电网安全优质稳定运行

电网安全优质稳定运行存在的问题及科研方向内蒙古电力调度通信中心二○○八年五月向荣获内蒙古电力技术院首任专家光荣称号的同志们表示热烈祝贺！会议安排调通中心就目前影响电网安全优质稳定运行的一些问题作会议发言，为各位专家下一步开展学术研究和技术攻关提供一些基础资料。由于对电网前沿技术学习了解不够，水平有限，只能结合内蒙古电网实际运行存在的问题，向各位专家作一简单汇报，希望能够起到抛砖引玉的效果。前言一、我国电网状况二、内蒙古电网现状三、电网存在的问题四、对今后科研、技术攻关方向的建议汇报内容一、我国电网状况我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区东北电网与华北电网500kV交流互联我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区华北电网与华中电网、东北电网500kV交流互联我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区西北电网与华中电网背靠背直流互联华中电网我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区华中电网与西北电网背靠背直流互联，与华北电网500kV交流互联，与华东电网、南方电网直流互联。华中电网示意图我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区华东电网与华中电网直流互联华东电网示意图我国电网分布图西北电网华北电网东北电网西藏地区华中电网南方电网华东电网台湾地区南方电网由云南电网、贵州电网、广东电网、广西电网和海南电网组成，2007年底装机总容量达到1亿千瓦。目前，南方电网正在建设500kV交流海底电缆，年内将实现海南电网与南方电网联网运行。截至2007年底，国家电网公司总装机容量超过了5亿千瓦，年发电量23450亿千瓦时，形成了交直流互联、以西电东送为主电力互济的电网格局。目前，南方电网通过三峡工程与国家电网实现了直流联网运行。国内最大单机容量已达到100万千瓦，年内，特高压示范工程将投运，我国电网已经进入了以交直流超高压互联为主、发展建设特高压电网、机组高参数、高自动化、大容量的数字化大电网时期。二、内蒙古电网现状内蒙古电网西起阿拉善电网的额济纳，东至呼伦贝尔电网的满洲里，电气距离长约3366km蒙西电网蒙东电网由于稳定原因，蒙西电网和蒙东电网分区运行蒙西电网蒙东电网直调发电厂40座，容量24587MW500kV变电站13座，容量9000MVA220kV变电站80座，容量19106MVA500kV线路30回，总长3115km220kV线路210回，总长8033km蒙西电网蒙东电网发电厂15座，容量654MW220kV变电站11座，容量1236MVA220kV线路10回，总长1143km最大供电负荷：484MW两横三纵的500kV主网架结构响沙湾永圣域国华乌海布日都高新宁格尔达旗四期达旗5、6机丰泉京隆电厂华电包头丰镇5、6机万全岱海顺义汗海塔拉吉兰太德岭山包头北旗下营沽源巴彦淖尔北部电网大乌海电网包头电网呼和浩特电网鄂尔多斯电网薛家湾电网乌兰察布电网锡盟电网沽源万全蒙东电网外送断面汗锡断面呼包断面布乌断面呼丰断面永宁断面蓿包断面三、电网存在的问题1、狭长地形使电网呈“一”字链式结构，稳定水平低。2、受稳定限制，东部和西部分区运行。3、长距离输电线路较多，输电能力差，电压波动大，依靠大量安全自动装置提高输送能力。