东北、华北和华东电网联网方案研究

第 29 卷 第 1 期
电
网
技 术
3
选取东北电网中的元宝山机组作为激励点，加 入一系列频率在 0.1~1Hz 之间的正弦小扰动。然后 用机电暂态分析程序对系统进行仿真直到系统达 到稳态。根据机械导纳的定义可以得出响应点与激 励点之间的振荡频率特性，图 3 为幅频特性曲线。 频率和阻尼可以通过模态辨识得到，频率约为 0.26Hz，阻尼比为 0.10。对应的振型（正规化） 为 ϕ =[1.0¡ç0°, 0.79¡ç − 19.8° , 0.36 ¡ç − 31.2° , 0.16¡ç−72.2°, 0.18¡ç−173.1°, 0.40¡ç114.5°]T，振型 图如图 4 所示。图中的发电机符号 G1~G6 依次对 应图 3 中的各发电机。从振型图可以看出，振荡为 南北方向的振荡。可见，方案 1 中的系统区域间的 振荡频率约为 0.26Hz。
HUANG Ying1，XU Zheng1，ZENG De-wen2，ZHANG Lin2 （1．Dept. of Electrical Engineering， Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang Province，China ； 2．China Power Engineering Consulting Group Corporation，Xicheng District，Beijing 100011，China）
东北、华北联网方式 高岭－迁西 500kV 交流双回线 500kV 交流双回线 500kV 交流双回线 直流背靠背 直流背靠背 直流背靠背 500kV 交流双回线
3
系统建模
本文采用时域仿真方法 测试信号法来分 析系统区域间低频振荡的特性。该方法基于机械导 纳和模态辨识理论对测试信号进行频率扫描，激发 系统振荡，通过时域仿真和频域分析识别系统的振 荡模式[8,9]。另外，本文还对影响低频振荡频率的因 素进行了讨论。 （1）低频振荡分析结果 首先，对方案 1 中的系统施加某个大扰动，仿真 得出系统中典型发电厂的功角振荡特性曲线。 当华北 电网中西北至山东的±500kV 直流输电线路发生双极 闭锁时， 系统中典型发电厂相对于相位参考机组盘山 电厂的功角振荡曲线如图 2 所示。图中，伊敏电厂和 双鸭山电厂位于东北电网， 大同二厂和邹县电厂位于 华北电网，北仑港电厂和后石电厂位于华东电网。由 图可见，大扰动激发系统发生低频振荡。
1200.0 MW 5068.0 MW
表 2 各电网计算用的负荷静态特性参数 Tab. 2 Parameters of static load characteristics for simulations of different regional power grids
频率因子 区域 恒阻抗系数 恒电流系数恒功率系数 电网 p2、q2/% p1、q1/% p0、q0/% k p=dP/df k q=dQ/df 东北电网 40 0 60 1.5 −2.0 华北电网 40 0 60 1.5 −2.0 山东电网 35 0 65 1.5 −2.0 华东电网 40 0 60 1.5 −2.0 福建电网 40 0 60 1.5 −2.0 华中电网 40 0 60 1.5 −2.0 川渝电网 30 40 30 1.5 −2.0 南方电网 30 40 30 1.5 −2.0
黄 莹 1，徐 政 1，曾德文 2，张 琳 2
（1．浙江大学电机系，浙江省 杭州市 310027；2．中国电力工程顾问集团公司，北京市 西城区 100011）
STUDY ON INTERCONNECTION SCHEMES OF NORTHEAST CHINA POWER GRID WITH NORTH CHINA POWER GRID AND EAST CHINA POWER GRID
北仑港电厂 t/s
后石电厂 4 6 8 10 12 14 16 18 20 t/s
图 2 各典型电厂相对于盘山电厂的功角曲线（无 PSS） Fig. 2 Power angle curves of the typical power plants relative to Panshan power plant（ without PSS）
陕北煤电 西北电网
3000.0 MW
迁西 华北电网 晋城 邯东 沧西
2490.1 MW
青州
聊城 德州 山东电网 沂蒙
1207.4 MW
安阳 华中电网 锦屏 金沙江
7200.0 MW
双泗 阳城 华东电网 金华
1203.8 MW
4
无 PSS 时系统低频振荡特性的分析
福州北
图 1 东北、 华北和华东电网与周边电网之间的潮流交换关系 Fig. 1 Power exchange relation among the Northeast China, North China and East China power grid and the systems around them Tab. 1
