电力系统互联电网交流互联的基本原则和要求.docx

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电力系统互联电网交流互联的基本原则和要求

电力系统互联电网交流互联的基本原则和要求

1联络线电压等级

互联电网联络线电压应取各网的最高等级电压。

以前使用过的较低电压联络线（如220kV联络线）稳定水平低，低频振荡严重，潮流控制困难，已不适应当前各大区电网的联网规模要求。

随着联络线输送容量及互联距离的加大，现有的500kV电压已逐渐适应不了超远距离大功率传送的要求，需要考虑采用高一级电压的问题。

目前，采用高一级电压等级构建国家特高压骨干网架规划工作正在进行之中。

根据规划方案，到2010年前后将通过1000kV特高压骨干网架逐步实现华北、华中、华东等区域电网的互联；到2020年将建成由特高压骨干网架构成的跨大区互联电网。

当相联电网的电压等级系列不一致时，可通过联络变压器相联。

联变可设在某个中间变电站，一般应尽量避免设在某个电厂内。

2互联落点的选择

互联落点的选择要结合互联电网网架结构的特点确定。

一般分三种情况：

（1）在网架边缘

适用于网架坚强、联系紧密的互联电网。

对受端网，联络线潮流在网架边缘下载后，可以很顺畅地进入受端网的负荷中心；对送端网，通过网架边缘的落点，将送端网的水、火电及其它电源打捆输送到受端网。

（2）在负荷中心

适用于网架联系不太紧密的受端电网，以利于提高联络线的传输功率水平，将传输功率直接送达负荷中心。

（3）在大电源点

适用于该电源点主要用于外送，与本网联系不太紧密的情况。

多回交流联络线从提高受电的可靠性及受端网内潮流分布的合理性考虑，应采用分散接入的方式。

3联络线潮流确定原则

（1）满足互联系统静态稳定运行的要求：

按照《电力系统安全稳定导则》（以下简称《导则》）的要求，联络线潮流不得超过考虑了静态稳定储备后的极限值。

（2）满足联络线自身故障条件下的暂态稳定要求

对单回联络线，当发生单相瞬时接地故障重合成功后，满足《导则》中规定的第一级安全稳定标准，即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。

对双回或多回联络线，任意回线单相永久故障重合不成功及无故障或故障三相断开不重合，均满足《导则》中规定的第一级安全稳定标准。

（3）满足互联电网内部故障条件下的暂态稳定要求

1）任一回内部交流联络线发生单一故障或无故障断开不重合，均满足《导则》中规定的第一级安全稳定标准。

2）受端系统任一容量最大发电机跳闸或失磁，均满足《导则》中规定的第一级安全稳定标准，联络线并不应超过事故过负荷能力的规定。

（3）满足联络线稳定控制域的要求

互联系统联络线稳定控制水平与互联电网内部稳定控制断面潮流形成了相互关联的稳定控制域，多区域互联系统中各联络线的稳定控制水平也与其他联络线潮流水平有关，是个相互关联的多维稳定控制域。

在这种情况下可以考虑联络线稳定控制水平不单一定值，但要尽量简化，以便于操作控制。

（4）对超出以上所列故障条件的严重故障，不作为联络线稳定的控制条件，但要按照《导则》中规定的第二级安全稳定标准及第三级安全稳定标准采取措施设防。

4受端电网要求

受端系统一般指经济发达、负荷集中地区，由于本地区能源资源不足，加上对经济发达、人口密集地区环保的要求，限制了本地区电源建设的规模。

根据资源优化配置的原则，需要从具有丰富水力资源及煤炭资源的外区远距离向该地区输送一定的电力，以弥补该地区电力与电量的不足。

在互联系统中，受端系统是一个重要的组成部分，加强互联系统的网架结构，首先应从加强受端系统网架结构着手。

（1）要有足够的电源支撑

在条件许可的情况下，受端系统应建设一定容量的电厂，这些电厂应尽量建在靠近负荷中心，以加强受端系统的电压支撑作用，改善受端系统在事故情况下的动态电压特性，防止电压崩溃的发生。

