CN103972897A - 一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法 - Google Patents
一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，包括以下步骤：确定由500kV设备运行电压决定的500kV母线运行电压上限和下限；确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限和下限；确定由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限；确定由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限和下限；确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限和下限；确定特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围。本发明提供的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，为互联电力系统的运行方式安排和电压控制措施的确定提供了有力支撑，具有适应性强、考虑因素全面等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定方法，具体讲涉及一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法。
背景技术
特高压工程输变电系统中的无功功率包括输电线路的充电功率、线路高抗和低容(抗)的无功补偿、线路和变压器的无功损耗以及与系统的无功交换等。特高压输电线路的充电功率很大，按照1000kV线路运行在最高允许电压1100kV时计算，大约是常规500kV输电线路的5.3倍。线路充电功率会使线路沿线电压上升，尤其是接入特高压线路的交流系统中，运行电压控制已成为不可忽略的重要问题。
实际运行时，特高压站高压母线电压运行控制范围与特高压站中压母线及其周边变电站电压运行控制范围紧密相关。由于特高压电网站点间输电距离远，电气距离较大，无功支援能力不强，除电厂升压变和距离上网电厂较近的特高压站点外，其他特高压负荷站1000kV母线电压运行控制受近区500kV电网运行电压及控制影响较大。因此，为了保证特高压母线电压运行在控制范围内，也需要对近区500kV母线电压运行控制范围提出要求。特高压交流接入后，相关500kV母线电压不仅受500kV输变电设备运行电压要求制约，还要考虑特高压输变电设备运行电压要求的影响、特高压线路解合环引起电压波动的影响、特高压线路功率波动引起电压波动的影响，以及系统中特殊设备运行电压要求的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，为互联电力系统的运行方式安排和电压控制措施的确定提供了有力支撑，具有适应性强、考虑因素全面等优点。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定由500kV设备运行电压决定的500kV母线运行电压上限和下限；
步骤2：确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限和下限；
步骤3：确定由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限；
步骤4：确定由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限和下限；
步骤5：确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限和下限；
步骤6：确定特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围。
所述步骤1中，由500kV设备运行电压决定的500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax1和Vmin1表示，且有Vmax1＝550kV，Vmin1＝500kV。
所述500kV设备包括500kV一次设备和500kV二次设备，所述500kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，所述500kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
所述步骤2中，根据特高压交流变电站无功特性，在特高压交流通道零功率方式下调整特高压线路沿线或特高压交流变电站母线最高电压不超过特高压设备允许最大值，继而根据特高压交流变电站中变压器的变比确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限Vmax2；
在特高压交流通道稳定极限方式下确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压下限Vmin2。
所述特高压设备包括1000kV一次设备和1000kV二次设备，所述1000kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，所述1000kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
所述步骤3中，由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动用ΔVmax1表示；在特高压交流通道零功率方式下采用机电暂态仿真程序计算特高压线路解/合环引起的1000kV母线电压波动，调整交流系统电压水平，在1000kV母线电压最高波动至特高压设备允许电压运行上限情况下，计算由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限ΔVmax1。
所述步骤4中，在特高压交流通道零功率方式下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限ΔVmax2；
在特高压交流通道稳定极限方式下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动下限ΔVmin1。
所述步骤5中，所述特殊设备位于交流系统中，其包括直流换流站和核电站，采用机电暂态仿真程序确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限Vmax3和下限Vmin2。
