候媛媛 张友民
摘 要：为了使山西北部电网可以安全、稳定的运行，对规划的平鲁500 kV变电站工程投产后的山西北部电网进行安全、稳定方面的计算，校核现有安全稳定控制系统能否满足电网的运行要求，并据此提出了修改配置方案的建议。该方案对类似电网安全稳定控制系统的设计有一定参考作用。
关键词：安全稳定控制系统；潮流计算；暂态稳定；动态稳定
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0014-02
紧急控制的基本思想就是当电网受到大扰动而出现紧急情况时，通过执行切机、切负荷等紧急控制措施，使系统恢复正常的运行状态。在电力系统装设安全稳定紧急控制装置，是提高电力系统的安全性、稳定性，防范电网稳定事故，防止发生大面积停电事故的有效措施。
山西北部电网包括大同、朔州和忻州3个供电区，其中，朔州、忻州220 kV电网联系紧密，通常以忻朔电网划分。除了以雁同、朔州、忻州3个500 kV站为支撑的省内电网外，山西北部向外送电的通道有：大同二电厂至房山3回500 kV线路、神头二电厂至保北2回500 kV线路。目前，山西北部电网分别配置了山西北部外送和忻朔地区2套安全稳定控制系统。
为了保障山西北部电网和相关华北电网的安全、稳定运行，本文主要对规划500 kV平鲁变电站工程投产后北部电网安全稳定控制系统的控制策略进行校验，并提出相应的修改建议。
1 山西北部电网安全稳定计算分析
平鲁500 kV变电站本期规划建设主变容量2×1 000 MVA，500 kV进出线本期3回，即至五寨500 kV变电站2回、至雁同500 kV变电站1回。待平鲁变电工程及部分电源陆续投产后，北部电网负荷和网络结构将发生较大的变化。山西北部电网规划地理接线图如图1所示。
本文主要对目标年（2015年）北部正常开停机和大发方式下山西北部电网进行故障潮流、暂稳和动稳计算。通过计算发现，系统发生任意N-1或检修N-1故障时，系统都能保持暂态稳定，但是，部分故障会存在主变或线路过载、动态失稳的现象，需要调整运行方式，采取相关的切机等措施，具体分析如下。
1.1 计算边界
1.1.1 潮流计算条件
潮流计算的条件是：①按五寨—兴县双回500 kV通道投产前、后相关数据进行计算。②北部大发方式。如果考虑五寨至兴县西通道，在满足朔云、忻侯双等北电南送通道输送容量限制的前提下，北部电网水、火电需配合停机比例至少控制在44%以上（北部总装机23 378 MW，不含京隆）；如果五寨至兴县西通道未投，则北部电网水、火电需配合停机比例至少控制在56%以上。③为了完整、有效地讨论稳定计算结果，各种方式都要依据断面潮流极限在北部大发方式上进行调整。
1.1.2 稳定计算条件
该设计暂态稳定计算采用三相短路不重合故障方式检验电力系统的稳定情况。采用BPA暂态稳定程序进行计算，其中，发电机采用Eq变化模型，负荷采用感应马达模型。
500 kV线路保护动作时间（含开关动作时间）为0.1 s，220 kV线路保护动作时间为0.12 s。如果变压器发生故障，变压器500 kV侧开关0.1 s切除故障，220 kV侧开关0.12 s切除故障。
1.2 过载切机
五寨—兴县通道投产：当平鲁1台1 000 MVA的主变500 kV侧发生故障时，0.1 s跳500 kV、0.12 s跳220 kV；另1台主变过载76%，需切除安太堡电厂2×350 MW机组，以满足电网故障的运行要求。
五寨—兴县通道未投：五朔线路输送潮流2 200 MW，发生五寨—朔州1回故障，2回同时跳开时，系统稳定但平鲁—雁同线路过载47%，需要切除河曲2×600 MW、安太堡1×350 MW
机组，以满足电网故障的运行要求。
五寨—兴县通道未投：五朔线路输送潮流2 200 MW，发生五寨—朔州2回500 kV线路1回检修，另1回故障后跳开，系统稳定但平鲁—雁同线路过载29.6%.切除了河曲2×600 MW机组后，可以满足电网故障的运行要求。
五寨—兴县通道未投：发生朔州—云顶山500 kV线路故障，朔州—云顶山、朔州—忻州500 kV线路跳开时，系统稳定但朔州—神二线路过载34%.切除神电2×600 MW、河曲1×600 MW机组后，可以满足电网故障的运行要求。
1.3 动态失稳切机
五寨—兴县通道投产：发生平鲁—五寨双回500 kV线路1回故障，双回同时跳开时，平鲁站附近神头二期电厂、木瓜界电厂、右玉热电、安太堡电厂和附近的风电机组动态失稳。仅切除安太堡1×350 MW机组后，系统恢复稳定，但平鲁—雁同线路过载49%.如果切除神头二期电厂1×1 000 MW、木瓜界1×660 MW机组后，则系统稳定且无过载线路。
