基于水電消納的輸電斷面潮流自動(dòng)控制技術(shù)研究

陳汝昌，何金定，侯有韜，王國(guó)平，趙川，王珍意

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

基于水電消納的輸電斷面潮流自動(dòng)控制技術(shù)研究

陳汝昌，何金定，侯有韜，王國(guó)平，趙川，王珍意

(云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011)

闡述了云南電網(wǎng)滇西水電消納的難點(diǎn)，分析了基于水電消納的輸電斷面自動(dòng)控制技術(shù)的研究與應(yīng)用，結(jié)合德宏地區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，開發(fā)應(yīng)用了德宏地區(qū)受阻斷面的自動(dòng)控制技術(shù)，并在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行調(diào)控中取得了良好的效果，提升了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

云南電網(wǎng)；水電消納；輸電斷面潮流；自動(dòng)控制；

0 前言

云南省大量水電集中于滇西地區(qū)，由于水電資源的持續(xù)開發(fā)利用，且絕大多數(shù)屬于徑流式水電，在汛期送出需求不斷增加，受電網(wǎng)穩(wěn)定限制，滇西地區(qū)汛期水電送出受阻形勢(shì)嚴(yán)峻，雖送出通道已壓極限運(yùn)行，但仍不能滿足需求，同時(shí)使得電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的壓力增大[1-2]。如何在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，最大程度地利用受阻地區(qū)的水電，是云南省調(diào)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

受地方用電負(fù)荷及來(lái)水波動(dòng)導(dǎo)致出力變化等因素影響，受阻地區(qū)的送出斷面潮流也會(huì)不斷波動(dòng)，進(jìn)一步加大了調(diào)度調(diào)控的難度。傳統(tǒng)方式下，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，為了充分利用通道送電能力，需根據(jù)地區(qū)內(nèi)負(fù)荷走勢(shì)、水電出力的波動(dòng)情況，通過(guò)調(diào)度電話下令調(diào)整、修改AGC指令等方式，頻繁增減區(qū)域內(nèi)電廠出力，以實(shí)現(xiàn)通道的充分利用。因此，每年汛期，云南省調(diào)的系統(tǒng)潮流監(jiān)視、調(diào)整工作量極大，占用了調(diào)度員大量的時(shí)間和精力，不利于整個(gè)云南電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著云南電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種通過(guò)不斷增加人力投入的傳統(tǒng)調(diào)控方式的提升空間已經(jīng)十分有限，已不能滿足電網(wǎng)發(fā)展的需要，更不符合精益化調(diào)度的要求，亟需進(jìn)行調(diào)整改變。

1 斷面自動(dòng)控制技術(shù)研究

1.1 技術(shù)創(chuàng)新性及技術(shù)難點(diǎn)

傳統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制 (AGC)功能在對(duì)控制區(qū)進(jìn)行發(fā)電控制時(shí)，通常只考慮系統(tǒng)頻率和本控制區(qū)與其它控制區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線交換功率兩個(gè)控制目標(biāo)，不能對(duì)控制區(qū)內(nèi)部的穩(wěn)定斷面潮流進(jìn)行控制。隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)控制區(qū)內(nèi)部的穩(wěn)定斷面潮流進(jìn)行合理控制是電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證。同時(shí)，對(duì)電網(wǎng)中電源與負(fù)荷分布不平衡的部分地區(qū)，如何最大限度地發(fā)揮地區(qū)聯(lián)絡(luò)線斷面的傳輸能力，同時(shí)又能滿足地區(qū)聯(lián)絡(luò)線斷面的安全約束也是電網(wǎng)控制的新要求。

以往對(duì)穩(wěn)定斷面的控制通常采用的方法是將AGC與安全約束調(diào)度 (SCD)相結(jié)合，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定斷面的預(yù)防和校正控制。這種方法可以有效地控制穩(wěn)定斷面不超過(guò)限值，但由于它不能進(jìn)行穩(wěn)定斷面下限控制，因而不能將穩(wěn)定斷面潮流保持在限值附近，從而最大限度地發(fā)揮穩(wěn)定斷面的傳輸能力；而且它依賴于狀態(tài)估計(jì)和安全約束調(diào)度的結(jié)果，當(dāng)狀態(tài)估計(jì)或者安全約束調(diào)度不收斂時(shí)，無(wú)法對(duì)穩(wěn)定斷面潮流進(jìn)行有效的控制[3-4]。

