电网调度中的安全稳定计算分析与研究

电网调度中的安全稳定计算分析与研究

陈伟

（国网四川省电力公司宜宾供电公司四川宜宾644000）

摘要：本文对电网调度安全运行的影响因素进行分析，主要包括设备自身、人为责任等方面，并以220kV变电站为例，对并列运行和分列运行的优缺点进行分析，最后对电网调度安全稳定计算流程加以阐述，力求通过本文研究，为电网调度工作提供借鉴和参考，使电网调度更加稳定安全。

关键词：电网调度；安全稳定；影响因素；计算分析

引言

近年来，我国电力电网行业的发展势头良好，在全国范围内实现电网覆盖，越来越多的偏远地区设置变电站，使基本的用电需求得以满足。但是，在电网调度过程中受到多种因素影响，使其安全稳定性受到较大影响。对此，调度人员应从多个角度着手综合考虑，采取积极有效的措施提高电网调度效率与安全。

1电网调度安全运行的影响因素

在供电系统正常运行情况下，电力调度对供电稳定性具有较大影响，在此过程中很可能受到以下因素影响，使电网运行的安全性、稳定性受到破坏。

1.1设备系统因素

通常情况下，设备设计、质量缺陷等均会埋下安全隐患，调度系统告警信息的扰乱将在很大程度上使系统安全监控难度增加，部分位于偏远地区的变电站，由于受到地理环境、投资等多种因素影响，设备更新速度较慢，存在老化、电源维护不及时、管理不到位等情况。因此，在设备操作过程中存在诸多安全隐患。此外，电网接线不够合理，部分变电站连成一串，一旦35kV线路出现停电，将导致一系列35kV变电站的负荷难以转移。在运行过程中，继电保护装置也存在定值不规范、监管不到位、参数不精准等问题，对电网设备的正常运行产生极大损害，甚至危及操作者的生命财产安全。

1.2人为因素

在电网企业角度来看，为了追求更多的经济效益，重要断面普遍存在线路过载情况，当线路出现故障问题时，便会导致大面积停电；在调度人员角度来看，由于缺乏安全意识，专业技能水平较低，无法灵活运用远程调度操作进行电网调度，加上管理松懈，很容易在实际调度工作中出现操作失误，使电网运行受到破坏。部分电力企业中电网调度人员呈现老龄化趋势，平均年龄已经超过40岁，且受教育水平较低，对新技术、新知识的掌握速度较慢，很容易出现“误调度”等情况，从而使电网运行事故的发生概率增加[1]。

2220kV变电站并列运行和分列运行优缺点

2.1并列运行

优点：一是可使供电可靠性得以提升，在并列运行的变压器中，一旦有某台发生损坏，只要将其独立于电网之外即可，剩余变压器的运行将不受影响；在对某台变压器进行检修时，无需进行全范围的停电，使供电可靠性得到显著提升；二是提高运行经济性，当变压器容量无法满足负荷增长态势时，可并列接入其他变压器，根据实际需求进行投切，不但可降低变压器自身消耗，还获得更多的经济效益；

缺点：容易出现“大马拉小车”的情况，当负荷不断增加，一台变压器难以满足但又无法并列运行时，两台变压器分别带几条线路运行，由于线路固定，其中一台变压器可能因负荷量较小而出现浪费情况，使损耗增加；还可能出现变压器过负荷情况，当线路中用电负荷增加时，将其供应的变压器容量不足，便会导致变压器出现过负荷情况，对经济运行、供电可靠性产生不良影响[2]。

2.2分列运行

优点：降低变电站运行风险，在开关拒动的过程中，可有效避免变电站中母线全部失压的风险；降低跳闸事故的发生概率，减少跳闸时变电站的失压数量；使双母线失压问题得到有效解决，以免单回线出现故障时因保护配合问题使二回线路面临跳闸风险。

缺点：一次风险：由于当前220kV分段备自投配置的数量较少，变电站的可靠性降低；运行方式较为复杂，很容易出现误操作风险；二次风险：当分段备自投使用后，需要得到220kV分段的有效配合，一方面如若失去分段保护，则很容易导致正常母线失压。另一方面，在分段保护后还容易出现运维操作风险。

3电网调度中安全稳定计算案例分析

本文以四川某供电公司为例，对电网调度中安全稳定的计算和应用进行研究，通过计算分析该企业多年未出现的暂态稳定问题，对现用电网和发电机参数进行核对后，根据实际情况配置无功补偿装置，对发电机组的惯性时间常数进行重新计算，并投入新的发电机组，最终使电网调度得以安全稳定实施。

3.1计算条件

为了寻找系统中存在的稳定问题，对系统静态、暂态和电压稳定等情况进行分析，从调查结果可知，在正常运行的情况下，A机组停运，在忽视投运机组不同开机组合的情况下，将供电企业的用电大小定为发电量的9%，将负荷划分为诶三种类型，每种类型的电网负荷如下表1所示。

