黑龙江220 kV环网线路电压运行分析

郭 袅，张 浩，徐冰亮，孙承志，胡远婷，王 旭

(1.黑龙江省电力科学研究院，黑龙江哈尔滨150030;2.东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)

0 引言

黑龙江电网位于东北电网的最北端，按地理位置、运行特点可以分成东部网、中部网、西部网部分。东部网与中部网及省间通过四回500 kV线路联系，西部网与中部网间通过三回500 kV线路相联。黑龙江电网日益复杂化，使电压稳定性问题越来越受到调度和运行部门的密切关注。黑河电网、大兴安岭环网，220 kV双-和-饶-前-建环网及双-和-虎环网从结构上看，都为远距离单回大环网，电压稳定性突显重要，所以运行中要根据环网内负荷变化及时调整相关无功补偿设备，保证环网的安全稳定运行［1-2］;对此，本文对以上环网线路的电压运行情况进行了计算分析，并针对电网电压薄弱环节提出了解决方案和实施措施。

1 电力系统分析综合程序PSASP

1.1 PSASP的简要介绍

电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package)，简称PSASP，是具有中国自主知识产权的大型软件包，开发至今，已被国内电力设计院、研究院和调度、规划部门广泛使用。PSASP不仅功能强大而且具有方便友好的图形界面，便于操作和使用。随着软件的不断完善和升级，目前PSASP可实现电力系统的潮流、暂态稳定、小干扰稳定、网损等各种计算，涉及了稳态、暂态、线性、非线性各种分析。

1.2 潮流计算分析方法

潮流计算是根据给定的电网结构、参数、发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳定运行状态的参数计算。潮流计算是否收敛，不仅与被计算的系统有关，而且和所选用的计算方法也紧密相关。牛顿法(功率式)的数学模型是在基于节点功率平衡方程式的基础上应用牛顿法形成修正方程，再求每次迭代的修正量在保证精度的前提下具有很好的收敛性［3-4］，所以，目前主要采用牛顿法(功率式)进行潮流计算分析，其计算流程如图1所示。

图1 牛顿法(功率式)潮流计算流程

2 黑龙江环网线路电压计算分析

采用2010年黑龙江冬季大负荷数据作为运行方式计算分析的基础数据，利用N-1原则对黑龙江主网进行潮流计算，分析薄弱线路;并计算任一线路、变压器及发电机组断开前后主网中每个变电站母线电压变化，从海量数据中筛选出变化最大的5个变电站母线，即得到某个元件断开对主网电压影响最大的5个变电站及电压变化量，然后用其绘制电压变化曲线，力求母线电压变化规律。

2.1 大兴安岭环网电压计算分析

大兴安岭电网由总长1 041 km单回220 kV线路环网方式供电，其潮流、电压问题都很突出，在环网N-1分析中极具代表性。大兴安岭环网N-1电压变化如图2所示。

由图2(a)可知:兴漠线断开对漠河变220 kV母线影响最大，使其电压下降18.9 kV;塔漠线断开对漠河变母线影响也是最严重的，使其电压下降40.8 kV;塔兴线断开对兴安变影响最大，使其高压侧母线电压下降39.4 kV。

图2 大兴安岭环网N-1电压变化

由图2(b)可知:拉嫩线断开后，漠河变、兴安变母线电压降低近43 kV。从计算结果来看，大兴安岭环网中部分线路跳闸后，负荷通过长距离单回线路带送，末端系统电压调整存在较大困难;拉嫩线、塔漠线、塔兴线跳闸后，末端系统甚至存在电压崩溃的可能。

2.2 双-和-饶-前-建环网电压计算分析

黑龙江东部网中的220 kV双-和-饶-前-建环网及双-和-虎环网内部网架结构比较薄弱，双-和-饶-前-建环网中部分线路跳闸后，会对该环网系统电压造成严重影响。在春灌期间负荷变化较大，电压问题较为复杂，需结合计算结论采取相应的安全控制措施，以保证电网稳定运行。双-和-饶-前-建环网N-1电压变化如图3所示。

由图3可见，双兴甲线断开对双-和-饶-前-建环网电压影响不大，但平饶线断开会使饶河变电压下降16.1 kV;正常方式前绕线的无功由饶河变流至前锋变，给前锋变提供电压支撑，前饶线断开后，前锋变失去此无功支撑，使其电压下降15.1 kV，而同时使饶河变电压升高3.1 kV，因此可考虑在前锋变投切无功补偿设备。

图3 双-和-饶-前-建环网N-1电压变化图

2.3 双-和-虎环网电压计算分析

双-和-虎环网是黑龙江省东部网中另一远距离单回大环网，双-和-虎环网N-1电压变化如图4所示。

图4 双-和-虎环网N-1电压变化图

由图4可知双平线对该环网的电压支撑作用非常明显。一旦双平线故障断开，就意味着该环网失去双A厂的无功支撑，各变电站电压将急剧下降。

3 提高环网电压水平的方案和措施

依据上述对环网电压稳定性的分析提出以下3种方案和措施对环网电压水平进行优化。

a.针对拉嫩线故障，可采取解列呼黑线或在塔河变安装无功补偿装置，使该地区电压调整能力得到增强。

b.前饶线、平饶线故障断开后，可采取在前锋变加装无功补偿装置以保证双-和-饶-前-建单环网的电压稳定。

c.双平线故障后，可采取切除前锋变、建三江变、富锦变负荷的方案来保证电网安全稳定运行。

4 效果对比

a.通过计算，拉嫩线出现故障后，在塔河变加装容量为28 Mvar的无功补偿装置，可有效改善大兴安岭地区的电压质量。塔河变加装无功装置前后的电压幅值波动数据对比如表1所示。

表1 塔河变加装28 Mvar无功补偿前后电压波动 kV

b.通过计算，前饶线出现故障后，在前锋变加装容量为24 Mvar的无功补偿装置，对双-和-饶-前-建单环网的电压稳定具有积极意义。加装无功装置前后电压幅值波动数据如表2所示。

表2 前锋变加装24 Mvar无功补偿前后电压波动 kV

c.通过计算，平饶线出现故障后，在前锋变加装容量为20 Mvar的无功补偿装置，加装前后电压幅值波动数据如表3所示。

表3 前锋变加装20 Mvar无功补偿前后电压波动 kV

d.双平线出现故障后，由于缺少双A厂的无功支持，和平变及其附近的变电站母线电压下降幅度偏大，此时切除前锋变、建三江变、富锦变负荷，可有效加强该地区的电压稳定性。切负荷前后电压幅值波动数据如表4所示。

表4 切负荷前后电压波动 kV

5 结论

应用PSASP软件对黑龙江220 kV线路环网电压进行了潮流计算分析，并根据计算分析数据找到220 kV线路环网电压变化规律，提出了相应解决办法。实践证明，该方法可有效地提高黑龙江电网的电压稳定性，改善电能质量，使电网系统电压合格率能够维持在较高的水平，保障了电网的安全稳定运行。

［1］ 才洪全，边二曼.黑龙江电网无功优化研究［J］.黑龙江电力，2006，28(1):28-34.

［2］ 刘洋，甄威，唐永红，等.四川电网静态电压稳定分析［J］.四川电力技术，2007，30(6):35-38.

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［4］ 吴涛，王伟胜，王建全，等.用计及机组动态时的潮流雅可比矩阵计算电压稳定极限［J］.电力系统自动化，1997，21(4): 13-16.