淺析電網(wǎng)分區(qū)間負(fù)荷的快速轉(zhuǎn)移

　　摘 要： 隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷完善和發(fā)展，500kV環(huán)網(wǎng)方式逐漸成為大網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，220kV系統(tǒng)以分層分區(qū)方式運(yùn)行。這種方式下，分區(qū)間的功率互補(bǔ)是緩解功率缺額的重要手段。本文概述了220kV電網(wǎng)分層分區(qū)的格局下在發(fā)生緊急情況時(shí)各分區(qū)負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移的手段，以及分區(qū)間備用聯(lián)絡(luò)線的構(gòu)建，確保能將負(fù)荷損失降低至最小。
　　關(guān)鍵詞：分區(qū) 負(fù)荷 轉(zhuǎn)移 備用聯(lián)絡(luò)線
　　中圖法分類號(hào): TM71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A文章編號(hào)：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，一般地說，電網(wǎng)承受單一故障的能力將越來越強(qiáng)，但是發(fā)生災(zāi)難性大停電事故的危險(xiǎn)性也越來越嚴(yán)重，因此應(yīng)將如何防止發(fā)生系統(tǒng)崩潰作為大電網(wǎng)規(guī)劃的首要目標(biāo).。再者，隨著500kV電網(wǎng)的不斷發(fā)展和完善，當(dāng)前電網(wǎng)已經(jīng)逐步形成了以500kV環(huán)網(wǎng)為主網(wǎng)架，同時(shí)也伴隨著電網(wǎng)短路容量超標(biāo)的尖銳矛盾，這一問題嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此不可避免的，在220kV電網(wǎng)降為地區(qū)電網(wǎng)的同時(shí)，逐步實(shí)行以500kV變電站為核心的電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)行。這種方式不但有效降低了短路電流，而且解決了電磁環(huán)網(wǎng)的不穩(wěn)定問題，降低了輸電損耗，極大地提高了輸電能力，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了極其重要的作用。電網(wǎng)分層分區(qū)運(yùn)行后，當(dāng)某一分區(qū)因事故產(chǎn)生緊急功率缺額時(shí)，通過分區(qū)之間備用聯(lián)絡(luò)線提供緊急功率支援和快速的負(fù)荷轉(zhuǎn)移是除拉限電之外降低功率缺額的重要措施，這對(duì)于落實(shí)優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)承諾有著尤為重要的意義。
　　
　　1． 電網(wǎng)分區(qū)概述
　　1.1 分區(qū)定義
　　《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》提出了明確要求：“在規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)合理的分層分區(qū)原則，運(yùn)行中的電力系統(tǒng)必須在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置解列點(diǎn)并裝設(shè)自動(dòng)解列裝置，當(dāng)主系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞時(shí)，能夠有計(jì)劃地將系統(tǒng)迅速而合理地解列為供需盡可能平衡而各自保持同步運(yùn)行的兩個(gè)或幾個(gè)部分?！?
　　電力系統(tǒng)的分區(qū)是一個(gè)電的概念，是以受端系統(tǒng)為核心，將外部電源連接到受端系統(tǒng)，形成一個(gè)供需基本平衡的區(qū)域，并經(jīng)聯(lián)絡(luò)線與相鄰區(qū)域相連。按照分區(qū)的概念，在一個(gè)受端系統(tǒng)的內(nèi)部，實(shí)際上是以最高等級(jí)線路（500kV）為骨干網(wǎng)絡(luò)組成區(qū)域系統(tǒng)，并以樞紐變電所或大型發(fā)電廠電源為中心，用次一級(jí)輸配電壓線路(220kV 等)將附近的負(fù)荷和地區(qū)電源連接在一起，成為一個(gè)獨(dú)立的供電子系統(tǒng)。如此而下，形成若干個(gè)由上而下的輻射狀的，相對(duì)獨(dú)立，又能相互支援的供電分區(qū)結(jié)構(gòu)。
　　現(xiàn)階段分區(qū)劃分主要以一個(gè)或若干個(gè)500kV變電站作為主要供電電源，經(jīng)一個(gè)或多個(gè)220kV樞紐變，配合本地區(qū)內(nèi)部的大容量發(fā)電廠，將220kV電網(wǎng)劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的供電分區(qū)，如下圖1所示。
