2015年山西中部电网220 kV线路潮流分析研究

刘新元，郑惠萍，徐宏锐

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司电力调度通信中心，山西 太原 030001）

0 引言

山西中部电网是北电南送、西电东送的枢纽通道，向北通过500 kV忻侯双、朔云线与北部电网相连，向南通过500 kV晋霍双、晋榆双、吕稷线、吕霍线与南部电网相连，向东通过500 kV阳北双向河北电网送电。中部220 kV系统包括太原、晋中、阳泉、吕梁4个地区，地区间通过多回220 kV线路相连，电气联系紧密。中部电网对整个山西电网的安全稳定运行有着重大影响，必须确保在复杂情况下维持稳定[1-2]。山西电网电力流图如图1所示。

2015年，中部电网预计增加火电及燃气发电机组总容量约5 000 MW。大量火电、燃气机组的接入使中部电网网架结构发生巨大变化，局部地区220 kV线路潮流过载，严重影响电网安全[3]。为此，深入研究中部电网，并提出切实可行的控制措施，对保障山西电网安全稳定运行有重要的现实意义。

图1 山西电网电力流图

1 计算程序及数学模型

计算程序：计算采用国网中国电力科学研究院的中国版电力系统分析软件工具。潮流程序采用P—Q分解法进行初始迭代，迭代次数5次后转入牛顿—拉夫逊法求解潮流，迭代次数为20次。

数学模型：负荷模型采用动态模型，40%恒定阻抗和60%马达负荷，马达类型选用Ⅲ型马达，马达定子漏抗取0.18。输电线路和变压器模型按照π型等值电路计算。对于运行设备采用实测参数，对于未投入运行设备采用同类型典型参数。发电机数学模型采用详细模型，考虑发电机组调速器、励磁调节器及电力系统稳定器的动态调节作用。对于已完成相关测试的机组采用实测参数，对于未投入运行设备采用典型参数。

2 计算条件

计算网络包括2014年山西全部220 kV及以上网络，在此基础上，考虑2015年底山西电网发电、输电、变电基建预计项目全部投产，进行山西中部电网计算分析。

中部电网2015年网供负荷最大约为10000MW，装机总容量约22 000 MW。由于2015年大量火电、燃气机组接入中部电网，使得中部电网各站尤其是太原、晋中的220 kV站短路电流水平大幅升高，所以，需采用中部电网分3个区域运行的方案，解决中部电网的短路电流超标问题。

3 2015年山西中部电网潮流计算分析

3.1 中部电网正常运行方式分析

中部电网机组均匀停机，考虑在停机7 000 MW情况下，停机比例为31.8%。在高峰负荷方式下，需从500 kV系统下载约2 060 MW电力。中部电网潮流超过200 MW的线路N－1后潮流转移情况如表1所示。2015年中部电网拓扑结构如图2所示。

图2 2015年中部电网拓扑结构图

由表1可知，正常方式下，中部电网220 kV线路满足N－1运行要求。

表1 正常方式线路N－1潮流表

3.2 中部电网特殊运行方式分析

3.2.1 太一、太二电厂机组不退役

3.2.1.1 太原北部机组多开机方式

太原北部机组多开机方式下，220 kV重载联络线重载线路N－1后潮流转移情况如表2所示。

表2 220 kV重载线路N－1潮流表

由表2可知，赵新双在N－1方式下，另一回线潮流达到492 MW，线路过载3.8%。赵南双在N－1方式下，另一回线潮流达到476 MW，线路满载。

3.2.1.2 太原南部机组多开机方式

太原南部机组多开机方式下，220 kV重载联络线重载线路N－1后潮流转移情况如表3所示。

表3 220 kV重载线路N-1潮流表

3.2.1.3 太原南部机组满发方式

太原南部机组满发方式，220 kV重载联络线重载线路N－1后潮流转移情况如表4所示。

表4 220 kV重载线路N－1潮流表

若太一、太二机组不退役，中部电网N－1过载问题严重，存在赵南双、夏马双、小东双、小滨线、夏广线、夏文线、冶原线、冶长线、中文线共九回线N-1过载问题。

3.2.2 太一、太二电厂机组退役

3.2.2.1 太原北部机组多开机方式

太原北部机组多开机方式下，太原北部地区220 kV重载联络线N－1后潮流转移情况如表5所示。

表5 220 kV重载线路N－1潮流表

由表5可知，赵南双在N－1方式下，另一回线潮流达到550.4 MW，线路过载6.12%。

3.2.2.2 太原南部机组多开机方式

太原南部机组多开机方式下，220 kV重载联络线重载线路N－1后潮流转移情况如表6所示。

表6 220 kV重载线路N－1潮流表

若太一、太二机组退役，中部电网N－1过载问题有所减轻，但仍然存在赵南双、夏广线、夏文线共三回线N-1过载问题。

3.3 中部电网220 kV线路N－1过载问题解决方案

中部电网大量机组的投产，加重了太原南部电网马峪—夏家营—文水及滨河—小店—东观220 kV送电通道的压力，同时也加重了太原北部电网南社—赵家山送电通道压力。为解决中部电网送电通道N－1过载问题，建议安排太一电厂机组、太二电厂机组退役，同时太一燃气电厂并网线路改接至220 kV冶峪变电站北母，缓解太原南部电网送电通道压力。

在考虑太一、太二机组退役，太一燃气改接至冶峪北母情况下，太原北部机组多开机方式下，赵南双（2×276.8 MW） N－1，另一回线潮流达到437 MW，线路负载率92%，满足N－1运行要求。

太原南部机组多开机方式下，夏广线N－1，夏文线潮流284.7 MW，线路负载率60.06%；夏文线N－1，夏广线潮流356.8 MW，线路负载率75.27%，满足N－1运行要求。

由此可见，若太一、太二机组退役，太一燃气机组改接至冶峪变电站北母，中部电网N－1过载问题可以彻底解决。

4 结论与建议

2015年，山西中部电网在特殊运行方式下，若太一、太二机组不退役，中部电网共九回线存在N－1过载问题；若太一、太二机组退役，太原电网N－1过载问题有所减轻，共三回线路存在N－1过载问题。

为解决中部电网N－1过载问题，建议安排太一、太二机组退役，并将太一燃气机组改接至冶峪北母，保证中部电网安全稳定运行。

［1］ 金华征，程浩忠.电力市场下的电网灵活规划方法综述［J］.电力系统及其自动化学报，2006，18（2）：11-12.

［2］ M.ponnavaikko，K.S.Prakasa Rao，Optimal DistributioN System PlanniNg［J］.IEEE Transactio Ns on Power Apparatus and System，vol.PAS-100，1981，2969-2977.

［3］ 孙洪波.电力网络规划［M］.重庆：重庆大学出版社，1996：9-11.