电网特点(一)存在动态稳定问题1:发电机角度(度)*=1I准厂G124.0+=1I呼市G510.5X=1I河西G120.0Y=1I海渤G415.8A=1I丰镇G515.8H=1I达四G120.0O=1I包二G710.5X轴单位:周波15021201.6901.2600.8300.401601106010-40-90*****++++XXXXXYYYYYAAAAAHHHHHOO+OOO1、正常方式下，响永一回三永故障，动态失稳2、包旗线停电，响永一回三永故障，动态失稳1:发电机角度(度)*=1I准厂G124.0+=1I锡林G120.0X=1I乌拉G420.0Y=1I河西G120.0A=1I海渤G415.8H=1I丰镇G115.8O=1I达旗G424.0P=1I包二G710.5X轴单位:周波15021201.6901.2600.8300.401501107030-10-50*****+++++XXXXXYYYYYAAAAAHHHHHOOOOOPPPPP(二)暂态稳定水平较低，过度依靠安全自动装置电网投运：失步解列装置21套高周切机装置10套区域稳定控制装置14套1、布日都主变跳闸，布日都地区解网，需高周切机布日都孤岛锡林110kV电网2、汗塔线或塔拉主变跳闸，锡林地区解网，出现高频或低频。锡林110kV电网锡林孤岛锡林110kV电网3、汗海主变跳闸，汗海地区解网，需大量低频减载汗海孤岛4、响永双掉，联切达四、华电包头响沙湾永圣域国华乌海布日都高新宁格尔达旗四期达旗5、6机丰泉京隆电厂华电包头丰镇5、6机万全岱海顺义汗海塔拉吉兰太德岭山包头北旗下营沽源5、永丰双掉，联切国华、达四、华电包头响沙湾永圣域国华乌海布日都高新宁格尔达旗四期达旗5、6机丰泉京隆电厂华电包头丰镇5、6机万全岱海顺义汗海塔拉吉兰太德岭山包头北旗下营沽源6、丰万双掉，联切京隆、国华、达四、华电包头响沙湾永圣域国华乌海布日都高新宁格尔达旗四期达旗5、6机丰泉京隆电厂华电包头丰镇5、6机万全岱海顺义汗海塔拉吉兰太德岭山包头北旗下营沽源7、汗沽双掉，联切京隆、国华、达四、华电包头响沙湾永圣域国华乌海布日都高新宁格尔达旗四期达旗5、6机丰泉京隆电厂华电包头丰镇5、6机万全岱海顺义汗海塔拉吉兰太德岭山包头北旗下营沽源（三）电压及线损问题1、全网容性无功补偿容量不足，500kV系统容性补偿容量为主变容量的10.9%，220kV系统无功补偿容量为主变容量的10.2%，均只达到无功技术导则要求的10%~25%的下限。2、包头、大乌海等负荷集中地区，容性无功补偿容量不足，造成从主网大量吸收无功，产生无功潮流，增加了电网线损。3、边远地区或大用户负荷无功补偿不足，从电网吸收无功，造成电压质量下降和网损增大。4、长距离输电线路较多，电网电压随负荷增减波动较大，500kV系统电压波动范围537~497kV；220kV系统电压波动范围248~199kV。（四）短路电流持续升高海渤湾电厂临河乌拉山电厂呼东郊昭君丰镇电厂东胜薛家湾准格尔乌达电厂呼厂集宁乌素图伊和棋盘井燕山营永圣域国华准厂达地丰地丰泰电厂高顺隆兴昌前进顺达乌兰木伦海吉氯碱乌斯太贺兰山乌海元上都长胜店希望铝变2明安图布日都高新汗海平地泉新城湾福永红塔望海吉兰太三盛公金诺雅布赖德岭山巴彦乌拉锡南郊杭锦乌审旗鄂绒红旗华电乌达乌海热电厂鄂绒电厂希铝卓资一站丰镇电厂德胜高力罕温都尔七台文更兴广固北台阁牧可镇厂汉额济纳苏里格清水河万家寨宁格尔准大电厂包三新丰电厂华宁电厂卧龙岗包头北临河电厂五福海厂三期慧通海神电厂黄河杨四海金桥矸石电厂锡林电厂河西电厂丰镇三期鼓楼获各旗云中辉腾锡勒包二3、4号机新庙达电四期蒙西电厂中盐吉兰太电厂前锋蒙南煤制油亿利亿利电厂亿德双欣上湾团结杜尔伯特苏贝台基营祥和石桥希铝变1金泉响沙湾丰泉海城塔拉万全沽源顺义宝山国电东胜多伦电厂突泉国能电厂煤气岱海丰泉麻池兴胜土右古城沙河召庙东华张家营昆河包一扩建沙德格包一老厂包一包钢包钢包钢厂外达旗福永旗下营旗下营卓资二站达电三期达旗G4包二高新2高新1灰腾梁巴拉贡铝厂金山电厂超过30kA的厂站1、短路电流继续攀高，高新变220kV母线短路电流将达到54kA。2、被迫采取高新主变分裂运行方式，降低短路电流。3、包头地区和500kV变电站有17个厂站220kV母线短路电流超过30kA。（五）发电受阻及用电受限问题乌吉断面受电极限250MW，限制阿盟用电乌吉断面送端极430MW，乌海、阿盟供电依赖内部机组受阻容量700MW。