开环方式和线路电磁合环方式对辣椒电网稳定计算的影响

开环方式和线路电磁合环方式对辣椒电网稳定计算的影响

0丘陵市和麻黄地区商丘位于河南东部，东距山东线以东。近两年,商丘电网发展迅速,已形成东部有裕东电厂作电源支撑,西部通过4回220kV线路与省网相联的模式。商丘东部电网主要负责为神火、永煤集团的煤矿和电解铝负荷供电,电网中有1座装机容量为2×300MW的统调电厂和装机容量为500MW的集团自备电厂。配合商丘地区第一座500kV庄周变电站220kV输电设备施工,裕商线与裕孟线同塔双回线路需同时停电,商丘东部电网仅通过一回220kV张梁线与主网联系,运行方式薄弱。同时商丘东部电网的网络接线复杂,并网电厂机组多、装机容量大,一旦张梁线故障跳闸将造成煤矿和电解铝负荷的失压。为确保商丘电网在特殊运行方式下安全、稳定运行,保证为煤矿和电解铝用户可靠供电,地区调度中心对商丘电网进行了电力系统仿真计算,本文将根据地区调度中心的计算结果制定科学、合理的运行方式,并提出一些调整和控制措施。1与梁庙变电站、神火工业园区、春香市生产企业的连接商丘电网所属的220kV公用变电站有6座,分别为崔楼变电站、健康变电站、商丘变电站、张阁变电站、孟平变电站和梁庙变电站。神火集团的用户变电站有1座,总变电容量为1920MW,裕东电厂通过4回220kV线路与主网相联,分别至商丘变电站、孟平变电站和梁庙变电站(即裕商线、裕孟线、I、II裕梁线),孟张线、张梁线分别与220kV张阁变电站相联,220kV电网的电气联结紧密,其中孟平变电站、梁庙变电站可通过110kV线路(孟夏线—夏永线—梁永线)形成环网。商丘东部电网中有3座地方电厂(自备电厂)机组并入,其中神火工业园电解铝生产负荷达450MW,两大煤矿负荷达60MW。神火集团自备电厂机组总装机容量达500MW。通过220kVII光梁线并入梁庙变电站220kV母线;永煤永热电厂机组总装机容量为110MW,其中1号和2号机以发电机变压器组合方式通过110kVI、II梁热线并入梁庙变电站110kV母线,3号和4号机以发电机变压器组合方式通过110kVI、II热矿线并入110kV永煤集团矿区中心变电站,并通过110kVI、II梁矿线并入梁庙变电站110kV母线。2计算方法、计算模型和网络参数的设计2.1开环方式下网络开环为更好地分析在220kV裕商线、裕孟线同停特殊方式下商丘电网的运行情况,本文分别在开环和相应线路电磁合环方式下进行计算:(1)方式1,东部电网通过220kV张梁线与主网联络,110kV网络开环运行。(2)方式2,东部电网通过220kV孟张线—张梁线与110kV孟夏线—夏永线—梁永线电磁合环运行。2.2暂态模型计算本文在华中电网与河南电网联网计算方式下进行计算。河南电网内100MW及以上发电机组采用q轴次暂态电势Eq′变化的5阶模型,并考虑调速器和调压器的作用。对商丘电网60MW以下的发电机组采用q轴暂态电势Eq′恒定的2阶模型,各机组励磁系统按实际参数输入。电网内负荷采用感应电动机和恒定阻抗结合的模型,其中恒定阻抗占50%,感应电动机占50%。基于合理的潮流计算结果进行暂态稳定计算,裕东电厂2台机组励磁机均为静态励磁方式;永铝电厂1号和2号机组的励磁方式为自并励,3号和4号机组的励磁方式为静态励磁;永热电厂1号和2号机组的励磁方式为自并励,3号和4号机组的励磁方式为他励。上述两种运行方式下环网中相关变电站及重要用户的最大负荷见表1。3采用这两种方法，进行了商丘电网的趋势计算和分析3.1采用该方法1对商丘电网进行稳定计算和分析3.1.1机组出力控制220kV裕商线、裕孟线同时检修;神火集团6台机组全开,永煤集团4台机组全开,裕东电厂开单机,调整机组出力控制张梁线西送功率由0至80MW,控制神火集团自备电厂并网联络线II光梁线潮流至0。应用PSASP得到的商丘电网在方式1下的潮流计算结果见表2。3.1.2梁庙变电站侧开关误操作基于上述潮流计算方式(张梁线潮流趋于0),本文选取3种故障形式进行分析:(1)220kV张梁线梁庙变电站侧发生三相短路故障;(2)220kVI或II裕梁线梁庙变电站侧发生三相短路故障;(3)梁庙变电站主变高压侧开关发生三相短路故障。设故障切除时间为0.12s且不再重合,对商丘东部电网稳定问题进行校核。