通道型核心主网解环方案的评估方法研究

随着西北某省中东部核心环网两侧多个千万级能源基地的建设,负荷聚集的核心环网逐步演变为超千万千瓦的功率互济通道,成为核心环网与输电通道耦合的复杂型电磁环网。复杂型电磁环网承担着可靠供电与功率传输的作用,相比于普通环网有更多安全隐患和解环约束,为评估其解环方案,针对主网安全稳定性、供电可靠性、运行经济性,提出短路电流安全、N-1热稳裕度、负荷供电风险、通道传输能力、系统损耗、上下网功率均衡度六个解环评估指标。考虑到主、客观赋权法的优缺点和环网解环场景的实际需求,利用客观CRITIC法改进主观G1法,以主、客观权重差值最小为目标,建立模型求得最优综合权重。以该核心环网2023年的规划方案为例,验证了所提解环指标及评估方法的有效性。

中小容量VSC-HVDC在解决电力系统电磁环网问题的应用

电磁环网可以提高电网供电可靠性,但也会造成故障后短路电流增加、线路过载等问题。南方电网公司目前主要采取解环运行和方式预控的措施来降低电磁环网运行风险,但解环不适用于所有场景,方式预控又可能造成电源出力受限。因此提出将中小容量柔性直流输电系统(VSC-HVDC)应用于含电磁环网的低压电网,利用其灵活可控的特点来降低电磁环网运行风险。首先综合考虑《电力系统安全稳定导则》要求以及经济性确定VSC-HVDC在电磁环网中的接入位置和容量,随后给出了VSC-HVDC直流电压、拓扑结构以及参数的确定原则。其次,设计了VSC-HVDC在电磁环网中的控制策略,该控制策略可以降低网损,提高电磁环网稳定性。最后通过实例仿真验证了提出的中小容量柔性直流方案在降低电磁环网运行风险方面的有效性。

500kV-220kV电磁环网开环研究

随着500kV电网的建设,许多地区出现了500kV-220kV高低压电磁环网,有些因成为安全隐患而需要断开。分析了500kV线路开断引起220kV系统过负荷等电磁环网的安全隐患,给出了电磁环网是否开环应考虑的安全稳定性和经济性等因素,提出判断500kV-220kV电磁环网是否应该开环的一般步骤,并以山东北部电网为例说明了这些问题。

10kV配网合环转电计算模型与试验分析

电磁合环可提高地区电网供电可靠性,但由于合环时存在的风险,合环操作的影响因素及可能引起的安全问题没有进行过现场试验论证。根据广州番禺区局同一220kV片网和不同220kV片网之间的10kV馈线合环现场实验,建立了合环等值模型,进行潮流计算,分析了试验数据,具体研究电磁合环对电网运行的影响。结果表明外网等值、电压、负荷等是影响合环安全的重要因素。对降低合环操作的电网风险和提高供电可靠性具有重要意义。

基于多电磁环网的功率转移研究与分析

随着电网用电负荷和输送功率的不断增大,电网也不断建设加强升级,出现环网和更高一级电压等级的网架结构。由于高电压等级网架建设还在初期,因此在很多地方出现了多电磁环网网架结构,多电磁环网网架对提高电网的供电可靠性有利。但是环网运行同时也将带来许多问题,如保护的配置,正常环网解环及故障解环引起的功率转移,运行线路过载等问题。多端有源的环网在环网打开时,将出现功率的转移变化,对多端供电网络产生一定的影响,影响安全自动装置动作定值设定,调度员运行控制及事故处理,保护相关定值整定等等。预先分析出环网结构打开后的功率分配对运行方式安排、事故处理,安全自动装置定值设定,防止事故扩大、保证电网安全稳定运行至关重要。通过对多电网环网打开后的功率转移进行分析,提出了功率转移比概念以及影响功率转移的因素,提出了环网线路打开后功率转移产生问题的注意事项。运用PSASP程序对某电网进行模拟仿真分析,验证了相关结论的正确性。

基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统

为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。

适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案研究

基于柔性直流输电技术的柔性环网控制器可实现电网软分区运行、短路电流抑制、潮流优化、无功支撑等功能,为解决电磁环网问题提供了一种选择。首先对柔性环网控制器的电路拓扑和主接线设计进行了研究;然后针对城市电网对环网控制器安装位置和空间的限制,提出了3种适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案,并通过PSCAD/EMTDC仿真对3种方案的故障性能进行了分析和验证;最后通过综合对比给出了各方案的适用场合,为柔性环网控制器在城市电网的应用提供了参考。