大乌海发电受阻700MW国电东胜、煤制油、蒙南受阻500MW包头地区供电能力3500MW，负荷发展受限达旗出力受阻340MW希望双回热稳极限440MW，限制希铝负荷发展金桥电厂出力受阻200MW国能电厂出力受阻170MW万家寨出力受阻一台机华宁受阻60MW锡林电厂出力受阻150MW500kV系统单线单变，新投风电700MW送出受阻（六）机网协调、热电联产协调及其他问题1、发电机组调速系统、调压系统参数实测以及数据建模工作已经开展，但目前此项工作过分依赖国家电科院等上级科研部门，工作周期长，机组投运或大修后数据更新大大滞后；机组一次调频、AGC技术管理仍存在问题。须进一步吸收消化这方面的技术，使机网协调工作有效地提高电网安全稳定水平。2、电网供热机组较多，热电矛盾突出。机组供热能力、电出力对供热温度的影响等重要供热参数目前仅由发电方提供，科学性、准确性难以保证，热电联产基本形成了以热定电局面，影响科学调度和电网安全、经济运行。3、其他问题呼兴电网大机组并网及外送问题；大规模风力发电并网对电网影响问题；继电保护等二次系统技术发展，数字化电网、数字化变电站新技术消化掌握问题；结合特高压电网技术规划内蒙古电网外送第三通道问题；地区电网发展规划等内容也是急需研究解决的现实问题。四、对今后科研、技术攻关方向的建议鉴于上述全国电网发展形势和内蒙古电网运行存在的问题，建议技术院专家开展以下课题攻关科研。1、内蒙古电网发电机组PSS参数协调优化及综合控制研究随着内蒙古电网逐步发展和外送规模不断扩大，电网动态稳定问题逐步显现，成为影响安全稳定运行的重要因素。为了提高电网动态稳定水平，大容量发电机组装设、投运了PSS装置，PSS对所设计的低频振荡频率分量抑制效果很好，但对其它振荡频率分量抑制效果却变差，甚至有激励作用。此外电力系统运行状态或网络结构发生变化，或由于设计或参数整定原因，使系统的实际振荡频率落在PSS控制器有效抑制振荡频率带以外，控制效果就会显著减弱。如何动态的优化各台机组PSS参数设置，将具有PSS功能的发电机组组织起来，统一协调，最大程度地对地区间振荡模式和大的区域间振荡模式提供正的阻尼，以提高内蒙古电网500kV主网架之间以及内蒙古电网与华北主网间各断面的安全稳定极限和输送能力是值得深入研究的课题。2、动态在线安全分析与预警控制系统研究大区电网和互联网的建设以及全国联网对系统的安全稳定控制水平提出了更高的要求，已有的稳定控制装置一方面不能及时有效地解决互联电网中突出的稳定问题，另一方面也不能解决系统运行的安全性和经济性之间日益突出的矛盾。因此，电力市场的运行机制迫切要求稳定分析和控制的在线化。在线安全预警和控制基于“在线预想计算，实时匹配”的安全分析和预警控制框架，取代传统的“离线预想计算，实时匹配”控制框架。当运行方式变化时，电网中同样的故障或扰动功对系统稳定性的影响可能相差很大，如果使用传统的离线计算方法，则必须针对各种可能的运行方式进行大量的离线稳定计算，即使如此，所考虑的运行方式也必然是有限的、不全面的。实际运行与离线计算方式间发电出力及负荷情况总存在或多或少的差异，这些差异往往有可能造成运行的保守性或不安全性，甚至造成控制的不合理性。在线安全预警和控制是利用系统实时或准实时信息，最大可能地缩小计算数据与实际运行方式的差异，对实际运行情况进行“实地”分析，校验控制策略的准确性，并根据需要提出新的控制对策，其控制更具合理性。在某些特殊网络结构情况下，如系统结构从环网变为辐射网运行、紧急检修等情况下，由于系统的稳定情况变化很大，这种在线预警和控制手段所带来的灵活性和自适应能力显得更为重要。进行在线安全稳定分析和预警控制系统的研究，可以实现电网稳定控制策略的在线调整决策，以适应不同的电网运行工况，将大大提高电网安全稳定运行水平，最大化发挥电网输送能力，提高公司经济效益。3、大型风力发电场安全稳定运行研究随着内蒙古电网风力发电机组逐步增加，风电机组运行对系统安全稳定运行的影响已经逐步显现出来，如影响系