眉山电网节点脆弱性分析

陈昕宇++朱琳

摘 要：地区电网的安全可靠是保障本地电力用户用电的基础。电力系统脆弱性评估能够对电网在设计和运行中存在的隐患进行评估，揭露运行中的电力系统存在的薄弱环节，及其对于扰动事件的敏感程度，同时挖掘电网元件可靠运行潜力，并结合仿真结果为地区电网提供切实可行的参考方案。本文基于眉山电网脆弱性分析的基础上，提出有效解决对策，来保证整个地区电网安全、可靠运行，并获得更大经济效益。

关键词：眉山电网；脆弱性；负荷水平

中图分类号：TM71 文献标识码：A

2013年眉山电网最大负荷在108万kW～ 134万kW左右，2013全年不存在网络结构受限导致的供需失衡的情况。节后负荷逐步恢复，恢复的程度取决于政策对行业和产业推进的方式和手段，经济环境不明，电网内电源不出现大量电煤短缺，一季度3月份前电网供需基本平衡，能满足需求。3月中旬考虑经济恢复，电煤供应需求的不同步，大量春季检修展开，电煤供需与用电负荷需求不同步，加之各流域来水不稳定，4月上、中旬前电网存在季节性和时段性供需失衡的风险。在丰水期四川电网电量在低谷较大富于，高峰和平段供需压力大，受丰水期电价因素，部分冶炼高耗能水泥企业恢复生产，以及空调降温负荷的影响，在连续高温天气条件下，电网在高峰时段会出现短时供需失衡的情况。

一、节点状态脆弱性分析

本研究报告的仿真结果基于眉山电网2013年丰水期大方式运行参数，此种运行方式下眉山电网的负荷状态已为各厂站本年度的最大负荷水平。考虑到眉山电网未来可能实现的负荷增长，并结合节点脆弱性的分析方法，对2013年丰水期大方式下的运行数据进行仿真计算时，取负荷水平为λ=0，λ=0.1，λ=0.23种情况进行对比分析，分别代表负荷为基态水平、负荷增加10%、负荷增加20%3种负荷模式。

1.基态负荷水平（λ=0）下的节点状态脆弱性分析

在负荷水平为基态时，2、1、4、6、5、3、7、8、10、11号节点相对其他节点表现出了相对较强的状态脆弱性，分别对应川眉兰店35、川眉金象110、川眉青竹35、川眉爱兰T110、川眉青竹10、川眉兰店10、川眉士达110、川眉铝城110、川眉车辆厂110、黑龙滩。这些节点集中在眉山电网等效拓扑图的西北方，均与220kV变电站爱国相连。值得注意的是，爱国这一变电站的高压侧点与低压侧点也在节点状态脆弱性排序表前列，究其原因，可看出爱国这一变电站与眉山地区重要的工业区—修文二期直接相连，承担了较重的负荷以及能量传输任务，为全网变电任务最重的220kV站点之一，故其能量波动较大易呈现脆弱趋势。川眉士达110、川眉铝城110，川眉思蒙10等站点均直接与爱国变电站相连，容易受到爱国站影响而引发能量波动，故易显现出脆弱趋势。

川眉兰店35、川眉兰店10和川眉青竹35、川眉青竹10均为带负荷的变压器低高压侧节点。该类节点呈现出较强的脆弱趋势，究其原因，一方面其自身与配网联系紧密，配网运行条件相对输电网更为复杂，故上述站点更易受配网负荷扰动的影响；另一方面其承担的负荷量较重，且与全网变电任务较重的220kV站点爱国间接相连，故其易受输电网能量波动的影响。

这些节点都集中在同一区域，由于该区域内川眉灵石10、川眉东馆（110kV侧）、龙兴、广济、象耳、多悦等绝大多数站点均设有无功补偿装置，可以保持电压稳定，因此它们有维持自身平衡的能力，在电网其他部分受到扰动时不易受到影响，显现出较为坚强的状态。

2.负荷水平增长10%（λ=0.1）时的节点状态脆弱性分析

对比基态负荷水平状态的排序表可看出，负荷水平增加10%时的节点状态脆弱指标值有所减小，但相对排序基本不变。说明系统负荷稍微加重后，节点状态脆弱性加深，但各等效电源点出力相应增加，加上系统内无功补偿点较多且补偿容量充足，眉山地区电网尚能维持网内潮流平衡。与初始负荷水平的结果相比，较坚强节点范围和相对排序基本不变，但脆弱指标值普遍减小。说明系统负荷稍微加重后，节点状态脆弱性加深，但各电厂相应增发，加上系统内无功补偿点较多且补偿容量充足，该区域电网尚能维持供需平衡。

3.负荷水平增长20%（λ=0.2）时的节点状态脆弱性分析

（1）节点状态脆弱因子均呈减小趋势，说明节点状态脆弱性随负荷水平增长而加深。

（2）部分节点间的相对排序发生了变动，这是由于负荷需求改变后，发电机出力和系统的潮流分布相应变化，并不是简单的线性关系。

系统运行状态改变，节点的脆弱性会随着改变，大多数节点的状态脆弱性随着负荷的加重而逐渐加深；但各个节点状态脆弱性指标均呈现正值，可见在不同负荷水平下地区电网中各等效节点的运行状态均表现出较强的鲁棒性；节点在某一运行状态下被评估成为脆弱节点并不代表在任何运行条件下它都是脆弱的。

因此运行人员在判断节点是否脆弱时应是在当前运行条件下来判断或是在预想运行条件下进行预测。

4.眉山地区电网优化控制方案探讨

4.1 投切电容器，补充无功功率

对综合脆弱性排名靠前的节点，在该节点处或其相连的变电站进行无功补偿即投切电容器，补偿前后的节点综合脆弱性指标值见表1。

对综合脆弱性排名靠前的线路，选取其相连的变电站进行无功补偿即投切电容器，补偿前后的支路综合脆弱性指标值见表2。

由表2的结果可知：3种投切方式下均能在一定程度上改善排序靠前的节点和支路的脆弱性。

14号节点（爱国）和35号节点（天井坎）均是眉山地区主干输电网架的220kV站点，变电任务较重且拓扑结构中重要度突出；33号支路（川眉渔洞—天井坎）和26号支路（川眉槽渔滩—川眉洪川）均连接全网为数不多的发电厂节点，支路上潮流变化较大且敏感，若其退出运行将影响天井坎乃至整个眉山西部电网潮流平衡。但由于眉山地区电网整体运行水平较高，综合脆弱性排名靠前的节点和支路仅是相对脆弱。基于以上分析，投切电容器补偿无功对减轻支路的脆弱性只能在一定程度上有效，并不显著。

接下来再对比一下改造线路对降低线路过载的风险的效果。

4.2 增建线路，改变电网结构

鉴于综合脆弱性排序靠前的支路基本都是单回线路，因此考虑在这些支路上增加一条线路，即改为双回供电。仿真尝试了几种增加线路的方式，发现对改善眉山地区电网的脆弱性也能起到一定程度上的作用，结果见表3。

结语

综上所述，尝试投切电容器和增加线路这两种方案均只能在一定程度上改善眉山地区电网的脆弱性。究其原因，眉山地区电网自身网架结构较为坚强，加上运行方式规划合理，系统内电厂出力充足，同时无功补偿点及补偿容量配置合理、充足，眉山地区电网基本能够维持网内潮流平衡，总体来说已经是比较坚强的电网。

参考文献

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