眉山電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)脆弱性分析

陳昕宇++朱琳

摘 要：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(jì)和運(yùn)行中存在的隱患進(jìn)行評估，揭露運(yùn)行中的電力系統(tǒng)存在的薄弱環(huán)節(jié)，及其對于擾動(dòng)事件的敏感程度，同時(shí)挖掘電網(wǎng)元件可靠運(yùn)行潛力，并結(jié)合仿真結(jié)果為地區(qū)電網(wǎng)提供切實(shí)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(gè)地區(qū)電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行，并獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：眉山電網(wǎng)；脆弱性；負(fù)荷水平

中圖分類號：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

2013年眉山電網(wǎng)最大負(fù)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(dǎo)致的供需失衡的情況。節(jié)后負(fù)荷逐步恢復(fù)，恢復(fù)的程度取決于政策對行業(yè)和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)的方式和手段，經(jīng)濟(jì)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(jì)恢復(fù)，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(fù)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(shí)段性供需失衡的風(fēng)險(xiǎn)。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(jià)因素，部分冶煉高耗能水泥企業(yè)恢復(fù)生產(chǎn)，以及空調(diào)降溫負(fù)荷的影響，在連續(xù)高溫天氣條件下，電網(wǎng)在高峰時(shí)段會(huì)出現(xiàn)短時(shí)供需失衡的情況。

一、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性分析

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

1.基態(tài)負(fù)荷水平（λ=0）下的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性分析

在負(fù)荷水平為基態(tài)時(shí)，2、1、4、6、5、3、7、8、10、11號節(jié)點(diǎn)相對其他節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出了相對較強(qiáng)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(dá)110、川眉鋁城110、川眉車輛廠110、黑龍灘。這些節(jié)點(diǎn)集中在眉山電網(wǎng)等效拓?fù)鋱D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(diǎn)與低壓側(cè)點(diǎn)也在節(jié)點(diǎn)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(dān)了較重的負(fù)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(diǎn)之一，故其能量波動(dòng)較大易呈現(xiàn)脆弱趨勢。川眉士達(dá)110、川眉鋁城110，川眉思蒙10等站點(diǎn)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(dòng)，故易顯現(xiàn)出脆弱趨勢。

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(fù)荷的變壓器低高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)。該類節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)出較強(qiáng)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(yùn)行條件相對輸電網(wǎng)更為復(fù)雜，故上述站點(diǎn)更易受配網(wǎng)負(fù)荷擾動(dòng)的影響；另一方面其承擔(dān)的負(fù)荷量較重，且與全網(wǎng)變電任務(wù)較重的220kV站點(diǎn)愛國間接相連，故其易受輸電網(wǎng)能量波動(dòng)的影響。

這些節(jié)點(diǎn)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(jì)、象耳、多悅等絕大多數(shù)站點(diǎn)均設(shè)有無功補(bǔ)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(dòng)時(shí)不易受到影響，顯現(xiàn)出較為堅(jiān)強(qiáng)的狀態(tài)。

2.負(fù)荷水平增長10%（λ=0.1）時(shí)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性分析

對比基態(tài)負(fù)荷水平狀態(tài)的排序表可看出，負(fù)荷水平增加10%時(shí)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱指標(biāo)值有所減小，但相對排序基本不變。說明系統(tǒng)負(fù)荷稍微加重后，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性加深，但各等效電源點(diǎn)出力相應(yīng)增加，加上系統(tǒng)內(nèi)無功補(bǔ)償點(diǎn)較多且補(bǔ)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(fù)荷水平的結(jié)果相比，較堅(jiān)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)范圍和相對排序基本不變，但脆弱指標(biāo)值普遍減小。說明系統(tǒng)負(fù)荷稍微加重后，節(jié)點(diǎn)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(bǔ)償點(diǎn)較多且補(bǔ)償容量充足，該區(qū)域電網(wǎng)尚能維持供需平衡。

3.負(fù)荷水平增長20%（λ=0.2）時(shí)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性分析

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

（2）部分節(jié)點(diǎn)間的相對排序發(fā)生了變動(dòng)，這是由于負(fù)荷需求改變后，發(fā)電機(jī)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(yùn)行狀態(tài)改變，節(jié)點(diǎn)的脆弱性會(huì)隨著改變，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)脆弱性隨著負(fù)荷的加重而逐漸加深；但各個(gè)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)脆弱性指標(biāo)均呈現(xiàn)正值，可見在不同負(fù)荷水平下地區(qū)電網(wǎng)中各等效節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)均表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性；節(jié)點(diǎn)在某一運(yùn)行狀態(tài)下被評估成為脆弱節(jié)點(diǎn)并不代表在任何運(yùn)行條件下它都是脆弱的。

因此運(yùn)行人員在判斷節(jié)點(diǎn)是否脆弱時(shí)應(yīng)是在當(dāng)前運(yùn)行條件下來判斷或是在預(yù)想運(yùn)行條件下進(jìn)行預(yù)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(bǔ)充無功功率

對綜合脆弱性排名靠前的節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)處或其相連的變電站進(jìn)行無功補(bǔ)償即投切電容器，補(bǔ)償前后的節(jié)點(diǎn)綜合脆弱性指標(biāo)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(jìn)行無功補(bǔ)償即投切電容器，補(bǔ)償前后的支路綜合脆弱性指標(biāo)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(diǎn)和支路的脆弱性。

14號節(jié)點(diǎn)（愛國）和35號節(jié)點(diǎn)（天井坎）均是眉山地區(qū)主干輸電網(wǎng)架的220kV站點(diǎn)，變電任務(wù)較重且拓?fù)浣Y(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(diǎn)，支路上潮流變化較大且敏感，若其退出運(yùn)行將影響天井坎乃至整個(gè)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(yùn)行水平較高，綜合脆弱性排名靠前的節(jié)點(diǎn)和支路僅是相對脆弱?；谝陨戏治?，投切電容器補(bǔ)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(fēng)險(xiǎn)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(jiān)強(qiáng)，加上運(yùn)行方式規(guī)劃合理，系統(tǒng)內(nèi)電廠出力充足，同時(shí)無功補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)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(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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