　　
　　圖1 電網(wǎng)分區(qū)構(gòu)架
　　1.2 分區(qū)間聯(lián)絡(luò)線
　　電網(wǎng)分區(qū)不能簡(jiǎn)單地按照行政轄區(qū)分割電網(wǎng)，合理的分區(qū)應(yīng)當(dāng)盡量使區(qū)內(nèi)的負(fù)荷與裝機(jī)基本平衡，這樣當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)可以減少分區(qū)之間的功率交換，當(dāng)系統(tǒng)一旦發(fā)生穩(wěn)定破壞，分區(qū)解列后能夠保持獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行。其次，還應(yīng)兼顧己經(jīng)建成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大限度地發(fā)揮其作用，盡量避免浪費(fèi)。分區(qū)內(nèi)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要滿足即使在比較嚴(yán)重事故的沖擊下，同一分區(qū)內(nèi)的所有發(fā)電機(jī)組應(yīng)能保持同步運(yùn)行，區(qū)和區(qū)之間界面要清晰，聯(lián)絡(luò)線回路數(shù)和并列點(diǎn)不宜太多，一旦系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞，應(yīng)保證在預(yù)定地點(diǎn)迅速而準(zhǔn)確地解列。
　　
　　
　　圖2 分區(qū)聯(lián)絡(luò)圖
　　分區(qū)間聯(lián)絡(luò)線主要承擔(dān)以下功能：
　?。?）作為系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)通道，在500kV主變檢修或其它重大檢修時(shí)，將兩個(gè)相鄰分區(qū)合環(huán)運(yùn)行。
　　（2）作為分區(qū)間調(diào)整負(fù)荷的備用線路，當(dāng)某一分區(qū)出現(xiàn)大機(jī)組跳閘等原因造成分區(qū)供電能力不足時(shí)，由相鄰分區(qū)通過聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)供負(fù)荷。
　　1.3 分區(qū)間聯(lián)絡(luò)的一、二次設(shè)備狀態(tài)
　　設(shè)備一次狀態(tài)：
　　原則上一般一側(cè)開關(guān)充電運(yùn)行，一側(cè)開關(guān)熱備用（如圖3）；而雷雨季節(jié)對(duì)于兩側(cè)未安裝避雷器的線路應(yīng)按照雷季運(yùn)行方式的要求將線路改為冷備用狀態(tài)。充電端的選擇也有一定的原則，盡量避免由電廠、饋供變、樞紐變側(cè)充電；盡量安排熱備用側(cè)變電站有人值班。
　　
　　
　　圖3 備用聯(lián)絡(luò)線一次狀態(tài)
　　設(shè)備二次狀態(tài)：
　　充電側(cè)：兩套距離、方向零序保護(hù)啟用聯(lián)絡(luò)線定值，但應(yīng)將其中一套距離、方向零序保護(hù)按饋供方式進(jìn)行定值更改(做好聯(lián)絡(luò)線定值備用區(qū))、綜合重合閘停用、兩套快速保護(hù)投跳。
　　熱備用側(cè)：兩套距離、方向零序啟用聯(lián)絡(luò)線定值(一套距離、方向零序保護(hù)做好饋供方式定值備用區(qū)）、綜合重合閘停用、兩套快速保護(hù)投跳。
　　雷雨季節(jié)需改為冷備用時(shí)，線路兩側(cè)開關(guān)保護(hù)不做調(diào)整。
　　
　　2． 各分區(qū)負(fù)荷轉(zhuǎn)移方向
　　在電網(wǎng)某一分區(qū)進(jìn)行重大計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，因有功率缺額就需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式調(diào)整以實(shí)現(xiàn)與該區(qū)電源、負(fù)荷的功率平衡，若不能滿足，則須進(jìn)行錯(cuò)峰、限電等措施。
　　因此，各分區(qū)間備用聯(lián)絡(luò)線的存在對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行、用戶的可靠供電有著重要的意義。而如何實(shí)現(xiàn)緊急事故情況下分區(qū)負(fù)荷的快速轉(zhuǎn)移、相鄰分區(qū)的緊急支援，成為解決該問題的關(guān)鍵所在。
　　目前電網(wǎng)某一分區(qū)出現(xiàn)功率缺額時(shí)主要考慮將負(fù)荷向相鄰分區(qū)轉(zhuǎn)移，一般手段是啟用備用聯(lián)絡(luò)線，由相鄰分區(qū)供變電站一臺(tái)220kV主變，該變電站220kV母線分排運(yùn)行。在220kV手段用盡時(shí)也可以考慮配網(wǎng)方式的調(diào)整，盡量將功率缺額分區(qū)的負(fù)荷往充裕分區(qū)切割，當(dāng)然這種手段效果不是很明顯。
