云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案研究

張丹，楊洋

（1. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，昆明 650011；2. 中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，昆明 650051）

0 前言

本文針對異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)的穩(wěn)定特性以及穩(wěn)控系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)行分析，提出適應(yīng)異步聯(lián)網(wǎng)后交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案。

1 異步聯(lián)網(wǎng)前后電網(wǎng)特性分析

1.1 異步聯(lián)網(wǎng)前云南電網(wǎng)的穩(wěn)定特性分析

異步聯(lián)網(wǎng)前，云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主要運(yùn)行特點(diǎn)（2015水平年）：

1）交直流并聯(lián)運(yùn)行強(qiáng)直弱交網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特性明顯：已形成“8交8直”，直流通道輸送電力占比約70-80 %；

2）遠(yuǎn)距離、大容量送電：云南電網(wǎng)外送HVDC容量16.4GW（2015年）；

3）多回直流集中饋入：在受端珠三角200×200 km區(qū)域內(nèi)，落入8回直流（共27.2GW）。

異步聯(lián)網(wǎng)前云南電網(wǎng)運(yùn)行主要的穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)：

1）云南大容量直流發(fā)生故障閉鎖后，會導(dǎo)致潮流大規(guī)模轉(zhuǎn)移到交流通道，功角穩(wěn)定問題是云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)間的主要穩(wěn)定問題。

2）電源集中送出地區(qū)（滇西地區(qū)、滇東北地區(qū)）電源送出通道上發(fā)生嚴(yán)重故障后，功角穩(wěn)定問題是云南電網(wǎng)內(nèi)部的主要穩(wěn)定問題。

1.2 異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)的穩(wěn)定特性分析

異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)運(yùn)行主要的穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)：

1）楚穗、普僑直流單極2500 MW時云南最高頻率超過50.60 Hz，容易達(dá)到高周切機(jī)第一輪動作門檻。異步聯(lián)網(wǎng)后雙極閉鎖，云南電網(wǎng)內(nèi)與南方電網(wǎng)聯(lián)系的楚穗、普僑、牛從、金中、永富、魯西背靠背直流閉鎖故障，將出現(xiàn)大量富余功率，引起云南電網(wǎng)頻率上升，如金中、楚穗、普僑雙極閉鎖，牛從三極閉鎖將導(dǎo)致系統(tǒng)頻率超過50.80 Hz。

2）電源集中送出地區(qū)（滇西地區(qū)、滇東北地區(qū)）電源送出通道上發(fā)生嚴(yán)重故障后，功角穩(wěn)定問題是云南電網(wǎng)內(nèi)部的主要穩(wěn)定問題。

2 云南電網(wǎng)交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案分析

2.1 交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦的必要性

目前云南穩(wěn)控系統(tǒng)與南網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)共有7個接口，這些接口一方面為云南電網(wǎng)的7個外送直流通道雙極閉鎖故障提供備用切機(jī)容量，另一方面轉(zhuǎn)發(fā)云南電網(wǎng)自身N-2故障的切機(jī)命令。根據(jù)直調(diào)穩(wěn)控系統(tǒng)與云南電網(wǎng)接口主要情況詳見圖1所示，云南區(qū)域穩(wěn)控需分別為5000 MW以上直流預(yù)備切機(jī)組容量2000 MW以上。

圖1 南方電網(wǎng)與云南電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)接口圖

1）交直流穩(wěn)控系統(tǒng)互連互通，使本已解耦的交流系統(tǒng)被迫再次聯(lián)通，系統(tǒng)復(fù)雜。云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦后可將交流穩(wěn)控、直流穩(wěn)控的功能和硬件組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分，可提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

2）黃坪、仁和、太安等重要站點(diǎn)影響面廣，穩(wěn)控系統(tǒng)的檢修、調(diào)試工作難度大。2018年，因新東直流配套電廠接入調(diào)試、試運(yùn)行，云南滇西北送出斷面累計(jì)受限25天，相關(guān)斷面功率受限1700 MW，影響云南水電消納8.5億kWh。云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦后，單一側(cè)南網(wǎng)或云南穩(wěn)控系統(tǒng)檢修、調(diào)試均不影響另一側(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，可大大減少因檢修、調(diào)試引起的云南棄水。

3）每個接口只簡單考慮了對應(yīng)直流雙極閉鎖故障時的切機(jī)容量組織，各個直流穩(wěn)控系統(tǒng)之間未形成切機(jī)容量的互備，云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦后可充分考慮云南主要干流電站來水不同時的流域間互備，提升可切容量的裕度。

