南方交直流并联电网运行问题分析

南方交直流并联电网运行问题分析（精选3篇）

篇1：南方交直流并联电网运行问题分析

南方交直流并联电网运行问题分析

南方电网是中国首个长距离大容量送电的交直流并联运行电网。本文介绍了电网概况，分析了电网运行中存在的弱阻尼、动态电压支撑能力不足等主要问题。在分析电网现有相关技术策略的基础上，探讨了解决这些问题的方法和手段，并对将来的工作进行了展望。

关键词：直流输电；交直流并联；电力系统运行

引言

南方电网由广东、广西、贵州、云南四省（区）电网及南方公司直属电网组成，并通过广东电网与港澳电网相连，东西跨度2000km。两广的能源资源仅占该地区的8.9%，而国民生产总值（GDP）却占四省总和的80%。能源分布与经济发展不平衡决定了必须实施西电东送，以实现资源的优化配置和促进东西部经济可持续发展。四省（区）互联的南方电网在这一背景下应运而生。

直流输电的功率调节迅速而灵活，其本身不存在同步运行的稳定性问题且不会增加交流系统的短路容量，因而被认为是较理想的超高压、远距离输电方式[1]。2000年12月26日，天广直流输电工程极I 投运，标志着我国第一个交直流并联运行电网正式形成。2001年6月，天广直流双极投运。2002年6月天广三回交流输变电工程全线投运，南方电网形成了“三交一直”的交直流并联输电格局。至此，西电东送的能力由2000年的1.5GW提高到2002年的4.5 GW，广东入口断面极限达3.7GW。“十五”后期，随着平果串补、贵广交流、河池串补、贵广直流、三广直流等工程的投运，使西电东送能力达到10GW，将大大缓解广东电网电力不足的状况。

南方电网是国内首个交直流并联运行电网，输送潮流重，稳定问题突出，其运行经验对国内同类型电网的规划、运行具有很高的参考价值。

篇2：南方交直流并联电网运行问题分析

1加大负荷峰谷差, 这样就增加了电网调控的难度

近些年来, 不断的调整着负荷结构, 那么就相应的改变了各个省区电网的负荷特性, 进一步加大了电网的峰谷差。在2010年的时候, 某网的全网最大峰谷差达到了20.90GW, 相较于2009年, 提高了百分之三十多, 因此也加大了西电东送潮流的峰谷差, 这样就会带来一系列的问题。

(1) 电压调控的难度加大

因为在高峰段有着很大的送电潮流, 那么要想实现稳定, 就需要在较高水平控制中枢点电压;在低谷段有着较小的送电潮流和较高的电压, 那么就需要采取一系列的措施控制电压, 使其满足相关的范围要求。因此, 在设置变压器分接头的时候, 就需要对高峰段以及低谷段和500k V、220k V系统不同的调压要求充分考虑;但是通过调查发现, 目前非常突出的问题是大多数将无载调压变压器装设于站点, 没有足够的调压手段, 这样就会加大电压控制难度。

(2) 潮流调整困难

在本电网中, 结合相关合同确定的送电曲线, 每天就需要六次调整西电东送的功率, 同时控制调整幅度, 一般维持在1.700GW左右。调整涉及到了6个送受电放的9个送受电曲线, 调度人员在对运行方式进行安排时, 调整潮流中, 就有着较大的难度和工作量。比如, 需要协同配合交直流系统;协调和调整两个电厂发电处理, 还需要在极限内控制某通道的潮流;对沿线各中枢点的电压水平维持在一个稳定状态, 并且对电网频率变化进行兼顾。通过实践研究表明, 潮流调整的困难, 会难以有效的提高电网电能质量。

2系统存在弱阻尼现象, 需要在全网范围内进一步研究

通过调查发现, 目前某电网形成的格局是强受端、长距离和大负荷送电, 已经开始逐步显现系统的弱阻尼特性。从2010年以来, 多次低频震荡都已经被监测到。可以预见的是, 随着时代的发展和社会的进步, 电网在进一步的扩大, 那么将会在很大程度上扩大长距离和大负荷送电的规模。同时, 某电网内还将在运行当中投入更多机组和快速励磁装置, 那么将会依然存在系统的弱阻尼, 甚至还会出现加剧问题, 这样就会对南方交直流混合电网运行的安全性和稳定性产生影响。在2011年的时候, 这方面的研究工作已经开始, 但是因为这个工作有着较大的工作面, 电网和电厂之间需要密切的配合, 那么工作进展就难以满足人意。那么当前的最主要任务就是分析和研究南方电网动态稳定性, 重新整定网内大机组电力系统稳定器, 对PSS管理工作进行规范。