受端系统的电源应根据电网的具体情况，接入相应的电压等级电网上，以能够使潮流分布合理，有利于无功和电压的控制，限制系统的短路电流水平。

（2）要有足够强大的网架结构

受端系统内要加强最高一级电压的网络联系，并合理划分供电区，形成层次分明的网络结构，通过联络线联贯，正常时可分片解环运行，事故时各供电区实行手拉手互为备用。

（3）留有一定的备用容量

受端系统在按照计划从送端系统受电时，应留有一定的有功备用容量，作为本网的负荷运行备用及事故备用。

从互联系统频率及联络线功率偏差的控制原则来看，也要求各网网内负荷变化及机组故障引起的频率及联络线功率变化，应主要由所在电网来承担。

如果用联络线作为受端网的事故备用，应在考虑联络线的容量后确定。

受端系统还必须留有一定的无功备用容量，以保证受端系统在发生事故时能保持电压稳定和正常供电。

无功电源的事故备用容量，应主要储备于动态无功设备中，包括运行中的发电机、调相机和动态无功补偿装置（如SVC、STATCOM）中，以便在电网发生无功不足时，能快速增加无功电源容量，保持电力系统的稳定运行。

静态的无功补偿装置其补偿性能在电压动态变化过程中是随着电压的下降而不断恶化的，只有动态无功设备才能在事故时支撑系统电压上发挥积极的作用。

为提高发电机的无功备用容量，对受端系统的发电机其额定功率因素应降低为0.85。

（4）要有应付联络线突然故障或无故障失去后的紧急切负荷措施

受端系统在突然失去联络线后，不仅会产生很大的有功功率缺额，而且会形成很大的无功不足，不但引起频率下降，在负荷中心及电源支撑较弱的地区还会引起电压的急剧下降。

因为电压的下降速度比频率下降速度要快，所以除了正常的低频减负荷装置外，还要配备低电压切负荷装置，以便用更快的响应速度来防止电压的急速下降及电压崩溃的发生。

（5）受端系统从联络线接受的负荷水平问题

联络线输送的功率太低，会失去互联系统的经济价值，不利于资源优化配置及环境的控制；但是联络线输送功率太高，对受端网的网架结构和无功、电压支撑能力等方面有较高的要求。

存在很大的风险。

我国各个典型的受电网在考虑其受电比例时取值都不一样，如广东电网是按照从网内云贵两省及南方网外受电比例不超过本省负荷水平的约1/3来控制的；京津唐电网的受电比例比较高，目前主要接受从山西及蒙西送来的电力，今后还要接受从陕北直送的火电及西北打捆送来的水火电。

但这些电网都已认识到，国外近年来发生的几次电网大事故，均是与未能及时解决受端电网的严重功率不平衡有关，因此需要综合考虑控制可能发生严重故障的外送电力的比例，研究在条件许可的情况下加强受端电网必要的电源建设问题。

5送端电网要求

送端电网是电力外送的电网，为了保证富余电力的顺畅外送，除了网架结构支持外，电厂的接入系统方式也至关重要。

（1）送端主力电厂应接入网内最高一级电压

送端主力电厂直接接入网内最高电压是加强送端网网架结构的一项重要措施，可以减少输电电气距离，有利于送端电网功率的输出。

（2）大型电源应执行分散接入系统的原则

大型电源分散接入系统是防止输电线路故障后大负荷转移到余下的线路中，造成过负荷或稳定破坏，进一步引发连锁反应、恶性循环，最终导致大面积停电的严重后果。

需要指出的是：

随着受端系统容量的增大，每一输电通道允许的输送容量也相应增大。

（3）要有防止电网内部故障甩负荷转移到联络线上的措施

互联系统联络线潮流对相联各网内部的运行状况非常敏感。

正常时对于各网内部负荷的随机波动可通过AGC（自动发电控制）来维持联络线的功率，但对于事故引起的负荷突然变化，AGC来不及响应，造成联络线功率的突然变化。

在我国全国联网的格局中，送端系统多数都是水电为主或水电比重大的系统，由于水电与火电调速系统的差异，对这样的送端系统特别要防止送端网甩负荷，功率大量转移到联络线上，造成联络线稳定破坏的严重后果。

