蓄切泵控制，最后采取快速切除可切负荷控制措施。

华东频率协控系统正常投跳时，动态ACE 功能自动设定最大分摊功率为协控系统欠切支援功率；但目前为防止事故后频率过调的发生，动态ACE 总下发量被设定为最大150 万千瓦，由四省一市分摊。

频率协同控制系统启动门槛值：

（1）电网瞬时失去功率390 万以下（避过单一直流单极闭锁），不会启动频率协控系统仅动态ACE 动作；

（2）电网瞬时失去功率在390～780 万间（受端，避过单一直流双极闭锁），采取：

a.自动提升区域内各直流功率，直流自动提升功率总值约在220 万千瓦左右；

b.切抽蓄电厂中抽水机组(发电机组不切)；

c.动态ACE 动作，最大150 万千瓦；

（3）当电网瞬时失去功率大于780 万，除以上动作外，自动切可中断负荷。（目前系统布在江苏，可切约100 万）

（4）故障后，无法弥补直流的功率损失,则华东电话通知各省调分摊值，各省调自行以动态ACE 后受电值减去调整值控制。

4 直流事故处置原则

4.1 确保电网安全原则：直流闭锁后，应把确保电网安全放在首位，防止设备过载后发生连锁故障、电网瓦解，确保电网频率、电压在合格范围内，严格控制1100 千伏/500 千伏线路和断面限额，必要时采取调控负荷批量控制手段。

4.2 控制供电影响原则：应挖掘一切可用的电力资源，尽可能减少特高压直流事故对电网的影响，最大限度满足电网供电需求。

4.3 负荷有序恢复原则：应根据电网潮流和电力平衡恢复状况合理、有序安排负荷恢复。采取批量控制拉路的负荷未接调度指令严禁擅自送出。

4.4 吉泉直流低端大功率（300 万千瓦以上）送电期间，易过载断面及控制策略如下表1 所示。

表1 高端大功率控制策略

4.5 吉泉直流高端大功率（300 万千瓦）送电期间，易过载断面及控制策略如表2 所示。

5 直流闭锁处置措施

故障现象：1100 千伏特高压直流两侧站内极Ⅰ、极Ⅱ双极中性母线区域内的发生接地故障，站外接地极之间接地极线断线故障，或极Ⅰ、极Ⅱ线路发生山火均可导致直流双极闭锁，跳开站内所有交流断路器。

表2 高端大功率控制策略

故障后方式说明：直流双极闭锁，损失功率900 万千瓦，系统频率下降，电压大幅度变化。华东频率协控系统动作，分别调升其余直流系统功率，切除华东电网部分处于抽水状态的抽蓄机组。动态ACE 动作，四省一市根据动态ACE 指令加出省内机组备用，华东动态ACE 总值自动分配最大值为150 万千瓦。

主要断面潮流超稳定限额，同时全省发用电平衡存在较大缺口。调度处置按控制要求、分两个阶段开展。

5.1 事故后第一阶段（0～30 分钟内）

控制要求：本阶段主要是快速消除超载超限情况，主要控制近区500kV 线路潮流（具体限额以华东网调通知为准）。

处理要点：通过快速加出全省机组备用、开启备用水电机组、向华东网调申请受电支援；手段用足后，断面仍超限，必要时按过载断面灵敏度要求，在地区或者供区执行批量负荷控制，进行拉限电；30 分钟内，把断面潮流控制在稳定限额以内；同时联系上级调度申请事故支援，并在断面限额不超的前提下快速加出备用。

处理过程：

（1）华东频率协控系统动作，调升跨区直流功率，切除部分处于抽水状态的抽蓄机组（低谷方式）。动态ACE 动作，四省一市根据动态ACE 指令加出省内机组备用。特别要注意动态ACE 动作总量不够，主动联系网调，修改受电计划，避免按ACE自动调节造成频率恢复速度缓慢和长期低频率运行。

（2）立即关注相关500kV 断面潮流。通知全省范围内发电机组紧急加出力，全省水电备用开足。

（3）向华东网调申请事故支援，重点增加皖电东送机组出力，增加省际电力支援。

（4）通过以上加出省内备用及华东、省际支持，若断面仍超限，要求事故发生后10 分钟内，根据断面控制要求，确定拉限电数量，要求接令地调15 分钟内执行到位。各地调要确保重要用户供电，拉电条次多时要求批量负荷控制完成。

（5）密切关注特高压换流站周边500kV 变电站的500kV 交流母线电压，确保电压在合格范围之内。

（6）应在事故发生后10 分钟内向华东调控分中心提出电力支援具体数值。

5.2 事故后第二阶段（30 分钟后）

控制要求：调出各省及华东直代管除旋转备用外的富余电力后，仍存在的电力缺口，第45 分钟至次日或直流恢复，一定比例由安徽承担。该阶段主要是控制省际联络线功率，确保发用电平衡。

处理要点：根据各断面限额加足机组出力，并通过申请省际事故支援、区外购电、华东电网及全国范围内的供电资源、事故拉限电，做好省际联络线功率控制，恢复备用。在此基础上落实各地区用电指标，并视直流的恢复和全省发用电平衡情况，逐步恢复拉限电负荷。

处理过程：

（1）根据相关断面限额加出机组出力。

（2）与国调、华东网调联系，寻求电力支援。电力支援后仍存在的电力缺口，努力向电力富余省市争取双边交易，寻求华东全网及全国范围内的供电资源。

（3）以上手段用足，仍无法实现电力平衡并留出备用，根据外购电情况、负荷变化情况、旋转备用要求，确定事故后第二阶段拉限电数量，在第二阶段一开始，发令至各地调（全省范围）执行直流事故第二阶段拉限电。

（4）各地区将第二阶段拉限电指令执行到位，全省发用电平衡并留出备用。

（5）根据电网实际可用电力资源将用电指标曲线下发至各地调执行。

（6）各地区按照用电指标曲线调整拉限电负荷，确保重要用户可靠供电。

（7）视直流的恢复和全省发用电平衡情况，逐步恢复拉限电负荷并取消用电指标，恢复正常电网方式。

（8）若直流暂不能恢复送电，后续视直流的恢复和全省发用电平衡情况，执行相应的有序用电方案。

6 结论

基于安徽特高压交直流混联电网运行的情况，本文提出了昌吉- 古泉特高压直流双极闭锁后调度的应对措施，分析了事故后大电网的风险点及稳定情况；并针对性的考虑了不同方式下线路潮流大小，备用容量是否充足等问题，并对运行情况展开分析。随着受进电力不断加大、电网建设发展条件的变化，后续将持续特高压直流故障后及近区线路故障的调度处置措施，推动实现安徽电网安全稳定运行。