所述步骤6中，特高压交流变电站500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax和Vmin表示，根据以下公式确定：
Vmax＝min{Vmax1,Vmax2,Vmax3}-ΔVmax1-ΔVmax2 (1)
Vmin＝max{Vmin1,Vmin2}+ΔVmin1 (2)。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.能够判别出特高压交流接入后对相关500kV母线运行电压控制影响较为关键的因素，梳理出考虑各种影响因素的电压控制范围确定方法。研究的特高压交流联网通道不同，电压控制的关键影响因素也不同，这些因素对其的影响程度也各不相同。
2.本发明提供的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法为互联电力系统的运行方式安排和电压控制措施的确定提供了有力支撑，具有适应性强、考虑因素全面等优点。
附图说明
图1是特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法流程图；
图2是本发明实施例中特高压国福州-国浙南工程等值系统模型图；
图3是本发明实施例中特高压浙福线路不同送电功率方式下特高压线路沿线电压分布图；
图4是本发明实施例中2015年福建外送6000MW方式溪浙直流双极闭锁后宁德和福州地区500kV母线电压示意图；
图5是本发明实施例中特高压浙南～福州双回线潮流波动±300MW对晴川核电接入母线电压的影响示意图；
图6是本发明实施例中特高压浙南～福州双回线潮流波动±300MW对福清核电接入母线电压的影响示意图。
具体实施方式
下面结合特高压国福州-国浙南工程实施例对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1和图2，本发明提供一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，包括以下步骤：
步骤1：确定由500kV设备运行电压决定的福州500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax1和Vmin1表示，且有Vmax1＝550kV，Vmin1＝500kV；
500kV设备包括500kV一次设备和500kV二次设备，500kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，500kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
步骤B.根据特高压交流输变电工程无功特性，即浙南～福州特高压输电线路充电功率(表1)、浙南～福州特高压工程无功补偿配置(表2)、浙南～福州输电双回线路的自然功率和广义自然功率(表3)、特高压国福州～国浙南输送0MW方式下特高压工程无功平衡情况(表4)、特高压不同送电功率下特高压母线电压和线路最高电压(表5)和图3，在特高压交流通道零功率方式下调整特高压线路沿线或特高压交流变电站母线最高电压不超过特高压设备允许最大值，继而根据特高压交流变电站中变压器的变比确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限Vmax2；
表1
| 运行电压 | 1000kV | 1050kV | 1100kV |
| 单回线充电功率(Mvar) | 1253.5 | 1382.0 | 1516.8 |
| 双回线充电功率(Mvar) | 2507.0 | 2764.0 | 3033.6 |
表2
表3
| 运行电压 | 1000kV | 1050kV | 1100kV |
| 自然功率(MW) | 2×4151 | 2×4576 | 2×5022 |
| 广义自然功率(MW) | 2×3357 | 2×3702 | 2×4062 |
表4
表5
仿真结果表明，特高压沿线电压呈抛物线形状分布，最高电压出现在国福州～国浙南线路上。不同输送功率水平对特高压输电线路沿线电压分布有一定影响，零功率方式下特高压线路沿线电压差最大，约为14.1kV，此时500kV母线电压上限Vmax2大于550kV。
根据特高压交流电网输电能力确定特高压交流通道输电规模6000MW，在特高压交流通道稳定极限方式下下严重故障后系统电压能够满足相关导则要求，如图4所示；确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压下限Vmin2。
特高压设备包括1000kV一次设备和1000kV二次设备，1000kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，1000kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
步骤3：确定由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限；
由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限用ΔVmax1表示；考虑到特高压解合环前后，存在线路空充导致的电压升高的情况，在特高压交流通道零功率方式下采用仿真计算特高压线路解合环引起的电压波动，福州侧合闸空载浙南～福州I回电压计算结果如表6所示，浙南～福州I回浙南侧解环电压计算结果如表7，合空线前国福州站1000kV侧和500kV侧电压分别为1034.4kV、516.3kV，合空线后国福州站1000kV侧和500kV侧电压分别为1070.0kV、525.8kV，增幅分别是35.6kV、9.5kV，因此ΔVmax1＝9.5kV；
表6
步骤4：确定由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限和下限；
在浙福特高压交流通道零功率方式下下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限ΔVmax2；谷荷方式下特高压零功率双回线潮流波动对相关母线电压的影响如表8所示，仿真结果表明特高压浙南～福州双回线有功功率波动200MW，振荡频率为0.5Hz，宁德～浙西双回线有功功率波动95MW，特高压福州站500kV母线电压波动范围为-3.8～+3.9kV，ΔVmax2＝3.9kV。
表8
