摘要：电压稳定是电力系统稳定的关键指标之一。作为南方电网西电东送的负荷中心，广州电网逐步形成多直流馈入的大型受端电网结构。随着负荷自然增长，动态无功支撑不足，广州电网电压暂态稳定问题开始凸显，如近区交流线路发生严重故障时，会导致电压暂态失稳甚至大面积停电风险。考虑现阶段电网结构无法改善，无功补偿设备无法大规模投产下，利用木棉稳控系统解决电压暂态稳定问题。
关键词：广州电网；电压暂态稳定；直流功率回降；稳控系统
引言
广州电网处于南方电网西电东送的负荷中心，为多直流集中馈入的受端城市电网，近区500kV线路N-2故障时，木棉片电网存在电压暂态失稳。现阶段在电网结构无法改善、无功补偿设备无法大规模投运前，可利用稳控系统解决电压暂态稳定问题。
1利用稳控系统解决电压暂稳问题的思路
1.1木棉稳控系统介绍
木棉稳控系统由500kV木棉子站和10个220kV执行站组成，子站并可向执行站发送切负荷命令，木棉稳控系统功能为电网的第二、三道防线。如下图所示：
图1 木棉稳控系统结构图
1.2研究思路
根据《电力系统安全稳定导则》稳定判据，首先利用BPA对广州电网近区500kV线路N-2故障仿真，找出木棉片电压暂态稳定的影响因素，然后确定解决电压暂稳的有效措施，最后制定策略。
2 木棉片电压暂态稳定影响因素
2.1低压减载影响
低压减载是电网的第三道防线，在系统电压稳定遭到破坏时，能够切除一定比例的负荷，防止系统电压崩溃。按照木棉片30%的负荷量进行减载仿真，如下图所示：
图2 低压减载前后木棉站500kV、220kV母线电压曲线
故障后若低压减载动作，能有效提升电压暂态稳定。系统故障伴随着电压骤降时，稳控的滑差闭锁功能闭锁减载出口，直到电压恢复至解锁值后才会解锁，且低压减载为电网的第三道防线，亦分散配置，为保守起见，此因素不作考虑。
2.2低压脱扣影响
低压脱扣安装在用户侧，当电压骤降时负荷自动与系统脱离，仿真如下图所示：
图3 低压脱扣前后木棉站500kV、220kV母线电压曲线
故障后低压脱扣动作能有效提升电压暂态稳定，考虑到低压脱扣由用户自主设定的，难以准确把握，此因素不作考虑。
2.3直流功率回降速率
在其余条件相同的前提下，不同的直流功率回降速率仿真算结果如下：
表1 不同直流功率回降下的稳定情况
提高直流功率回降速率能提升电压暂态稳定。经保守评估，实际按照1000MW/s控制。
2.4木棉主变下送功率
在其余条件相同的前提下，随着主变功率降低电压稳定性明显提高，仿真曲线如下：
图4 主变下送功率改变前后木棉站500kV、220kV母线电压曲线
2.5 STATCOM投退方式
在其余条件相同的前提下，STATCOM投运对解决电压暂态问题十分有利，仿真曲线如下：
图5 STATCOM投退时木棉站500kV、220kV母线电压曲线
2.6不同故障形式
在其余条件相同的前提下，不同故障的仿真结果如下：
故障后15个周波内电压与故障类型关系特别明显，故障越严重，电压跌落越低，恢复越慢。
3木棉稳控系统策略定值研究
3.1 木棉稳控系统策略制定
随着主变功率的增大，需采取切负荷措施来保障电压稳定。发生单相、相间或相间接地、三相故障N-2时，故障后0.2s-0.3s母线电值均低于0.90p.u.，而无故障N-2跳闸电压值均高于0.90p.u.，因此主判据为500kV线路N-2故障，辅助判据为电压U和时间T。STATCOM停运时按一轮切除负荷。STATCOM投运时按两轮切除负荷，第一、二轮时间T相同，电压U不同。第一轮U主要区分有故障跳和无故障跳，切负荷量为STATCOM发挥作用时需切量；第二轮U主要区分严重故障和其他故障跳，当发生单相故障时可有效避免第二轮动作，切负荷量为STATCOM停运时需切负荷量与第一轮需切负荷量的差值。
表2 不同故障形式下的稳定情况
3.2 木棉稳控系统定值制定
STATCOM停运时定值整定，500kV线路N-2仿真结果：
表3 不同主变功率仿真的稳定情况
可考虑定值如下：
表4 STATCOM停运时500kV线路N-2故障控制策略定值
STATCOM投运且发挥作用时，500kV线路N-2仿真结果：
表5 不同主变功率仿真的稳定情况
可考虑第一轮电压定值为0.9p.u.，时间延时定值为0.2s，切负荷定值如下：
表6 STATCOM投运时500kV线路N-2故障控制策略第1轮定值
STATCOM投入且不发挥作用，第二轮为STATCOM停运时相比STATCOM投运时的差值：：
表7 STATCOM投入时二轮从博N-2故障控制策略定值
根据不同形式故障的恢复电压情况，第二轮电压定值建议为0.75p.u.，延时为0.2s。
表8 从博N-2功能判别基本定值
4 总结
针对广州电网木棉片电压稳定问题现状，提出利用稳控系统解决相关问题，分析了低压减载、低压脱扣、主变功率、STATCOM投退状态、故障短路形式、直流功率回降速率等影响因素，然后研究采取稳控策略解决电压暂态稳定问题。
参考文献
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作者简介
田宇翔（1987-10），男，汉族，籍贯：湖北省赤壁市，当前职务：广州供电局有限公司 电力调度控制中心 安自管理专责，当前职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：电力系统运行与控制。
论文作者:田宇翔1,朱怡莹2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
标签：电压论文; 木棉论文; 稳定论文; 故障论文; 电网论文; 广州论文; 低压论文; 《电力设备》2018年第24期论文;