眉山電網(wǎng)節(jié)點脆弱性分析

陳昕宇　朱　琳

（國網(wǎng)四川省電力公司眉山供電公司，四川 眉山 620010）

眉山電網(wǎng)節(jié)點脆弱性分析

陳昕宇朱琳

（國網(wǎng)四川省電力公司眉山供電公司，四川 眉山 620010）

地區(qū)電網(wǎng)的安全可靠是保障本地電力用戶用電的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)脆弱性評估能夠?qū)﹄娋W(wǎng)在設(shè)計和運行中存在的隱患進行評估，揭露運行中的電力系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，及其對于擾動事件的敏感程度，同時挖掘電網(wǎng)元件可靠運行潛力，并結(jié)合仿真結(jié)果為地區(qū)電網(wǎng)提供切實可行的參考方案。本文基于眉山電網(wǎng)脆弱性分析的基礎(chǔ)上，提出有效解決對策，來保證整個地區(qū)電網(wǎng)安全、可靠運行，并獲得更大經(jīng)濟效益。

眉山電網(wǎng)；脆弱性；負荷水平

2013年眉山電網(wǎng)最大負荷在108萬kW～134萬kW左右，2013全年不存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)受限導致的供需失衡的情況。節(jié)后負荷逐步恢復，恢復的程度取決于政策對行業(yè)和產(chǎn)業(yè)推進的方式和手段，經(jīng)濟環(huán)境不明，電網(wǎng)內(nèi)電源不出現(xiàn)大量電煤短缺，一季度3月份前電網(wǎng)供需基本平衡，能滿足需求。3月中旬考慮經(jīng)濟恢復，電煤供應(yīng)需求的不同步，大量春季檢修展開，電煤供需與用電負荷需求不同步，加之各流域來水不穩(wěn)定，4月上、中旬前電網(wǎng)存在季節(jié)性和時段性供需失衡的風險。在豐水期四川電網(wǎng)電量在低谷較大富于，高峰和平段供需壓力大，受豐水期電價因素，部分冶煉高耗能水泥企業(yè)恢復生產(chǎn)，以及空調(diào)降溫負荷的影響，在連續(xù)高溫天氣條件下，電網(wǎng)在高峰時段會出現(xiàn)短時供需失衡的情況。

一、節(jié)點狀態(tài)脆弱性分析

本研究報告的仿真結(jié)果基于眉山電網(wǎng)2013年豐水期大方式運行參數(shù)，此種運行方式下眉山電網(wǎng)的負荷狀態(tài)已為各廠站本年度的最大負荷水平。考慮到眉山電網(wǎng)未來可能實現(xiàn)的負荷增長，并結(jié)合節(jié)點脆弱性的分析方法，對2013年豐水期大方式下的運行數(shù)據(jù)進行仿真計算時，取負荷水平為λ=0，λ=0.1，λ=0.23種情況進行對比分析，分別代表負荷為基態(tài)水平、負荷增加10%、負荷增加20%3種負荷模式。

1.基態(tài)負荷水平（λ=0）下的節(jié)點狀態(tài)脆弱性分析

在負荷水平為基態(tài)時，2、1、4、 6、5、3、7、8、10、11號節(jié)點相對其他節(jié)點表現(xiàn)出了相對較強的狀態(tài)脆弱性，分別對應(yīng)川眉蘭店35、川眉金象110、川眉青竹35、川眉愛蘭T110、川眉青竹10、川眉蘭店10、川眉士達110、川眉鋁城110、川眉車輛廠110、黑龍灘。這些節(jié)點集中在眉山電網(wǎng)等效拓撲圖的西北方，均與220kV變電站愛國相連。值得注意的是，愛國這一變電站的高壓側(cè)點與低壓側(cè)點也在節(jié)點狀態(tài)脆弱性排序表前列，究其原因，可看出愛國這一變電站與眉山地區(qū)重要的工業(yè)區(qū)—修文二期直接相連，承擔了較重的負荷以及能量傳輸任務(wù)，為全網(wǎng)變電任務(wù)最重的220kV站點之一，故其能量波動較大易呈現(xiàn)脆弱趨勢。川眉士達110、川眉鋁城110，川眉思蒙10等站點均直接與愛國變電站相連，容易受到愛國站影響而引發(fā)能量波動，故易顯現(xiàn)出脆弱趨勢。

表1　豐水期大方式下的投切電容器優(yōu)化效果比較

表2　豐水期大方式下的投切電容器優(yōu)化效果比較

表3　豐水期大方式下增加線路的效果比較

川眉蘭店35、川眉蘭店10和川眉青竹35、川眉青竹10均為帶負荷的變壓器低高壓側(cè)節(jié)點。該類節(jié)點呈現(xiàn)出較強的脆弱趨勢，究其原因，一方面其自身與配網(wǎng)聯(lián)系緊密，配網(wǎng)運行條件相對輸電網(wǎng)更為復雜，故上述站點更易受配網(wǎng)負荷擾動的影響；另一方面其承擔的負荷量較重，且與全網(wǎng)變電任務(wù)較重的220kV站點愛國間接相連，故其易受輸電網(wǎng)能量波動的影響。

