地区电网高频切机措施研究

地区电网高频切机措施研究李承钧（云南电网公司怒江供电局，云南怒江673100）摘要：科学合理的高频切机措施是保障地区独立网安全稳定运行的重要手段。本文针对某电网可能存在独立网运行的情况，使用BPA计算工具对该电网各种运行方式下的频率特性进行了深入研究，制定出控制该电网独立网运行频率在合格范围内的高频切机措施，并给出了切机措施的适应条件。关键词：独立网频率切机措施适应条件中图文类号：×××文献标识码：×××文章编号：×××1前言1.1某电网接线简图1.2该电网简介该电网所有电源均为径流式小水电站，总装机容量984.274MW，其中省地调共调电站2座，装机总容量40MW，地调直调电站44座，装机总容量860.77MW，配调直调电站34座，装机总容量为83.504MW。该电网110kV级以上系统现有变电站11座，其中220kV变电站3座（F变、L变、C变），主变5台，容量900MVA；110kV变电站8座，主变14台，容量555MVA，总变压器容量1455MVA。该电网负荷主要集中在C变所供电网和L变所供电网，F变所供电网负荷较小。正常运行方式下，该电网分为两个片区电网运行：一个是C变所供电网，通过220kVSC线与主网联网；另一个是F变和L变所供电网，通过220kVFJ和JL线与主网联网，该片区电网220kV系统的正常运行方式为220kVFJ线、JL线和LF线三角环网运行。该电网出现独立网运行的情况有以下几种：一、220kVSC线发生永久性故障，则C变所供电网独立网运行；二、220kVFJ线检修，F变和L变所供电网由220kVJL线与主网联网，若发生220kVJL线永久性故障，则片区电网独立网运行；三、220kVLF线检修，F变所供电网由220kVFJ线供电，L变所供电网由220kVJL线供电，若发生220kVJL线或220kVFJ线永久性故障，则均存在独立网运行的情况；四、220kVJL线检修，F变和L变所供电网通过220kVFJ线与主网联网，若发生220kVFJ线永久性故障，则片区电网独立网运行。2高频切机措施研究2.1高频切机机组的选择在选择高频切机机组时，一般选择新机组或容量相对较大且具备高频切机功能的机组，做过机网协调试验且一次调频功能较好的大容量机组不作为高频切机方案考虑的机组，这些机组将作为独立网的调频调压机组。由于该电网35kV及以下并网电站相对于110kV并网电站机组装机容量较小，且设备老旧，机组资料不全，所以在编制该电网高频切机方案时不考虑35kV及以下并网电站的机组。另外，无高频切机功能或出现过不正确动作的110kV并网电站机组也不作为该电网高频切机方案考虑的机组。C变所供电网中有个别电站升压站中压侧供着35kV部分电网，且该电站机组一次调节性能较好，所以在制作高频切机方案时不考虑该电站机组。2.2高频切机方案的轮级和延时设置省调对该电网高频切机方案编制的要求如下：一、地区电网高频切机方案应与低频减载方案进行协调，防止地区电网先高频后过切机组，导致频率下降过多而引起低频减载动作切除负荷。目前地区电网低频减载方案第一轮动作频率为49.0Hz，地区电网与主网解网并采取高频切机措施后的恢复频率应控制在49.5～51.0Hz范围内。二、为尽量简化地区电网高频方案与主网高频的协调关系，因目前主网高频切机后控制最高频率不超过51.5Hz，考虑一定的裕度后，则地区电网高频切机措施各轮频率动作定值一般提高到52Hz及以上。三、为了保证装置动作的可靠性，地区电网高频切机装置的启动定值宜取50.5Hz，延时0.2S左右；各轮动作的延时定值宜取0.2S～0.5S左右，滑差闭锁定值宜取9Hz/s左右。根据省调往年下达的该电网外送线路控制极限以及500kVD变投产后该电网可能提高的外送能力制定该电网C变所供电网以及F变和L变所供电网的高频切机方案如下：一、220kVSC线控制极限为55MW，C变所供电网高频切机方案前两轮切机容量不宜超过控制极限的90%，即不宜超过49.5MW，C变所供电网高频切机方案如表2-1所示。二、220kVFJ线+JL线控制极限为200MW，220kVJL线+LF线控制极限为180MW，F变和L变所供电网高频切机方案的前两轮切机容量按140MW的90%考虑，F变和L变所供电网高频切机方案如表2-1所示。表2-1该电网高频切机方案片区轮级频率(Hz)延时(s)电站机组(容量、MW)切除容量(MW)C变所供电网第一轮520.2ME1G(12.5)、GT1G(5)17.5第二轮52.50.2JM1G(6.3)、KM1G(5)11.3第三轮530.2GT2G(5)、GJ2G(6.3)11.3第四轮53.50.2JM2G(6.3)、LW2G(12.5)18.8第五轮540.2GJ3G(6.3)、KM2G(5)11.3第六轮54.50.2JD1G(6.3)6.3特一轮5260DDE1G(20)20小计96.5F变和L变所供第一轮520.2DML1G(26)、SLH1G(12.5)、LSD1G(7)、YMY1G(7.5)、MKJ1G(7)、LGL1G(6.3)66.3电网第二轮52.50.2SDH1G(12.5)、YMS1G(12.4)YME1G(7.5)、MND2G(4)、SDH1G(15)51.4第三轮530.2DML2G(26)、MND1G(4)SLH2G(12.5)、YMS2G(12.4)、LSD2G(7)61.9第四轮53.50.2ALH1G(5)、SDH2G(12.5)YMY2G(7.5)、PLH1G(12.4)、LGL2G(6.3)43.7第五轮540.2YMS3G(12.4)、PLH2G(12.4)DYH1G(2.5)、MPH2G(5)32.3第六轮54.50.2MKJ4G(7)、ALH2G(5)、MPH1G(5)17小计272.62.3高频切机方案适应性分析2.3.1C变所供电网高频切机方案适应性分析枯水期，C变所供电网部分电源将经某110kV线路送往F变和L变所供电网，所以在对C变所供电网高频切机方案进行适应性分析时，分以下几种运行方式进行：丰水期和汛后枯大、汛后枯小以及汛前枯期运行方式。