巴西“9.13”远西北电网解列及停电事故分析及启示

2016年9月13日15时50分,±600kV Madeira Ⅰ直流沿线山火造成双极先后故障跳闸,在直流线路故障及再启动过程中,大量潮流反复转移至另一小容量交直流并联输电通道,引起系统振荡等异常现象,造成巴西远西北部两州ACRO电网与巴西国家互联电网解列。ACRO孤网频率升高,电压降低,引起大量切机和切负荷。与巴西电网曾发生的多次大停电相似,此次停电再次表明：虽然近年巴西输电网基础设施投资和建设已显著加大力度,但是,影响巴西电网安全稳定运行的网架结构、运行管理和系统控制等深层次问题并未根本扭转,一是,此次故障与大容量水电厂交/直流、大容量、远距离点对点输电方式密切相关,表明巴西电源结构、电网网架、电网结构规划建设方案仍需优化;二是,由于未能正确看待系统仿真过程中已发现的N-2下系统小概率高风险事件,在系统运行方式安排时未充分考虑,导致事故发生,表明巴西电网运行方式安排具有提升空间;三是,故障发生和处理过程中,遇到了保护、控制、监控、站用电、通讯系统等一系列异常和故障,扩大了事故范围,增加了事故分析判断难度、延迟了故障恢复时间,表明电网运行维护水平可继续提升。“9.13”远西北电网解列和停电事故集中体现了巴西在电网规划、建设和运行、管理等方面的特点,表明巴西电网加强管理、保障电网安全任重道远,也对我国高压直流输电技术装备首次输出海外的巴西美丽山示范工程未来安全稳定运行提出了挑战。

巴西电网失步解列情况分析及启示

失步解列是防止电网事故扩大而导致电网崩溃及大面积停电的最后一道防线,在大电网中广泛应用。2018年3月21日,巴西电网解列事件中,北部、东北部电网先后与主电网解列,巴西电网瓦解为3片。由于同步电网网架复杂、故障性质复杂、全局实测信息不足,失步保护的策略制定、实时判断和实时配合面临挑战。本次电网故障过程中系统解列的发生和发展过程体现了巴西区域电网联网架构、系统解列设备配置和参数整定、运行和管理等方面的自身特点。与中国电网实践相比,巴西电网发展具有自身理念,一是,电网管理方面,私有化特许经营体制对电网规划严格执行和电网系统保护参数适应性提出挑战;二是,输电网方面,电压等级密,若干主干网电压等级偏低,全国同步电网分层分区结构不明显,广泛应用各电压等级电磁环网。此次停电中电网解列过程,对巴西境内在建、在运的我国输电资产的管理提升具有重要参考价值。

巴西电网“3.21”大停电中控制保护系统动作分析及启示

分析巴西电网"3.21"大停电故障中控制保护装置动作情况,包括发电机保护、系统保护和线路保护等;阐述电网故障发展不同阶段控制保护装置动作情况,分析电网故障动态特征与控制保护装置动作特性的关系,提出改善控制保护装置动作性能的途径和方案;提出提升控制保护间以及与电网和电源间的协调配合有助于提高巴西电网抵御电网连锁故障的能力。分析指出此次停电过程中控制保护装置的动作情况与巴西电力行业规划、建设、运行、维护等方面管理和技术特征相关,包括,电网规划和工程建设进度不匹配、电源调节能力降低、交直流并列电网结构和运行方式变化大、输电资产运营主体分散、控制保护设备型号繁杂、运行维护水平参差、评价标准不一致等。这导致控制保护装置无法确保在实际运行工况下处于最优配置和整定值,相互间最优化协调配合,从而影响全网范围内控制保护装置的整体运行性能。分析此次停电发展过程中系统和元件保护动作情况,对于提升中资企业在巴西投资的输电资产运维管理水平具有参考价值。

巴西“3.21”大停电后电网恢复情况分析

2018年3月21日,巴西电网发生大停电,电网解列为北方、东北和南方电网3个独立运行电网,23个州的供电受到影响,全网损失26%负荷。大停电后,巴西调度部门、发电厂、输电公司和配电公司等协调配合恢复供电。该进程分为2部分,一是独立运行电网内部子网恢复网架及负荷供电;二是独立运行电网间互联,加强相互支援。大停电后,北方电网依靠2座保持在运电厂支撑,设置了4个子网,逐步恢复电网供电。东北电网大停电后全停,通过网内5座具备自启动功能的电厂,设置了6个子网同时黑启动,逐步恢复电网供电。南方电网架基本保持完整。北方、东北和南方3个独立运行电网适时合上网间联络线,恢复全网同步运行。电网恢复进程总体有序,同时,也遇到一些异常情况,包括:现场操作与调度指令有差异;电网潮流大范围自由转移,引起振荡,导致并网合环等操作困难;监控和通信系统故障;断路器、站用电、发电机等设备异常。此次电网恢复过程表明电网恢复的及时性和安全性具有进一步优化提升空间,主要包括:加强电源规划与维护、电网结构配置、设备维护、调度管理等方面。

