春節(jié)期間珠澳電網(wǎng)電壓調(diào)控策略與方法研究

孫殿坤，林桂輝，甘德樹(shù)，吳海雄，魏勇剛，張維超

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局，廣東珠海 519000）

0 引言

近年來(lái)供電部門(mén)和電力用戶(hù)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的日益提高以及可靠性需求的增高，電網(wǎng)電纜化率大幅提升[1]。對(duì)于長(zhǎng)距離電纜線路，由于對(duì)地電納較大，產(chǎn)生的充電無(wú)功也較大，線路串聯(lián)電抗的無(wú)功損耗不足以維持無(wú)功功率的平衡，因此會(huì)出現(xiàn)高電纜化率的變電站和電纜線路末端電壓偏高問(wèn)題[2]。其中用電過(guò)程中，用電情況的不平衡與線路負(fù)荷的隨機(jī)性會(huì)造成電網(wǎng)上三相荷無(wú)法平衡的狀況，也就導(dǎo)致三相電壓出現(xiàn)不平衡。若中性點(diǎn)的電壓偏移超過(guò)相電壓的15%，會(huì)出現(xiàn)變壓器運(yùn)行升高、中性線電流增大的情況，甚至損壞變壓器。因此，需要平衡線路的負(fù)荷，提高電壓質(zhì)量，降低損耗[3-4]。220 kV電纜線路已在城市中有較多應(yīng)用，珠澳220 kV電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著為澳門(mén)供電的重要任務(wù)[5]。但隨著珠澳電網(wǎng)220 kV電纜化率逐漸升高，在負(fù)荷低谷時(shí)期，珠澳地區(qū)無(wú)功平衡問(wèn)題很難得到解決，尤其在春節(jié)負(fù)荷低谷時(shí)期，該問(wèn)題尤為突出[6-10]。針對(duì)春節(jié)期間電網(wǎng)電壓高的問(wèn)題，朱永佳等[11]提出了浙江電網(wǎng)春節(jié)期間高電壓?jiǎn)栴}分析與對(duì)策研究，熊莉等[12]提出了春節(jié)期間廣西電網(wǎng)調(diào)壓優(yōu)化措施探討，分析了春節(jié)期間各區(qū)域電網(wǎng)調(diào)壓優(yōu)化措施，但沒(méi)有在節(jié)前根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷的水平具體提出針對(duì)措施及策略，本文確定了在高、中、低三種不同負(fù)荷水平下珠澳電網(wǎng)具體調(diào)壓策略，明確了所需電廠進(jìn)相機(jī)組的具體數(shù)量。220 kV無(wú)功在本電壓層級(jí)不能平衡導(dǎo)致無(wú)功過(guò)剩，過(guò)剩的無(wú)功必然向500 kV主變中壓側(cè)輸送，從而導(dǎo)致局部電壓升高。2022年初，隨著珠澳地區(qū)220 kV對(duì)澳供電電纜線路加疊甲乙線的投產(chǎn)，珠澳地區(qū)220 kV電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)新增電纜充電無(wú)功約100 MVar，珠澳電網(wǎng)春節(jié)時(shí)期電壓偏高問(wèn)題較2021年春節(jié)更加嚴(yán)峻。

1 仿真計(jì)算

1.1 模型建立

將珠澳地區(qū)電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)導(dǎo)入電力系統(tǒng)計(jì)算分析軟件構(gòu)建珠澳地區(qū)電網(wǎng)模型，調(diào)整模型為春節(jié)期間小方式運(yùn)行模型。圖1所示為春節(jié)期間珠澳地區(qū)220 kV及以上的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。如圖所示，圖中220 kV N、U、Q（在建）站為澳門(mén)地區(qū)變電站，其余廠站為珠海地區(qū)變電站。

圖1 珠澳地區(qū)220 kV及以上網(wǎng)架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

1.2 春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)

