浙江電網(wǎng)賓金直流閉鎖調(diào)度處置預(yù)案編制

張小聰，金嘯虎，楊運(yùn)國(guó)，余劍鋒，高 強(qiáng)

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

浙江電網(wǎng)賓金直流閉鎖調(diào)度處置預(yù)案編制

張小聰1，金嘯虎1，楊運(yùn)國(guó)2，余劍鋒1，高 強(qiáng)1

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

±800 kV宜賓－金華特高壓直流工程（簡(jiǎn)稱賓金直流）投運(yùn)后，極大地緩解了浙江電網(wǎng)過(guò)江通道的重載問(wèn)題。與此同時(shí)，一旦賓金直流大功率運(yùn)行方式下發(fā)生雙極閉鎖故障，將造成電力大量缺失和潮流大范圍轉(zhuǎn)移，嚴(yán)重影響浙江電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在分析賓金直流雙極閉鎖故障對(duì)浙江電網(wǎng)的影響的基礎(chǔ)上，編制了調(diào)度處置預(yù)案，并總結(jié)了預(yù)案中的6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，為調(diào)度員快速高效地處理事故提供參考和決策支持。

特高壓直流；處置預(yù)案；浙江電網(wǎng)

0 引言

特高壓賓金直流輸電工程是金沙江下游水電的配套外送工程，線路途經(jīng)5省，總長(zhǎng)1 670 km，滿送落地功率為740萬(wàn)kW。賓金直流的投產(chǎn)和運(yùn)行對(duì)浙江電網(wǎng)的影響巨大，極大地緩解了浙江省跨江通道及浙北主要斷面的潮流重載問(wèn)題。但是，在特高壓交流浙中、浙南站和浙福輸變電工程投運(yùn)前，若賓金特高壓直流在大功率運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)直流雙極閉鎖故障[1，2]，將造成浙江500 kV主網(wǎng)的南北通道潮流大范圍轉(zhuǎn)移、系統(tǒng)頻率及相關(guān)廠站電壓大幅變化，以及出現(xiàn)部分?jǐn)嗝孢^(guò)穩(wěn)定限額及線路過(guò)載情況，對(duì)浙江電網(wǎng)將產(chǎn)生較大沖擊。為了保障賓金直流接入后的浙江電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文在分析賓金直流雙極閉鎖故障對(duì)浙江電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)上，編制了調(diào)度處置預(yù)案，并總結(jié)了預(yù)案中的6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可為調(diào)度員快速高效地處理事故提供參考。

1 賓金直流閉鎖事故的影響及處置原則

根據(jù)《浙江電網(wǎng)2014年度運(yùn)行方式》中賓金直流雙極閉鎖專題的分析，賓金直流大功率運(yùn)行時(shí)雙極閉鎖將對(duì)華東電網(wǎng)及浙江電網(wǎng)造成較大影響，主要包括：

（1）事故導(dǎo)致的大功率缺失，可能造成系統(tǒng)頻率跌落。經(jīng)計(jì)算，賓金直流滿功率運(yùn)行時(shí)單、雙極閉鎖后，系統(tǒng)暫態(tài)頻率將分別跌至49.82 Hz和49.60 Hz，在機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)和負(fù)荷頻率特性作用下，系統(tǒng)頻率能夠在1 min內(nèi)分別恢復(fù)至49.87 Hz和49.76 Hz左右，受端電網(wǎng)頻率穩(wěn)定水平滿足要求。

（2）事故導(dǎo)致瞬間電壓大幅度變化。直流閉鎖瞬間由于無(wú)功大量剩余，換流站周圍局部電網(wǎng)的母線電壓將快速升高；同時(shí)，在無(wú)功裝置0.1 s自動(dòng)切除后，喬司、涌潮等變電站存在低電壓?jiǎn)栴}，1 s后主要樞紐變電站母線電壓均能夠恢復(fù)到正常水平。

（3）事故引起潮流大范圍轉(zhuǎn)移，可能導(dǎo)致浙江500 kV南北通道（喬仁5412單線、方由5810單線、喬涌5493+喬潮5494雙線、富儀5491+陽(yáng)儀5492雙線）潮流大幅上升甚至嚴(yán)重過(guò)載。其中，喬仁5412單線潮流可能超過(guò)其短時(shí)過(guò)負(fù)荷能力（226萬(wàn)kW），存在連鎖故障風(fēng)險(xiǎn)。