4）主網(wǎng)直流穩(wěn)控系統(tǒng)與云南交流穩(wěn)控系統(tǒng)相互耦合、接口復(fù)雜，交直流系統(tǒng)運(yùn)行相互交織、協(xié)調(diào)難度大，云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦后可按控制區(qū)域進(jìn)行功能劃分，降低控制難度。

5）云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦后可適應(yīng)近期昆柳龍直流、云貴互聯(lián)直流以及遠(yuǎn)期更多直流系統(tǒng)的接入需要，同時在現(xiàn)有基礎(chǔ)上還可以在主站擴(kuò)展部署多直流功率協(xié)調(diào)控制，云南高周協(xié)調(diào)控制等高級應(yīng)用，近遠(yuǎn)期適應(yīng)性均非常好。

因此，云南交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦是非常有必要的。

2.2 云南電網(wǎng)交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦原則

為實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)控系統(tǒng)與云南交流穩(wěn)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)解耦，減少相互影響，簡化接口方式，主要遵循以下原則：

1）直流穩(wěn)控系統(tǒng)設(shè)置協(xié)調(diào)切機(jī)控制主站，可切機(jī)組實(shí)現(xiàn)流域互劑，滿足直流靈活送電要求。

2）實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)控系統(tǒng)與云南交流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦。

3）工程實(shí)施對現(xiàn)有直流和交流穩(wěn)控系統(tǒng)運(yùn)行影響小，盡可能降低對系統(tǒng)送電影響。

4）多直流協(xié)調(diào)切機(jī)控制主站可擴(kuò)展性好，適應(yīng)遠(yuǎn)期電網(wǎng)發(fā)展和穩(wěn)控新技術(shù)應(yīng)用需要。

2.3 云南電網(wǎng)交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案

按流域互濟(jì)原則設(shè)置兩座多直流協(xié)調(diào)切機(jī)主站，分別接入金沙江和瀾滄江兩大流域直流穩(wěn)控主站，以及另一流域備切執(zhí)行站。

多直流協(xié)調(diào)切機(jī)主站1 和平站（簡稱和平協(xié)調(diào)主站）負(fù)責(zé)組織金沙江流域機(jī)組，向有遠(yuǎn)方備切需求、主送瀾滄江電源的直流提供備切電源容量池，擬接入電廠8個（梨園、阿海、龍開口、魯?shù)乩?、觀音巖、烏東德L，烏東德R，溪洛渡），直流3個（新東、楚穗、普僑）；多直流協(xié)調(diào)切機(jī)主站2寶峰站（簡稱寶峰協(xié)調(diào)主站）負(fù)責(zé)組織瀾滄江流域機(jī)組，向有遠(yuǎn)方備切需求、主送金沙江電源的直流提供備切電源容量池，擬接入電廠9個（烏弄龍、里底、托巴、黃登、大華橋、苗尾、漫灣、大朝山、糯扎渡），直流3個（牛從、昆柳龍、魯西）。

圖2 云南多回直流協(xié)調(diào)穩(wěn)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.4 云南電網(wǎng)交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案評價(jià)

本方案實(shí)施完畢后具備以下優(yōu)點(diǎn)：

1）直流穩(wěn)控系統(tǒng)與云南穩(wěn)控系統(tǒng)解耦。直流穩(wěn)控主站與云南穩(wěn)控主站完全解耦；云南穩(wěn)控主站直接與直流配套電源新增穩(wěn)控裝置相連，實(shí)現(xiàn)與直流主站解耦；

2）交直流穩(wěn)控系統(tǒng)接口簡單，調(diào)管清晰，相互影響??；

3）可充分利用兩大流域機(jī)組的互補(bǔ)性，保證可切機(jī)組容量，提高直流通道利用率。

3 結(jié)束語

本文提出了異步聯(lián)網(wǎng)后云南電網(wǎng)交直流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦方案，通過方案實(shí)施可實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)控系統(tǒng)與云南交流穩(wěn)控系統(tǒng)解耦，通過設(shè)置直流穩(wěn)控系統(tǒng)設(shè)置協(xié)調(diào)切機(jī)控制主站，可切機(jī)組實(shí)現(xiàn)流域互劑，滿足直流靈活送電要求，同時減少穩(wěn)控系統(tǒng)調(diào)試過程中棄水風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，同時保證電網(wǎng)運(yùn)行安全。