巴西电网集控中心的设计和实现

介绍了巴西输电特许经营权体制下电网集控中心的技术需求。给出了3种技术实现模式,通过分析比较,建立以集控中心为运行平台,各区域中心为数据集中及转发平台的集控系统符合技术要求。其中,通过统一监控平台,实现数据标准的统一。数据传输网络使用多协议标签交换技术,具有更好的Qo S(服务质量)能力。区域内建立自愈通信环网,可提升通信系统的可靠性。调度语音系统使用VOIP技术,实现与原有语音设备的结合并提高系统稳定性。

我国特高压直流输电技术的巴西本地化工程实施方案

巴西美丽山±800k V特高压直流输电工程是中国首项海外特高压直流输电项目,对加快推进中国特高压技术和装备输出意义重大。分析中国和巴西管理和技术差异对工程实施的挑战,包括,巴西能源和负荷逆向分布、私有化电力管理体制、严密的环保征地监管体系、特许经营权运营模式、差异化技术标准体系、双回直流工程协同运行需求等,对比和借鉴中国长期特高压工程实践,研究提出若干工程优化方案:1)两回直流送端采用换流站同址布置和接地极互为备用技术,提高运行可靠性;2)提出受端交流线路同塔并架新方案,该方案既满足稳定要求,又节约线路走廊;3)里约换流站工程数据中心建设兼顾近期工程实施便利和远期扩建规划,技术经济优势明显;4)沿袭巴西未设置电力专用通信网情况下的当地工程惯例,建立主用和备用通信通道,建设调度数据网、综合数据网、会议电视系统等。上述研究成果和工程优化方案有利于中国特高压技术实现巴西工程本地化实施,并对其他国际工程具有借鉴意义。

我国特高压直流输电通信技术的巴西工程本地化通道设计方案

巴西美丽山水电特高压直流输电项目是中国首项海外特高压技术和装备输出项目,战略意义重大。工程输电通信通道本地化设计、建设和实施一方面可依托中国丰富的电力专用通信网技术和实践,另一方面,通信工程实施面临两国能源电力及其通信技术管理体系及理念差异带来的诸多挑战。分析巴西输电行业管理体制、调度运行体系、电力通信系统现状,阐述中国和巴西分别采用专用和开放2种不同电力通信基础设施的建设理念、输电网通信业务网络配置架构不同、技术规程和标准各有特点,指明工程实施面临的机遇和挑战,提出我国特高压直流输电电力通信技术的巴西工程本地化通信通道配置方案,包括,与工程同步建设主通信通道采用低损耗OPGW光缆和超长距光纤技术,依托和改造其他直流输电工程和多回交流线路通信通道组织备用迂回通信通道,通过数据中心接入巴西国家电力运行中心和输电公司集控中心的调度数据系统,设置工程主、备时钟提供授时基准,协调通信业务及链路配置。该输电通信通道配置方案将有力支撑工程本地化多种信息传输要求,推动工程顺利实现巴西落地、入网和运行。

巴西高压直流输电工程特点分析及启示

巴西已投运多项高压直流输电工程,其设计、建设和运营体系完备,且具有巴西本地特点。一是直流工程资产管理结构复杂,建设运营协调工作量大。二是电网电气特性复杂,包括电网潮流波动性大、交直流输电通道电气耦和程度差异大、直流系统受端为多馈入直流电网、直流工程接入交流电网方式灵活多样等。三是双回直流协同效应显著,包括同址建设换流站、协同控制无功功率和有功功率、共用直流线路和接地极线路、互为备用光纤通信通道等。中资企业丰富的高压直流工程技术和管理经验有力地支撑所辖巴西直流输电工程建设和运维。中资企业发挥集团化运作和大电网安全稳定运营的管理和技术优势,积极应对本地化实施面临的中国和巴西两国在管理体制、运营模式、标准体系等方面差异带来的高压直流技术落地、入网和运行等方面的挑战,包括建设快速设备供应和完善服务响应体系、优化更新直流工程参数配置、融合不同工程管理规范等。

