劉新元，鄭惠萍，徐宏銳

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度通信中心，山西 太原 030001）

0 引言

山西中部電網(wǎng)是北電南送、西電東送的樞紐通道，向北通過(guò)500 kV忻侯雙、朔云線與北部電網(wǎng)相連，向南通過(guò)500 kV晉霍雙、晉榆雙、呂稷線、呂霍線與南部電網(wǎng)相連，向東通過(guò)500 kV陽(yáng)北雙向河北電網(wǎng)送電。中部220 kV系統(tǒng)包括太原、晉中、陽(yáng)泉、呂梁4個(gè)地區(qū)，地區(qū)間通過(guò)多回220 kV線路相連，電氣聯(lián)系緊密。中部電網(wǎng)對(duì)整個(gè)山西電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重大影響，必須確保在復(fù)雜情況下維持穩(wěn)定[1-2]。山西電網(wǎng)電力流圖如圖1所示。

2015年，中部電網(wǎng)預(yù)計(jì)增加火電及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組總?cè)萘考s5 000 MW。大量火電、燃?xì)鈾C(jī)組的接入使中部電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化，局部地區(qū)220 kV線路潮流過(guò)載，嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全[3]。為此，深入研究中部電網(wǎng)，并提出切實(shí)可行的控制措施，對(duì)保障山西電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖1 山西電網(wǎng)電力流圖

1 計(jì)算程序及數(shù)學(xué)模型

計(jì)算程序：計(jì)算采用國(guó)網(wǎng)中國(guó)電力科學(xué)研究院的中國(guó)版電力系統(tǒng)分析軟件工具。潮流程序采用P—Q分解法進(jìn)行初始迭代，迭代次數(shù)5次后轉(zhuǎn)入牛頓—拉夫遜法求解潮流，迭代次數(shù)為20次。

數(shù)學(xué)模型：負(fù)荷模型采用動(dòng)態(tài)模型，40%恒定阻抗和60%馬達(dá)負(fù)荷，馬達(dá)類型選用Ⅲ型馬達(dá)，馬達(dá)定子漏抗取0.18。輸電線路和變壓器模型按照π型等值電路計(jì)算。對(duì)于運(yùn)行設(shè)備采用實(shí)測(cè)參數(shù)，對(duì)于未投入運(yùn)行設(shè)備采用同類型典型參數(shù)。發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型采用詳細(xì)模型，考慮發(fā)電機(jī)組調(diào)速器、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)作用。對(duì)于已完成相關(guān)測(cè)試的機(jī)組采用實(shí)測(cè)參數(shù)，對(duì)于未投入運(yùn)行設(shè)備采用典型參數(shù)。

2 計(jì)算條件

計(jì)算網(wǎng)絡(luò)包括2014年山西全部220 kV及以上網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上，考慮2015年底山西電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電基建預(yù)計(jì)項(xiàng)目全部投產(chǎn)，進(jìn)行山西中部電網(wǎng)計(jì)算分析。

中部電網(wǎng)2015年網(wǎng)供負(fù)荷最大約為10000MW，裝機(jī)總?cè)萘考s22 000 MW。由于2015年大量火電、燃?xì)鈾C(jī)組接入中部電網(wǎng)，使得中部電網(wǎng)各站尤其是太原、晉中的220 kV站短路電流水平大幅升高，所以，需采用中部電網(wǎng)分3個(gè)區(qū)域運(yùn)行的方案，解決中部電網(wǎng)的短路電流超標(biāo)問(wèn)題。

3 2015年山西中部電網(wǎng)潮流計(jì)算分析

3.1 中部電網(wǎng)正常運(yùn)行方式分析

中部電網(wǎng)機(jī)組均勻停機(jī)，考慮在停機(jī)7 000 MW情況下，停機(jī)比例為31.8%。在高峰負(fù)荷方式下，需從500 kV系統(tǒng)下載約2 060 MW電力。中部電網(wǎng)潮流超過(guò)200 MW的線路N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表1所示。2015年中部電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 2015年中部電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

由表1可知，正常方式下，中部電網(wǎng)220 kV線路滿足N－1運(yùn)行要求。

表1 正常方式線路N－1潮流表

3.2 中部電網(wǎng)特殊運(yùn)行方式分析

3.2.1 太一、太二電廠機(jī)組不退役

3.2.1.1 太原北部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式

太原北部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，220 kV重載聯(lián)絡(luò)線重載線路N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表2所示。