在特高压交流通道稳定极限方式下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动下限ΔVmin1。大负荷方式下特高压外送6000MW双回线潮流波动对相关母线电压的影响如表9所示，特高压浙南～福州双回线有功功率波动300MW，振荡频率为0.371Hz，宁德～浙西双回线有功功率波动136MW，特高压福州站500kV母线电压波动范围为-8.4～+6.5kV、1000kV母线电压波动范围为-21.1～+15.4kV，ΔVmin1＝8.4kV；
表9
步骤5：确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限和下限；
浙福特高压交流通道近区有晴川核电、福清核电接入系统，核电接入母线要求电压波动范围小于±5％，仿真结果表明，特高压浙南～福州双回线有功功率波动300MW，晴川核电站500kV母线电压波动范围为-6.6～+5.2kV，福清核电站500kV母线电压波动范围为-4.4～+3.7kV，如图5、6所示，远小于±5％，因此特高压交流母线相关500kV母线电压上、下限不受影响，Vmax3＝550kV、Vmin2＝500kV；
步骤6：确定福州特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围。
福州特高压交流变电站500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax和Vmin表示，根据以下公式确定：
Vmax＝min{Vmax1,Vmax2,Vmax3}-ΔVmax1-ΔVmax2 (1)
Vmin＝max{Vmin1,Vmin2}+ΔVmin1 (2)。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：确定由500kV设备运行电压决定的500kV母线运行电压上限和下限；
步骤2：确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限和下限；
步骤3：确定由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限；
步骤4：确定由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限和下限；
步骤5：确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限和下限；
步骤6：确定特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围。
2.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤1中，由500kV设备运行电压决定的500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax1和Vmin1表示，且有Vmax1＝550kV，Vmin1＝500kV。
3.根据权利要求1或2所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述500kV设备包括500kV一次设备和500kV二次设备，所述500kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，所述500kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
4.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤2中，根据特高压交流变电站无功特性，在特高压交流通道零功率方式下调整特高压线路沿线或特高压交流变电站母线最高电压不超过特高压设备允许最大值，继而根据特高压交流变电站中变压器的变比确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压上限Vmax2；
在特高压交流通道稳定极限方式下确定由特高压设备耐压水平决定的500kV母线运行电压下限Vmin2。
5.根据权利要求1或4所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述特高压设备包括1000kV一次设备和1000kV二次设备，所述1000kV一次设备主要包括线路、变压器、开关和道闸，所述1000kV二次设备主要包括电压互感器和电流互感器。
6.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤3中，由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限用ΔVmax1表示；在特高压交流通道零功率方式下采用机电暂态仿真程序计算特高压线路解/合环引起的1000kV母线电压波动，调整交流系统电压水平，在1000kV母线电压最高波动至特高压设备允许电压运行上限情况下，计算由特高压线路解/合环引起的500kV母线运行电压波动上限ΔVmax1。
7.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤4中，在特高压交流通道零功率方式下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动上限ΔVmax2；
在特高压交流通道稳定极限方式下采用机电暂态仿真程序计算由特高压线路功率波动引起的500kV母线运行电压波动下限ΔVmin1。
8.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤5中，所述特殊设备位于交流系统中，其包括直流换流站和核电站，采用机电暂态仿真程序确定由特殊设备制约的500kV母线运行电压波动上限Vmax3和下限Vmin2。
9.根据权利要求1所述的特高压交流变电站500kV母线运行电压控制范围确定方法，其特征在于：所述步骤6中，特高压交流变电站500kV母线运行电压上限和下限分别用Vmax和Vmin表示，根据以下公式确定：
Vmax＝min{Vmax1,Vmax2,Vmax3}-ΔVmax1-ΔVmax2 (1)
Vmin＝max{Vmin1,Vmin2}+ΔVmin1 (2)。
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Legal Events
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