因此，事故處置的原則是將確保電網(wǎng)安全放在首位，防止設(shè)備過(guò)載后發(fā)生連鎖故障、電網(wǎng)瓦解；嚴(yán)格控制500 kV線路和斷面限額，確保電網(wǎng)頻率、電壓在合格范圍。同時(shí)，應(yīng)挖掘一切可用的電力資源，盡可能減少賓金直流事故對(duì)浙江電網(wǎng)的影響，最大限度滿足浙江電網(wǎng)的供電需求。

2 賓金直流閉鎖調(diào)度預(yù)案編制關(guān)鍵技術(shù)

圖1 浙江電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在分析賓金直流雙極閉鎖故障對(duì)浙江電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)上，編制了賓金直流閉鎖調(diào)度處置預(yù)案。預(yù)案的主要內(nèi)容包括總則、事故前電網(wǎng)運(yùn)行方式、事故影響、事故處置原則、調(diào)度處置預(yù)案、事故拉限電名單。

2.1 事故前浙北、浙中、浙南電網(wǎng)運(yùn)行分析

賓金直流投運(yùn)前，浙江電網(wǎng)以500 kV過(guò)江通道（富儀+陽(yáng)儀雙線，喬涌＋喬潮雙線）分為南部電網(wǎng)和北部電網(wǎng)。賓金直流投運(yùn)后，賓金直流滿負(fù)荷740萬(wàn)kW功率落地浙南，雙溪+龍溪雙線、金丹+金溪雙線、天寧+一寧雙線（稱中南六線）接近滿載運(yùn)行。這6條線路加上丹浦+溪浦雙線（稱中南八線）把浙江電網(wǎng)分為浙中和浙南電網(wǎng)。賓金直流閉鎖故障后，南部失去了大功率電源，將導(dǎo)致北部－南部聯(lián)絡(luò)線北送南潮流突增，方由+喬仁雙線、富儀+陽(yáng)儀雙線 （稱北中四線）過(guò)載嚴(yán)重。北中四線把浙江電網(wǎng)分為浙北和浙中電網(wǎng)。浙江電網(wǎng)在賓金直流接入前后的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

賓金直流閉鎖事故前將嚴(yán)格按照浙北、浙中、浙南3塊區(qū)域進(jìn)行分區(qū)平衡，統(tǒng)籌區(qū)域內(nèi)3個(gè)分區(qū)開停機(jī)方式和備用容量，確保全省備用總量合理、科學(xué)分布。針對(duì)賓金直流投運(yùn)后的電網(wǎng)運(yùn)行特性，在日前計(jì)劃安排、日內(nèi)實(shí)時(shí)控制等工作中按浙北、浙中、浙南3個(gè)區(qū)域?qū)嵤┓謪^(qū)平衡，緩解主網(wǎng)500 kV關(guān)鍵輸電通道重載情況，有效應(yīng)對(duì)發(fā)/用電平衡的復(fù)雜局面。正常運(yùn)行中如果限額超限，通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整，對(duì)局部電網(wǎng)供區(qū)負(fù)荷的供電方式和潮流分布進(jìn)行優(yōu)化，確保賓金直流雙極閉鎖后各設(shè)備不超短時(shí)過(guò)負(fù)荷能力。

2.2 備用燃?xì)鈾C(jī)組緊急啟動(dòng)的調(diào)研和措施

賓金直流事故后，為了彌補(bǔ)電力缺失，需要備用狀態(tài)（非檢修、消缺）的燃?xì)鈾C(jī)組緊急啟動(dòng)、并網(wǎng)發(fā)電。緊急啟動(dòng)至帶足出力的時(shí)間越短越好，以減少事故對(duì)電力供應(yīng)的影響。這個(gè)時(shí)間主要與燃?xì)鈾C(jī)組的機(jī)型（單軸、雙軸）、燃?xì)鈾C(jī)組狀態(tài)（熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)）有關(guān)。