3暂态稳定问题比较突出, 需要进一步提高电网仿真计算的效率和精确度

随着电网所在地域经济的不断发展, 电力负荷越来越大, 但是本地域的电源却比较的紧张, 那么就需要将党中央发布的西电东送原则牢牢的贯彻和落实下去, 将价格不高质量较好的电力从西部输送到东部。那么为了保证可以顺利完成送电计划, 某电网主网输送潮流就会经常接近于稳定极限, 显露出了暂态稳定问题, 电网安全运行要求更精确的仿真计算结果, 如果有误差存在于计算结果中, 将很容易导致一些事故的发生, 影响到电网运行的稳定性。另一方面, 随着时代的发展, 电网规模越来越大, 结构也越来越不简单, 那么要想将电网运行规律把握住, 就不能够仅仅依靠经验来完成。同时, 电网规模越来越大, 也会在很大程度上增大检修跟踪计算量。在前些年, 有三条直流线路出现在了某电网中, 那么在电网中, 直流输电系统的重要性也是不容忽视的。但是目前的计算软件无法进行稳定的批量计算, 也不能够对计算参数进行自动调整, 操作起来也不简单, 影响到计算效率。因此目前面临的一个重要问题就是如何提高电网稳定计算的准确性和工作效率。

二、调度运行中采取的技术路线

1将调频调压手段适当增加, 保证电网运行的安全性

随着我国电力体制改革的逐步深入, 过些年留在本电网管理的电源将会越来越少, 装机容量也会进一步的缩小。部分的电源还将参与到西电东送之中, 以此来实现电力的平衡, 如果依据合同电力安排发电之后, 就基本上没有空间可以调整调度, 实际上可以用的调峰、调频电源容量也比较的小, 并且网内大机组有着较多的跳闸次数, 那么就会增加电网调峰调频的难度。针对这个问题, 建议就是增加一些直管直调的可用调频容量, 从而满足某电网安全运行调控的需求。

另外, 还需要建议相关部门对无功电压调节问题进行充分的考虑, 将有载调压变压器比例适当的增加, 对变压器抽头进行合理选择, 各个调度部门需要将发电机进相运行调压问题继续开展下去;生产运行单位则需要对无功电压的监测手段和精度进行改善。

2要想从根本上解决低频振荡问题, 就需要抓好发电机励磁参数实测和大机组PSS管理工作

采用PSS可以有效的解决负阻尼低频振荡问题, 那么某电网就需要在近期进行电网的稳定计算, 构建相关的励磁系统数学模型, 同时, 还需要进行参数的测试和确定工作。通过相关振荡的仿真, 我们可以发现相较于电网的实际值, 有一定程度的偏差存在于电网仿真计算数据中;而电力系统稳定计算和准确性会在很大程度上受到发电机组及其励磁系统模型和参数的准确性影响, 因此就需要重新收集整理系统中的机组和励磁系统模型参数, 从而实现仿真计算准确性提高的目的。

3研究中部电网动态电压支持能力, 对电网的稳定状况进行改善

通过分析某电网的稳定性我们发现, 如果系统稳定极限小于电网潮流水平, 那么系统稳定状况就会发生改变, 表现为最先失稳的是三条稳定曲线中母线最低电压曲线, 电压一直在降低, 并且呈发散状态。而在第一次摆动中, 功角曲线已经从高峰往下回落, 但是因为母线最低电压曲线发散, 就会发散相应的功角曲线。因此, 电压支撑能力是本电网的稳定问题。如果有严重故障发生于本电网系统中, 要想提高系统的稳定水平, 只需要采取一系列有效的措施提高电网母线电压的恢复能力即可。要想提高最低母线电压处电网动态电压支撑能力, 就可以将静止补偿器和同步调相机设置与500k V变电站中。

4引进先进的计算分析软件, 强化对技术人员的相关培训

通过上文的叙述我们可以发现, 目前采用的计算分析软件存在着诸多的弊端;那么就需要积极的采用新就似乎, 同时紧密结合电网的具体发展情况, 本电网引进了国家上非常先进的计算分析工具, 如EMTDC、TSAT等, 从而实现计算分析效率提高的目的, 进而让计算结果更加的准确。另外, 结合本电网的具体情况, 还成立了相应的技术中心, 并且在测试直流控制系统时, 还配备了RTDS。

