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水电群孤网后的安全稳定特性及控制策略

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  • 更新日期:2014-09-05 10:34
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摘要:水电群通过远距离、超高压通道送电,大扰动后与主网解列而孤网运行时,系统可能面临一系列由频率控制及电压控制等交织在一起的安全稳定问题。文中结合四川电网的实际运行情况,基于PSASP和MATLAB软件建立了仿真模型并复现了四川电网水电群孤网运行事故。通过研究水电群孤网的高频—高压特性,探讨了水电群孤网运行方式下影响系统安全稳定的主导因素,提出了水电群孤网运行的安全稳定控制策略,并通过仿真验证了控制策略的有效性。

  关键词:水力发电,安全稳定控制,孤网运行,自励磁,高频—高压特性

  0 引言

  中国水利资源丰富,中小型水电站是水利资源开发利用的重要组成部分。近年来,四川省九石雅地区(九龙、石棉、雅安)和茂县地区的小水电发展迅速,已经形成远方水电逐级汇集、集中升压、大功率远距离外送的发展模式。在这种模式下,送端系统当地负荷较少,网架结构也较为薄弱,外送通道故障跳闸后容易形成水电群孤网的特殊运行方式。水电群孤网后系统将面临由频率控制和电压控制等交织在一起的安全稳定问题,严重威胁电气设备的安全,甚至可能发生连锁停电事故。

  电网安全稳定控制是保障电网稳定性、安全性的重要控制措施[1]。在孤网运行的安全稳定特性和控制方面,目前研究较多。文献[2]对过量发电孤网和欠发电孤网在严重故障后的动态响应特性进行了仿真分析;文献[3]研究了水电机组单机在空载、并网带负荷、单机带负荷以及实际运行工况下的稳定特性和调速器参数设置方法。文献[4-5]通过对贵州地区电网孤网事故的仿真反演和研究,分析孤网故障高频的主要原因,并提出了抑制高频和稳定系统的措施。文献[6]对四川电网水电群孤网可能面临的频率问题、电压问题和自励磁问题进行了简要概述。从目前已有的研究成果来看,针对水电群孤网安全稳定特性和控制策略的研究尚未涉及。

  本文结合四川电网的实际运行情况,基于中国电力科学研究院开发的综合稳定程序PSASP以及MATLAB软件,对水电群孤网运行方式下的安全稳定特性进行了分析,探讨了影响安全稳定的主导因素,并提出了水电群孤网运行方式下的安全稳定控制策略。

  1 水电群孤网运行的主要问题

   四川电网具有多个水电群,通过逐级汇集、集中升压、大功率远距离的模式对主网供电。

  图1所示为以四川茂县地区电网为例的典型水电群孤网。图中茂县和谭家湾是500kV 变电站,小水电站位于线路末端,通过220kV 线路逐级汇集后集中接入500kV 变电站,再通过茂县—谭家湾的500kV线路接入主网。当茂县—谭家湾线路因故障跳闸后,茂县地区电网就会形成水电群孤网的特殊运行方式。茂县地区孤网内负荷极少,水电群孤网后系统存在大量过剩的有功功率和对地充电无功功率,将造成系统频率和电压大幅上升。系统频率的大幅上升还可能导致水电机组发生自励磁过电压[7],对电气设备的威胁极大。

 
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