春節(jié)是我國(guó)最受重視的傳統(tǒng)節(jié)日，節(jié)前各行各業(yè)紛紛停工、放假，系統(tǒng)負(fù)荷急劇降低，電壓飆升快，在負(fù)荷急劇降低的過(guò)程中僅靠調(diào)度員下令進(jìn)行調(diào)壓，工作量非常大，調(diào)節(jié)速度難以滿(mǎn)足要求，節(jié)前系統(tǒng)電壓即偏高[6]。2022年珠海春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)如表1所示，預(yù)測(cè)負(fù)荷情況分位高、中、低3檔水平，其中高水平負(fù)荷參考2022年1月1日最低負(fù)荷，珠海地區(qū)1 400 MW、澳門(mén)地區(qū)340 MW，珠澳總負(fù)荷共計(jì)1 740 MW；中方案負(fù)荷珠海地區(qū)968 MW（較2021年春節(jié)最低負(fù)荷增長(zhǎng)10%，2021年春節(jié)期間珠海地區(qū)最低負(fù)荷為880 MW）、澳門(mén)340 MW，珠澳總負(fù)荷共計(jì)1 308 MW；低方案負(fù)荷珠海地區(qū)880 MW（2021年春節(jié)期間珠海地區(qū)最低負(fù)荷）、澳門(mén)337 MW（2021年春節(jié)期間澳門(mén)地區(qū)最低負(fù)荷），珠澳總負(fù)荷共計(jì)1 217 MW。具體情況如表1所示。

表1 2021年春節(jié)期間珠澳最低負(fù)荷預(yù)測(cè)

1.3 仿真模型邊界條件

（1）根據(jù)2021年春節(jié)期間電壓水平，調(diào)整500 kV乙站500 kV側(cè)初始電壓為542 kV。

（2）珠澳斷面同2021年春節(jié)方式，澳門(mén)送入珠海無(wú)功共180 MVar（配合220 kV Q站建設(shè)，春節(jié)期間220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回電纜線路充電運(yùn)行）。

（3）開(kāi)機(jī)方式：500 kV甲站、500 kV乙站片區(qū)電廠開(kāi)機(jī)方式參照2021年春節(jié)，即220 kV E廠開(kāi)一臺(tái)，220 kV A廠開(kāi)一套，500 kV A廠開(kāi)一臺(tái)，出力調(diào)為機(jī)組額定容量的一半。

（4）各站點(diǎn)無(wú)功上送量在2021年春節(jié)方式無(wú)功上送量基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮110 kV電纜投運(yùn)導(dǎo)致的新增無(wú)功上送量（220 kV C站增加12 MVar，220 kV P站增加4 MVar，220 kV O站增加4 MVar）。

（5）高抗投入量：220 kV U站3×50 MVar，220 kV R站2×50 MVar，220 kV O站2×60 MVar，220 kV K站2×60 MVar。

（6）控制目標(biāo)：珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV。

2 2022春節(jié)調(diào)壓策略研究

（1）大量投入珠澳地區(qū)低壓電抗器。

首先在高負(fù)荷方案下進(jìn)行該策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，仿真結(jié)果如表2所示。在大量投入低壓電抗的情況下，由表2可知，珠海地區(qū)220 kV電壓普遍在238 kV以上，最高為M站（238.3 kV），N站238.3 kV、U站電壓為237.8 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在高負(fù)荷方案下不滿(mǎn)足調(diào)壓要求，因此在負(fù)荷更低水平的條件下則更不能滿(mǎn)足調(diào)壓要求。因此在2022年春節(jié)期間僅投入低壓電抗器的策略無(wú)法滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表2 高負(fù)荷方案投低抗珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

（2）投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組。

首先在高負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組的策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，并在BPA仿真軟件中調(diào)整220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組，仿真結(jié)果表3所示。在大量投入低壓電抗及220 kV C廠一套機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，進(jìn)相約104.2 MVar，由表3可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓均低于238 kV，最高為M站（237 kV），N站237.1 kV、U站電壓為236.3 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在高負(fù)荷方案下可以滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表3 高負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（一套）珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