表2 220 kV重載線路N－1潮流表

由表2可知，趙新雙在N－1方式下，另一回線潮流達(dá)到492 MW，線路過(guò)載3.8%。趙南雙在N－1方式下，另一回線潮流達(dá)到476 MW，線路滿載。

3.2.1.2 太原南部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式

太原南部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，220 kV重載聯(lián)絡(luò)線重載線路N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表3所示。

表3 220 kV重載線路N-1潮流表

3.2.1.3 太原南部機(jī)組滿發(fā)方式

太原南部機(jī)組滿發(fā)方式，220 kV重載聯(lián)絡(luò)線重載線路N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表4所示。

表4 220 kV重載線路N－1潮流表

若太一、太二機(jī)組不退役，中部電網(wǎng)N－1過(guò)載問(wèn)題嚴(yán)重，存在趙南雙、夏馬雙、小東雙、小濱線、夏廣線、夏文線、冶原線、冶長(zhǎng)線、中文線共九回線N-1過(guò)載問(wèn)題。

3.2.2 太一、太二電廠機(jī)組退役

3.2.2.1 太原北部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式

太原北部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，太原北部地區(qū)220 kV重載聯(lián)絡(luò)線N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表5所示。

表5 220 kV重載線路N－1潮流表

由表5可知，趙南雙在N－1方式下，另一回線潮流達(dá)到550.4 MW，線路過(guò)載6.12%。

3.2.2.2 太原南部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式

太原南部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，220 kV重載聯(lián)絡(luò)線重載線路N－1后潮流轉(zhuǎn)移情況如表6所示。

表6 220 kV重載線路N－1潮流表

若太一、太二機(jī)組退役，中部電網(wǎng)N－1過(guò)載問(wèn)題有所減輕，但仍然存在趙南雙、夏廣線、夏文線共三回線N-1過(guò)載問(wèn)題。

3.3 中部電網(wǎng)220 kV線路N－1過(guò)載問(wèn)題解決方案

中部電網(wǎng)大量機(jī)組的投產(chǎn)，加重了太原南部電網(wǎng)馬峪—夏家營(yíng)—文水及濱河—小店—東觀220 kV送電通道的壓力，同時(shí)也加重了太原北部電網(wǎng)南社—趙家山送電通道壓力。為解決中部電網(wǎng)送電通道N－1過(guò)載問(wèn)題，建議安排太一電廠機(jī)組、太二電廠機(jī)組退役，同時(shí)太一燃?xì)怆姀S并網(wǎng)線路改接至220 kV冶峪變電站北母，緩解太原南部電網(wǎng)送電通道壓力。

在考慮太一、太二機(jī)組退役，太一燃?xì)飧慕又烈庇蹦盖闆r下，太原北部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，趙南雙（2×276.8 MW） N－1，另一回線潮流達(dá)到437 MW，線路負(fù)載率92%，滿足N－1運(yùn)行要求。

太原南部機(jī)組多開(kāi)機(jī)方式下，夏廣線N－1，夏文線潮流284.7 MW，線路負(fù)載率60.06%；夏文線N－1，夏廣線潮流356.8 MW，線路負(fù)載率75.27%，滿足N－1運(yùn)行要求。

由此可見(jiàn)，若太一、太二機(jī)組退役，太一燃?xì)鈾C(jī)組改接至冶峪變電站北母，中部電網(wǎng)N－1過(guò)載問(wèn)題可以徹底解決。

4 結(jié)論與建議

2015年，山西中部電網(wǎng)在特殊運(yùn)行方式下，若太一、太二機(jī)組不退役，中部電網(wǎng)共九回線存在N－1過(guò)載問(wèn)題；若太一、太二機(jī)組退役，太原電網(wǎng)N－1過(guò)載問(wèn)題有所減輕，共三回線路存在N－1過(guò)載問(wèn)題。

為解決中部電網(wǎng)N－1過(guò)載問(wèn)題，建議安排太一、太二機(jī)組退役，并將太一燃?xì)鈾C(jī)組改接至冶峪北母，保證中部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 金華征，程浩忠.電力市場(chǎng)下的電網(wǎng)靈活規(guī)劃方法綜述［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，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］ 孫洪波.電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，1996：9-11.