新疆地区电网频率特性仿真分析_古丽扎提_海拉提

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4 切负荷及切负荷量
在实际电网运行中, 线路故障的概率是最高 的, 因此采取紧急措施抑制电网频率的持续下降, 尤其是地区孤网频率的下降,最为有效的措施是切 负荷,使频率回升到符合运行要求的范围内。 针对 图 4 中达托一线发生 A 相短路同时达托二线发生 B 相短路故障,基于 PSASP 程序暂态稳定 分 析 中 的 切负荷方法仿真比较了不同切负荷方式后系统频 率变化。
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中国电力
第 43 卷

多,下网功率大,地区电网呈现“大机小网”的特点, 地区电网的稳定问题不容忽视。 低频低压减载装置 及切负荷的准确动作严重影响着地区电网的频率和 电压迅速恢复,以及频率稳定性。
3 新疆地区电网频率特性
3.1 大机组跳闸后电网频率变化曲线
本文所分析的新疆部分电网地理接线如图 1 所 示,从主网区红雁池一电厂和二电厂 12 台发电机通 过托河线输送功率 219.23 MW, 哈密电网位于新疆 电网东部末端, 仅通过 220 kV 楼哈线与系统相连, 该联络线长 257.60 km,属 于 长 线 弱 联 。 哈 密 地 区 的 天 光 电 厂 4 台 发 电 机 通 过 楼 哈 线 向 南 输 送 2.7 MW 功率。
Fig.1
图 1 新疆部分电网地理接线 A part of geography wiring diagram of Xinjiang
power grid
网 内 有 红 雁 池 一 电 厂 4 台 25 MW 机 组 、2 台 50 MW 机 组 、2 台 55 MW 机 组 和 1 台 110 MW 机 组,红雁池二电厂 4 台 200 MW 机组,天光电厂 2 台 135 MW 机 组 、2 台 25 MW 机 组 和 2 台 12 MW 的 机 组。随着哈密电网负荷的快速增长,大负荷时期哈密 电网也将成为受端电网。由于与系统单线联系,不满 足 N-1 要求,联络线跳闸,将和系统解列,易出现频 率问题。 图 2 为天光电厂 6 号 135 MW 机组在满发 状态下跳闸的频率变化曲线。
稳定运行; 二是对于因故障与主网解列的地区孤网, 以总切负荷量最小为目标, 各地区之间要相互配合分
配切负荷量。 仿真结果对制定频率控制方案、 安排运行方式、 调度实时调整等提供科学依据。
关键词: 频率特性; 地区电网; 大机组跳闸; 线路故障; 切负荷; 仿真分析
中图分类号: TM744
文献标志码: A
图 3 大机组跳闸后电网频率变化曲线 Fig.3 Frequency change curve after large generation
tripping