隨后，在中負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組的策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，并在BPA仿真軟件中調(diào)整220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組，仿真結(jié)果如表4所示。由表4可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓仍有部分站點(diǎn)高于238 kV，珠海地區(qū)電壓最高為M站（238.0 kV），N站238 kV、U站電壓為237.2 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在中負(fù)荷方案下不滿(mǎn)足調(diào)壓要求，因此在負(fù)荷更低水平的條件下則更不能滿(mǎn)足調(diào)壓要求。因此在2022年春節(jié)期間投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組的策略可以滿(mǎn)足高負(fù)荷方案的調(diào)壓要求，無(wú)法滿(mǎn)足中負(fù)荷與低負(fù)荷方案的調(diào)壓要求。

表4 中負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（一套）珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

（3）投入珠澳地區(qū)低壓電抗器、220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路。

首先在中負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器、220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路的策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，并在BPA仿真軟件中調(diào)整220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組以及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路，仿真結(jié)果表5所示。220 kV C廠一套機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，進(jìn)相約103.8 MVar，大量投入低壓電抗的情況下，220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路轉(zhuǎn)熱備用后，由表5可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓均低于238 kV，最高為M站（237 kV），N站236.8 kV、U站電壓為236 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在中負(fù)荷方案下可以滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表5 中負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（一套）及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

隨后，在低負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器、220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路的策略研究。由表6可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓均低于238 kV，最高為M站（237.1 kV），N站236.8 kV、U站電壓為236.1 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在低負(fù)荷方案下可以滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表6 低負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（一套）及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

（4）投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組。

首先在中負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組的策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，并在BPA仿真軟件中調(diào)整220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組，仿真結(jié)果表7所示。在大量投入低壓電抗及220 kV C廠兩套機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行，進(jìn)相約193 MVar，由表7可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓均低于238 kV，最高為M站（236.5 kV），N站236.6 kV、U站電壓為235.7 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在中負(fù)荷方案下可以滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表7 中負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（兩套）珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

隨后，在低負(fù)荷方案下進(jìn)行投入珠澳地區(qū)低壓電抗器及220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組的策略研究，將珠澳地區(qū)所有220 kV及110 kV變電站低壓側(cè)電容器退出，投入低壓電抗器，并在BPA仿真軟件中調(diào)整220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組，仿真結(jié)果表8所示。由表8可見(jiàn)，珠海地區(qū)電壓均低于238 kV，最高為M站（236.6 kV），N站236.7 kV、U站電壓為235.8 kV。根據(jù)仿真邊界條件下的控制目標(biāo)，珠海、澳門(mén)電網(wǎng)220 kV電壓不超238 kV的條件，該策略在低負(fù)荷方案下可以滿(mǎn)足調(diào)壓要求。

表8 中負(fù)荷方案投低抗、進(jìn)相運(yùn)行（一套）珠海電網(wǎng)220 kV母線電壓水平kV

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)用電對(duì)電能質(zhì)量及電力供應(yīng)穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，隨著電網(wǎng)中輸電電纜率的增多，電纜運(yùn)行時(shí)提供的容性無(wú)功也隨之增多，這對(duì)于春節(jié)負(fù)荷低谷時(shí)期的調(diào)壓工作帶來(lái)了一定的難度，節(jié)前的調(diào)控策略研究工作可以有效指導(dǎo)春節(jié)期間調(diào)壓工作，本文通過(guò)BPA軟件仿真分析得到以下結(jié)論。

（1）春節(jié)期間若只投入所有廠站的高壓電抗器及低壓電抗器，在任何負(fù)荷水平的情況下電壓均不合格。

（2）春節(jié)期間珠澳負(fù)荷若達(dá)高負(fù)荷水平在投入電抗器的情況下，220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組時(shí)電壓可以達(dá)到238 kV以下。中、低負(fù)荷水平時(shí)僅憑此策略則達(dá)不到調(diào)壓要求。

（3）春節(jié)期間珠澳負(fù)荷若達(dá)中、低負(fù)荷水平在投入電抗器的情況下，220 kV C廠進(jìn)相兩套機(jī)組時(shí)電壓可以達(dá)到238 kV以下。

（4）春節(jié)期間珠澳負(fù)荷若達(dá)中、低負(fù)荷水平在投入電抗器的情況下，220 kV C廠進(jìn)相一套機(jī)組及斷開(kāi)220 kV NQ甲乙線、220 kV UQ甲乙線四回充電線路可滿(mǎn)足春節(jié)期間調(diào)壓要求。