电磁解环研究策略及广西电网开环方案研究

基于安全稳定、短路电流水平、经济性、运行管理和电网规划的考虑,提出了电磁环网开环研究的决策方法和实施步骤,针对"十一五"广西500 kV/220 kV电网与南方主网架的相互影响,应用所提出的方法,通过典型算例,介绍了广西电网电磁解环目标和具体方案的研究过程。

电磁环网中无功环流的分析与控制

电磁环网是在电网发展过程中产生和消亡的一种特殊的网架结构。多年来,对电磁环网的研究多以安全控制为目标,分析其是否开环运行,而对电磁环网合环运行的功率控制研究较少,对其无功功率控制的研究更为少见。文章针对电磁环网中出现的无功环流问题,分析了其产生机理和控制措施,并将研究成果用于指导西北电网刘家峡—炳灵330/220kV电磁环网无功环流的控制中。研究表明,对电磁环网中的无功环流进行控制可显著降低网损,提高电网经济效益。该研究有望对我国750kV和特高压电网发展过程中形成的电磁环网的安全、经济运行起到一定的指导作用。

城市中压配电网合环操作分析与决策

以南方某城市中压配电网运行风险评估的工程实例为背景,以提高城市电网的供电可靠性为目的,提出了在线路或变压器检修时能否对城市中压配电网进行合环操作的决策方案。给出了合环操作示意图,并据此对城市中压配电网的合环操作问题进行了分析。阐明了合环操作的最终目的是为了转带负荷后再解环运行的观点,进而提出了判断是否可以执行合环操作的决策方案,解释了不能合环的原因,揭示了合环后电流过大的机理,并给出了应对措施,创造了更有利于合环的条件。实例分析验证了决策方案的可行性和有效性。

超高压电磁环网的特点与案例分析

针对仍普遍存在的超、特高压电磁环网,结合省级电网的实例总结了电磁环网的不同发展形态和结构,认为电磁环网的主要风险在于潮流转移和控制,并提出了衡量电磁环网强弱和风险的耦合度指标。在网络结构优化和加强方面,认为强耦合的弱电磁环应优先加强上级电网,弱耦合的强电磁环应优先考虑短路控制和简化结构,多级电磁环应尽快解耦等,分析了电磁环网的典型分片方案。鉴于超、特高压电磁环网将长期存在,阐述了电磁环网单一和连锁跳闸后实用化的潮流转移控制方法,特别是针对大功率、强耦合型电磁环网提出了一种严重故障后快速切除联络元件的非常规稳定控制措施,以实现解耦控制、均衡潮流,有效提升过渡期电网的稳定水平和输电能力。在实际电网中的多个应用实例表明其效果良好。

湖北黄冈、黄石地区安全稳定控制系统方案设计

针对2008年～2010年黄冈及黄石地区电网结构、地区负荷和电源装机情况,详细分析了典型的500kV/220kV电磁环网结构对湖北黄冈及黄石电网安全稳定的影响,分析提出了黄冈及黄石电网安全稳定控制措施、控制策略的配合要求,以及电网安全稳定控制系统的配置方案。对类似电网安全稳定控制系统设计和实施有参考和借鉴作用。

特高压接入湖南电网后500kV母线三相短路电流超标问题分析

长沙特高压输变电工程投产后,"十三五"末长沙特高压500 k V母线三相短路电流可能会超过500 k V断路器的最大额定开断电流,给湖南电网安全稳定运行带来隐患。为此,针对长沙特高压500 k V母线三相短路电流超标问题,采用基于二端口网络理论的短路点自阻抗分析模型,利用PSD电力系统分析软件工具分析其机理,在此基础上提出限流措施示例,并考虑经济成本要素,从全寿命周期角度对各方案的技术经济性予以比较分析。结果表明:考虑经济成本要素后,限流效果最显著或对电网运行影响最小的限流方案未必是最优方案,所得结论可为其他电网短路电流控制措施的研究提供参考。

