浙江电网宾金直流闭锁调度处置预案编制

浙江电网宾金直流闭锁调度处置预案编制
张小聪;金啸虎;杨运国;余剑锋;高强
【摘要】After ±800 kV Yibin-Jinhua UHVDC power transmission project (shortened as Binjin DC), over-load of the corridor across the river is greatly eased. Meantime, occurrence of bipolar blocking fault in high-power operation mode of Binjin DC may result in power deficiency and wide transfer of power flow, severely influencing operation safety and stability of Zhejiang power grid. On the basis of analyzing the impact of bipo-lar blocking fault of Binjin DC on Zhejiang power grid, the paper establishes dispatching and disposal plan and summarizes six key technologies in the plan, providing dispatchers with reference and decision-making support to handle accidents rapidly and effectively.%±800 kV宜宾-金华特高压直流工程（简称宾金直流）投运后，极大地缓解了浙江电网过江通道的重载问题。

与此同时，一旦宾金直流大功率运行方式下发生双极闭锁故障，将造成电力大量缺失和潮流大范围转移，严重影响浙江电网的安全稳定运行。

在分析宾金直流双极闭锁故障对浙江电网的影响的基础上，编制了调度处置预案，并总结了预案中的6项关键技术，为调度员快速高效地处理事故提供参考和决策支持。

【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2015(000)004
【总页数】4页(P7-10)
【关键词】特高压直流;处置预案;浙江电网
【作者】张小聪;金啸虎;杨运国;余剑锋;高强
【作者单位】国网浙江省电力公司，杭州 310007;国网浙江省电力公司，杭州310007;国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江金华 321017;国网浙江省电力公司，杭州 310007;国网浙江省电力公司，杭州 310007
【正文语种】中文
【中图分类】TM732
特高压宾金直流输电工程是金沙江下游水电的配套外送工程，线路途经5省，总长1 670 km，满送落地功率为740万kW。

宾金直流的投产和运行对浙江电网的影响巨大，极大地缓解了浙江省跨江通道及浙北主要断面的潮流重载问题。

但是，在特高压交流浙中、浙南站和浙福输变电工程投运前，若宾金特高压直流在大功率运行时出现直流双极闭锁故障[1，2]，将造成浙江500 kV主网的南北通道潮流大范围转移、系统频率及相关厂站电压大幅变化，以及出现部分断面过稳定限额及线路过载情况，对浙江电网将产生较大冲击。

为了保障宾金直流接入后的浙江电网能够安全稳定运行，本文在分析宾金直流双极闭锁故障对浙江电网影响的基础上，编制了调度处置预案，并总结了预案中的6项关键技术，可为调度员快速高效地处理事故提供参考。

根据《浙江电网2014年度运行方式》中宾金直流双极闭锁专题的分析，宾金直流大功率运行时双极闭锁将对华东电网及浙江电网造成较大影响，主要包括：（1）事故导致的大功率缺失，可能造成系统频率跌落。

经计算，宾金直流满功率运行时单、双极闭锁后，系统暂态频率将分别跌至49.82 Hz和49.60 Hz，在机组调速系统和负荷频率特性作用下，系统频率能够在1 min内分别恢复至49.87
Hz和49.76 Hz左右，受端电网频率稳定水平满足要求。

（2）事故导致瞬间电压大幅度变化。

直流闭锁瞬间由于无功大量剩余，换流站周围局部电网的母线电压将快速升高；同时，在无功装置0.1 s自动切除后，乔司、涌潮等变电站存在低电压问题，1 s后主要枢纽变电站母线电压均能够恢复到正常水平。

（3）事故引起潮流大范围转移，可能导致浙江500 kV南北通道（乔仁5412单线、方由5810单线、乔涌5493+乔潮5494双线、富仪5491+阳仪5492双线）潮流大幅上升甚至严重过载。