（4）要有应付突然失去联络线后的切机措施

送端系统要有联络线突然解列后的连锁切机及高频切机措施，以保证送端系统的频率稳定。

6联络线潮流控制

正常情况下的联络线潮流应由AGC（自动发电控制）来控制。

互联系统中各网的AGC应参与互联系统的频率及联络线功率的综合控制，可采用TBC（联络线偏差控制）模式进行控制，其区域控制误差ACE按下式计算：

公式编号

（1）

式中：

△PT——联络线净交换功率偏差（输出为正）。

一般互联电网中每个电网的净交换功率等于其所有联络线交换功率的代数和，如果本网内有上一级机构（国调）调度的电厂，则还应减去该电厂的上网功率。

△f——频率偏差。

βf——频率偏差系数，按互联电网总负荷水平选取。

紧急情况下，例如受端系统突然失去大电源，或送端系统突然失去大负荷，通过AGC守不住联络线功率时，需要采取其它措施，按照9.3节的要求来控制联络线的潮流。

7调峰调频管理

互联电网的调峰由参与联网的各方协同管理，集中体现在联络线功率计划曲线的制定上。

可分以下三种情况：

联络线不参与调峰。

适用于参与互联的各网调峰资源均衡分布，不需要外网调峰能力的支援，联络线计划功率是一条直线。

联络线参与顺调峰。

适用于受端网调峰能力不足，需要送端网支援部分调峰容量，联络线计划功率曲线是一条高峰多送、低谷少送的曲线，在联络线净送功率不多的情况下，低谷时还可能从受端网倒送功率。

联络线参与逆调峰。

适用于送端网调峰能力不足，需要受端网支援部分调峰容量，联络线计划功率曲线是一条高峰少送、低谷多送的曲线，在联络线净送功率不多的情况下，高峰时还可能从受端网倒送功率。

互联电网的调频也由参与互联的各网共同完成，正常情况下由各网的AGC按照TBC模式实行频率及联络线功率的综合控制，各网的AGC可投容量应不低于各网装机容量的10～12%；各网的AGC在线投用容量应不低于可投容量的50%。

互联电网内由上级调度（国调）直调的电厂由国调的AGC按照CFC（定频率控制）模式进行控制。

8无功电压管理

电网的无功补偿应以分层分区和就地平衡为原则，对互联系统无功电源的配置及补偿应按各网就地平衡的原则，避免经过联络线远距离传送无功功率。

为保证受端系统在发生突然失去一回重载线路或一台大容量机组（包括发电机失磁）等事故时，保持电压稳定性和正常供电，不致于出现电压崩溃，受端系统应有足够的动态无功备用容量。

9故障隔离

互联系统一定要重视故障隔离问题，如果措施不当，局部故障很可能演变成整个系统的大面积停电事故。

自上一世纪60年代以来，美国电网先后发生多次大面积停电事故，特别是2003年“8·14”美加大停电事故是其历史上最大的停电事故，事故期间上百台机组跳闸，损失负荷6180万千瓦，停电范围涉及美国东北部八个州和加拿大两个省，教训十分深刻。

这些事故直接原因都是局部故障后由于措施不当，造成在重要输电通道上的多条线路和相关发电机组跳闸，致使功率大范围转移而产生连锁反应和系统振荡，最终演变成大面积停电事故。

为做好故障隔离、防止事故扩大及系统瓦解，应解决好以下几方面的问题：

（1）要有防止局部故障后由于连锁反应发展成大面积停电的措施

当重载线路上发生局部故障时，即使保护正确动作切除了故障线路，但如果没有相应的措施，造成故障线路所带负荷转移到余下的重载线路上，引起这些线路过负荷，超过其热稳定极限，或使这些线路弧垂加大，对地距离不够，引起对地放电短路，线路跳闸后负荷进一步转移，形成连锁反应、恶性循环，最终演变成大面积停电事故。