一、在不执行高频切机措施时，通过对C变所供电网各种运行方式下，220kVSC线可能出现的外送极限进行故障设置，且在考虑计算误差等因素的情况下，220kVSC线的控制极限为30MW时，独立网运行的最高频率为53.815Hz，最低为49.717Hz，稳定频率为50.379Hz。二、丰水期和汛后枯大运行方式，执行高频切机措施后，220kVSC线的控制极限为100MW时，独立网的最高频率为53.66Hz，最低频率为50.179Hz，稳定频率为50.565Hz。如图2-1所示。图2-1（外送100MW，片区负荷180MW，C变110kVⅠ母频率）三、汛后枯小运行方式，执行高频切机措施后，220kVSC线的控制极限为30MW时，独立网的最高频率为54.541Hz，最低频率为49.477Hz，稳定频率为50.422Hz。四、汛前枯期运行方式，执行高频切机措施后，220kVSC线的控制极限为60MW时，独立网的最高频率为55.13Hz，最低频率为49.58Hz，稳定频率为50.515Hz。2.3.2F变和L变所供电网高频切机方案适应性分析一、220kVFJ线检修的情况：（1）不采取切机措施，220kVJL线的外送水平为90MW时，独立网的最高频率为56.92Hz，最低频率为49.283Hz，稳定频率为50.797Hz。考虑计算误差等因素，220kVJL线的外送水1:母线频率偏差(Hz)*=CR11115.0X轴单位:周波15001200900600300043.22.41.60.80*****平控制在85MW以内为宜。（2）执行高频切机措施，220kVJL线的控制极限为160MW时。独立网的最高频率为56.36Hz，最低频率为49.34Hz，稳定频率为50.717Hz。图2-2（外送160MW，片区负荷80MW,L变110kVⅠ母频率）二、220kVLF线检修，F变所供电网由220kVFJ线与主网联网，L变所供电网由220kVJL线与主网联网。由于F变所供电网负荷只有7MW左右，所以此种情况下只对220kVJL线故障情况下的独立网运行情况进行高频切机方案适应性分析。（1）不采取高频切机措施，220kVJL线的控制极限为35MW时，独立网的最高频率为55.899Hz，最低频率为49.58Hz，稳定频率为50.764Hz。（2）采取高频切机措施，220kVJL线的控制极限为50MW时，独立网的最高频率为57.06Hz，最低频率为49.292Hz，稳定频率为50.88Hz，如图2-3所示。考虑到计算误差等因素，220kVJL线控制在45MW以内为宜。图2-3（外送50MW，L变所供电网负荷73MW，L变110kVⅠ母频率）三、220kVJL线检修，此种情况与220kVFJ线检修的情况相似。在不采取高频切机措施时，220kVFJ线控制极限为85MW，采取高频切机措施时，220kVFJ线控制极限为160MW。1:母线频率偏差(Hz)*=LANP11115.0X轴单位:周波1500120090060030007.55.73.92.10.3-1.5*****1:母线频率偏差(Hz)*=LANP11115.0X轴单位:周波15001200900600300075.43.82.20.6-1*****2.4该电网执行高频切机方案后外送极限提高情况表2-2该电网执行高频切机方案后外送水平对比表片区不执行高频切机方案外送水平执行高频切机方案外送水平C变所供电网220kVSC线外送30MW220kVSC线外送100MW(丰水期和讯后枯大运行方式)220kVSC线外送30MW(汛后枯小运行方式)220kVSC线外送60MW(汛前枯期运行方式)F变和L变所供电网220kVJL线外送85MW(220kVFJ线检修)220kVJL线外送160MW220kVFJ线外送85MW(220kVJL线检修)220kVFJ线外送160MWF变所供电网负荷7MW左右，220kVFJ线以外送为主，若发生故障，则独立网基本瓦解(220kVLF线检修)高频切机方案基本不起作用220kVJL线外送35MW(220kVLF线检修)220kVJL线外送45MW3结束语高频切机措施是地区电网安全稳定运行的一道重要防线，对缓解地区电网解列后的高频问题能起到一定作用，但由于高频切机措施判据简单，高频切机容量离散性大，高频切机措施具有局限性，与运行方式多样性间很难完全配合，不可避免会出现过切或欠切情况。在以电力外送为主的地区电网中，若地区电网与主网联络线路发生永久性故障，有可能出现独立网运行的情况，而且独立网运行会存在高频问题，此时就需要采取必要的高频切机措施来控制独立网运行频率在合格的范围内。由于电力系统各外送通道的控制极限受到各种因素的影响，所以在实际运行中，该电网各外送通道的极限值不一定按照本论文的研究结论来执行，但在该电网发生独立网运行时，若与主网联网线路的外送极限控制在一定范围内，则执行高频切机措施后，确实能够将独立网的运行频率控制在合格的范围内，提高了该电网安全稳定运行的水平。参考文献[1]王兴刚，孙鹏，钱迎春.西双版纳电网高频问题研究.云南电力技术,2010作者简介李承钧，男，从事电网稳定分析工作.Email:[e-mail]