500 kV慶南變接入系統(tǒng)的潮流分析

宋杭選

(黑龍江省電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

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500 kV慶南變接入系統(tǒng)的潮流分析

宋杭選

(黑龍江省電力科學(xué)研究院,哈爾濱 150030)

黑龍江大慶地區(qū)負(fù)荷較重,其大火甲乙線等輸電通道重載問題已持續(xù)多年,近年來隨著風(fēng)電的陸續(xù)接入,該問題已成為制約大慶地區(qū)電力發(fā)展的瓶頸。為了解決這一問題,黑龍江省政府在“十三五”期間,將在大慶西部電網(wǎng)投產(chǎn)一座500 kV變電站。該變電站投產(chǎn)后會給大慶地區(qū)帶來如何變化,筆者則采用電力系統(tǒng)分析綜合程序?qū)υ撾娋W(wǎng)進(jìn)行了仿真分析,比較了其接入系統(tǒng)前后潮流分布情況,同時,對未來輸電網(wǎng)建設(shè)時序和建設(shè)規(guī)劃提出了調(diào)整建議。

電力系統(tǒng)分析綜合程序；500 kV慶南變；潮流分布；N-1；輸電網(wǎng)規(guī)劃

大慶主干電網(wǎng)是以500 kV大慶變?yōu)橹饕?形成了圍繞主城區(qū)的220 kV雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由于東部供電區(qū)負(fù)荷較重,導(dǎo)致大慶變下網(wǎng)輸電通道大火甲乙線重載。尤其是冬季供熱期間油田熱電A、B廠機(jī)組運(yùn)行工況較差、不能按調(diào)度要求調(diào)整出力時,大火甲乙線潮流經(jīng)常超穩(wěn)定限額運(yùn)行,在采取下級電網(wǎng)轉(zhuǎn)移部分負(fù)荷供電方式后,超穩(wěn)定限額運(yùn)行程度有所緩解。新華電廠1臺機(jī)組運(yùn)行時,鋒繁甲乙線受電潮流較大,存在N-1過載問題,將先鋒變部分負(fù)荷倒由同北變供電后,鋒繁甲乙線重載問題得到緩解,但又加重了大火甲乙線輸電潮流[1]。所以,為了解決上述這些問題,黑龍江省政府決定在“十三五”期間,即2017年在大慶西部電網(wǎng)投產(chǎn)一座500 kV變電站——慶南變,并完成其下級電壓整理工程[2]。本文針對500 kV慶南變接入系統(tǒng)前后大慶地區(qū)的潮流變化情況進(jìn)行了分析比較,并通過數(shù)據(jù)說明了該變電站對周圍區(qū)域的影響情況[3]和給出了參考調(diào)整建議。

1　接線形式

1.1大慶電網(wǎng)接線概述

大慶電網(wǎng)位于黑龍江電網(wǎng)西部,正常方式通過500 kV大松1號線、大松2號線、大松3號線與哈爾濱電網(wǎng)相連;通過500 kV馮大1號線、馮大2號線、馮大3號線和220 kV昂慶甲線、昂綱線(慶綱線)、齊讓甲乙線與齊齊哈爾電網(wǎng)相連。截至2015年9月末,大慶電網(wǎng)共有500 kV變電站1座,220 kV變電站17座(包含開閉所2座、鐵路牽引變2座);省調(diào)直調(diào)電廠16座,總裝機(jī)容量3490 MW,其中火電廠7座,裝機(jī)容量2655 MW,風(fēng)電場9座,裝機(jī)容量835 MW。其220 kV及以上系統(tǒng)接線情況如圖1所示,為使圖面清晰,略去了與分析無關(guān)的線路和變電站。

圖1　2015年末大慶地區(qū)接線

1.2慶南變規(guī)劃入網(wǎng)接線形式

500 kV系統(tǒng)中,慶南變通過2條500 kV線路與哈爾濱地區(qū)500 kV五家變(“十三五”規(guī)劃建設(shè),與松北變和哈南變通過500 kV系統(tǒng)相連)相連。

220 kV系統(tǒng)中,在慶南變附近建設(shè)220 kV大同變,將原新肇線π入大同變;將原新樂線(豐樂側(cè)空充)π入大同變,再將大同至豐樂段π入慶南變,并建設(shè)慶南至豐樂第二回線;建設(shè)慶南變至肇源變一回線、至同北變雙回線;將火中甲乙線中本側(cè)改接至開發(fā)變,空出中本變2個220 kV間隔,并新建雙回220 kV線路至慶南變。

經(jīng)過如上接線改造后,慶南變接線情況為:雙回500 kV線路至五家變,雙回220 kV線路至豐樂變,雙回220 kV線路至中本變,雙回220 kV線路至同北變,單回220 kV線路至大同變,單回220 kV線路至肇源變。其220 kV及以上系統(tǒng)接線情況如圖2所示。