其中，乔仁5412单线潮流可能超过其短时过负荷能力（226万kW），存在连锁故障风险。

因此，事故处置的原则是将确保电网安全放在首位，防止设备过载后发生连锁故障、电网瓦解；严格控制500 kV线路和断面限额，确保电网频率、电压在合格范围。

同时，应挖掘一切可用的电力资源，尽可能减少宾金直流事故对浙江电网的影响，最大限度满足浙江电网的供电需求。

在分析宾金直流双极闭锁故障对浙江电网影响的基础上，编制了宾金直流闭锁调度处置预案。

预案的主要内容包括总则、事故前电网运行方式、事故影响、事故处置原则、调度处置预案、事故拉限电名单。

2.1 事故前浙北、浙中、浙南电网运行分析
宾金直流投运前，浙江电网以500 kV过江通道（富仪+阳仪双线，乔涌＋乔潮双线）分为南部电网和北部电网。

宾金直流投运后，宾金直流满负荷740万kW功
率落地浙南，双溪+龙溪双线、金丹+金溪双线、天宁+一宁双线（称中南六线）
接近满载运行。

这6条线路加上丹浦+溪浦双线（称中南八线）把浙江电网分为浙中和浙南电网。

宾金直流闭锁故障后，南部失去了大功率电源，将导致北部－南部联络线北送南潮流突增，方由+乔仁双线、富仪+阳仪双线（称北中四线）过载严重。

北中四线把浙江电网分为浙北和浙中电网。

浙江电网在宾金直流接入前后的结
构如图1所示。

宾金直流闭锁事故前将严格按照浙北、浙中、浙南3块区域进行分区平衡，统筹
区域内3个分区开停机方式和备用容量，确保全省备用总量合理、科学分布。

针
对宾金直流投运后的电网运行特性，在日前计划安排、日内实时控制等工作中按浙北、浙中、浙南3个区域实施分区平衡，缓解主网500 kV关键输电通道重载情况，有效应对发/用电平衡的复杂局面。

正常运行中如果限额超限，通过电网运行方式
调整，对局部电网供区负荷的供电方式和潮流分布进行优化，确保宾金直流双极闭锁后各设备不超短时过负荷能力。

2.2 备用燃气机组紧急启动的调研和措施
宾金直流事故后，为了弥补电力缺失，需要备用状态（非检修、消缺）的燃气机组紧急启动、并网发电。

紧急启动至带足出力的时间越短越好，以减少事故对电力供应的影响。

这个时间主要与燃气机组的机型（单轴、双轴）、燃气机组状态（热态、温态、冷态）有关。

单轴机型燃气机组在开机前需要对汽机进行抽真空、送轴封等准备工作，大概需要
1.5 h。

机组从紧急启动开机到带满出力，热态、稳态、冷态状态下分别需要1.5 h，
2.5 h和
3.5 h。

双轴机型的燃机部分基本不用准备工作，30 min内可以并网带满负荷，汽机部分在抽真空、送轴封等准备工作完毕后，热态、温态、冷态状态下带足出力分别需要1.75 h，3 h和4.5 h。

单、双轴由燃机紧急启动至带满负荷所需时间如表1所示。

要优化省调火电机组和燃气机组的开机模式，保证浙江电网高峰、低谷的正/负备用；燃气机组轮流启停，保持温、热态，事故后能快速应急开机；同时建立天然气应急顶峰的气电协调机制，确保发电天然气气源的紧急增供，保证天然气机组的应急顶峰。

2.3 事故前宾金直流运行风险预警研究
为了在电网正常运行时能直观显示宾金直流运行的风险及风险等级，设置了宾金直流运行风险预警，并在调度自动化系统D5000的宾金直流专项监视画面中集中监视，如图2所示。

预警分为事故后断面重载风险预警和备用不足风险预警。

对事故后的断面重载风险进行预警，预测事故后乔仁5412线、乔仁5412线+方
由5810线的潮流。

经PAS（潮流计算程序）计算，夏季高峰期间宾金直流满功率运行，双极闭锁事故后，对上述两断面的转移系数分别是0．25和0．42，即预
测事故后乔仁5412线的潮流为事故前该线潮流加上宾金落地功率的0．25倍，
事故后乔仁5412线+方由5810线的潮流为这2条线路事故前功率加上宾金落地功率的0．42倍。

根据乔仁5412线短时热稳定值（226万kW）和长期热稳定值（195万kW）及乔仁5412线+方由5810线断面限额（250万kW），组合成4档，分别用红、橙、黄、蓝4色在监视画面中预警，如黄色预警表示此时浙江电
网一旦发生宾金直流双极闭锁，乔仁5412线不超长期热稳定值，但是乔仁 5412
线+方由5810线断面超控制限额，事故后需要控制断面限额。

其它颜色预警对应的定义如表2所示。

备用不足风险预警是通过预测浙江所需拉限电数量占当时负荷水平的比例进行预警。

宾金直流事故后，浙江落地功率的37．04%要由浙江电网承担，在减去浙江电网
已有的旋转备用后，若没有其他支援，为了保证发用电平衡，还需要拉停一定数量的负荷。

根据拉限电数量占当时负荷水平的比例，以红、橙、黄、蓝4色进行预警，如红色预警指拉电数量超过当时负荷的5%。

其它颜色预警对应定义如表3所示。

了解这些预警的含义并加强监视和控制，能加强调度员对电网风险的认识，以便采取措施让电网保持在低等级风险情况下运行，一旦事故，知道如何处理。

2.4 事故后全省机组加出力一键控制功能
宾金直流双极闭锁故障后，调度员需要手动修改或者通过动态ACE（受电关口的
区域控制偏差）自动修改联络线计划。

一般人工手动修改至下发各控制区需要15～30 min，动态ACE自动修改至下发各控制区需要约1 min。

在下发命令到达各控制区之前的这段时间里，互联电网区域内所有控制区接收的ACE值将是根据原调度计划计算的数据[3]，计算公式如下：
式中：Pt为各省市联络线总输送功率实际值；P0为各省市联络线总功率计划值；B为控制区域设定的频率偏差系数，为负值；ft为系统频率实测值；f0为系统基准频率（50 Hz）。