五寨—兴县通道投产：发生雁同—神二2回500 kV线路1回雁同侧故障，双回线路跳开时，系统动态失稳。分析结果是：①大同电网正常开、停机方式，大二、京隆、塔山、恒北机组全切也无法恢复稳定。②结合调整运行方式，潮流中关停塔山1×600 MW后，大同停机比例约为29%.此时，稳定计算中切塔山2×600 MW、京隆2×600 MW、大二3×600 MW共7台机组后，系统恢复稳定。
2 安稳装置配置现状及适应性分析
2.1 安稳装置配置现状
目前，山西北部电网分别配置了山西北部外送和忻朔地区2套安全稳定控制系统。其中，山西北部外送安全稳定控制系统共涉及10个厂站的装置。按照各厂站装置功能上的差异，可将装置分为 3 类：①控制主站——500 kV雁同站、大同二厂、神头二厂；②切机执行站——河曲电厂、塔山电厂、京隆电厂、恒北电厂；③测量站——房山站、保北站、神头一厂。山西北部外送安全稳定控制系统及其所属的厂站均由华北电力调控分中心调度，主要解决北部电网发生大房双回或大房三回500 kV线路故障、掉闸等严重事故造成大同和华北电网失稳时采取切机措施时的问题。
忻朔地区安全稳定控制系统是由朔州500 kV站主站（含从站）、平朔电厂子站、河曲电厂子站、神二电厂子站、神泉电厂子站和云顶山500 kV站子站组成。此套稳控系统的主要功能是控制忻朔电网断面潮流，在500 kV线路检修故障方式和朔州主变N-1情况下发生失稳或过载故障时，采取切机（包括220 kV层面风机和平朔电厂机组）措施，以保证系统运行的稳定性。
2.2 安全稳定控制系统适应性分析
对北部电网的故障潮流和稳定计算结果进行分析，现有的安全稳定控制系统的工程安稳装置基本可以满足2015年电网运行的要求。平鲁500 kV站的建设新增了雁同—平鲁—五寨通道，这对北部大同电网的稳定有着非常重要的意义。通过以上分析，计算此次需调整的相应安稳装置配置。
本期平鲁站接入系统后，平鲁至五寨双回线路发生N-2故障，平鲁至雁同1回500 kV线路过载，平鲁站配置2套安全稳定控制系统（内设联切装置）作为主站；神头二期电厂、木瓜界电厂、安太堡电厂配置2套安稳控制系统作为执行站，切除机组；雁同站配置一子站作为其测量站，上送其开关位置。
平鲁站1台主变N-1故障，另1台主变会出现过载的情况。平鲁站本期配置的2套安稳系统需要配置实现主变过载联切功能。
平鲁站接入系统后，在正常方式下和大雁检修、大房检修方式下，雁同—神二双回500 kV线路发生N-2故障，雁同至大二双回500 kV线路N-2故障都会使系统失稳，需要切除塔山电厂、京隆电厂、大二电厂的部分机组。原有的山西北部外送安稳控制系统需要升级改造，修改切机策略。
如果五寨至兴县双回500 kV线路没有与平鲁站同期建设，会发生五寨至朔州双回线N-2故障；五寨至朔州1回线检修，另1回故障；朔云线、朔忻线等3条线外送通道断开。在以上故障情况下均会使平鲁至雁同500 kV线路过载，平鲁站安全稳定主站需要增加与忻朔地区安全稳定控制系统——朔州500 kV站主站的通信功能。将朔州500 kV站作为忻朔地区安全稳定控制系统的1个主站，由朔州主站负责切除河曲电厂、神泉电厂机组，平鲁主站切除木瓜界、安太堡机组。
3 结论与建议
3.1 结论
平鲁500 kV站接入系统后，无论五寨至兴县双回500 kV线路是否同期建设，平鲁站都需要配置2套安全稳定控制系统，神头二电厂、木瓜界、安太堡电厂、雁同500 kV站需要配置配套的稳定控制系统子站。
山西北部外送安全稳定控制系统中的雁同站策略需要修改。
五寨至兴县双回500 kV线路没有同期建设，忻朔地区安全稳定控制系统朔州站的稳控策略需要修改。
3.2 建议
由于山西北部地区电源装机较多，负荷相对较小，目前，存在北部电网窝电、朔州主变严重过载和220 kV电网N-1过载的问题。受北电南送通道输送能力的限制，目前只能通过调整运行方式控制电源出力来保证电网的安全运行。建议加快五寨—兴县西部通道的建设。
为了满足忻朔地区风电场的接入和送出，解决朔州主变过载、大同电网稳定的问题，建议加快推进平鲁500 kV变电站的建设，将北部部分电源通过平鲁至特高压通道外送。
参考文献
[1]宋锦海，李雪明，姬长安，等.安全稳定控制装置的发展现状及展望[J].电力系统自动化，2005，29（23）.
