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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 18:54:02
四川电网电压稳定水平研究
唐茂林1，王超2，陈刚2
(1.四川省电力公司调度中心，四川成都610016；2.重庆大学电气工程学院，重
庆400044)
摘要：针对四川二滩水电站和500kV输变电系统投入运行后，实际运行中电网电压出现的若干问题，运用电力科学院的电力系统分析综合程序（PSASP）对电网的不同运行方式进行稳态潮流分析、静态电压稳定分析以及暂态稳定分析，研究四川电网在发生典型扰动时电网电压稳定水平。分析所得结论将对电网安全运行和调度具有一定的指导作用。
关键词：电压稳定；潮流分析；静态电压稳定分析；暂态稳定分析
Abstract:AccordingtosomeproblemsinSichuanpowersystem,whicharebroughtoutfortheoperationofErtanhydroelectricpowerplantand500kVtransmissionsysteminpracticalapplication,thePowerSystemAnalysisSoftwarePackage(PSASP)isusedtostudythesystemvoltagestabilityunderthedifferentoperatingmodesandthetypicaldisturbancesbythePowerFlowAnalysis,theStaticVoltageStabilityAnalysisandtheTransientAnalysis.Theconclusionsanalyzedcanbeaninstructionforsecureoperationandschedule.
Keywords：voltagestability；powerflowanalysis;staticvoltagestabilityanalysis;transientanalysis
四川电网二滩水电站和500kV输变电系统投入运行后，由于二滩水电站的大量电力远距离输送至负荷中心，迫使负荷中心的火电机组在丰水期大量停机，使负荷中心失去电压支撑，大大降低了电网的电压稳定水平；同时，因为四川电网中的无功补偿装置全为静态无功补偿电容器及电抗器，这些设备只能在系统正常运行状态下起到无功补偿和电压支撑的作用，而在电网出现事故时，不但不能起到电压支撑作用，反而会促使电网电压崩溃事故的发生。因此，对四川电网电压的稳定水平进行研究，将对电网安全运行和调度具有一定的指导作用。
采用电力科学院的电力系统综合分析程序（PSASP），结合四川电网2001～2002年运行特点，对电网的不同运行方式（包括丰水期大方式、丰水期小方式、枯水期大方式、枯水期小方式）进行稳态潮流分析、静态电压稳定分析以及暂态稳定分析，研究四川电网在发生典型扰动时电网电压稳定水平。
1四川电网运行方式简介
二滩水电站及500kV输电系统投入运行后，四川电网发展为大机组、超高压、远距离输电系统，500kV电网以“Y”结构浮架于220kV电网之上，500kV电网结构薄弱，220kV电网仍是四川电网的主网架。
四川电网大体上可分为4个区域：一是成都及其以北电网，覆盖成都、德阳、绵阳、广元地区，是较为典型的受端电网，区域负荷约占全网负荷的50％左右。二滩和川南的电力通过川南－川西500kV和220kV电磁环网向成都及其以北送电。二是川南电网，属于送端网，覆盖乐山、自贡、内江、泸州、宜宾等地区，电源丰富。三是川东北电网，以火电为主，覆盖南充、广安、达川等地区，网架结构薄弱，多数变电站为辐射式单电源供电。四是攀西地区，覆盖攀枝花、西昌地区，其电网与主网联系薄弱。
四川电网中,水电装机占总装机容量的62.1％；火电装机占总装机容量的37.9％。
丰水期，大量火电机组停运，系统高峰时段缺乏无功电源，需要低压电容器投入运行，但是四川电网低压电容器可投运率不足50％，负荷中心高峰时段运行电压偏低，迫使电厂满无功出力运行，系统没有动态无功储备，进一步恶化电厂的动态电压支撑能力。电容器投运情况直接关系电网的安全，尤其在丰水期。