并且, 电网公司还需要定期经常的培训相关的技术队伍, 除了要对专业技术人员掌握的知识体系进行更新之外, 还需要注意不同学科知识之间的渗透和衔接, 将相关技术的原理以及运行控制特性传授给技术人员, 让技术人员对交直流电网的运行规律进行熟悉和掌握, 不断的提高工作人员的专业技术水平, 增强他们的综合素质, 从而在技术层面上为电网的生产运行提供支持。

结语

在交直流并联运行电网方面, 经过近些年的大力发展, 已经取得了不错的成绩;但是在对电网运行现状分析之后, 发现还存在着诸多的问题, 严重影响到电网运行的安全性和稳定性, 需要引起人们足够的重视, 采取一系列的措施来提高供电质量, 促进国民经济的可持续发展。本文以某交直流并联电网为例, 探究了运用中经常出现的问题, 希望可以提供一些有价值的参考意见。

摘要：本文以某交直流并联运行电网为例, 探究了运用中经常出现的问题, 某交直流并联运行电网有着较长的距离和较大的容量, 在长时间的运行当中, 逐渐暴露出了诸多的问题, 比如弱阻尼、动态电压支撑能力不足等等。针对这些问题, 需要采取一系列的措施来进行控制, 保证电力系统可以正常安全的运行, 提高供电的质量。

关键词：500kV,交直流并联,电力系统

参考文献

[1]袁建华, 高厚磊.交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略[J].电网技术, 2012, 2 (08) :123-125.

[2]李鹏, 贺静波, 石景海.交直流并联大电网广域阻尼控制技术理论与实践[J].南方电网技术, 2008, 2 (04) :34-35.

[3]王斌.南方交直流并联电网电压调控分析[J].继电器, 2006, 2 (12) :87-88.

篇3：南方交直流并联电网运行问题分析

关键词:变电所;直流系统;设计;维护;分析; 可靠性

中图分类号:TM63 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)24-0013-02

1 概 述

直流系统,是电力系统各变电所不可缺少的必要装备。在日常运行中,为继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等提供电源。直流系统各直流用户都是非常重要的,直流系统的可靠性直接关系到变电所安全运行。变电所直流系统安全可靠性,首先取决于直流系统的接线方式,包括直流母线配置、直流供电方式;其次,取决于构成直流系统各个设备的选择和配置,包括直流充电装置、蓄电池组、直流绝缘监测装置、直流熔断器(直流断路器)等等。另外,提高直流系统可靠性还需要不断提高日常运行维护水平。下面文章从设计以及运行维护角度对变电所直流系统相关的问题展开讨论和分析。希望通过分析能提高对变电所直流系统重要性的认识以及对提高直流系统可靠运行提供有益参考。

2分析与讨论

变电所直流系统的可靠性与直流系统的接线方式,蓄电池、充电器的配置以及直流各负荷配置密切相关。当然不同电压等级的变电所,对直流系统提出了不同的要求。原则上,在满足直流供电可靠性的前提下,直流系统接线方式应尽可能的简单,设备尽可能的简化。同时,还应考虑日常检修维护安全性、方便性等因素。

2.1直流电压选择

变电所直流系统的电压一般有110V和220V两种规格,现场变电所直流系统设计电压选择应通过技术经济比较确定。实际直流系统电压采用110V和220V都有优缺点。如电压选用110V主要有以下特点:蓄电池可以减少一半,直流电压低对绝缘以及人身都有好处,干扰电压以及分布电容影响小,控制电缆压降要大,电缆投资大,直流系统容量要少一半,供给事故照明以及动力负荷等一些特殊负荷时要额外增加投资,以上6个特点均相对电压为220V直流系统而言。

对比两者均有优缺点,前3点是电压等级110V直流系统的优点,而后3点则是电压等级为220V直流系统的优点。那么现场实际如何选取?对于早期的变电所绝大多数采用220V直流电压等级,主要考虑直流动力负荷的压降影响而选择220V电压等级。当前由于技术发展,变电所均采用集中控制,保护控制就地化以后,电缆压降已经不是主要问题。因此,目前较多的新建变电所采用电压等级为110V直流系统。现场应根据变电所实际情况,综合比较上述两种电压的优缺点合理选取。