[2]朱浩骏.电网安全稳定控制系统的应用与发展[J].沿海企业与科技，2009（10）.
[3]中国电机工程学会继电保护专委会.DL/T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则[S].北京：中国电力出版社，2001.
[4]杨俊锋.广东电网安全稳定水平及安全稳定控制系统配置研究[D].广州：华南理工大学，2005.
〔编辑：白洁〕
忻朔地区安全稳定控制系统是由朔州500 kV站主站（含从站）、平朔电厂子站、河曲电厂子站、神二电厂子站、神泉电厂子站和云顶山500 kV站子站组成。此套稳控系统的主要功能是控制忻朔电网断面潮流，在500 kV线路检修故障方式和朔州主变N-1情况下发生失稳或过载故障时，采取切机（包括220 kV层面风机和平朔电厂机组）措施，以保证系统运行的稳定性。
2.2 安全稳定控制系统适应性分析
对北部电网的故障潮流和稳定计算结果进行分析，现有的安全稳定控制系统的工程安稳装置基本可以满足2015年电网运行的要求。平鲁500 kV站的建设新增了雁同—平鲁—五寨通道，这对北部大同电网的稳定有着非常重要的意义。通过以上分析，计算此次需调整的相应安稳装置配置。
本期平鲁站接入系统后，平鲁至五寨双回线路发生N-2故障，平鲁至雁同1回500 kV线路过载，平鲁站配置2套安全稳定控制系统（内设联切装置）作为主站；神头二期电厂、木瓜界电厂、安太堡电厂配置2套安稳控制系统作为执行站，切除机组；雁同站配置一子站作为其测量站，上送其开关位置。
平鲁站1台主变N-1故障，另1台主变会出现过载的情况。平鲁站本期配置的2套安稳系统需要配置实现主变过载联切功能。
平鲁站接入系统后，在正常方式下和大雁检修、大房检修方式下，雁同—神二双回500 kV线路发生N-2故障，雁同至大二双回500 kV线路N-2故障都会使系统失稳，需要切除塔山电厂、京隆电厂、大二电厂的部分机组。原有的山西北部外送安稳控制系统需要升级改造，修改切机策略。
如果五寨至兴县双回500 kV线路没有与平鲁站同期建设，会发生五寨至朔州双回线N-2故障；五寨至朔州1回线检修，另1回故障；朔云线、朔忻线等3条线外送通道断开。在以上故障情况下均会使平鲁至雁同500 kV线路过载，平鲁站安全稳定主站需要增加与忻朔地区安全稳定控制系统——朔州500 kV站主站的通信功能。将朔州500 kV站作为忻朔地区安全稳定控制系统的1个主站，由朔州主站负责切除河曲电厂、神泉电厂机组，平鲁主站切除木瓜界、安太堡机组。
3 结论与建议
3.1 结论
平鲁500 kV站接入系统后，无论五寨至兴县双回500 kV线路是否同期建设，平鲁站都需要配置2套安全稳定控制系统，神头二电厂、木瓜界、安太堡电厂、雁同500 kV站需要配置配套的稳定控制系统子站。
山西北部外送安全稳定控制系统中的雁同站策略需要修改。
五寨至兴县双回500 kV线路没有同期建设，忻朔地区安全稳定控制系统朔州站的稳控策略需要修改。
3.2 建议
由于山西北部地区电源装机较多，负荷相对较小，目前，存在北部电网窝电、朔州主变严重过载和220 kV电网N-1过载的问题。受北电南送通道输送能力的限制，目前只能通过调整运行方式控制电源出力来保证电网的安全运行。建议加快五寨—兴县西部通道的建设。
为了满足忻朔地区风电场的接入和送出，解决朔州主变过载、大同电网稳定的问题，建议加快推进平鲁500 kV变电站的建设，将北部部分电源通过平鲁至特高压通道外送。
参考文献
[1]宋锦海，李雪明，姬长安，等.安全稳定控制装置的发展现状及展望[J].电力系统自动化，2005，29（23）.