宾金直流功率失去瞬间，受电计划未变，而实际受电大幅减小，浙江ACE数据将出现很大的正数。

电厂根据ACE减机组出力，出现受电失去、而ACE却自动控制机组减出力的反调情况，这种反调对互联电网的频率恢复是有害的。

启动动态ACE后，联络线计划受电会更改，这种反调会消失。

但这种几秒至几十秒反调的危害很大。

机组调节速率一般是额定容量的1．5～2%/min，按照浙江平均负荷水平，3 000万kW火电容量参与调节，每分钟将调节45～60万kW。

为此，在D5000中开发了对全省机组加出力一键控制的功能，只要宾金直流闭锁，投此控制按钮，全省机组就会以ramp（爬坡）模式加出力，直至动态ACE启动，人工撤出，并自动恢复到ramp之前的模式。

在2014年夏季的4次宾金直流事故中，全省机组通过一键ramp控制加出力，经过检验，该功能效果明显，能够快速恢复电力缺失，协助华东总调恢复电网频率。

2.5 对事故后拉限电数量及辅助决策的研究
事故后辅助决策用于计算各阶段拉限电数量。

为控制北送南500 kV联络线断面，0～30 min的拉限电仅限于浙中、浙南的事故拉限电。

控潮流拉电数量预判规则为：
式中：Q为控制断面限额，即浙中、浙南所需拉限电数量；Mt，M0分别为乔仁5412线+方由5810线事故后断面潮流和需要控制的限额；k为转移系数，经过
PAS的经验计算为0．42；B为浙中、浙南机组可上调出力。

Mt，M0和B在宾金直流监控画面显示实时采样值，Q为实时计算值。

宾金直流事故后，第45 min至次日或直流恢复，缺失功率的37．04%由浙江电网承担。

在处理断面过载问题后，第二步要考虑电力平衡问题。

加出力后全省备用仍然不够时，30 min之后就要考虑全省范围内拉限电。

控制联络线功率进行拉限电数量预判为：直流缺失功率的37．04%减去事故时浙江全省备用。

在宾金直流监控画面也实时采样、实时计算。

以上辅助判别未考虑后续全省负荷变化，调度员实际应用中还需结合后续负荷变化情况作相应修正。

2.6 建立事故后多部门联动的事故处置体系
为确保宾金直流故障闭锁后的电网应急处置快速高效，建立了多部门联动的事故处置体系。

发生宾金直流故障闭锁后，省调控中心在事故处置的同时，要及时通知公司运检、营销、安监等部门，并向地区调控中心发布宾金直流故障信息，地区调控中心接到消息后也要迅速通知相关部门及县供电公司。

多部门联动的事故处置体系如图3所示。

运维检修部（运检部）负责通知责任单位落实设备抢修和事故抢险等应急处置工作，营销部负责做好信息发布和对重要用户的联系、沟通等工作，安监部负责公司应急响应过程中的安全监督，并负责与能监办等政府部门的联系沟通等工作。

将运检、营销、安监等相关部门统一纳入到事故处置体系当中，以强化各部门之间的联系，实现跨部门的资源整合，确保应急处置措施得到有效落实，最终实现应急事故处置的快速高效。

直流闭锁故障处置预案是宾金直流大功率安全稳定运行的重要保证，预案编制涉及多方面的理论知识，而且需要多部门共同协作完成。

本文介绍了预案编制的关键技术，包括事故前宾金直流风险的预判、事故后运用手段、辅助处理等，对这些关键技术的深入研究，有利于提高预案编制的深入性和合理性，对提高调度员事故处理
能力、保障电网安全，具有十分重要的战略意义和现实意义。

【相关文献】
[1]周海峰．天生桥换流站直流闭锁原因分析处理及预防改进[D]．广州：华南理工大学，2009．
[2]曹鸿，李书勇．天广直流输电工程两起极闭锁故障的原因分析及其反措[J]．电力系统保护与控制，2008，36（24）∶93－96．
[3]周毅，钱学东．华东电网动态区域控制误差研究应用[J]．华东电力，2010，38（5）∶0624－0626．。