　　負(fù)荷轉(zhuǎn)移方向的選擇應(yīng)充分考慮可靠性、快速性等因素：
　　可靠性是指盡量避免一線帶兩變、線路兩級(jí)饋供等薄弱方式的出現(xiàn)；
　　快速性是指能用最少的操作實(shí)現(xiàn)一次方式的調(diào)整和二次方式的配合，使轉(zhuǎn)移的負(fù)荷立即能滿足功率缺額要求。
　　
　　3． 負(fù)荷的快速轉(zhuǎn)移
　　在電網(wǎng)發(fā)生緊急事故的情況下，為了滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定的要求，必須在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移，否則可能導(dǎo)致對(duì)用戶拉限電這樣極端措施的發(fā)生。分區(qū)負(fù)荷的快速轉(zhuǎn)移主要分為兩個(gè)層面，一是220kV主網(wǎng)層面的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，二是110kV及以下配網(wǎng)層面的負(fù)荷轉(zhuǎn)移。
　　3.1220kV負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移
　　220kV負(fù)荷轉(zhuǎn)移就是利用分區(qū)間220kV備用聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)功率缺額的A分區(qū)一條220kV母線或主變由B分區(qū)供電，操作上與220kV聯(lián)絡(luò)線和變電站正常一、二次方式有直接的關(guān)系。
　　下面以A分區(qū)由于事故引起一臺(tái)主力機(jī)組跳機(jī)時(shí)，造成該分區(qū)功率嚴(yán)重缺額，必須將可轉(zhuǎn)移的負(fù)荷相應(yīng)劃至相鄰B分區(qū)供，以避免大規(guī)模的拉限電。以處于分界點(diǎn)的220kV變電站方式變化為例，正常方式如圖4所示，該站T1、T2均由A分區(qū)供電，備用聯(lián)絡(luò)線1（連接B分區(qū)）熱備用。正常方式下將環(huán)網(wǎng)線1熱倒至副母后，合上備用聯(lián)絡(luò)線1開關(guān)（合環(huán)），拉開母聯(lián)2510開關(guān)（解環(huán)），即可將T1快速劃至相鄰B分區(qū)供，緩解了A分區(qū)一臺(tái)220kV主變負(fù)荷的缺額，調(diào)整后的方式如圖5所示。
　　
　　圖4 分界變電站正常方式 圖5 分界變電站調(diào)整后方式
　　
　　3.2 110kV及以下負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移
　　110kV及以下負(fù)荷是分區(qū)負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移的延伸與再調(diào)整，其意圖是，如當(dāng)A分區(qū)某一220kV主變（#1主變）由B分區(qū)通過兩分區(qū)之間備用聯(lián)絡(luò)線供電（即一個(gè)變電站內(nèi)兩主變分別由兩分區(qū)供電）時(shí)，在不致該主變過載及盡量滿足供電可靠性的前提下，A分區(qū)內(nèi)與該主變相鄰的負(fù)荷（例如Y站負(fù)荷或#2主變中低壓側(cè)負(fù)荷）盡量轉(zhuǎn)由該主變供電，以緩解A分區(qū)的功率缺額，最大限度的降低A分區(qū)可能的拉限電負(fù)荷數(shù)量，如圖6所示。在500kV系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)方式下，其中#2主變中低壓側(cè)負(fù)荷可以由倒排實(shí)現(xiàn)負(fù)荷切割，必要時(shí)可以通過啟用解列保護(hù)實(shí)現(xiàn)合解環(huán)操作；而相鄰變電站的負(fù)荷一般可以通過110kV及一下聯(lián)絡(luò)線切換。
　　
　　
　　圖6 110kV及以下負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移
　　4 對(duì)策與建議
　　4.1備用聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)
　　在構(gòu)建220kV分區(qū)時(shí)，首先需要平衡各分區(qū)的電源，一般以1至2個(gè)500kV變電站為核心展開，從而考慮220kV備用聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)與選擇，使得電網(wǎng)突發(fā)事故時(shí)能有多條路徑選擇。而備用聯(lián)絡(luò)線的最佳狀態(tài)即為一側(cè)充電另一側(cè)熱備用，從而合上熱備用側(cè)開關(guān)即可帶上負(fù)荷，因此該備用聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)應(yīng)安裝線路避雷器，防止雷季方式的調(diào)整影響設(shè)備操作時(shí)間；線路本身應(yīng)考慮大功率導(dǎo)線，防止由于限額的原因限制負(fù)荷轉(zhuǎn)移。