2.2 直流系统接线方式

变电所直流系统接线方式一般应根据变电所重要性确定,目前新建的主要有单母线、单母线分段等几种方式。其中单母线仅包括单段母线,配置1套充电器和1组蓄电池及相应直流配电屏。单母线分段又可分为:①单母线分段,有两个分段直流母线,中间设有联络开关,两段母线总共配置1套充电器和1组蓄电池。②单母线分段,有两个分段直流母线,中间设有联络开关,每段母线各配置1套充电器和1组蓄电池。这里所说的充电器均能实现浮充、初充以及均充的功能,即目前新直流充电器均能将以上功能实现。对于单母线分段联络开关切换应保证切换不断电,同时充电器能实现单独给蓄电池组充电。

对于单母线接线方式首先不能实现直流双路供电的要求,因此该方式一般较多使用在110kV及以下变电所。对于单母线分段且只有1组蓄电池和1套充电器的接线方式,从形式上双路直流电源可以从不同的分段母线上获取,但是直流系统本身就一套电源配置,一般在110kV变电所或者一些不是很重要的220kV变电所采用。对于单母分段且能实现直流电源按分段母线配置的直流系统,真正实现了双路直流电源供电,且这两路直流电源相互独立,一般在220kV及以上变电所采用,在一些特别重要的变电所另配置1套充电器作为各分段充电器的备用。

对于直流配电屏各个直流负荷的布置,应尽可能的合理配置负荷,宜采用直流辐射网络,不宜采用直流小母线方式。在一些老变电所较多的使用了直流小母线方式,即屏顶小母线,这势必需要考虑直流各级熔断器(或者直流断路器)的配合问题。目前,最理想的方式采用直流辐射网络各个直流负荷与直流配电屏上负荷开关一一对应。既可简化直流熔断器(或者直流断路器)配合问题,同时又可方便运行人员直流系统接地查找和判断。此外,直流负荷分布应充分考虑双路电源相互独立性,即对有双路直流电源要求的设备设计时,应能实现冗余的配置,切忌双重化配置设备直流电源交叉配置。

直流系统接线方式对直流系统可靠性、运行灵活性起关键作用,当然这里面又涉及到经济性问题以及现场用户运行习惯。因此,现场设计时,也应综合考虑上述各种因素。

2.3直流充电器

直流充电器是变电所直流系统一个重要组成设备,实现对蓄电池组进行充电和浮充电,其性能好坏将关系到蓄电池组的长期可靠运行。目前,直流充电器既有微机相控式硅整流充电装置,又有高频开关电源模块构成的充电装置。

直流充电器选择时应考虑以下技术要求:①输出电压、电流范围能满足蓄电池组的初充、均充、浮充等运行工况要求。②具备恒压、恒流充电功能。③稳压精度以及纹波系数满足规程要求。④限流、过压等保护功能。此外,新型微机型充电器在设计中实现手动充电、自动均衡充电、浮充电功能,当蓄电池事故放电后,应能对蓄电池自动进行补充电;实现了能适应蓄电池组初充电要求和根据温度变化自动补偿浮充电电压的功能,确保蓄电池组不会因环境温度的变化而造成过充电或欠充电;实现了对蓄电池故障检测功能,能对蓄电池回路的开路或短路进行检测;实现与变电所监控系统接口通信功能。

在早期的现场应用中,由于高频开关模块故障率较高,没有全面推广使用。但随着高频开关模块技术发展、元器件质量提高及制造工艺改进,微机型高频开关模块构成的直流充电器的优势已经显现,在近年来的设计中已经逐步取代相控式硅整流充电器而成为变电所直流充电器的首选。其主要有以下优点:①结构紧凑,体积小、重量轻、容量大;②技术指标高,模块本身能承受多次或长时间短路冲击,稳压稳流精度高,纹波系数小;③(N+1)冗余模块并联组合方式供电,模块可带电插拔,任一模块退出运行均不影响系统的正常运行;④模块自动均流,充电电流自动可调。

2.4 直流蓄电池

蓄电池组是构成直流系统的关键设备,其性能好坏将直接影响到变电所的可靠运行。近几年来,蓄电池技术发展很快,新建变电所主要采用阀控式密封铅酸蓄电池和免维护电池两种类型的蓄电池。其中阀控式密封铅酸蓄电池克服了开口式和防酸及隔爆蓄电池的缺点,以优越的技术性能,如大电流放电性能优良、自放电小、使用中无需加水和酸液、不漏液、无酸雾、内阻小和安装方便及少维护等优点而得到了更为广泛应用。