表1供电公司电网负荷

该企业的总负荷功率因数为0.98，与腰负荷和小负荷相比，大负荷情况下稳定问题更加严重，因此本次计算主要针对大负荷情况下进行，采用电力系统分析综合程序PSASP软件，潮流计算采用最优乘子法，暂态稳定计算采用隐式梯形积分法[3]。

3.2接线方式

该供电企业具有两条220kV母线，四条出线，可采用多种接线方式，主要采用并联接线和分联接线两种。通常情况下，并联接线能够提高电力的输送效率，因此该企业采用并联接线的方式。在稳定分析过程中，该企业的A机组开启，其他机组不开，取最大负荷。首先，通过潮流计算的方式寻找是否存在电压越限等情况，在正常运行的情况下，系统应采用合理的电压和频率，全部变电设备均不可出现过负荷等情况，如若出现此类情况，则需要对其进行调整。在完成潮流计算后，还要进行静态安全分析和稳定计算，二者可同时进行，例如，设置线路N-1故障，在对系统的暂态稳定性进行检查时，还可对出线元件是否存在过载、电压异常等情况进行解决。在稳定计算过程中，可得出以下稳定问题如表2所示。

表2全接线稳定问题

产生上述稳定问题的主要原因在于系统网架较为薄弱，电厂与变电站之间的距离过长，导致电气距离较远，一旦双回线出现跳闸事故，发电机功率极限也随之降低，与加速面积相比减速面积较小，转子平衡转矩受到影响，使#3和#4发电机的攻角持续增加，最终导致系统的暂态稳定性受到破坏。

3.3稳定计算

四川某电网在2018年冬季网供负荷最大为1373MW，220KV侧装机的容量为1012MW。在220KV系统潮流计算过程中，该地区均匀停机为459MW，延续2017年的接环方案不变，在冬季高峰负荷模式下，除了电厂送出线路之外，其他线路潮流均不超过200MW，且潮流分布和电压水平基本相同。在2019年，该电网机组停机382MW，在正常运行模式下，电网暂态稳定水平较大，但220kV线路出现N-1和N-2故障，均可确保系统稳定。在变电站中出现主变N-1和N-2破坏后，主变过载，其他不会出现过载情况。其他电网安全稳定计算的方式如下：

（1）静态安全分析。在潮流计算的基础上，坚持N-1原则将变压器和线路中的元件分别断开，对其他元件是否存在过载、电压过限等情况进行检查，忽略元件动态和系统动态；

（2）暂态稳定计算。在数值积分的基础上仿真程序，对受扰运动微分方程组的时域解进行描述，再按照发电机转子间的角度变化情况，对系统的稳定性进行判断。系统对故障集中位置进行分析，通过监视系统显示机组之间的最大功角差，对系统中是否存在暂态稳定问题进行判断；

（3）电压稳定计算。对电网中电压的稳定情况进行校验，针对获取的断面数据，利用增加功率的方式进行计算，并绘制出PV曲线，使当前运行点的电压稳定阈度被计算出来；

3.4解决措施

一方面，降低系统故障产生的干扰，在电网调度过程中设计了一些有助于提高稳定性的方式，但由于受到诸多不确定因素的影响，仍然会使电网面临诸多问题，使其安全性和稳定性受到影响。对于较大的冲击来说，会对电网暂态稳定带来更大的破坏，对此，应积极采取有效措施，通过缩小电网突发故障等方式，使电网运行不受扰乱，提高电网运行的安全性和稳定性[4]。

另一方面，强化运行方式管理，在实际运行过程中，如若主网设备出现故障问题，且电网处于超限运行时，调度人员应及时采取有效的紧急控制措施，使整个电网的运行安全得到切实保障。不但要做好紧急处置工作，还要根据负荷变化情况，对供电可靠性、负荷变化、检修管理等多种因素进行调整，并在重大节日、活动期间做好保电工作。

结论：

综上所述，电网调度工作对电网安全运行具有直接影响，在运行过程中，应注重调度安全稳定问题，根据企业运行实际情况，挖掘阻碍电网调度稳定性的主要影响因素，并积极采取科学有效的措施进行应对，使电网调度更加安全，电力企业获得健康长远发展。

参考文献：

[1]李文彪，刘明，周群.新余电厂双机并列运行与分列运行的稳定计算及分析[J].江西电力，2017（3）：31-33.

[2]陈育敏.配电变压器并联运行配电方式在企业供电中的应用[J].华东电力，2018（5）.

[3]陈燕来，张红记，张建卓.110kV及以下变电站主变压器运行方式的选择[J].煤矿机电，2017（5）.

[4]杨泽.龙湾风电场升压变经济运行及控制策略研究[D].长春大学，2018.

作者简介：

陈伟（1971.8-），男，本科，工程师，主要从事电力调度相关工作。