圖2　慶南變接入后大慶地區(qū)接線

2　系統(tǒng)分析原則

2.1計(jì)算程序

計(jì)算程序采用中國電科院開發(fā)的《電力系統(tǒng)分析綜合程序》(PSASP 7.15版)[4]。

PSASP已于2015年升級至7.15版,新版的程序不論從數(shù)據(jù)庫搭建、核心架構(gòu)還是操作界面都較舊版本有了質(zhì)的突破。新版程序的結(jié)構(gòu)分為三層:最底層是公共模型和數(shù)據(jù)資源庫,包括電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫、用戶自定義模型庫、用戶程序庫,主要用于模型和數(shù)據(jù)的建立;中間層是包含各種穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析的應(yīng)用程序包,用于各種計(jì)算分析;最頂層是結(jié)果及分析工具,將計(jì)算結(jié)果生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫并利用分析工具進(jìn)行數(shù)值和圖形分析[5]。

2.2計(jì)算模型

1) 發(fā)電機(jī)模型。計(jì)算過程中100 MW及以上發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型全部采用Eq″、Ed″、Eq′電勢變化的5階模型,對于裝機(jī)容量在100 MW以下的機(jī)組采用Eq′電勢恒定的2階模型[6]。

2) 勵磁系統(tǒng)模型。根據(jù)黑龍江電網(wǎng)發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的實(shí)際狀況,省網(wǎng)內(nèi)機(jī)組進(jìn)行過勵磁參數(shù)測試的,采用實(shí)際測試后的數(shù)據(jù),其余的發(fā)電機(jī)組采用典型的勵磁參數(shù)。

3) 調(diào)速系統(tǒng)模型。采用計(jì)算程序中提供的典型調(diào)速器模型。

4) 負(fù)荷模型。計(jì)算過程中,黑龍江電網(wǎng)負(fù)荷模型采用感應(yīng)電動機(jī)模型,其中50%為恒定阻抗模型,電動機(jī)定子漏抗取0.18。

2.3計(jì)算邊界條件

1) 以冬季方式為主,兼顧夏季方式。計(jì)算數(shù)據(jù)采用2015年末實(shí)際和2017年末規(guī)劃計(jì)算數(shù)據(jù)。

2) 斷面潮流極限控制:中西部斷面外送極限2100 MW,馮大斷面外送極限2600 MW。

3　慶南變接入系統(tǒng)潮流分析

3.1西部電網(wǎng)開機(jī)方式

考慮冬季、夏季的大、小負(fù)荷方式,并調(diào)整齊齊哈爾和大慶地區(qū)電廠的出力,使馮大斷面的潮流以向大慶地區(qū)輸送為主。針對4種方式的西部電網(wǎng)開機(jī)設(shè)定情況如表1所示。

3.22015年末潮流分布情況

針對2015年末的實(shí)際網(wǎng)架結(jié)構(gòu)做潮流計(jì)算,采用上述開機(jī)方式,在冬季大負(fù)荷情況下的潮流分布情況如圖3所示。

表1　4種方式下的西部電網(wǎng)開機(jī)情況

圖3　2015冬大方式潮流分布(單位：MW)

從圖3潮流分布的情況來看,大火甲乙線合計(jì)有功功率為559 MW,已接近極限運(yùn)行;大北甲乙線、新同甲乙線的合計(jì)有功功率分別為517、360 MW,均處于重載運(yùn)行狀態(tài)。大火甲乙線其中一回?cái)嚅_后的潮流分布情況如圖4所示。

圖4　2015冬大方式N-1潮流分布(單位：MW)

從圖4可以看出,在這種N-1的情況下,另一回線已嚴(yán)重過載[7]。

3.3慶南變接入系統(tǒng)后潮流分布情況

在開機(jī)方式不變的情況下,針對2017年規(guī)劃的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行潮流計(jì)算,在冬季大負(fù)荷情況下的潮流分布情況如圖5所示。

圖5　2017冬大方式潮流分布(單位：MW)

從圖5中可以看出,慶南變接入系統(tǒng)后,大北甲乙線、新同甲乙線的重載問題略有緩解,但依舊維持較高水平。大火甲乙線的潮流不降反升,此時若斷開其中一回,另一回依然超出穩(wěn)定極限運(yùn)行,過載問題更加嚴(yán)重,如圖6所示。

圖6　2017冬大方式N-1潮流分布(單位：MW)