單軸機(jī)型燃?xì)鈾C(jī)組在開機(jī)前需要對(duì)汽機(jī)進(jìn)行抽真空、送軸封等準(zhǔn)備工作，大概需要1.5 h。機(jī)組從緊急啟動(dòng)開機(jī)到帶滿出力，熱態(tài)、穩(wěn)態(tài)、冷態(tài)狀態(tài)下分別需要1.5 h，2.5 h和3.5 h。

雙軸機(jī)型的燃機(jī)部分基本不用準(zhǔn)備工作，30 min內(nèi)可以并網(wǎng)帶滿負(fù)荷，汽機(jī)部分在抽真空、送軸封等準(zhǔn)備工作完畢后，熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)狀態(tài)下帶足出力分別需要1.75 h，3 h和4.5 h。單、雙軸由燃機(jī)緊急啟動(dòng)至帶滿負(fù)荷所需時(shí)間如表1所示。

要優(yōu)化省調(diào)火電機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組的開機(jī)模式，保證浙江電網(wǎng)高峰、低谷的正/負(fù)備用；燃?xì)鈾C(jī)組輪流啟停，保持溫、熱態(tài)，事故后能快速應(yīng)急開機(jī)；同時(shí)建立天然氣應(yīng)急頂峰的氣電協(xié)調(diào)機(jī)制，確保發(fā)電天然氣氣源的緊急增供，保證天然氣機(jī)組的應(yīng)急頂峰。

2.3 事故前賓金直流運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究

為了在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)能直觀顯示賓金直流運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，設(shè)置了賓金直流運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，并在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)D5000的賓金直流專項(xiàng)監(jiān)視畫面中集中監(jiān)視，如圖2所示。預(yù)警分為事故后斷面重載風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和備用不足風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

表1 燃機(jī)組緊急啟動(dòng)至帶足出力所需時(shí)間 h

圖2 賓金直流運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

對(duì)事故后的斷面重載風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，預(yù)測(cè)事故后喬仁5412線、喬仁5412線+方由5810線的潮流。經(jīng)PAS（潮流計(jì)算程序）計(jì)算，夏季高峰期間賓金直流滿功率運(yùn)行，雙極閉鎖事故后，對(duì)上述兩斷面的轉(zhuǎn)移系數(shù)分別是0．25和0．42，即預(yù)測(cè)事故后喬仁5412線的潮流為事故前該線潮流加上賓金落地功率的0．25倍，事故后喬仁5412線+方由5810線的潮流為這2條線路事故前功率加上賓金落地功率的0．42倍。根據(jù)喬仁5412線短時(shí)熱穩(wěn)定值（226萬(wàn)kW）和長(zhǎng)期熱穩(wěn)定值（195萬(wàn)kW）及喬仁5412線+方由5810線斷面限額（250萬(wàn)kW），組合成4檔，分別用紅、橙、黃、藍(lán)4色在監(jiān)視畫面中預(yù)警，如黃色預(yù)警表示此時(shí)浙江電網(wǎng)一旦發(fā)生賓金直流雙極閉鎖，喬仁5412線不超長(zhǎng)期熱穩(wěn)定值，但是喬仁 5412線+方由5810線斷面超控制限額，事故后需要控制斷面限額。其它顏色預(yù)警對(duì)應(yīng)的定義如表2所示。

備用不足風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警是通過(guò)預(yù)測(cè)浙江所需拉限電數(shù)量占當(dāng)時(shí)負(fù)荷水平的比例進(jìn)行預(yù)警。賓金直流事故后，浙江落地功率的37．04%要由浙江電網(wǎng)承擔(dān)，在減去浙江電網(wǎng)已有的旋轉(zhuǎn)備用后，若沒(méi)有其他支援，為了保證發(fā)用電平衡，還需要拉停一定數(shù)量的負(fù)荷。根據(jù)拉限電數(shù)量占當(dāng)時(shí)負(fù)荷水平的比例，以紅、橙、黃、藍(lán)4色進(jìn)行預(yù)警，如紅色預(yù)警指拉電數(shù)量超過(guò)當(dāng)時(shí)負(fù)荷的5%。其它顏色預(yù)警對(duì)應(yīng)定義如表3所示。

表2 斷面重載風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與斷面潮流對(duì)應(yīng)關(guān)系

表3 備用不足風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與拉限電數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系