在现场实际应用中需注意以下几点:①蓄电池组的容量应满足变电所最严重事故下直流母线电压不低于规定要求。②合理配置蓄电池组的数量,并根据不同厂家要求正确选择蓄电池的浮充电压,这个是保证直流系统长期可靠运行和蓄电池寿命的关键所在。③日常维护中需要定期的进行均衡充电,以及定期进行核对性放电试验,同时需要考虑温度补偿充电。④目前所选用微机型直流充电器都具备了上述功能,应用中直流充电器必须按照蓄电池的技术要求,合理设置参数。

2.5直流熔断器(直流断路器)配置

在实际运行中出现比较普遍的问题就是直流熔断器(直流断路器)选择配置以及上下级配合的问题,在系统中已经出现了较多影响比较严重的事故。近年来这个问题已经普遍引起了设计、运行以等相关单位的重视,并且被列为现场反措检查(或者安全性评价)的一个重要内容。但限于现场人员由于认识不同,可能对该问题的存在或者严重性尚没有深入了解。因此,新变电所设计过程中就应对直流熔断器(直流断路器)予以明确和规范,而对于已投运变电所应现场实际情况进行及早检查并整改。

变电所内各电气成套设备、保护屏、控制屏以及高压断路器等的直流熔断器(直流断路器)分别由各自生产厂家自行配置,这其中可能有采用不同品牌的直流断路器、直流熔断器或交直流两用断路器,甚至有些还采用交流断路器代替直流断路器使用。这就导致了目前变电所直流熔断器(直流断路器)上下级无法配合。既有上下级采用不同厂家的直流熔断器,又有上下级直流熔断器和直流断路器共存的现象,还有交直混用的实际情况。如果直流供电网络没有采用一一对应的辐射方式的话,必然会导致上下级失配越级。因此,对于设计和运行和维护人员必须要重视以下几个问题:

①设计和改造过程中应选用直流专用断路器,其额定电压应大于或等于整个回路的工作电压;额定电流应大于或等于整个回路的工作电流;其断流能力应满足直流系统短路电流的要求。推荐使用三段式直流断路器,可更好的实现上下级配合问题。

②直流熔断器必须选用符合国家标准规范要求的专业厂家的熔断器产品,加强现场对直流熔断器的运行管理,对发生过直流短路过的熔断器,也应予以及时更换,对运行多年的熔断器应定期更换。

③在同一直流回路中应选择单一的断路器(或者熔断器),切不可混用。对于由于不同设备厂家供货而使用在同一回路中的直流断路器(熔断器),必要时可通过试验的来验证上下级的配合关系。

④尽可能采用辐射直流供电网络,整个直流回路上下级差配合应认真校核计算,避免由于设计选用不当导致直流停电扩大。

2.6 直流接地查找

变电所直流系统发生一点接地是最为常见的直流系统故障,根据规程规定发生接地后应在规定的时间内排查,如再发生另一点的直流接地,两点接地的后果是非常严重。同时发生一点接地还会对变电所保护控制设备造成不良后果,如保护的误动,控制失灵等等。如何查找直流接地,有效保证变电所直流系统的安全性,是直流系统日常维护中一项重要的工作。因此,在变电所设计需考虑此问题。

目前新建变电所都采用了新型的微机直流绝缘监测装置,该装置既可实现常规5个直流系统参数的监测,包括直流母线电压、正对地电压、负对地电压、正对地绝缘电阻以及负对地绝缘电阻;同时,可以实现每个直流负荷在线接地监测。正常运行中装置监测5个常规直流参数,当发现直流异常时,立即对各个直流支路的巡查,当某个支路参数(绝缘电阻)不正常时,提示运行人员。改变了以往逐一拉电的方式进行直流接地检查。保证了直流接地查找安全性和及时性。目前主要的直流绝缘监测装置有两种原理。一种是采用外加低频低压信号源进行监测,此装置需要考虑注入信号源对直流系统影响,以及容易受分布电容以及电磁环境影响。另外一种直接监测直流支路直流漏电流,此装置需要在每个直流支路安装一个高精度的直流互感器,确保能分辨出毫安级的漏电流。应该说这两种类型的装置各有特点,都有较为广泛的使用。现场设计时,应充分考虑到使直流绝缘在线监测装置选线范围能涵盖每一个直流支路,当采用采用直流分屏时,也应考虑直流分屏每一个支路的监测。同样如果采用直流小母线形式,就无法实现每一负荷的在线直流接地监测,不利于运行维护。另外,在现场维护时,应充分认识直流接地的危害,合理使用直流绝缘监测装置,及时消除直流接地。

3结 语