（1中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 广东广州 510663；
2国网湖北省电力有限公司荆门供电公司 湖北荆门 448000）
摘要：在政策、土地、环保等因素影响下，大型电源往往建设在距离负荷中心较远的区域，需要通过长距离输电线路接入系统，影响电力系统稳定性。本文以大型电厂长距离接入为分析目标，从电力系统规划角度，探讨了大型电厂长距离接入后电力系统稳定性的影响因素；以广东某大型电厂为例，计算了不同接入方式下电力系统暂态稳定的临界情景，提出大型电厂长距离接入系统的应对措施，为规划决策提供借鉴。
关键词：电厂接入；电力系统稳定性；临界情景；应对措施；
0引言
随着经济增长和城镇化推进，中心城市的负荷不断增长，受政策、土地、环保等因素影响，京津冀、长三角、珠三角等大型城市群建设大型电厂的难度越来越大。为适应负荷中心的用电需求，部分大型电厂需要采用长距离超高压输电线路送入负荷中心，影响当地电力系统稳定性，需要采取相应措施维持系统稳定。
1大型电厂长距离接入对电力系统稳定性的影响
《电力系统安全稳定导则》（DL755-2001）[1]（以下简称《导则》）系统地给出了电力系统静态稳定、暂态稳定、动态稳定、电压稳定的定义和计算分析方法。一般情况下，系统的暂态稳定水平低于系统的静态稳定水平，如果满足了大扰动后的系统稳定性，往往可同时满足政策运行情况下的静态稳定要求[2]。对于规划过程来说，大型电厂长距离接入重点考虑的稳定问题是大扰动影响下暂态稳定、动态稳定和电压稳定。
《导则》规定了电力系统承受大扰动能力的安全稳定三级标准，其中第一级安全稳定标准要求：正常运行方式下的电力系统受到单一元件故障扰动后，保护、开关及重合闸正确动作，不采取稳定控制措施，必须保持电力系统稳定运行和电网的正常供电，其他元件不超过规定的事故过负荷能力，不发生连锁跳闸。对于发电厂的交流送出线路三相故障，必要时可采用切机或快速降低发电机组出力的措施。对于大型电厂长距离接入情况下，电厂出线及接入点近区线路发生N-1故障是校核系统稳定性的最基本要求。
大型电厂长距离接入系统，近似于单机对无穷大系统，其稳定问题大多属于功角稳定问题，发电机转子角对暂态扰动的响应过程类似图1。情况1为扰动后系统能够恢复稳定的过程；情况2第一摆不稳定，属于暂态稳定问题；情况3第一摆或前两摆是稳定的，但由于增大的振荡最终使系统不稳定，属于动态稳定的范畴。这种形式的不稳定一般产生在故障后的稳态条件本身静态不稳定的情况，而不是暂态扰动的必然结果。在现代大型电力系统中，稳定性不能仅关注第一次摇摆失稳的形式失稳，它可能由几种模式的振荡的叠加而引起一次摇摆以后的转子角的很大偏移，其稳定性需要在更长的时间内进行计算。
图1 转子角对暂态扰动的响应
2影响大型电厂长距离接入后系统稳定性的因素
经验显示，电厂接入后系统稳定性与接入点、输送功率、接入线路阻抗（长度、导线截面、回路数等）、电厂升压变阻抗、电厂机端电压、是否设置开关站、故障切除时间、是否设置自动重合闸、是否切机切负荷等均有关系。
按照《导则》要求，在相应时间保护动作后，电厂接入需满足单相瞬时性故障、单相永久性故障后系统稳定，在切机或降出力情况下需满足三相永久性故障后系统稳定。因此，在规程规范要求下，影响大型电厂接入后系统稳定性的关键因素是接入点、输送功率、接入线路阻抗、电厂升压变阻抗、电厂机端电压等。
3实例验证
为验证接入点、输送功率、接入线路阻抗、电厂升压变阻抗、电厂机端电压等因素对电厂接入后系统稳定性影响，以广东某大型电厂为例，选取广东省某一规划年电网结构，采用BPA软件，对电厂长距离接入系统后稳定性进行计算。