　　從110kV角度來所，110kV及以下聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)也是至關(guān)重要，由于110kV線路占地小，走線經(jīng)濟(jì)，并且聯(lián)絡(luò)方便，若能權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性和可靠性，適當(dāng)在兩分區(qū)間建設(shè)聯(lián)絡(luò)線，并且盡量切割多于一臺(tái)的主變至該聯(lián)絡(luò)線，以作為重大檢修方式下負(fù)荷轉(zhuǎn)移的手段。而本身線路的選擇也應(yīng)參照220kV聯(lián)絡(luò)線，盡量選擇大功率導(dǎo)線以及兩側(cè)按照線路避雷器。
　　4.2方式安排
　　從正常運(yùn)行方式安排來說，為實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，將備用聯(lián)絡(luò)線一次狀態(tài)放在充電狀態(tài)是不二選擇。而二次方面，由于多數(shù)情況是由備用線路饋供主變，應(yīng)盡量安排一套線路保護(hù)放在饋供線定值。對(duì)于分區(qū)交接點(diǎn)的220kV主變，在保證可靠性和平衡性前提下，盡可能多將負(fù)荷劃至與備用聯(lián)絡(luò)線同一母線的主變。
　　從設(shè)備二次狀態(tài)來說，隨著設(shè)備保護(hù)配置越來越完善，220kV線路一般運(yùn)用光纖保護(hù)較為普遍，由于光纖保護(hù)原理簡(jiǎn)單，不受單側(cè)電源運(yùn)行方式的影響，對(duì)于備用線路發(fā)生故障時(shí)，都能正確動(dòng)作，因此在啟用備用聯(lián)絡(luò)線后只需將該線重合閘停用即可（而充電線路重合閘本身停用）。這樣可大大節(jié)省操作時(shí)間，達(dá)到負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移的目的。
　　4.3操作
　　操作方面，若能在上述方式安排條件下，由于有相關(guān)保護(hù)配合，可以盡可能安排監(jiān)控遙控操作，先進(jìn)行一次方式的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷快速轉(zhuǎn)移，后進(jìn)行二次配合調(diào)整；或者在分界點(diǎn)變電站安排操作隊(duì)等，能夠快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備的操作和檢查。
　　針對(duì)上文中如圖4所示分界變電站的方式下安排的操作，由于需要經(jīng)過倒排這個(gè)較慢且需要值班員現(xiàn)場(chǎng)操作的過程，大大影響負(fù)荷轉(zhuǎn)移時(shí)間，在緊急情況且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及潮流允許條件下，可通過短時(shí)拉開該母線上其它出線開關(guān)的方式來實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)供負(fù)荷，待與母聯(lián)開關(guān)合解環(huán)結(jié)束后將短時(shí)拉開的開關(guān)冷倒至另一條母線后改為合環(huán)運(yùn)行。即：合上備用聯(lián)絡(luò)線1開關(guān)（合環(huán)），拉開環(huán)網(wǎng)線1開關(guān)（解環(huán)），拉開母聯(lián)2510開關(guān)（解環(huán)），這些操作均可由監(jiān)控遙控操作，此操作過后已實(shí)現(xiàn)將T1主變負(fù)荷快速轉(zhuǎn)至相鄰分區(qū)的目的。而待值班員至現(xiàn)場(chǎng)后可將環(huán)網(wǎng)線1開關(guān)冷倒至另一母線改為運(yùn)行后與系統(tǒng)合環(huán)，實(shí)現(xiàn)如圖5所示方式。
　　
　　5 結(jié)束語
　　由于電網(wǎng)是在不斷發(fā)展的，往往近期的需要與遠(yuǎn)期目標(biāo)存在一定矛盾，應(yīng)當(dāng)在解決電網(wǎng)近期存在問題，加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的同時(shí)，結(jié)合中、遠(yuǎn)期目標(biāo)網(wǎng)架，做到統(tǒng)籌安排，合理布局。本文淺述了電網(wǎng)分區(qū)的基本情況及分區(qū)間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，希望能夠起到拋磚引玉的作用，與各位同行進(jìn)行粗淺的探討、交流。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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