网架补强方案对大同电网安全稳定影响分析

郭辰理

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001）

网架补强方案对大同电网安全稳定影响分析

郭辰理

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院，山西 太原 030001）

针对山西电网神雁双回线故障后，可能导致大同区域机组失步，存在区域全黑的风险问题，通过对网架补强方案雁同—平鲁—五寨—兴县500 kV通道建设对大同电网安全稳定的影响研究，为山西电网安全稳定运行提供理论依据。

网架补强；电网；线路故障

0 引言

山西电网位于华北电网西部，是华北电网的主要组成部分，不仅承担着向京津唐地区送电的重要任务，而且全省有着3 600多家煤矿、电气化铁路等高危用户。山西电网的安全稳定运行对整个华北电网的安全稳定运行有重大影响。

山西北部的大同电网通过神雁双回线连接山西中部电网、并通过大房三回与北京电网相连，在发生神雁双回线发生N-2故障后，大同电网仅通过大房三回线与华北相连，呈弱联系状态，可能导致大同电网区域机组失步，存在区域全黑的风险，达到省级电网一般事故、市级电网重大事故标准，影响整个山西电网的稳定运行。因此研究“十三五”期间新建大同电网与山西主网的500 kV联络通道，解决山西电网的安全稳定问题十分必要。

1 网架补强方案

预计“十三五”初期，山西北部电网新增平鲁、五寨500 kV变电站，形成雁同—平鲁—五寨—兴县500 kV通道，平鲁作为一个中间节点将雁同与五寨相连，增强了大同电网与主网的联系。山西北部电网网架补强后，大同电网送电通道为大房三回、神雁双回、平雁线（平鲁—雁同）共6回线路，大同电网拓扑如图1所示。

图1 大同电网拓扑图

2 网架补强后大同电网静态稳定极限

网架补强后，与山西主网连接线路增加了雁同—平鲁500 kV线路，对网架补强后的大同电网外送断面静稳极限进行计算，结果如表1所示。

由表1可知，雁同—平鲁500 kV线路投运后，不同外送通道退出时大同电网外送断面静稳极限均有所增加，尤其是对于神雁双退出运行后大同电网外送断面静稳极限为10 983 MW，提高了4 244 MW，增幅明显。对正常方式下大同电网外送静态稳定极限进行求解，其值为14 468 MW，提高了1 708MW。

网架补强后大同电网外送断面静态稳定极限及神雁双故障后大同电网外送断面静态稳定极限关系如表2所示。

表1 网架补强前后不同方式下大同电网外送断面静稳极限比对表

表2 网架补强前后山西北部外送断面静稳极限

3 网架补强后大同电网输电能力分析

网架补强前大同电网通过大房三+神雁双回断面输电能力为6 700MW。网架补强后，大同电网输电能力有所提高，考虑新增发电机组450MW，大同电网总装机达到10 589.75MW，大同电网机组全开满发方式，山西北部大同电网通过大房三、平鲁—雁同线和神雁双断面外送电力8 032MW，大房三回线4 937MW，平雁线潮流265MW，神雁双潮流2 830MW。神雁Ⅰ线N-1，神雁Ⅱ线2 042 MW，线路满载。网架补强后，受神雁双N-1热稳限制（4×300导线,极限潮流2 165MW），大同电网输电能力为8 000MW，提高了1 300MW。

4 网架补强后大同电网严重故障分析

大房三回、神雁双回、大雁双回三永N-2故障，以及大房三回三永N-3故障进行了稳定计算分析。由于神雁双回线路雁同侧故障情况严重，在三永N-2故障情况找不到合适的切机量。