3.4慶南變接入系統(tǒng)影響分析

通過以上仿真計(jì)算結(jié)果可以看出,慶南變的接入改變了大慶地區(qū)的潮流分布,使部分線路的重載問題在一定程度上得到緩解,但是并沒有使所有重載線路的潮流情況得到根本性的改善,尤其是大火甲乙線的重載問題和部分線路N-1過載問題。大慶地區(qū)的重載線路在慶南變接入系統(tǒng)前后不同方式下的有功潮流分布如圖7所示。

圖7　大慶地區(qū)重載線路潮流統(tǒng)計(jì)(單位：MW)

從圖7可以看出,現(xiàn)存的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)問題依然沒有完全得到解決,部分地區(qū)反而更加嚴(yán)重了。

4　結(jié)　論

1) 500 kV慶南變投產(chǎn)后,向中本變的輸電通道增加了,可是這不但沒有緩解大火甲乙線的潮流,反而使其略有升高。

2) 從潮流走向來看,火炬變向開發(fā)變輸送的潮流有所減少,向紅旗變輸送的潮流相應(yīng)地增加,這是由于原來由同北變經(jīng)紅旗變向中本變輸送的電力在慶南變投產(chǎn)后發(fā)生分流,大部分經(jīng)慶南變流向中本變,而紅旗變被分走的那部分電力相應(yīng)地靠大火甲乙線的下網(wǎng)潮流來彌補(bǔ)。因此這種情況的發(fā)生將嚴(yán)重制約500 kV慶南變在大慶地區(qū)支撐作用的發(fā)揮。

5　建　議

1) 在未來的輸電網(wǎng)建設(shè)時序上,暫緩500 kV慶南變的下級電壓整理工程,待西部電網(wǎng)整體500 kV網(wǎng)架建設(shè)完畢再進(jìn)行。

2) 在輸電網(wǎng)規(guī)劃中,考慮將慶南變與松北變、大慶變建立500 kV聯(lián)系,分散下網(wǎng)潮流,緩解大火甲乙線的重載局面。

3) 應(yīng)開展由火炬變-紅旗變-同北變-慶南變-中本變組成的220 kV環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)流分析專題研究,排除擠占輸電通道的各種因素,使潮流分布更加合理。

[1] 2015年度黑龍江省電網(wǎng)運(yùn)行方式[R].哈爾濱：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司,2015.

Heilongjiang power grid operating mode in the year of 2015[R]. Harbin:State Grid Heilongjiang Electric Power Company Limited, 2015.

[2] 黑龍江省“十三五”輸電網(wǎng)規(guī)劃[R].哈爾濱：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司,2015.Heilongjiang ‘the 13th five-year plan’ for transmission network[R]. Harbin:State Grid Heilongjiang Electric Power Company Limited, 2015.

[3] 何仰贊,溫增銀.電力系統(tǒng)分析[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2002.

HE Yangzan, WEN Zengyin. Power system analysis[M]. Wuhan: Huazhong University of Science & Technology Press, 2002.

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[5] 電力系統(tǒng)分析綜合程序用戶手冊[R].北京:中國電力科學(xué)研究院,2001.

User manual for PSASP[R]. Beijing: China Electric Power Research Institute, 2001.

[6] 劉進(jìn),郭裊,李童,等.500 kV慶云變接入七臺河地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定分析研究[J].黑龍江電力,2013,35(4):321-324.

LIU Jin, GUO Niao, LI Tong, et al. Analysis and study of grid stability connected with 500 kV Qingyun substation in Qitaihe region[J]. Heilongjiang Electric Power, 2013,35(4):321-324.

[7] 王梅義,吳竟昌,蒙定中.大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2001.

WANG Meiyi, WU Jingchang, MENG Dingzhong. Technical specification for large power system [M]. Beijing: China Electric Power Press, 2001.

(責(zé)任編輯侯世春)

Flow analysis after 500 kV Qingnan substation being put into operation

SONG Hangxuan

(Heilongjiang Electric Power Research Institute, Harbin 150030, China)

The heavy load of Daqing-Huoju double-circuit line has last for many years because of the heavy load in Daqing. In recent years, this problem has become the bottleneck which restricts the development of power industry in this area as the integration of wind farms. In order to solve the problem, Heilongjiang Province will put a 500 kV substation into operation in the west of Daqing. Aiming at the change of Daqing brought by the substation, the author simulated the power grid by PSASP, compared the flow distribution before and after the integration, and at the same time proposed the suggestion for future schedule and planning of transmission network.

PSASP; 500 kV Qingnan substation; flow distribution;N-1; transmission network planning

2016-01-15；

2016-03-04。

宋杭選(1983—),女,工程師,研究方向?yàn)榉抡嬗?jì)算、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、電力系統(tǒng)信息化技術(shù)應(yīng)用、電網(wǎng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及應(yīng)用。

TM711

A

2095-6843(2016)03-0214-04