針對(duì)控制區(qū)內(nèi)部穩(wěn)定斷面潮流控制問(wèn)題，斷面自動(dòng)控制技術(shù)突破常規(guī)，首次在國(guó)內(nèi)省級(jí)電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了水電送出受阻斷面的自動(dòng)控制，將省調(diào)AGC系統(tǒng)中原來(lái)的單一控制區(qū)劃分為多個(gè)控制區(qū)，包括一個(gè)主控制區(qū)和多個(gè)子控制區(qū)，每個(gè)控制區(qū)均包含多個(gè)AGC電廠和機(jī)組；主控制區(qū)的控制目標(biāo)為頻率和聯(lián)絡(luò)線偏差控制，子控制區(qū)的控制目標(biāo)為本子控制區(qū)與其它控制區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)線斷面潮流；AGC電廠可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘜?shí)現(xiàn)在不同控制區(qū)之間的切換，以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化。

1.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

對(duì)目標(biāo)控制的穩(wěn)定斷面自動(dòng)控制不僅包括上限控制 (上限值設(shè)定應(yīng)低于斷面穩(wěn)定極限，以留有負(fù)荷波動(dòng)空間)，而且還包括下限控制。上限控制的目的是為了確保穩(wěn)定斷面的潮流不超過(guò)斷面限值，下限控制的目的是為了讓穩(wěn)定斷面盡可能輸送較多的電力，以最大利用其輸電能力，即：psmin＜ps＜psmax，這里ps，為穩(wěn)定斷面的實(shí)際潮流，psmax為穩(wěn)定斷面的控制目標(biāo)上限，psmin為穩(wěn)定斷面的控制目標(biāo)下限。當(dāng)斷面潮流達(dá)到上限時(shí)，說(shuō)明斷面存在越限的風(fēng)險(xiǎn)，則自動(dòng)調(diào)減區(qū)域內(nèi)承擔(dān)自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的機(jī)組出力；當(dāng)斷面潮流達(dá)到下限時(shí)，說(shuō)明斷面還有輸送能力未充分利用，則自動(dòng)增加區(qū)域內(nèi)承擔(dān)自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的機(jī)組出力，最終保證斷面實(shí)際潮流始終運(yùn)行于控制目標(biāo)的上下限之間。

1.3 選定試點(diǎn)

德宏地區(qū)電源裝機(jī)達(dá)3 734 MW，近兩年汛期全社會(huì)用電負(fù)荷最高為900 MW左右，平衡地區(qū)用電負(fù)荷后，其余富余電力需通過(guò)500 kV德博雙回線外送。但500 kV德博雙回線送電能力僅為1 875 MW，因此，汛期窩電情況比較突出。

綜合德宏地區(qū)外送通道單一、受阻情況嚴(yán)重及中調(diào)管轄電廠均具備AGC功能的特點(diǎn)，選定德宏地區(qū)作為斷面自動(dòng)控制技術(shù)建設(shè)試點(diǎn)。根據(jù)受阻地區(qū)電廠的來(lái)水情況及機(jī)組工況，選定1至2個(gè)電廠投入AGC自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，其余電廠可按照發(fā)電計(jì)劃接帶負(fù)荷，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)受阻最為嚴(yán)重的500 kV德宏雙主變和220 kV德盈三回線斷面的自動(dòng)監(jiān)視控制。

2 斷面自動(dòng)控制技術(shù)運(yùn)行成果

2.1 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行更有保障

傳統(tǒng)方式下，需對(duì)500 kV德宏變主變潮流不間斷的進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，而且為了降低斷面越限的風(fēng)險(xiǎn)，必須預(yù)留一定的負(fù)荷波動(dòng)空間裕度。但因德宏地區(qū)工業(yè)硅用電負(fù)荷占全社會(huì)用電負(fù)荷比例接近八成，硅廠停爐造成負(fù)荷波動(dòng)最高可達(dá)60 MW，雖然已對(duì)硅廠負(fù)荷啟停進(jìn)行了嚴(yán)格管理，并據(jù)此提前調(diào)減電廠出力，但硅廠內(nèi)設(shè)備異常等原因?qū)е屡R時(shí)降負(fù)荷的情況仍時(shí)有發(fā)生，由此導(dǎo)致500 kV德宏變主變潮流不可避免的出現(xiàn)短時(shí)越限。

對(duì)500 kV德宏變雙主變斷面越限情況統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)可以看出，斷面自動(dòng)控制技術(shù)的投入，保證了500 kV德宏雙主變?cè)跐M負(fù)荷運(yùn)行的情況下，一旦偏離目標(biāo)控制值，自動(dòng)控制技術(shù)就立即自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.2 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益提升

通過(guò)斷面自動(dòng)控制技術(shù)，一旦因地區(qū)用電負(fù)荷增加、小電發(fā)電減少等原因，導(dǎo)致500 kV德宏雙主變斷面出現(xiàn)裕度，自動(dòng)控制技術(shù)就自動(dòng)增加電廠出力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)德宏地區(qū)水電送出通道最大程度的利用。