第8期
古丽扎提·海拉提等: 新疆地区电网频率特性仿真分析

3.2 线路故障时电网频率特性
新疆部分地区电网与主系统联系薄弱,当与主系 统间的联络线上传输功率较大时,联络线跳闸,地区 电网与系统解列。 地区电网频率稳定性有可能遭到极 大的破坏。 如图 4 所示,连接主系统与哈密地区电网 的联络线楼哈线 0 s 楼兰侧发生三相短路,10 s 结束。 楼哈线向楼兰方向传输功率(超过80 MW)较大,楼哈 线 跳 闸 ,哈 密 电 网 频 率 将 超 过 50 Hz,在 0.63 s 时 刻 达 到 50.3 Hz,将 引 起 哈 密 电 网 频 率 大 幅 波 动 ,若 天 光电厂机组超速保护系统 OPC 控制不好,将造成反 复高频、低频问题。故障切除后哈密地区电网频率恢 复到 49.89~50.00 Hz。
图 4 线路故障后电网频率变化曲线 Fig.4 Frequency curve after line conking 当达托一线发生 A 相短路同时达托二线发生 B 相短路,由图 4 可看出系统的频率下降至 48.0 Hz 以下,东南部地区的电网频 率 稳 定 性 极 差 , 如 不 采取一定的控制措施, 将严重影响电网的安全稳 定 性 , [7-10] 同 时 也 使 其 他 保 护 动 作 ,导 致 连 锁 故 障 的 发生。
由图 5 的仿真结果可看出, 切除某一个地区的 大量负荷可以使系统频率迅速恢复到允许的运行范 围之内,但这是不合理的。某几个地区分担少量负荷 也能使系统频率恢复到运行范围内。 而这几个地区 之间如何分配切负荷量,可以运用优化算法获取,进 行进一步研究。
1—故障后 0.3 s 切除吐鲁番地区 100%负荷(423.14 MW);2—故 障 后 0.3 s 切 除 吐 鲁 番 地 区 65%负 荷 (275.04 MW);3—故 障 后 0.3 s 切 除 吐 鲁 番 、 阿 克 苏 和 库 尔 勒 地 区 各 40%负 荷 (吐 鲁 番 169.26 MW、阿克苏 113.43 MW、库尔勒 199.81 MW);4—故 障 后 0.3 s 切 除 吐 鲁 番 和 哈 密 地 区 各 25%负 荷 、 阿 克 苏 和 库 尔 勒 地 区 各 30%负 荷 (吐 鲁 番 105.79 MW、 哈 密 75.68 MW、 阿 克 苏 85.08 MW、库尔勒 149.86 MW)
如图 2 所示,零秒时刻机组跳闸,跳闸之前的频 率 50 Hz,0.33 s 频率降至最低 49.4 Hz。 天 光 电 厂 6 号 135 MW 的机组满发,属于系统大容量机组跳闸, 使得系统联络线负荷增大, 由仿真分析可得天光电 厂到楼兰变电站的输送功率由正常状态下的12.65 MW 骤增至 125.38 MW,造成联络线稳定极限降低,引起 电力系统振荡,可知系统发生了振荡。
4一故障后03s切除吐鲁番和哈密地区各25负荷阿克苏和库尔勒地区各30负荷吐鲁番10579mw哈密7568mw阿克苏8508mw库尔勒14986mw图5不同切负荷方式频率曲线比较fig5comparisonoffrequencycurveswithdifferentcutioadmethod5结语本文结合新疆电网2009年夏季最大负荷运行方式下
表 1 大机组跳闸后频率变化(2009 年夏季大负荷) Tab.1 Frequency change after large generation tripping
机组
机组 容 量 /MW
频率 初 值 /Hz
频率
频率
最高值/Hz 最低值/Hz
时 刻 /s
功率 波 动 /MW
天光 6 号 135 50.0 49.955 49.393 0.33 201.63
第43 卷第 8 期
第 820期10 年 8 月