了解這些預(yù)警的含義并加強(qiáng)監(jiān)視和控制，能加強(qiáng)調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，以便采取措施讓電網(wǎng)保持在低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)情況下運(yùn)行，一旦事故，知道如何處理。

2.4 事故后全省機(jī)組加出力一鍵控制功能

賓金直流雙極閉鎖故障后，調(diào)度員需要手動(dòng)修改或者通過(guò)動(dòng)態(tài)ACE（受電關(guān)口的區(qū)域控制偏差）自動(dòng)修改聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃。一般人工手動(dòng)修改至下發(fā)各控制區(qū)需要15～30 min，動(dòng)態(tài)ACE自動(dòng)修改至下發(fā)各控制區(qū)需要約1 min。在下發(fā)命令到達(dá)各控制區(qū)之前的這段時(shí)間里，互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)所有控制區(qū)接收的ACE值將是根據(jù)原調(diào)度計(jì)劃計(jì)算的數(shù)據(jù)[3]，計(jì)算公式如下：

式中：Pt為各省市聯(lián)絡(luò)線總輸送功率實(shí)際值；P0為各省市聯(lián)絡(luò)線總功率計(jì)劃值；B為控制區(qū)域設(shè)定的頻率偏差系數(shù)，為負(fù)值；ft為系統(tǒng)頻率實(shí)測(cè)值；f0為系統(tǒng)基準(zhǔn)頻率（50 Hz）。

賓金直流功率失去瞬間，受電計(jì)劃未變，而實(shí)際受電大幅減小，浙江ACE數(shù)據(jù)將出現(xiàn)很大的正數(shù)。電廠根據(jù)ACE減機(jī)組出力，出現(xiàn)受電失去、而ACE卻自動(dòng)控制機(jī)組減出力的反調(diào)情況，這種反調(diào)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的頻率恢復(fù)是有害的。啟動(dòng)動(dòng)態(tài)ACE后，聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃受電會(huì)更改，這種反調(diào)會(huì)消失。但這種幾秒至幾十秒反調(diào)的危害很大。機(jī)組調(diào)節(jié)速率一般是額定容量的1．5～2%/min，按照浙江平均負(fù)荷水平，3 000萬(wàn)kW火電容量參與調(diào)節(jié)，每分鐘將調(diào)節(jié)45～60萬(wàn)kW。為此，在D5000中開發(fā)了對(duì)全省機(jī)組加出力一鍵控制的功能，只要賓金直流閉鎖，投此控制按鈕，全省機(jī)組就會(huì)以ramp（爬坡）模式加出力，直至動(dòng)態(tài)ACE啟動(dòng)，人工撤出，并自動(dòng)恢復(fù)到ramp之前的模式。在2014年夏季的4次賓金直流事故中，全省機(jī)組通過(guò)一鍵ramp控制加出力，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，該功能效果明顯，能夠快速恢復(fù)電力缺失，協(xié)助華東總調(diào)恢復(fù)電網(wǎng)頻率。

2.5 對(duì)事故后拉限電數(shù)量及輔助決策的研究

事故后輔助決策用于計(jì)算各階段拉限電數(shù)量。為控制北送南500 kV聯(lián)絡(luò)線斷面，0～30 min的拉限電僅限于浙中、浙南的事故拉限電?？爻绷骼姅?shù)量預(yù)判規(guī)則為：

式中：Q為控制斷面限額，即浙中、浙南所需拉限電數(shù)量；Mt，M0分別為喬仁 5412線+方由5810線事故后斷面潮流和需要控制的限額；k為轉(zhuǎn)移系數(shù)，經(jīng)過(guò)PAS的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算為0．42；B為浙中、浙南機(jī)組可上調(diào)出力。Mt，M0和B在賓金直流監(jiān)控畫面顯示實(shí)時(shí)采樣值，Q為實(shí)時(shí)計(jì)算值。

賓金直流事故后，第45 min至次日或直流恢復(fù)，缺失功率的37．04%由浙江電網(wǎng)承擔(dān)。在處理斷面過(guò)載問(wèn)題后，第二步要考慮電力平衡問(wèn)題。加出力后全省備用仍然不夠時(shí)，30 min之后就要考慮全省范圍內(nèi)拉限電。控制聯(lián)絡(luò)線功率進(jìn)行拉限電數(shù)量預(yù)判為：直流缺失功率的37．04%減去事故時(shí)浙江全省備用。在賓金直流監(jiān)控畫面也實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)計(jì)算。以上輔助判別未考慮后續(xù)全省負(fù)荷變化，調(diào)度員實(shí)際應(yīng)用中還需結(jié)合后續(xù)負(fù)荷變化情況作相應(yīng)修正。

