【摘 要】我國能源和地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展方向呈現(xiàn)一種逆向分布，為了緩解不均衡的局面，建設超特高電網(wǎng)實現(xiàn)電能遠距離輸送成為必然選擇。特高電壓網(wǎng)在實現(xiàn)電力資源大范圍配置的同時，也增大了系統(tǒng)的規(guī)模程度，就會增加電力系統(tǒng)的風險程度。本文從各個方面解析了每個方面的風險因素，針對出現(xiàn)的風險因素提出相對應的策略，以此提高特高壓電網(wǎng)運行管理的安全性。
【前言】目前關于特高壓電網(wǎng)對于系統(tǒng)的安全性的研究技術已經(jīng)很成熟，但缺乏整體考慮和一些因素風險的評估。本文從各位專家學者并結合實際，探討了特高壓電網(wǎng)運行中出現(xiàn)的風險原因、對電網(wǎng)安全的影響，總結出特高壓電網(wǎng)的風險框架結構，并制定最合適的安全策略。1.問題分析1.1概述 對電力系統(tǒng)風險來說，尤其是超、特高壓系統(tǒng)，更注重安全及穩(wěn)定。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障后是否可以繼續(xù)穩(wěn)定運行，避免事故擴大決定了電網(wǎng)的風險大小。特高壓電網(wǎng)主要風險因素為發(fā)電側風險、負荷側風險和線路設備的故障等。由于特高壓輸電容量大，所以輸、變電設備故障成為關鍵因素中的首要因素。需要說明的是，故障并非單一存在而是相互關聯(lián)的，在不同的故障中所表現(xiàn)的程度不盡相同。根據(jù)風險類型和產(chǎn)生的影響，可以把風險的等級劃分為四個等級：不損失負荷、損失部分負荷、系統(tǒng)大停電和電網(wǎng)瓦解。綜上所述，本文把特高壓電網(wǎng)風險因素分為三種，第一種是變電一次設備及線路故障；第二種是變電二次設備故障；第三種是負荷側和發(fā)電側引起的潮流控制。下面將通過詳細的分析具體剖析這三種問題。1.2三大問題 第一種，變電一次設備及線路通道的故障，可分為內(nèi)、外部兩大類因素。外部因素主要取決于自然環(huán)境及人為因素，內(nèi)部因素主要為設備老化。由于特高壓輸送功率比超高壓輸送容量要大得多，一旦由于通道受阻造成事故，首先送受端發(fā)電機的擺動幅度增大，造成系統(tǒng)動蕩或者電壓崩潰，在故障點隔離后，其余電力通道若承受超出設計值的負荷轉移，將導致系統(tǒng)靜態(tài)失穩(wěn)，進一步引起線路過負荷跳閘，最后造成雪崩效應式的電網(wǎng)大面積過負荷跳閘。 第二種，變電二次設備故障：特高壓系統(tǒng)的等級越高，保護系統(tǒng)就越復雜，其中最主要的就是繼電保護、安穩(wěn)解列、通信系統(tǒng)等二次設備。如果由于上述設備發(fā)生故障、配合不當，將會造成保護拒動、誤動，甚至由于安穩(wěn)解列策略失誤、通信故障等將會造成控制系統(tǒng)紊亂，造成電力系統(tǒng)一系列連鎖性事故。 第三種，負荷和發(fā)電引起的潮流控制：特高壓電網(wǎng)實現(xiàn)長距離大容量的負荷輸送，在建設的初期，因特高壓電網(wǎng)聯(lián)絡結構單一，為保證特高壓系統(tǒng)安全運行，需要通過聯(lián)絡線聯(lián)網(wǎng)運行。在實際的操作中，因為不同區(qū)域的發(fā)電結構不一樣就導致了機組的能力差異大。與此同時機組還可能存在滯停等特殊因素，因而存在機組的容量枯竭和不同區(qū)域的協(xié)調(diào)困難的問題。