中国电力
Vol . 43, No. 8

古丽扎提·海EL拉E提CT等RI:C 新PO疆W地ER区电网频率特性仿真分析 Aug. 2010

新疆地区电网频率特性仿真分析
古丽扎提·海拉提1,加玛力汗·库马什1,常喜强2
(1.新疆大学 电气工程学院,新疆 乌鲁木齐 830008;2.新疆电力调度中心,新疆 乌鲁木齐 830002)
系统频率的变化是由于发电机的负荷与原动机 输入功率之间失去平衡所致。 当电力系统因事故而 出现严重的有功功率缺额时, 其频率将随之急剧下 降,这对系统运行极为不利,甚至会造成系统崩溃的 严重后果。
2 新疆地区电网潮流分布及特点
新疆电网潮流计算有 4 种典型方式, 分别为夏 季大、小负荷运行方式和冬季大、小负荷运行方式。 本文分析采用夏季大负荷运行方式进行计算分析。 2009 年全网负荷 8 220 MW 左右, 基本反映新疆电 网夏季用电的极限水平 [6]。 而本文重点分析的吐鲁 番、 哈密地区电网是从新疆电网中心地带的红雁池 一电厂和红雁池二电厂通过托河变获得电力。 由于 各地区通过单回线与主电网联络, 当地区电网内大 机组跳闸,地区电网的安全性存在严重隐患。如新疆 主网 220 kV 托河线由于线径小(LGJ-300),额定传输 功率是280 MW。 夏季大负荷时期,托河线传输功率 在 265 MW 左右,基本处于满载状态,此时若天光电 厂一台机组跳闸,会引起托河线过载。
图 5 不同切负荷方式频率曲线比较 Fig.5 Comparison of frequency curves with different cut
load method
5 结语
本 文 结 合 新 疆 电 网 2009 年 夏 季 最 大 负 荷 运 行 方式下,基于电力系统综合程序 PSASP 仿真分析了 新疆电网部分大机组跳闸后频率及重要联络线路故 障时频率的变化过程,分析了电网频率波动,并比较 了不同切负荷方式下频率仿真曲线变化的不同,得 到以下结论:
(1) 新疆电网与地区电网之间的联络线比较薄 弱,大部分都不能满足 N-2 的运行情况。 当系统发 生大机组跳闸或者联络线故障时, 地区电网与主系 统解列,地区电网的安全性能很弱。
1 电力系统的频率特性
系统的静态频率特性取决于系统负荷的频率静
特 性 和 系 统 发 电 机 的 静 特 性 [5],这 一 特 性 可 表 示 为 :
ΔP
Δf
=-K
(1)
P0
f0
式中:P0 为额定频率时负荷的有功功率 ;f0 为额定频 率 ;Δf 为 系 统 频 率 的 变 化 量 ;ΔP 为 系 统 负 荷 变 化 量,是发电机出力与负荷变化量代数和,但发电机 出力增量取正, 负荷增量取负; K 为频率特性系 数,包括发电机静态频率特性系数和负荷静态频率 特性系数。
至 2009 年,新疆电网装机容量为 1 000 MW,尖 峰最大电力为 8 505.38 MW。表 1 列出了部分大机组跳 闸后,电网的频率变化值,及对线路的最大影响值。
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图 2 大机组跳闸后频率曲线 Fig.2 Frequency curve after large generation tripping
文章编号: 1004-9649(2010)08-0045-04
0 引言
电力系统频率稳定是电力系统安全稳定运行的 重要因素,频率异常或频率崩溃,将对电力系统本身 及电力用户带来极为严重的后果。 研究电网的频率 特性,掌握其变化规律,为制定频率控制方案、安排 运行方式、调度实时调整等提供科学依据,是一项非 常重要的工作 。 [1-2]
电力系统的频率特性指系统功率不平衡时频率 的变化特性,它是负荷频率特性、发电机频率特性及 电压影响的综合结果。 频率特性可分为静态特性和 动态特性,分别描述频率的状态和变化过程 。 [3-4]
为确保电网的安全稳定运行和供电质量, 大电 网的频率问题还需在理论、 实践中不断认真分析探 讨,尤其在区域电网内大机组跳闸后,为使该区域的 频率迅速恢复和稳定,要采取更有效的控制措施。本 文结合新疆电网运行实际情况, 基于电力系统综合 分析程序 PSASP 计算分析了吐鲁番、哈密电网在大 机组跳闸或线路故障时电网的频率变化过程以及各 线路的功率波动。
红二 2 号 200 50.0 50.000 49.830 2.63 207.70
红一 9 号 110 50.0 50.000 49.880 3.83 128.04
吐鲁 2 号 135 50.0 49.935 49.855 2.62 112.73
由图 3 可知,大机组跳闸引起系统频率下降,最 终保持 在 49.85~49.90 Hz。 当 红 二 电 厂 2 号 机 组 跳 闸时, 频率最低至 49.83 Hz, 严重影响系统的稳定 性。红一电厂也是新疆电网的主力电厂,机组跳闸影 响中部和东南部地区。 吐鲁番电厂作为中东部电网 和南部电网的主要枢纽,也起着不容忽视的作用。大 负荷时期, 哈密天光电厂 2 台 135 MW 机组中的一 台机组跳闸,220 kV 托河线将严重过载 , 同 时 引 起 功角、电压失稳,对系统影响很大。 220 kV 托河线严 重过载,将引起更严重的故障,当天光机组跳闸时, 积极采取联切楼兰地区、哈密地区部分负荷,维持电 网稳定运行。
新疆电网的线路输送距离长, 地区单回联络线
收稿日期: 2009-12-30;修回日期: 2010-06-01 作 者 简 介 : 古 丽 扎 提·海 拉 提 (1985—),女 (哈 萨 克 族 ),新 疆 富 蕴 人 ,硕 士 研 究 生 ,从 事 电 力 系 统 分 析 与 仿 真 研 究 。
E-mail: glzt128@
摘 要: 结合新疆电网 2009 年夏季最大负荷运行方式, 基于电力系统综合程序 PSASP 仿真分析了吐鲁番、
哈密地区电网在大机组跳闸后频率及重要联络线路故障时频率的变化波动过程, 并比较了不同切负荷方式
下频率仿真曲线的变化情况。 通过仿真分析认为, 加强新疆电网频率稳定性, 一是要提高投运机组的安全
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