枯水期，大量火电机组开机，水电厂出力较小。在高峰负荷时段，考虑到大部分火电机组正常运行，各地补偿电容器能够按需要投入，无功基本达到平衡，电压情况较好。在低谷负荷时段，线路输送潮流较轻，线路上的无功消耗比丰水期大方式减少。因火电开机的增多，若不加控制，电压将严重偏高，所以大部分火电机组需进相运行，二滩电厂也必须进相吸收大量无功。同时各220kV变电站补偿电容器全部切除和补偿电抗器全部投入，才使多数地区电压控制在合格范围内。
2稳态潮流分析
通过潮流分析，表1至表3分别列出丰水期大方式、丰水期小方式、枯水期大方式、枯水期小方式运行下，发生典型故障情况时，母线电压（110kV、220kV）不能维持在正常水平（电压标么值：0.95～1.1）的变电站数目。
可以知道如下结论：
1）在丰水期大方式运行下，负荷中心的火电机组在丰水期大量停机，使负荷中心失去电压支撑，电网的电压稳定水平较低。特别是负荷中心的火电机组（如成都电厂、江油电厂）因故停运，更加剧了该地区的无功不足的矛盾，进一步降低系统的电压稳定性，负荷中心的绝大部分变电站母线电压运行在较低的电压幅值上（110kV母线为100kV左右，220kV母线为200kV左右）。
川东南的广安电厂机组停运，将使该地区有功和无功大量减少，地区变电站母线电压偏低。
若洪沟、龙王变电站500kV母线高压侧电抗器因故障全部不能投运，500kV系统多余无功进入220kV及以下系统，使这些系统的无功过剩，如川南地区部分变电站母线电压过高。若洪沟、龙王变电站低压侧电容器因故障全部不能投运，将使该站500kV母线电压偏低，并使部分相关地区母线电压过低。
另外，若部分水电机组（如宝珠寺水电厂）停运，也将使负荷中心失去大量的有功和无功，负荷中心将采取切除部分负荷的方式，才能使电网电压勉强维持在正常范围内。
2）在丰水期小方式下，线路输送潮流减轻，线路上总的无功损耗比丰水期大方式减少，500kV的11条线路充电功率共约2500Mvar，大于5个500kV站以及线路高抗的总容量（2265Mvar），二滩电厂需进相运行，平衡500kV线路充电无功。一旦电压偏高使充电功率增大或出现并联电抗器因故不能投运，则二滩电厂还须加大进相深度，否则无功功率将流入220kV电网，引起全网电压偏高。
3）枯水期大方式下，大量火电机组开机，水电厂出力较小，电网无功充足，绝大部分地区的母线电压都能运行在正常范围内；部分变电站的母线电压偏高，但越限范围均在15％以内，不影响系统的电压稳定，当系统因某些故障出现无功缺额时，这些多余的无功对电压稳定能起一定的作用。
负荷中心的主力火电机组（如江油电厂）停运，会导致该地区无功不足，母线电压运行在较低的状况下。
500kV洪沟变电站和龙王变电站发生主变因故障停运，或500kV母线高压侧电抗器因故障不能投运情况下，500kV系统多余无功进入220kV及以下系统，使这些系统的无功过剩，如负荷中心、川东和川南地区部分变电站母线电压过高。4）在枯水期小方式下，线路输送潮流减轻，线路上总的无功损耗比丰水期大方式减少，二滩电厂需进相运行吸收大量无功，平衡500kV线路充电无功。一旦电压偏高使充电功率增大或出现并联电抗器因故不能投运，则二滩电厂还须加大进相深度，否则无功功率将流入220kV电网，引起全网电压进一步偏高。
3静态电压稳定分析
使用灵敏度分析法、奇异值分析法、裕度分析法三种静态电压稳定分析方法，结合四川电网的运行特性，对四川电网进行静态电压稳定分析，相应的结论如下：
1）在丰水期，存在四个电压薄弱区，一是位于四川电网与重庆电网交界的华蓥山、复兴、代市及其附近，尤其是处于供电末端的巴中、万源、达川南的负荷节点；二是位于四川电网负荷中心的五里堆、永兴、古城、青白江及其附近；三是位于攀西地区的青龙山、施家坪、西昌等处。
2）在枯水期，四川电网的主要电压薄弱区仍为成都、德阳地区的负荷中心和川东北地区（华蓥山及其附近地区）。
4暂态稳定分析
电力系统遭受大干扰之后是否能继续保持稳定运行的主要标志：一是各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减；二是局部地区的电压是否崩溃。通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能的结局：一种是各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐衰减，各机组之[1][2]下一页
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