2.評估框架2.1標準流程 根據(jù)上述提出的風險因素，本文從以下幾個方面做了詳細的評估。評估的流程大致可以分為系統(tǒng)結構建設、實際采集信息、故障準確判斷、穩(wěn)定系統(tǒng)分析和損失量統(tǒng)計。大概簡述過程如下：第一步，分析電力風險因素，并且建立不穩(wěn)定模型。第二步，對不穩(wěn)定模型進行優(yōu)化。第三步，為了加快評估的速度，減少損失，需對電氣模型進行優(yōu)化。在此基礎上采集發(fā)電機組和負荷量信息，依據(jù)采集信息判斷正常與否，若正常則進入下一步，不正常則進入故障分析。第四步，按照系統(tǒng)規(guī)則計算發(fā)電時狀態(tài)和潮流，根據(jù)設定的安全原則判斷安全控制措施。第五步，按照順序進行靜態(tài)電壓評估。根據(jù)評估結果，若系統(tǒng)不穩(wěn)定，則需對故障損失進行估算，若評估結果穩(wěn)定，則開展元件判定。通過上述流程評估，考慮特高壓電網(wǎng)中可能出現(xiàn)的種種情況，同時考慮電網(wǎng)靜態(tài)風險和連鎖風險，對特高壓電網(wǎng)進行全面的分線評估。2.2計算方法 實操設計中需要對未知的數(shù)據(jù)進行科學系統(tǒng)計算。舉例方法如下： 已知首端電壓和各個負荷點的量，求出末端的電壓：設定額定電壓是u，則各個負荷點的損耗：-△q=―u。每個負荷點上的功能損耗和同一節(jié)點的損耗合并在一起：=-j△q=-ju。計算前一負荷點的送出功率：△=（）2（r+jx），=+。將計算得出的首端電壓和各個電源點送出的負荷量相加，得出總負荷。
3.安全策略3.1強化措施 因特高壓容量輸送特性，為避免電力通道故障造成的系統(tǒng)破壞，需配置安全控制措施，在必要的時候切除部分機組。特高壓電網(wǎng)規(guī)劃設計中可以采用安全措施的研究，其中包括了不同的運行方式、不同故障下的安全部署方式和一定的實施規(guī)則，實現(xiàn)電力系統(tǒng)三道防線的有效協(xié)調(diào)。特高壓電網(wǎng)還需要強化繼電器的保護裝置配合、優(yōu)化系統(tǒng)控制策略，確保系統(tǒng)在出現(xiàn)特大故障時，可以及時采用必要的控制措施維持系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。3.2優(yōu)化措施 網(wǎng)架結構優(yōu)化是特高壓電網(wǎng)應對風險的第一手段。在特高壓電網(wǎng)的規(guī)劃設計中，必須遵循系統(tǒng)安全穩(wěn)定原則，在故障情況下依然能夠穩(wěn)定運行。此外，在交直流的協(xié)調(diào)方面，必須充分發(fā)揮特高壓交直流線路的調(diào)控和應急能力，充分發(fā)揮直流輸電運行方式多樣性、潮流控制等特點可有效避免潮流轉移、反轉等情況帶來的影響。因此必須對特高壓系統(tǒng)、交直流混合運行方式進行不同方式的安全研究，充分考慮到電網(wǎng)檢修備用冗余等因素。通過研究系統(tǒng)停電事故的預案、實例提高應對事故的快速應變處置能力，避免高風險檢修方式下引起的大規(guī)模功率轉移和連鎖反應。除此之外，還需要考慮到負荷在短期和長期的環(huán)境下的變化因素，在不同負荷狀態(tài)下的傳輸限定值，以此提高電網(wǎng)輸送安全可靠性。3.3管理措施 在上述對策中主要針對技術措施進行了闡述，最后還需針對管理對策予以強化和完善，加強特高壓電網(wǎng)管理系統(tǒng)的預警體系，完善特高壓電網(wǎng)事故的分類和級別的劃分，制定詳盡的預控制度、校正措施，建立風險管理制度、流程，提高日常風險管控。
4.總結 本文從特高壓電網(wǎng)的風險來源、類型和對策處理三個角度，揭示了特高壓電網(wǎng)的風險產(chǎn)生的原理。在這樣的基礎之上，總結了形成的風險因素，其中包括設備及潮流控制等因素引起的系統(tǒng)風險。提出對應的評估框架，最后從強化控制措施、優(yōu)化結構、優(yōu)化運行方法和風險管理四個方面，總結了應對風險的安全策略。
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