2.6 建立事故后多部門聯(lián)動(dòng)的事故處置體系

為確保賓金直流故障閉鎖后的電網(wǎng)應(yīng)急處置快速高效，建立了多部門聯(lián)動(dòng)的事故處置體系。發(fā)生賓金直流故障閉鎖后，省調(diào)控中心在事故處置的同時(shí)，要及時(shí)通知公司運(yùn)檢、營(yíng)銷、安監(jiān)等部門，并向地區(qū)調(diào)控中心發(fā)布賓金直流故障信息，地區(qū)調(diào)控中心接到消息后也要迅速通知相關(guān)部門及縣供電公司。

多部門聯(lián)動(dòng)的事故處置體系如圖3所示。運(yùn)維檢修部（運(yùn)檢部）負(fù)責(zé)通知責(zé)任單位落實(shí)設(shè)備搶修和事故搶險(xiǎn)等應(yīng)急處置工作，營(yíng)銷部負(fù)責(zé)做好信息發(fā)布和對(duì)重要用戶的聯(lián)系、溝通等工作，安監(jiān)部負(fù)責(zé)公司應(yīng)急響應(yīng)過(guò)程中的安全監(jiān)督，并負(fù)責(zé)與能監(jiān)辦等政府部門的聯(lián)系溝通等工作。將運(yùn)檢、營(yíng)銷、安監(jiān)等相關(guān)部門統(tǒng)一納入到事故處置體系當(dāng)中，以強(qiáng)化各部門之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)跨部門的資源整合，確保應(yīng)急處置措施得到有效落實(shí)，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)急事故處置的快速高效。

圖3 多部門聯(lián)動(dòng)的事故處置體系

3 結(jié)語(yǔ)

直流閉鎖故障處置預(yù)案是賓金直流大功率安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，預(yù)案編制涉及多方面的理論知識(shí)，而且需要多部門共同協(xié)作完成。本文介紹了預(yù)案編制的關(guān)鍵技術(shù)，包括事故前賓金直流風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判、事故后運(yùn)用手段、輔助處理等，對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的深入研究，有利于提高預(yù)案編制的深入性和合理性，對(duì)提高調(diào)度員事故處理能力、保障電網(wǎng)安全，具有十分重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

[1]周海峰．天生橋換流站直流閉鎖原因分析處理及預(yù)防改進(jìn)[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2009．

[2]曹鴻，李書勇．天廣直流輸電工程兩起極閉鎖故障的原因分析及其反措[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（24）∶93－96．

[3]周毅，錢學(xué)東．華東電網(wǎng)動(dòng)態(tài)區(qū)域控制誤差研究應(yīng)用[J]．華東電力，2010，38（5）∶0624－0626．

（本文編輯：龔 皓）

Establishment of Dispatching and Disposal Plan for Blocking of Binjin DC Project of Zhejiang Power Grid

ZHANG Xiaocong1，JIN Xiaohu1，YANG Yunguo2，YU Jianfeng1，GAO Qiang1
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；2.State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321017，China）

After±800 kV Yibin-Jinhua UHVDC power transmission project（shortened as Binjin DC），overload of the corridor across the river is greatly eased.Meantime，occurrence of bipolar blocking fault in highpower operation mode of Binjin DC may result in power deficiency and wide transfer of power flow，severely influencing operation safety and stability of Zhejiang power grid.On the basis of analyzing the impact of bipolar blocking fault of Binjin DC on Zhejiang power grid，the paper establishes dispatching and disposal plan and summarizes six key technologies in the plan,providing dispatchers with reference and decision-making support to handle accidents rapidly and effectively.

UHVDC；disposal plan；Zhejiang power grid

TM732

B

1007-1881（2015）04-0007-04

2014-11-10

張小聰（1979），男，工程師，從事電力系統(tǒng)調(diào)控運(yùn)行工作。