2.3 發(fā)電計(jì)劃受地區(qū)負(fù)荷及小電波動(dòng)影響更小

斷面自動(dòng)控制技術(shù)投入后，調(diào)度員只需根據(jù)受阻地區(qū)電廠的來(lái)水情況及機(jī)組工況，選定1至2個(gè)電廠投入自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，其余電廠按照發(fā)電計(jì)劃接帶負(fù)荷。若因地區(qū)用電負(fù)荷、小電出力波動(dòng)等因素，導(dǎo)致承擔(dān)調(diào)節(jié)任務(wù)的電廠出力長(zhǎng)時(shí)間偏離計(jì)劃，調(diào)度員及時(shí)根據(jù)偏差情況，在其他電廠之間等比例分配偏差量，同時(shí)在電網(wǎng)允許的條件下，對(duì)于承擔(dān)調(diào)節(jié)任務(wù)的電廠略微傾斜。通過(guò)這種新的調(diào)整模式，使計(jì)劃與實(shí)際的偏差均優(yōu)先集中體現(xiàn)于承擔(dān)自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的電廠，便于調(diào)度和發(fā)電管理在更長(zhǎng)周期內(nèi)進(jìn)行平衡安排發(fā)電，受阻地區(qū)的電廠計(jì)劃執(zhí)行情況受地區(qū)負(fù)荷及小電波動(dòng)影響更小，也更好地執(zhí)行了發(fā)電原則安排。

2.4 調(diào)度員的勞動(dòng)強(qiáng)度降低

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在投入運(yùn)行的7月26日至10月21日間，德宏斷面自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)承擔(dān)自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的電廠下發(fā)出力調(diào)整指令共計(jì)54057條次，日均下發(fā)指令614條次，平均每隔2.34分鐘就下發(fā)一次調(diào)整指令。換言之，若要實(shí)現(xiàn)同樣的調(diào)整效果，需一位調(diào)度員不處理其它調(diào)度業(yè)務(wù)，不間斷的監(jiān)視該斷面潮流，并每天撥打電話或手動(dòng)設(shè)置AGC指令614次。

由此可以看出，德宏斷面自動(dòng)控制技術(shù)的投入，大幅降低了調(diào)度員的勞動(dòng)強(qiáng)度，將調(diào)度員從德宏雙主變的監(jiān)視和調(diào)整上解放出來(lái)，從而騰出更多的時(shí)間和精力來(lái)關(guān)注全網(wǎng)的運(yùn)行薄弱點(diǎn)和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

斷面自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)受阻地區(qū)外送通道的精益化控制，找到了電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行之間的平衡點(diǎn)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也大幅降低了調(diào)度員的勞動(dòng)強(qiáng)度，技術(shù)將在云南電網(wǎng)內(nèi)其它地區(qū)推廣，以進(jìn)一步提升云南省調(diào)的精益化控制水平。技術(shù)也可應(yīng)用于國(guó)內(nèi)其它電力送出受阻地區(qū)，有效提升電網(wǎng)安全性和經(jīng)濟(jì)性。

[1] 王志敏，周俊東，劉民偉，等.云南 “十二五”西部水電消納研究 [J].云南電力技術(shù)，2012(4)：24-25，53.

[2] 涂啟玉，蔡華祥.云南電力電量平衡分析 [J].云南電力技術(shù)，2013(6)：50-53.

[3] 高宗和，滕賢亮，張小白.互聯(lián)電網(wǎng)CPS標(biāo)準(zhǔn)下的自動(dòng)發(fā)電控制策略 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2005，29(19)：40 -44.

[4] 張小白，孫素琴，滕賢亮，等.基于多區(qū)域的AGC多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制方法 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34(16)：55-57.

Research and Application of Transmission Section Power Flow Automatic Control Based on Hydropower Consumptive

CHEN Ruchang，HE Jinding，HOU Youtao，WANG Guoping，ZHAO Chuan，WANG Zhenyi
(Yunnan Electric Power Dispatching Control Center，Kunming 650011，China)

In this paper，the difficulties of Hydropower Consumptive in western Yunnan are introduced.The transmission section power flow automatic control based on hydropower consumptive are analyzed.The Application in Dehong area，which is effective in practical application，to improve the level of safety and economy are proposed.

Yunnan power grid；hydropower consumptive；transmission section power flow；automatic control

TM76

B

1006-7345(2015)06-0001-03

2015-07-04

陳汝昌 (1985)，男，工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作，(e-mail)346490316＠qq.com。

何金定 (1978)，男，碩士，高級(jí)工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。

侯有韜 (1978)，男，碩士，高級(jí)工程師，云南電力調(diào)度控制中心，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。