稳定计算结果如表3所示。

表3 网架补强前大同电网线路三永N-2严重故障稳定计算

网架补强后，大同—房山三回、神二—雁同双回、雁同—大同双回三永N-2故障，以及大房三回三永N-3故障进行了稳定计算分析。稳定计算结果如表4所示。

表4 网架补强后大同电网线路三永N-2严重故障稳定计算

由表3可知，有3个故障发生后系统依然保持稳定运行，有5个故障发生后，系统不能保持稳定运行，出现暂态稳定问题。

a）大同—房山双回首末端、雁同—大同双回雁同侧发生三永N-2故障后，系统可以保持稳定运行。

b）雁同—大同双回大同侧、雁同—神二双回首末端发生三永N-2故障后，系统不能保持稳定运行，出现暂态稳定问题。采取安控措施后，系统均能够保持稳定运行。

c） 大同—房山三回首末端发生N-3故障后，系统不能保持稳定运行，出现暂态稳定问题。采取安控措施后，系统能够保持稳定运行。

通过对比表3和表4，发现网架补强以后，神雁末端N-2故障后切除3 240MW机组可维持系统稳定运行，与网架补强前同一故障相比，系统稳定性大幅提高。

对于送出系统来讲，网架建设给电网安全稳定运行带来积极影响的同时也提高了系统外送能力。由神雁双回线三永故障切机量过大机理分析可知，在正常运行方式外送电力增加的情况下，发生三相永久性短路故障后送端系统加速面积也会相应增加；但由于网架增强后，故障线路切除后外送断面静稳极限也会有所提升，这又有利于送端系统故障后减速面积的增加。两因素相互制约影响，若网架补强后系统仍维持原送出水平，则在理论上认为严重故障后切机量会相应降低；若网架补强后外送电力也相应提高，则严重故障后切机量与故障前后送出断面静态稳定极限差值和比值密切相关。某一严重故障前后送出断面静态稳定极限差值越大、故障后外送断面静态稳定极限与故障前外送断面静态稳定极限比值越小，则故障后机组加速面积越大，减速面积越小。平鲁工程投产后神雁双回故障前后山西电网外送断面静稳极限差值大幅降低，神雁双回故障后加速面积降低，减速面积增加，有利于神雁双回严重故障后系统恢复至稳定运行状态。可见，网架结构加强后，电网联系更加密切，因此可以有效减少切机量，改善大同地区的稳定性。

5 结论

针对2016年山西北部电网规划建设的雁同—平鲁—五寨—兴县500 kV通道，本文研究了网架补强方案平鲁工程山西电网西通道投运后对大同电网稳定特性和严重故障切机量的影响。

a）网架补强后，受神雁双N-1故障热稳限制，大同电网输电能力为8000MW，提高了1 300 MW。

b）网架补强后有效增强了大同电网与主网联系，神雁双退出运行后山西北部外送断面静稳极限为10 983 MW，较网架补强前提高了4 244 MW，增幅明显。

c）网架补强以后，神雁末端N-2故障后切除3 240MW机组可维持系统稳定运行，与网架补强前同一故障相比，系统稳定性大幅提高。

网架结构加强后，电网联系更加密切，可以有效减少切机量，改善大同地区的稳定性，建议尽快建设500 kV平鲁变电站，同步建设雁同—平鲁—五寨—兴县西通道。

Analysis on the Influence of Grid Reinforcement on the Security and Stability of Datong Power Grid

GUO Chenli
（Shanxi Electric Power Exp loration and Design Institute of China Energy Engineering Group，Taiyuan，Shanxi 030001,China）

Three-phase short-circuit faultofShenyan double linesmight lead to generator out-of-step in Datong power,which is at the risk of regional black.This paper presents amethod of grid reinforcement.The study of this paper found that building the 500 kV channelof Pinglu-Wuzhai-Xingxian willaffect the security and stability of Datong power grid,which can provide the theory basis for the security and stability ofShanxipowergrid.

grid reinforcement；powergrid；line fault

TM712

B

1671-0320（2015）02-0010-04

2015-01-12，

2015-02-27

郭辰理（1969），男，山西洪洞人，1993年毕业于太原理工大学计算机专业，高级工程师，从事电力系统自动化工作。