[2]朱浩骏.电网安全稳定控制系统的应用与发展[J].沿海企业与科技，2009（10）.
[3]中国电机工程学会继电保护专委会.DL/T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则[S].北京：中国电力出版社，2001.
[4]杨俊锋.广东电网安全稳定水平及安全稳定控制系统配置研究[D].广州：华南理工大学，2005.
〔编辑：白洁〕
忻朔地区安全稳定控制系统是由朔州500 kV站主站（含从站）、平朔电厂子站、河曲电厂子站、神二电厂子站、神泉电厂子站和云顶山500 kV站子站组成。此套稳控系统的主要功能是控制忻朔电网断面潮流，在500 kV线路检修故障方式和朔州主变N-1情况下发生失稳或过载故障时，采取切机（包括220 kV层面风机和平朔电厂机组）措施，以保证系统运行的稳定性。
2.2 安全稳定控制系统适应性分析
对北部电网的故障潮流和稳定计算结果进行分析，现有的安全稳定控制系统的工程安稳装置基本可以满足2015年电网运行的要求。平鲁500 kV站的建设新增了雁同—平鲁—五寨通道，这对北部大同电网的稳定有着非常重要的意义。通过以上分析，计算此次需调整的相应安稳装置配置。
本期平鲁站接入系统后，平鲁至五寨双回线路发生N-2故障，平鲁至雁同1回500 kV线路过载，平鲁站配置2套安全稳定控制系统（内设联切装置）作为主站；神头二期电厂、木瓜界电厂、安太堡电厂配置2套安稳控制系统作为执行站，切除机组；雁同站配置一子站作为其测量站，上送其开关位置。
平鲁站1台主变N-1故障，另1台主变会出现过载的情况。平鲁站本期配置的2套安稳系统需要配置实现主变过载联切功能。
平鲁站接入系统后，在正常方式下和大雁检修、大房检修方式下，雁同—神二双回500 kV线路发生N-2故障，雁同至大二双回500 kV线路N-2故障都会使系统失稳，需要切除塔山电厂、京隆电厂、大二电厂的部分机组。原有的山西北部外送安稳控制系统需要升级改造，修改切机策略。
如果五寨至兴县双回500 kV线路没有与平鲁站同期建设，会发生五寨至朔州双回线N-2故障；五寨至朔州1回线检修，另1回故障；朔云线、朔忻线等3条线外送通道断开。在以上故障情况下均会使平鲁至雁同500 kV线路过载，平鲁站安全稳定主站需要增加与忻朔地区安全稳定控制系统——朔州500 kV站主站的通信功能。将朔州500 kV站作为忻朔地区安全稳定控制系统的1个主站，由朔州主站负责切除河曲电厂、神泉电厂机组，平鲁主站切除木瓜界、安太堡机组。
3 结论与建议
3.1 结论
平鲁500 kV站接入系统后，无论五寨至兴县双回500 kV线路是否同期建设，平鲁站都需要配置2套安全稳定控制系统，神头二电厂、木瓜界、安太堡电厂、雁同500 kV站需要配置配套的稳定控制系统子站。
山西北部外送安全稳定控制系统中的雁同站策略需要修改。
五寨至兴县双回500 kV线路没有同期建设，忻朔地区安全稳定控制系统朔州站的稳控策略需要修改。
3.2 建议
由于山西北部地区电源装机较多，负荷相对较小，目前，存在北部电网窝电、朔州主变严重过载和220 kV电网N-1过载的问题。受北电南送通道输送能力的限制，目前只能通过调整运行方式控制电源出力来保证电网的安全运行。建议加快五寨—兴县西部通道的建设。
为了满足忻朔地区风电场的接入和送出，解决朔州主变过载、大同电网稳定的问题，建议加快推进平鲁500 kV变电站的建设，将北部部分电源通过平鲁至特高压通道外送。
参考文献
[1]宋锦海，李雪明，姬长安，等.安全稳定控制装置的发展现状及展望[J].电力系统自动化，2005，29（23）.
[2]朱浩骏.电网安全稳定控制系统的应用与发展[J].沿海企业与科技，2009（10）.
[3]中国电机工程学会继电保护专委会.DL/T 723—2000 电力系统安全稳定控制技术导则[S].北京：中国电力出版社，2001.
[4]杨俊锋.广东电网安全稳定水平及安全稳定控制系统配置研究[D].广州：华南理工大学，2005.
〔编辑：白洁〕