解决好此一问题，首先要从电网一次结构上采取措施，输电网要足够坚强，主要输电断面上不能有电磁环网；对大型电源要采取分散接入系统的接线方式，距离较近的多个电厂不应通过共同的母线接入系统。

二次上要配置一定的连锁切机或逻辑切机装置，以弥补一次电网结构的不足。

（2）要有可供选择的解列点，以将事故限制在局部范围内

当事故不可能在短期内消除并形成一定的连锁反应时，为防止事故进一步扩大及波及远方系统，需采取解列措施，将事故限制在一定范围内，尽量减少事故损失。

解列点应首先选在互联系统的联络线上，在各大区电网内部也应设置一些解列点，比如设在省际联络线及大型电源的送出线上。

解列后的分区应具有供需自我平衡的能力。

（3）要有防止系统电压崩溃及频率崩溃的措施。

国外的几次大面积停电事故都是最终由电压崩溃或频率崩溃演变而成的。

因此，首先在电网一次结构上，受端电网应该具有坚强的网架结构和足够的电源支撑能力；二次上要配备足够的低压减负荷装置及低频减负荷装置，在联络线解列后，能够保持受端网的动态电压稳定性及频率稳定性，防止电压崩溃及频率崩溃的发生。

10继电保护及安全自动装置配置要求

大区电网互联对继电保护及安全自动装置动作的可靠性、快速性、智能性都提出了更高的要求。

保护装置的误动和拒动在国外几次大面积停电事故中，对事故扩大都起到了推波助澜的作用，国内也发生过类似的情况。

安全自动装置，特别是区域性、智能型安全自动装置的不具备或不完善，对事故的扩大不能起到有效阻止作用。

如果保护控制技术不能适应大电网的发展需要，对互联系统的安全稳定运行将是一个重大的隐患。

为此，要求采取以下的措施：

（1）提高保护装置的抗各种干扰能力，防止拒动、误动的发生。

主要联络线上的主保护可考虑按三套配置，以降低主保护拒动的可能性，并可保证任一套保护因故退出使用时，仍有两套主保护投用。

为防止三套保护投用时增加误动的可能性，可采取“三取二”来驱动保护的动作。

（2）按照“三道防线”的要求，设计、配置各种安全自动装置，特别是区域性、智能型安全自动装置，用于有选择性的切机、切负荷、解列线路，弥补一次网架结构的不足，防止故障时大功率的转移及电压崩溃、频率崩溃的发生。

（3）根据联网后的低频振荡模式配置PSS或其它励磁附加控制器，进行参数整定，并制定适应不同运行方式（包括联网及不联网方式）的控制器配置及整定方案。

11联络线投退规定

（1）区域电网联络线的投退操作由上级调度（国调）下令，各区域网按照国调所下指令的顺序完成操作。

（2）满足第四条规定中列出的四项必备条件的电网才能进行并网操作。

这些条件一般在联网前已经具备，并网前必须检查准备互联的电网是否处于正常接线方式，当前的接线方式是否满足互联的条件等等。

（3）在操作过程中要注意防止产生工频、操作和谐振过电压，严防非同期并列、带地线送电及带负荷拉刀闸等误操作，并应做好操作中可能出现异常情况的事故预想及对策。

（4）互联并网后，原来各网的AGC控制模式要随即改成新的TBC模式，以实现互联后的联络线功率及频率综合控制。

（5）互联并网后，按互联系统设计的安全自动控制系统及按抑制互联电网低频振荡配置的附加励磁控制装置需同步投用。

（6）已联网运行的互联系统在下列情况下可以解网运行：

1）检修方式下，联网会严重影响本网网内稳定水平。

2）某些联络线功率较难控制的特殊运行方式。

3）事故时，需要对故障进行隔离的情况。

4）其它原因导致联网双方要求解网的情况。