這些節(jié)點都集中在同一區(qū)域，由于該區(qū)域內(nèi)川眉靈石10、川眉東館（110kV側(cè)）、龍興、廣濟、象耳、多悅等絕大多數(shù)站點均設(shè)有無功補償裝置，可以保持電壓穩(wěn)定，因此它們有維持自身平衡的能力，在電網(wǎng)其他部分受到擾動時不易受到影響，顯現(xiàn)出較為堅強的狀態(tài)。

2.負荷水平增長10%（λ=0.1）時的節(jié)點狀態(tài)脆弱性分析

對比基態(tài)負荷水平狀態(tài)的排序表可看出，負荷水平增加10%時的節(jié)點狀態(tài)脆弱指標值有所減小，但相對排序基本不變。說明系統(tǒng)負荷稍微加重后，節(jié)點狀態(tài)脆弱性加深，但各等效電源點出力相應(yīng)增加，加上系統(tǒng)內(nèi)無功補償點較多且補償容量充足，眉山地區(qū)電網(wǎng)尚能維持網(wǎng)內(nèi)潮流平衡。與初始負荷水平的結(jié)果相比，較堅強節(jié)點范圍和相對排序基本不變，但脆弱指標值普遍減小。說明系統(tǒng)負荷稍微加重后，節(jié)點狀態(tài)脆弱性加深，但各電廠相應(yīng)增發(fā)，加上系統(tǒng)內(nèi)無功補償點較多且補償容量充足，該區(qū)域電網(wǎng)尚能維持供需平衡。

3.負荷水平增長20%（λ=0.2）時的節(jié)點狀態(tài)脆弱性分析

（1）節(jié)點狀態(tài)脆弱因子均呈減小趨勢，說明節(jié)點狀態(tài)脆弱性隨負荷水平增長而加深。

（2）部分節(jié)點間的相對排序發(fā)生了變動，這是由于負荷需求改變后，發(fā)電機出力和系統(tǒng)的潮流分布相應(yīng)變化，并不是簡單的線性關(guān)系。

系統(tǒng)運行狀態(tài)改變，節(jié)點的脆弱性會隨著改變，大多數(shù)節(jié)點的狀態(tài)脆弱性隨著負荷的加重而逐漸加深；但各個節(jié)點狀態(tài)脆弱性指標均呈現(xiàn)正值，可見在不同負荷水平下地區(qū)電網(wǎng)中各等效節(jié)點的運行狀態(tài)均表現(xiàn)出較強的魯棒性；節(jié)點在某一運行狀態(tài)下被評估成為脆弱節(jié)點并不代表在任何運行條件下它都是脆弱的。

因此運行人員在判斷節(jié)點是否脆弱時應(yīng)是在當前運行條件下來判斷或是在預想運行條件下進行預測。

4.眉山地區(qū)電網(wǎng)優(yōu)化控制方案探討

4.1投切電容器，補充無功功率

對綜合脆弱性排名靠前的節(jié)點，在該節(jié)點處或其相連的變電站進行無功補償即投切電容器，補償前后的節(jié)點綜合脆弱性指標值見表1。

對綜合脆弱性排名靠前的線路，選取其相連的變電站進行無功補償即投切電容器，補償前后的支路綜合脆弱性指標值見表2。

由表2的結(jié)果可知：3種投切方式下均能在一定程度上改善排序靠前的節(jié)點和支路的脆弱性。

14號節(jié)點（愛國）和35號節(jié)點（天井坎）均是眉山地區(qū)主干輸電網(wǎng)架的220kV站點，變電任務(wù)較重且拓撲結(jié)構(gòu)中重要度突出；33號支路（川眉漁洞—天井坎）和26號支路（川眉槽漁灘—川眉洪川）均連接全網(wǎng)為數(shù)不多的發(fā)電廠節(jié)點，支路上潮流變化較大且敏感，若其退出運行將影響天井坎乃至整個眉山西部電網(wǎng)潮流平衡。但由于眉山地區(qū)電網(wǎng)整體運行水平較高，綜合脆弱性排名靠前的節(jié)點和支路僅是相對脆弱。基于以上分析，投切電容器補償無功對減輕支路的脆弱性只能在一定程度上有效，并不顯著。

接下來再對比一下改造線路對降低線路過載的風險的效果。

4.2增建線路，改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

鑒于綜合脆弱性排序靠前的支路基本都是單回線路，因此考慮在這些支路上增加一條線路，即改為雙回供電。仿真嘗試了幾種增加線路的方式，發(fā)現(xiàn)對改善眉山地區(qū)電網(wǎng)的脆弱性也能起到一定程度上的作用，結(jié)果見表3。

結(jié)語

綜上所述，嘗試投切電容器和增加線路這兩種方案均只能在一定程度上改善眉山地區(qū)電網(wǎng)的脆弱性。究其原因，眉山地區(qū)電網(wǎng)自身網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為堅強，加上運行方式規(guī)劃合理，系統(tǒng)內(nèi)電廠出力充足，同時無功補償點及補償容量配置合理、充足，眉山地區(qū)電網(wǎng)基本能夠維持網(wǎng)內(nèi)潮流平衡，總體來說已經(jīng)是比較堅強的電網(wǎng)。

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