ABSTRACT: The main problems related to the interconnection schemes of Northeast China power grid with North China power grid and East China power grid in the year of 2015 are studied. The low frequency inter-area oscillation characteristics under different interconnection schemes are analyzed and compared. Power system stabilizers (PSS) are applied to some main large generators in each areal system to improve the damping characteristic of low frequency inter-area oscillation, and the effectiveness of those PSSs is verified accordingly. The sensitivity analysis of the damping characteristics of the loads in the interconnected system is conducted. The transient stability of the interconnected system is further investigated under various AC and DC fault. The preliminary results show that it is feasible to interconnect the three areal power systems into one large synchronized system. KEY WORDS: Power system interconnection；Low frequency inter-area oscillation；Power system stabilizer (PSS)；Transient stability；Damping characteristics of the loads 摘要： 研究了 2015 年我国东北、 华北和华东三个大区电网的 联网方案，针对不同联网方案下系统的低频振荡特性进行了 分析和比较，证明了在系统中的主要大型发电厂配置电力系 统稳定器（Power System Stabilizer，PSS）可以改善低频振荡 的阻尼特性，并验证了所配置的 PSS 的有效性。文章还对系 统负荷的阻尼特性进行了灵敏度分析，最后对各种交流和直 流故障下系统的暂态稳定特性进行了研究。初步结果表明， 将三个大区电网互联为一个大同步电网在技术上是可行的。 关键词： 电网互联；区域间低频振荡；电力系统稳定器
Q = Q0 [q0 + q1 ( V V ∆f ) + q2 ( )2 ](1 + kq ) V0 V0 f0
双鸭山电厂 t /s 大同二厂 t /s
(2)
邹县电厂 t/s
式中 p0、q0 为恒功率负荷的百分比；p1、q1 为恒 电流负荷的百分比； p2、 q2 为恒阻抗负荷的百分比； P0、Q0、V0、f 0 为稳态运行时负荷的有功和无功功 率以及负荷节点的电压和频率； kp、kq 为有功、无 功频率特性系数；P、Q、V 分别为负荷的有功和无 功功率以及负荷节点电压。 各电网采用的负荷静态特性参数如表 2 所示。
2
联网方案介绍
在 2015 年丰大运行方式下，东北、华北、华
东三个电网与周边电网的潮流交换关系如图 1 所 示。在此假设研究三个电网不同的联网方案时，这 三个电网与周边电网的联接关系和潮流交换关系 保持不变。各联网方案如表 1 所示。
2
东北电网 高岭
Power System Technology
Vol.29 No.1
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50277034） 。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China(50277034)．
（PSS） ；暂态稳定；负荷阻尼特性
1
引言
随着我国电力工业的发展， “西电东送，南北
互供”的战略格局正在逐步形成，因此研究我国大 区电网间的互联方案十分重要 [1-5]。除东北、华北、 华东电网的联网方案外，我国 2015 年其余的联网 方案已基本确定[6]。在联网方案中，华北与华中电 网通过安阳－邯东双回交流线路在安阳建换流站、 采用直流背靠背联网，该交流线路的输送容量为 1.2GW；陕北煤电向华北电网送电采用点对网方 式；另外，山东电网通过邯东－聊城 2 回交流线路 和沧西－德州 1 回交流线路并入华北电网，福建电 网通过金华－福州北 2 回交流线路并入华东电网。 本文主要研究东北、华北、华东三个大区电网 的联网方案，分析了不同联网方案中系统区域间低 频振荡的特性，研究了影响低频振荡的因素，并对 负荷阻尼特性进行了灵敏度分析，最后分析了联网 后整个东部电网的暂态稳定性。本文采用的主要研 究工具为 PTI 公司的电力系统仿真软件 PSS/E （Power System Simulator for Engineering） 。