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特高压同步电网的安全性分析

作者:中国储能网新闻中心 来源:综合报道 发布时间:2012-11-06 浏览:
     中国储能网讯:1、同步电网大停电机制
 
    同步电网具有受到扰动后维持系统同步运行的自然特点,从而减轻扰动对系统的影响;同步电网规模越大,共同响应扰动的元件就越多,扰动带来的波动越小,承受能力越强。从大停电概率来看,电网规模较小时,相对较小的扰动可能引发电网事故,进而发展为全网大停电事故,如巴西、马来西亚和印尼等大停电事故;而对于大规模同步电网,抗扰动能力增强,系统的安全稳定性明显提高。
 
    从国外电网近年来发生大面积停电的统计数据和机制看,大面积停电事故的发生,都是由于对单一事故处理不当而引发的。电网崩溃往往是在大电网安全充裕度下降的条件下,由发电、输电设备的连锁反应事故诱发的,都有一定的发展过程,而不是瞬间出现、爆炸性的,从实际演变过程来看,也往往是多种原因导致了功率转移等情况失控,最终大停电。这种事故通过采取正确的控制策略,提高电网的充裕度,切断恶性连锁反应链,将系统状态导向良性的恢复过程,是可以有效控制的。
 
    因此,大停电事故的原因并不在于同步电网的规模大小,而主要可归结为2点:一是电网结构不合理;二是缺乏统一协调控制机制。以美国电网为例,其电网缺乏统一规划,各电网之间的互联是自发形成的,765/345 kV系统与500/220 kV系统交织混联,长距离弱电磁环网普遍存在,造成电网结构混乱,容易发生大范围的负荷转移,引起连锁反应,导致大停电事故频发;另一方面,由于缺乏全网统一的协调控制机制和手段,未能建立可靠的全网安全稳定防线,致使系统中的局部故障不能及时采取措施快速隔离,而逐渐演变成大停电事故。再如近期巴西电网大停电事故暴露出来其在电网结构方面存在缺陷,单一送电通道比例过高,受端电网规模和强度均不足。
 
    结构合理的大电网在统一协调控制的基础上,通过区域间事故情况下紧急功率支援和完善的安全防御体系遏制事故的发展,可将事故控制在较小的范围内,降低事故可能造成的影响,避免全网性大停电事故。苏联电网是同步大电网安全运行的典范,在1991年苏联解体前,其电力系统没有发生过全网性的大停电事故。
 
    中国电网在安全运行方面有着良好的基础和丰富的经验。中国电网发展滞后是不争的事实,虽然中国1982年就投运了500 kV输电线路,但发展缓慢,电网结构薄弱是造成20世纪90年代以前事故频发的主要原因之一。20世纪90年代以后,随着500 kV主网架的加强,虽然同步电网规模也在逐步扩大,但中国电网再没有发生全网性崩溃事故,主要原因有3个方面:一是中国电网的运行严格遵守《电力系统安全稳定导则》;二是中国电网实行统一规划、统一调度的机制;三是仿真手段的丰富性和计算准确性不断提高,确保了大电网安全稳定防御体系(三道防线)的可靠建立。
 
    综上所述,从同步电网规模和安全性关系、国外大停电发生机制和中国电网运行历史经验来看:大电网承受扰动的能力比小电网显著增强;大电网事故过程是可以有效控制的,大规模同步电网的安全性是可保障的。
 
     2、“三华”特高压同步电网构建原则
 
    目前的特高压同步电网初步方案是按《电力系统安全稳定导则》和《电力系统技术导则》的要求构建的,规划的坚强电网结构符合电网分层分区布局原则。
 
    (1)建设坚强的受端电网。在京津冀、华中东部、华东等负荷中心形成特高压环网,如图3所示,与各电压等级电网协调发展,使电网具有强大的交换能力,方便外来电力分散接入,满足电源基地送出电力在受端电网的分配需求,提高系统安全稳定水平。
 
    (2)坚持电源合理分层分区接入系统。送端电源宜直接接入特高压电网,为了解决受端电网的电压支撑问题,保证电网安全,一方面在电网中合理配置无功补偿装置,另一方面受端系统部分大机组宜直接接入特高压电网。图4为2020年送受端电源接入的示意图。
 
    (3)合理安排电磁环网运行方式。对特高压电网运行初期存在的1 000/500 kV电磁环网运行问题,结合具体运行方式进行具体分析,遵循“电力系统安全稳定导则”的规定,确定解环与否及解环的时机,做出合理决策,以保证电网的安全稳定性。
 
    3、“三华”电网安全性分析
 
    为了确保特高压同步电网的安全性,利用世界领先的综合仿真试验研究系统,按照中国电网的相关技术标准,充分考虑电网在发生各种严重故障下系统的安全稳定水平,对构建中的华北—华中—华东特高压同步电网进行了全方位、多角度、深层次的仿真研究,结果表明:
 
    (1)在正常方式和单一故障情况下,可保证电力通过特高压电网安全送达受端电网;
 
    (2)华北—华中—华东特高压同步电网的动态稳定水平较高,不存在影响系统安全稳定运行的区域间弱阻尼低频振荡模式;
 
    (3)华北—华中—华东交流特高压同步电网具有很强的网间交换能力,系统可以承受较大的功率转移,当受端系统发生损失一个特高压交流输电通道的较严重故障时,系统仍可以保持稳定运行;
 
    ( 4)送端系统发生损失一个特高压交流输电通道的较严重故障时,只需利用目前已成熟的控制技术,切除送端部分发电机组即可保持稳定运行;
 
    (5)在川渝电网和华中、华东电网采用特高压交、直流并列运行的方式下,由于特高压“强直强交”输电技术的协调配合,特高压交流电网可以承受直流单极闭锁的功率转移,避免频繁切机,减少窝电和弃水,提高水电运行的经济性;
 
    (6)当特高压直流发生小概率的双极闭锁故障时,只需切除送端少量水电机组即可保持系统稳定;利用直流的快速调节能力还可以提高整个交、直流并列系统的稳定水平。 在坚强网架基础上,通过采用在中国已经有丰富实践经验的保证电网安全稳定运行的综合措施(包括建设完善的安全稳定控制系统、防范故障扩大化、加强故障应对措施的预先研究、提高快速反应能力、积极采用新技术提高特高压电网的稳定水平),能够保证特高压电网的安全稳定性完全符合“电力系统安全稳定导则”规定的标准[14]。
 
    中国加快发展特高压大电网是符合世界电网发展客观规律的,是适应中国西部大水电、北方大火电和可再生能源发电基地的开发建设和远距离、大容量输电的需求的,也完全能够满足《电力系统安全稳定导则》的要求,规划中的“华北—华中—华东”特高压同步电网的安全性是有充分保障的。
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关键字:特高压 同步 电网

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