巴桑次仁
（西藏电建公司应急中心）
摘要: 近年来，西藏电网建设步入高速发展时期，川藏联网、青藏直流联网等重大电力项目投入运营后，不仅显著提高了西藏供电水平，也对电网运营安全性提出了更高的要求。实践经验表明，要保证西藏电网正常运行，必须要建立一套安全稳定控制系统。电网安全稳定控制系统涉及多个方面的工作内容和环节，例如系统设计、设备安装、制度执行、运行管理等。本文将从规划设计、稳定性和大容量光伏电站并网等几个方面展开讨论，结合西藏地区实际情况，探讨电网安全稳定控制系统规划建设问题。
关键词: 西藏电网；安全稳定控制系统；光伏电站
1. 110 kV 切负荷执行站布局
藏中电网安全稳定控制系统是在一次网架基础上发展起来的，从最开始时候的逐级切负荷链式结构发展到了今天以切负荷为主要功能、分层分区的综合性控制系统，具体可见下图 1。
图1 稳定控制系统架构图
目前，藏中电网切负荷执行站主要以110 kV变电站为主，少数节点也存在 220 kV变电站；切负荷执行站主要控制对象是35 kV 和10 kV 馈线。随着西藏经济不断发展，社会用电需求不断增长，特别是藏区农网建设加快之后，今后将会新增多个110kV变电站。如果今后所有新增的110 kV 变电站都采取远方切负荷执行装置，将会大大扩大切负荷执行站规模，从而导致设备管理难度增大、管理工作日益复杂化，不管是从经济性还是科学性角度来看，都是不合理的。
对农网拓展工程来说，110 kV 网架大多采用单射线链路结构。当雄—纳木措—青龙—班戈 110 kV电网为例，当雄变电站已建有一套安全控制系统，主要负责接收、执行和转发远方切负荷操纵指令。新建的纳木措、青龙、班戈110 kV 变电站，初期负荷在万瓦级别上，同藏中电网数百万瓦的负荷量相比差距悬殊。如果这些站点都配置远方切负荷执行装置显然会增大电网运营成本，而且这几个变电站分布在偏僻地区，交通条件简陋，维护管理难度较大。一旦出现电网故障，可以在当雄变电站操作，断开当雄—纳木措 110 kV 线路，这可以将整条链路负荷都去掉。
总体而言，单射线式负荷支路可以在终端变电站或者重要变电站处配置远方切负荷执行装置，当执行切负荷操作指令后，在起点变电站就可对110 kV 射线链路出线开关进行开关控制。
2 安全稳定控制系统运行可靠性
一般来说，电网安全稳定控制系统都采用双套配置。电网安控系统不是针对某一个环节或者元配件的，如它可同时控制多台发电机组，以避免出现在双套装置下决策差异影响实际控制效果。因此，采取双套装置主辅运行模式比较合理，如果一套装置因故障关闭后，辅助装置会自动启动。
目前，西藏电网安全稳定控制系统主要采取以下几种配置模式：
（1）切负荷控制系统中，220 kV 控制主站采用双套配置模式，其主要负责切负荷控制，根据事先设置的优先顺序执行切负荷操作。一旦发生电网故障，安控系统会根据优先排序将将切负荷指令发送到执行站；
（2）110 kV 切负荷执行站采取单套系统、双通道配置，双通道分别连接上一级主站的 A 、B两套装置；
（3）个别工业负荷较大的站点采取双重化配置;
（4）切机执行站全部采取双套配置。
西藏电网安控系统主要采用主辅两套装置设计，一套作为主运行，另一套作为备用待机，如果主运装置出现运行故障，则锁辅运装置会自动启动，这可以大大提高安控系统运行稳定性。
一般主站都采用主辅运模式，如果出口装置因为通信故障发生拒动，熬制措施量不足，极端情况下会引发全套稳控系统拒动，从而带来严重的系统风险。因此，主站最好采用双主并列运行模式，两套装置采取独立运行模式，相互不影响。双主并列运行要解决一个关键技术性问题，那就是两套装置因误差等影响，其策略表可能存在不同步的情况，从而导致故障控制决策相异。解决这个问题的措施是，两套装置执行同一个出口策略，利用光纤将两套装置连接起来，装置动作出口时，两套装置可以交叉执行控制策略。
当切机执行站采用主、辅运行模式，可能引发双套稳控装置上锁，这会令双套稳控装置同时出现异动。但是辅运装置延迟40 ～50 ms后启动，可以有效避免这个问题发生。
3 大规模光伏发电并网的应对策略
西藏有十分充沛的太阳能资源，近年来该地区大容量兆瓦级并网太阳能光伏电站数量快速增长。截止到2012 年底，西藏中部电网并入太阳能光伏发电80 MW，占电网总供电量的8.7%。从西藏中部电网负荷情况来看，光伏发电并网对藏中电网运行稳定性产生了较大影响，主要因为:
一是光伏发电是一种无旋转惯量电源，当其输电量达到一定规模后，电网稳定裕度会明显下降。从电网运行安全性出发，并网光伏电站要具备良好的电源特性，如果光伏电站附近发生短路故障时，且母线电压低于其低电压穿越能力下限值，则光伏电站会自动关闭退出并网。
二是作为太阳能作为一种自然能源，其光照强度和时长具有较大波动性。因此，大容量光伏电站并网必然会带来严重的频率稳定问题，这是需要引起重视的地方。在太阳光照足的地方，会有多个光伏发电站同时并入同一个 110 kV 变电站，例如山南地区赤康 110 kV变电站就同时接入了多个光伏发电站。如果该变电站发生故障会导致这几个光伏电站同时闭锁，导致藏中电网频率下跌到49 Hz之下，从而诱发第三道防线低频切负荷动作，因此要在第二道防线加装安空系统，避免出现第三道防线执行切负荷动作，以保证电网运行稳定性。
一般来说，光伏电站出力降低检测主要有两种方法：一种是在35 kV 光伏汇集站安装电源出线功率检测装备，将功率降低量及时发送到安控系统。当光伏出力变化量超出阈值后，安控系统会发出切负荷指令。另一种是在同时并入两个以上光伏电站的 110 kV 变电站配置安全控制系统，该装置直接连接光伏进线并检测其电流电压值，识别变电站的出力变化，并视具体情况执行相应操作指令。上述两种方案都可以达到电网安全控制目的，从成本和管理便捷性角度出发，第二套方案更加合理可行。
4 结论
随着西藏电网不断发展，其安全稳定控制系统面临的挑战也在不增大。为保证安控系统运行稳定，一方面要加强系统优化和完善，在重要站点采取双重化配置、双主并列运行模式；另一方面，要从电网规模和整体布局出发，合理布设安控点；光伏电站出力对电网稳定性影响较大，藏中电网并入光伏电站后，要通过提高常规机组旋转备用容量来提高安控系统操作灵活性和有效性；随着电网规模不断扩大，西藏电网要结合自身实际情况，制定一套完善的安全稳定控制系统管理规范和细则。
参考文献
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[2]呙虎，谢国平，朱艺颖等.青藏直流接入西藏电网数模混合仿真[J]．电网技术，2014，37( 2) : 455－459．
论文作者:巴桑次仁
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/29
标签：电网论文; 负荷论文; 西藏论文; 变电站论文; 装置论文; 控制系统论文; 光伏论文; 《电力设备》2016年第12期论文;