甘肃中部750/330 kV电磁环网解环研究

750/330 kV电磁环网的存在不利于电网安全稳定经济运行。研究了甘肃中部750/330 kV电磁环网对甘肃电网的不利影响,通过供电平衡、潮流分布、短路电流等技术经济比较,提出了甘肃中部750/330 kV电磁环网的解环时机和方案。解环后的仿真计算表明,甘肃电网的各项运行指标得到了明显改善。

基于Pareto最优解的河北南网分层分区方案优化

随着电网电压等级逐渐提高,电磁环网的出现给电网安全稳定运行带来隐患。分析了河北省南部电网概况,指出了河北南网合环运行存在使500 kV主干网架输送能力得不到最大限度发挥、短路电流过大、电网运行经济性差、调度困难、容易引起系统振荡等问题。针对"十一五"规划提出的解环方案,将全网分为5个供电区并解开各供电区断面之间的500 kV/220 kV电磁环网进行校验。基于Pareto最优概念对该方案进行多目标优化,对比了优化前后电网各项重要指标,给出详细解环时间及扩建变压器的建议。

节能调度环境下电网分层、分区潮流自动控制策略的设计与实现

提出了节能调度环境下基于潮流控制灵敏度的电力系统分层、分区控制策略及算法。在电磁环网方式下,将机组煤耗率和联变潮流控制灵敏度相结合,求解在保证系统各联变下送断面不超稳定极限的条件下,各类机组的最优调用顺序。在豫北电网的实际工程应用表明,该方法和策略可以在保障电网安全的前提下,充分利用电网的能源、资源优化配置功能,以达到电网安全性与经济性的协调统一。

基于网络划分算法的电磁环网快速解环方法

在大型城市电网中,高低压电磁环网运行的短路电流问题非常突出,解环是控制短路电流增长、保障可持续发展和安全运行的重要手段。而近年随着电网规划建设的变数增多和运行方式灵活性要求提高,解环方案不得不及时滚动调整,传统解环方法难以满足时效性要求。该文提出一种基于网络划分算法的快速解环方法。主要优势在于利用聚类划分代替元件开断组合遍历搜索,避开了NP完全难题,计算耗时不到传统算法的1%,大幅提高决策效率。方法的结构分为两层,第一层分析高压下网点的组团方案,第二层基于高压组团方案划分低压网络。算例显示,方法能在分钟级别的时间内分析得到一个实际大型城市电网的多种有效解环方案,具有工程应用价值。

基于网络社团结构特性量化分析的电磁环网分区方法

针对中国电网将出现1 000kV/500kV电磁环网,甚至出现1 000kV/500kV/220kV多级电磁环网的情况,提出了一种基于网络社团结构特性量化分析的电磁环网分区方法。根据枢纽变电站分布情况及网络拓扑结构特性,应用GN分裂算法将电磁环网运行方式下低电压等级网络划分成若干分区;依据电力网络分裂过程中各个分区被划分出来的先后顺序形成电磁环网分区方案集合,并利用社团结构模块度指标衡量电磁环网分区质量。仿真结果表明,该方法能够有效反映电力网络社团结构特性,为形成电磁环网分区方案提供理论依据。

云电送粤特高压输电网络连锁故障分析

近年来世界范围内发生了不少由连锁故障引发的大规模停电事故,这已成为影响电力系统安全稳定运行的一个重要因素。为此,以2010年云电送粤特高压输电网络为例,分析了当其送端云南电网重负荷线路发生扰动时,与故障线路潮流方向相同的500kV线路和与其构成电磁环网的220kV线路的距离三段保护的动作情况。通过比较监测线路的计算阻抗值和距离三段保护定值,判断该线路保护动作情况,给出是否会发生连锁故障的结论。结果表明,两回500kV线路相继发生三相永久短路故障后,系统仍然能够保持暂态稳定,且不会导致其它线路后备保护动作。提出了预防云南电网连锁故障的建议,该研究的结论已应用于云南电网生产实践当中。

天津电网500/220kV电磁环网解环问题研究

分析了电力系统高低压电磁环网运行中存在的问题。结合天津电网的现状、特点,将天津500 kV/220 kV电磁环网细分为两侧系统联络间的区域电磁环网、受端电网受电通道的电磁环网、受端电网内部的电磁环网3种不同的形式。针对不同的构成形式提出相应的分析方法和判断某一电磁环网是否需要打开实现分层分区运行的一般步骤,以确定电磁环网解环的时间和位置,把握运行方式调整的时机和制订稳妥的方案。