3.1.3机组合格时,相关母线电压及功角模拟上述3种故障形式,220kV张梁线梁庙变电站侧发生三相短路故障时(张梁线潮流控制至0),孤网频率发生波动,但最终恢复至49.8Hz。其余两种故障形式下,机组的功角、相关母线电压均在合格范围内。根据计算结果可知,相关输变电设备发生故障时,东部电网孤网运行期间发电机组功角保持相对稳定,相关母线电压在受到扰动后能迅速恢复至合格范围内。但220kV张梁线故障跳闸后,由孤网运行仿真结果可知,东部孤网频率发生波动,10s后恢复至49.8Hz,在此方式下,东部孤网所属机组能否保持平稳运行还不确定。在东部电网孤网运行方式下,选取裕东1号发电机作为平衡机对孤网运行元件进行暂态稳定计算,结果发现当加切机扰动时,东部电网频率失稳。3.2采用该方法2对商丘电网的稳定计算和分析3.2.1运行机组及潮流计算在220kV裕商线、裕孟线同时检修,110kV孟夏线—夏永线—梁永线与220kV孟张线—张梁线电磁合环运行,神火集团6台机组全开,永煤集团4台机组全开,裕东电厂开单机,按200MW调整其机组出力,使神火集团自备电厂并网联络线潮流为0,在上述运行方式下,按230MW控制裕东电厂1号机,相关输变电设备的潮流计算结果见表3。按180MW控制裕东电厂1号机,相关输变电设备的潮流计算结果见表4。3.2.2双向短路故障基于上述潮流计算方式,本文选取两种故障形式进行分析:(1)220kV张梁线梁庙变电站侧发生三相短路故障;(2)110kV环网线路梁永线梁庙变电站侧发生三相短路故障。3.2.3环网电压环网潮流转移(1)当张梁线西送功率超过65MW时,故障跳闸,东部电网机组失稳,孤网运行中发电机组功角摆开。(2)当张梁线西送功率在65MW以下时,故障跳闸,东部电网机组不发生功角摆开,但波动周期较长,环网中变电站母线电压越下限,其潮流转移至110kV环网线路并引起功率波动,造成110kV线路有功过载。(3)按20MW左右控制张梁线西送功率,故障跳闸时,东部电网机组功角相对稳定,环网中相关母线电压在合格范围内,但其潮流转移在故障发生后的前15s内,引起110kV线路有功功率振荡,20s后这种功率振荡逐渐平息。张梁线跳闸后,110kV梁永线和孟夏线的有功功率见图1,图中纵坐标有功功率的基准值为100MW。(4)按20MW左右控制张梁线西送功率,环网线路梁永线故障跳闸时,东部电网机组功角相对稳定,环网中相关母线电压均在合格范围内,110kV环网线路潮流转移后均不过载。3.3电网运行方式调整由上述计算结果可知,在220kV裕孟线与裕商线同时停运期间,商丘东部电网的运行情况如下:(1)方式1下,当张梁线故障跳闸造成商丘东部电网孤立后,东部孤立网频率发生波动,在此方式下,其所属机组能否保持机组平稳运行还不能确定。如果张梁线不能尽快恢复送电,将存在商丘东部电网与110kV网络同期并网操作以及商丘东部电网所属的总装机容量为745MW的10台机组并网操作的问题。(2)方式2下,当张梁线跳闸后,110kV合环线路在故障发生15s内有较大振荡,随后逐渐平息,振荡幅值超过其III段距离保护的整定值,但不满足保护动作条件,即线路不会因保护动作而跳闸。(3)在裕商线与裕孟线同停运行方式下,孟平变电站为单回220kV线路供电。为保证孟张线故障跳闸后不至引起110kV联络线过载,可优化孟平变电站所带110kV出线的运行方式,将其负荷部分转移至张阁变电站或梁庙变电站供电,密切监视张阁变电站的负载情况。在220kV裕商线、裕孟线同停特殊运行方式下,为提高商丘东部电网为煤矿、电解铝负荷供电的可靠性,可采取220kV张梁线—孟张线与110kV梁永线—夏永线—孟夏线电磁合环方式运行,并控制220kV张梁线及110kV夏永线的潮流。在实际电网的运行操作中,为最大限度地保证电网稳定运行,建议对上述电网运行方式进行调整:(1)投入110kV环网线路中孟夏线、夏永线、梁永线线路两侧的开关保护,退出重合闸。投入距离保护的振荡闭锁功能,按最大负载150MW调整环网中所有开关距离III段定值。(2)对于裕东电厂,保持单机运行方式,另一机备用,确保张梁线西送功率在20MW以下,调整Ⅱ光梁线潮流。实践证明,在220kV裕孟线、裕商线同时停电期间,按照上述计算分析结果对电网运行实施控制可保证商丘东部电网的安全稳定运行。4电务运行方式本文分别在开环和相应线路电磁合环方式下对商丘电网进行