论地区性电网孤网运行中的高频控制

论地区性电网孤网运行中的高频控制

朱振东

朱振东

（广西广投桂中工业电网有限责任公司广西来宾546100）

摘要：在电网运行中，频率是一个重要参数，也是衡量电能质量的关键指标，将频率控制在合理范围内，能保证电网安全可靠运行。本文首先分析了电网运行频率的特征和影响因素，然后指出电网孤网运行中高频切机的配置原则，最后结合案例阐述了高频控制方法，以供参考。

关键词：电网孤网；运行频率；影响因素；切机方式；高频控制

在《电力工业技术管理法规》中，明确指出电网运行期间，频率变化允许偏差在0.2-0.5Hz之间。一旦遇到机组跳闸、大容量负荷投切等情况，此时电力系统的有功功率显著变化，就会导致频率改变。如果频率变化较大，可能产生严重事故，直接影响电力系统的运行质量。以下结合实践，探讨了地区性电网孤网运行中的高频控制方法。

1．电网运行频率的特征和影响因素

1.1特征

在电网运行期间，功率频率指的是有功功率不平衡时的变化特征，是电压、负荷频率、发电机频率综合影响带来的结果。其中，静态特性表现的是频率的状态，和机组频率、负荷情况有关；动态特性表现的是频率的变化过程，即从正常状态转变为另一个稳定状态时，经历的时间过程。

1.2影响因素

目前我国发电机组主要包括三种类型，分别是水电机组、火电机组、风电机组。其中，水电机组和火电机组的发电原理，是利用水流量或蒸汽量，驱动涡轮机做功。在这个过程中，如果电网的功率负荷差值发生明显变动，可以利用水电机组和火电机组的转速反馈调节系统，控制调节阀的开闭程度，以保证发电量和负荷量保持平衡状态。

2．电网孤网运行中高频切机的配置原则

在电网运行中，高频切机是一种安全保障措施，高频切机方案是否合理，直接影响电网容量的大小。相关研究称，在电网规模大、容量大的地区，高频切机定值的设置，要保证不会造成低频减载动作，动作延时控制在0.2-0.4s之间。而在地区性电网孤网中，高频切机的配置满足以下原则：

2.1合理选择容量

地区性电网孤网运行期间，单个发电机组的功率增大；整个电网的功率变化时，单个机组的功率变化更大，其负荷扰动量的变化更明显。对此，选择容量适中的机组，进行第一轮高频切机，可以避免发生过切现象。

2.2保证系统安全

高频切机的配置，还要保证系统安全，具体如下：①配置前，考虑到多种运行方式，预估可能出现的运行故障；②利用高频切机装置时，不要对电厂内的全部机组进行切除，应该采用分散切除法。③电网运行恢复稳定后，将频率控制在49.5-50.5Hz之间。

3．地区性电网孤网运行中的高频控制方法

3.1工程概况

以国内某地区的电网为例，是通过110KV的A线或220KV的B线和主电网连接，其运行电压最高为220KV，供电范围包括6个县城。该地区电网公司的发电厂，装机总容量为608MW，包括火电厂10MW、水电厂300MW、风电厂298MW。其中，风电厂和水电厂同时向电力主网输送电力，输送100MW、50MW时，电网出现高频问题。对此，切机方式有4种：一是切相等容量风电；二是切相等容量水电；三是切相等容量的风电、水电各50%；四是对火电、水电、风电机组全切。

3.2电网外送100MW

在只考虑负荷特性的条件下，分析不同切机方式对A、B两条线路的影响。其中，对A线路的影响如下：采用不同的切机方式，均能保证电网频率恢复正常。①采用方案一，切风电机组时，此时电网频率变化最小，频率能稳定在50Hz左右。②采用方案二，切水电机组，此时电网频率变化最大，然后维持在50.8Hz；③采用方案三，切风电和水电机组，此时电网频率变化居中，频率持续降低。④采用方案四，对火电、水电、风电机组全切，此时电网频率变化较小，恢复速度较快。因此，外送100MW时，孤网是最佳切机方案。

对B线路的影响如下：采用不同的切机方式，均能在短时间内促使电网频率恢复正常，具体数据见下表1。分析可知，采用方案一，切风电机组时，此时频率恢复最平稳，电压恢复时间较快。

进一步以切风电机组为例，考虑水电、火电机组的进一步以切风电机组为例，考虑水电、火电机组的调速器，进行仿真分析。结果显示：①只考虑发电机组的调速器，电网频率波动现象明显，呈现出快速、发散振荡特征，可能引起A线路崩溃。②只考虑负荷特性时，电网频率恢复最好，接近额定频率。③既考虑调速器、又考虑负荷特性时，电网频率在前30s发生明显波动，然后恢复稳定。④调速器、负荷特性均不考虑时，电网频率在前30s发生小幅度波动，然后稳定在额定频率以下。

4．结束语：

综上所述，电网运行期间，频率是一个重要的控制指标，直接影响系统运行的安全性和稳定性。文中结合实际案例，选取某地区的电网孤网进行研究，结果显示：①影响高频切机方式的因素，包括外送功率、不同发电机组的组合、发电机调速器、负荷特性等。②仿真分析表明，只考虑负荷特性的条件下，切风电机组时，电网频率恢复最好，最接近额定频率。

参考文献：

[1]杨帆，张志强，赵书强.小容量地区电网孤网运行频率稳定控制措施的研究[J].现代电力，2013，30（5）：64-68.

[2]马世俊，刘禾.孤网高频问题的分析与控制策略研究[J].现代电力，2012，29（3）：83-88.