1）情景1
系统概况：情景1电厂近区系统结构见图2。电厂A与电厂B通过开关站汇集后送入系统，其中电厂A至开关站距离约90公里，开关站至系统约100公里，电厂B至开关站约20公里。
图2 情景1电厂近区系统结构
计算方法：电厂B规模为100万千瓦，电厂A规划规模4台100万千瓦，对电厂A采用不同主变阻抗、不同机端电压，计算N-1临界稳定情况下电厂送出功率，计算结果见表1。可见，在相同主变阻抗下，随着机端电压升高，送出极限功率上升，在相同机端电压下，随着主变阻抗升高，送出极限功率下降。
表1 电厂A出线N-1稳定性计算结果统计表
注：稳定计算校核三相永久性故障，未考虑切机，下同。
2）情景2
系统概况：情景2电厂近区系统结构见图3。电厂A与电厂B通过开关站汇集后送入系统，但开关站位置未定。电厂C至系统距离约200公里，电厂D至系统距离约160公里。开关站至系统长度不大于120公里。
图3 情景2电厂近区系统结构
计算方法：电厂C、D规模均为200万千瓦，以电厂D为研究对象，考虑开关站至系统不同导线截面、不同主变阻抗、不同机端电压情况下，计算开关站至系统的临界长度，计算结果见表2。可见，线路阻抗或主变阻抗越大，开关站至系统的临界长度越小，即同等条件下，系统稳定性越差。
表2 开关站至系统线路N-1稳定性计算结果统计表
4应对措施
根据以上分析，电厂对系统的等效阻抗（含升压变阻抗电压、线路阻抗等）、机端电压、输送功率、电网结构等均会影响电厂接入后系统稳定性。根据这些特征，在规划过程中可以有针对性的选取以下措施应对。
1）减小电厂对系统的等效电抗。减小电厂对系统的等效电抗，加强系统之间的联系，提高稳定程度。直接减小电抗可考虑采用以下方法：串联电容补偿；采用多分裂导线；适当选择高阻抗升压变压器；中间并联补偿；采用紧凑型线路。
2）适当提高电厂机端电压。
3）在满足单相故障系统稳定前提下，增设切机装置。
4）优化电厂近区电网结构。在长线路上增设开关站、线路解口入路径周边变电站、增强接入近区电网联络水平等措施均能一定程度上提升系统稳定水平。
此外，快速切除故障及重合闸装置的利用、动态无功补偿技术、快关气门、快速励磁等都是提升电力系统稳定水平的手段，需要在具体项目中灵活选择应用。
5结语
从总体来看，减少电厂对系统的等效阻抗、增大机端电压、减少输送功率、优化电网结构等都是提升电厂长距离接入后系统稳定水平的有效方式。不同情景需要考虑的问题存在很大差异，在具体规划过程中，需要综合考虑电厂接入的实际情景综合分析。本文总结的提升稳定性的方法和计算方式可作为大型电厂长距离交流接入的应对措施参考。
参考文献：
[1]电力系统安全稳定导则[S].DL755-2001.
[2]王梅义，吴竞昌，蒙定中[M].大电网系统技术[M].北京：中国电力出版社，1995.
作者介绍：
郭经韬（1988.02.21）；男；广东梅州；汉族；工学硕士；工程师；电力系统规划；中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司。
罗凡凡（1990.01.04）；女；湖北荆门；汉；本科；助理工程师；班员；电力系统变电运行；国网湖北省电力有限公司荆门供电公司。
论文作者:郭经韬1,罗凡凡2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/11
标签：电厂论文; 系统论文; 稳定论文; 阻抗论文; 稳定性论文; 端电压论文; 电力系统论文; 《电力设备》2018年第36期论文;