220 k V线路过流远方切除风电机组方案研究

高红梅 ，张 冰 ，王 娟 ，张海城

（1.滨州供电公司，山东 滨州 256610；2.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；3.山东广播电视大学，山东 济南 250101）

0 引言

风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构，经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势。近年来，风力发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，同时，风力发电的成本也在不断降低,为充分利用风能提供了诸多有利条件。大规模风力发电必须要实现并网运行，然而，随着风电场的容量越来越大，对电网的影响也越来越明显，研究风力发电并网对系统的影响已成为重要课题［1］。滨州电网沾化电厂供电区域风电装机容量超百万千瓦，增加了电网事故调度处理的难度。

1 并网线路过流远方切除风电机组方案提出

1.1 风电并网中存在问题

近年来，滨州、东营沿海地区风电发展迅猛，沾化电厂供电区域已并有风电场容量791.5 MW（其中车王站148.5 MW，学堂站643 MW），并网点集中在车王站和学堂站，根据风电发展规划，2013年沾化、河口境内将有250 MW的风电场建成并于盐都站，营港站有50 MW风电和30 MW＋50 MW光伏并网发电，沾化电厂区域风电装机容量超百万千瓦。大量风电机组的并网对沾化电厂供电区域单线并网（即220 kV滨董线、沾董线、沾利线、滨利线任一线路检修）时的发供平衡安排带来困难，当沾化电厂供电区域与系统解列时，风电并网增加了电网事故调度处理的难度，对电网调度工作带来了挑战，若220 kV任一回线路掉闸，另一回线路可能出现过负荷［3－4］。山东东营—滨州地区电网联系如图1所示。

图1 山东东营—滨州地区电网联系图

1.2 并网线路过流远方切除风电机组方案实施必要性

220 kV盐都汇流站投运后，新户国华风电场四期共200 MW风电机组、滨海龙源风电场两期共100 MW风电机组将陆续并网发电，随着沾化电厂供电分区域风电装机容量的迅速增加，事故情况下存在220 kV滨董线严重过流的问题。为确保电网的安全稳定运行，需在董堂站安装220 kV滨董线过流联切新户国华风电场、滨海龙源风电场风电机组装置。

2 220 kV滨董线过流远方切除风电机组装置方案

2.1 沾化电厂稳控装置已实施方案

沾化电厂已经装设“沾利线、沾董线”过流联切装置，河口国华风电场、河口华能风电场均已装设接收切风电命令装置。

图2 站间装置配置及通道联系图

当“沾利线、沾董线”由沾化电厂送出方向发生过流后，按延时分6轮通过控制字整定来切除河口国华风电场、河口华能风电场的风电线路（集电线）。站间装置配置及通道联系如图2所示。

2.2 董堂站稳控装置方案

基于220 kV盐都站投产后，滨州、东营地区并网风电装机容量进一步增大。为确保电网安全稳定运行，经研究决定，提出在董堂站增设220 kV滨董线过流联切风电场机组装置的实施方案。

延续目前沾化电厂的过流切风电模式，并且董堂站装置也与风电场直接通信，沾化电厂定值增加4个风电场的控制字，风电场装置要增加接收两个主站命令的硬件及软件功能。配置图如图3。

方案优点是主站的软件改动较小，只需再增加4个风场的切负荷控制字定值即可。沾化电厂装置和董堂站装置软件可以通用。

3 并网线路过流远方切风电机组方案应用

董堂站稳控装置滨董线过载功率定值为300MW，第一轮延时定值6s，第二轮延时8s，第三轮延时10s，第四轮延时12 s，第五轮延时14 s，第六轮延时16 s，功率由董堂站流向滨州站才判过载。

国华、华能等6个风电场将本站的可切风电量分别上送至沾化电厂、董堂站稳控装置，上送的可切风电功率总量见表1，国华本站的11条集电线的优先级及各条集电线的功率如表2。

图3 董堂站220 kV滨董线过流联切风电场机组装置的实施方案

表1 上送到沾化电厂总可切风电量

表2 上送到沾化电厂总可切风电量

某时刻滨董线功率达到400 MW，功率由董堂站流向滨州站。

1）持续时间超过6 s后，第一轮动作，并计算出第一轮需要切除风电量为400－300＝100 MW，董堂站稳控装置发送切风电量100 MW后，计算每个风场平均需要切除100／6＝16.7 MW，但是第6个风场（新增4）最多有10 MW，则需要全切10 MW，这样剩余90 MW在剩下的5个风场平均分配：90／5＝18，这样剩余每个风场需要切除18 MW风电线。最终董堂站稳控装置向6个风场实际发送的切除量如表3。

表3 董堂站稳控装置向6个风场实际发送的切除量

接下来阐述每个风场切除风电的方法，以国华为例，收到18 MW负荷，根据本地负荷优先级，第五条集电线优先级为1最先切除，且第五条线的功率为4 MW，小于18 MW，未达到需切量，然后切除优先级为 2的第 4条线（5 MW），4＋5＝9 MW＜18 MW，仍未达到需切量，继续切除优先级为3的第3条线（6 MW），4＋5＋6＝15 MW＜18 MW，仍未达到需切量，继续切除优先级为 4 的第 2 条线（15 MW），4＋5＋6＋15＝30 MW＞18 MW，已达到需切量，完成本次远方切除18 MW风电命令。

2）滨董线发送切除100 MW后，仍然过流，时间达到8s后，最终二轮动作，此时滨董线功率为350MW，需切量计算：350－300＝50 MW，再将50 MW 发送到董堂站稳控装置，再按照1）中的原则来向各个风场转发。

3）如果第二轮命令发送完后，滨董线过流消失，则本组动作结束。装置返回，等待新的过流故障发生。否则达到第三轮延时后，继续动作。

4 结语

根据现场通道配置情况，沾化电厂装设的沾董线、沾利线过流联切河口华能风电场、河口国华风电场机组装置调整为220 kV沾董线、沾利线过流联切风电场机组装置。沾化电厂装设沾董线和沾利线过流发信号（远方、就地）装置，河口华能、河口国华、滨海龙源、新户国华装设接收沾化电厂信号联切风电机组装置。董堂站装设滨董线过流远方发信号装置，滨海龙源、新户国华装设接收董堂站信号联切风电机组装置，沾化电厂接收滨董线过流信号。220kV滨董线联切新户国华风电场、滨海龙源风电场风电机组装置按照双重化配置，其通信通道及相关接口设备相互独立，并尽量使用不同的通道路由，且通道及接口设备的电源也应互相独立。董堂站220 kV滨董线过流联切风电机组方案的实施有效解决了事故情况下存在220 kV滨董线严重过流的问题，风电场并网后电网的安全稳定得到了有效的控制。

［1］山东省发展和改革委员会.山东省可再生能源中长期发展规划［R］.2008，4.

［2］迟永宁.大型风电场接入电网的稳定性稳定研究［D］.中国电力科学研究院，2006.

［3］康重庆，夏清，刘梅.大规模风电接入电网的相关问题及措施［J］.中国电机工程学报，2010，30（25）：1－9.