巴西输电特许经营权体制下集约化运维方法研究

针对巴西输电特许经营权体制下电网设备的资产化属性更强,电网设备的运维管理更加分散、复杂的特点,首先分析了该体制下集控化运维管理体系的总体需求,以及运行集控化、变电站少人(无人)值守和运检一体化的主要模式和适用情况;其次,针对电网的实际情况和监管方的技术要求,提出了集控中心的总体设计方案,以及通信系统、网络系统及SCADA系统的实现方法。阐述了运维基地设置原则及变电站运行配置方法,认为配置运维资源时应充分考虑变电站及线路的运营特性,对各电网元件进行量化分析。最后指出了集控化运维的分阶段发展策略。

巴西高压直流输电运行情况及启示

直流工程在巴西输电网中占据重要地位,建设和投运时间跨度大,工程运行、维护和管理考核具有本地特点。由于运维监管政策具有挑战性,巴西高压直流工程运维面临确保系统高可靠性和降低运营成本的双重压力。总体而言,背靠背直流工程整体运行情况良好,近年来的能量可用率一直维持在99%以上。从统计数据看,巴西长距离大容量直流输电工程的运行指标受不同设备运维状况影响大:阀和交流设备停电检修时间是影响工程能量可用率的主要原因;备品备件不足是导致换流变故障抢修时间延长的重要原因;长距离直流架空线路拉线塔比例高、线路维护任务重。中资企业丰富的特高压直流工程技术和管理经验有力地支撑了±800 kV美丽山直流输电工程建设和运维,同时,工程实施需要应对中国和巴西两国管理体制、运营模式、标准体系等差异带来的特高压技术落地、入网和运行等方面的挑战。

导线预绞式接续条在巴西特高压工程的应用研究

巴西美丽山一期直流特高压线路导线采用新研制的全张力预绞式接续条方式连接,与传统直线压接管压接施工相比,不需要笨重的压接设备和专业的操作人员,安装工艺简单快捷,一致性强,具有较强的抗疲劳性能、高效节能、适应性广泛、防腐性能好.通过对预绞丝接续条的机械性能试验、热循环及温升试验、电晕、无线电干扰试验、过张力机轮以及滑车试验验证预绞丝接续条的机械性能和电气性能,保证工程质量及运行安全.

巴西输电市场运维质量监管政策的解析与启示

对于已经或有意投资巴西电力产业的企业来说,了解当地电力市场、剖析并研究相关监管政策对于公司稳定运营有着重要意义。主要对巴西国家电力监管局第729号及第782号规范性决议进行了深入分析,通过系统性整合及举例的方式,选取监管文件中的关键条款对具体PV扣减(从营收入中扣除的罚金)方式进行直观解读。这些解读向读者展示了巴西电力监管机构管控电能传输质量的方式。通过案例分析可以得出,针对巴西特有的监管环境,输电特许权公司应采取灵活多变的运维策略以减少潜在的PV扣减。

同塔并架高压直流输电线路故障及保护特性研究

同塔并架高压直流线路技术应用前景广阔。文中重点研究直流线路布置方式和故障形式对同塔并架直流线路故障识别和保护配置影响,提出综合应用等值电网求解、交流电网直流主回路电磁暂态建模、典型故障模式抽取等技术,建立仿真平台,研究典型故障特性下直流线路行波、突变量、直流欠压和纵差等保护特征值,分析直流线路保护影响因素和规律。研究表明:现有直流线路保护可有效识别大部分故障,但识别特定导线布置特定故障存在困难。建议直流工程线路设计中,避免采用特定导线布置,提高线路保护识别和响应故障能力。该研究可支撑直流工程设计、建设、运行和维护,具有推广和应用价值。

贯穿巴西南北的电力明珠

巴西美丽山特高压直流输电工程是中国特高压出海的一张亮丽名片,既解决了巴西东南部地区缺电的问题,也彰显了中国与巴西远隔山海却亲如一家的浓浓情谊。巴西人亲切地将这项工程称为“贯穿巴西南北的电力明珠”。特高压是最优选择一提到巴西,人们总先想到“足球”“桑巴”“狂欢节”。

境外国有资产运营管理创新实践

探索央企境外资产管理的新模式和新思路,推动境外资产管理效能提升,确保国有资产保值增值,推动“一带一路”国际项目高质量推进,意义重大。国家电网巴西控股公司积极探索巴西市场,秉持“市场化、长期化、本地化”的经营理念,以风险控制。