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大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)電網(wǎng)模型特性分析

文檔作者：丁平徐友平汪劍波黃羽鵬王俊梅高波陸俊嚴(yán)劍峰于之虹文檔來源： 1．中國電力科學(xué)研究院 2．華中電力調(diào)控分中心 3．中國長江三峽集		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月26日
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第41卷第l9期
2013年l0月1日
電力系統(tǒng)保護(hù)與控制
Power System Protection and Control
V01．4l No．19
0ct．1．2013
大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)電網(wǎng)模型特性分析
丁平 ，徐友平 ，汪劍波 ，黃羽鵬。，王俊梅 ，高波 ，陸俊 ，嚴(yán)劍峰 ，于之虹
(1．中國電力科學(xué)研究院，北京1 00192；2．華中電力調(diào)控分中心，湖北武漢430000；
3．中國長江三峽集團(tuán)公司，湖北宜昌44 3002；4．重慶市電力公司，重慶400014)
摘要：總結(jié)了目前大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估數(shù)據(jù)中電網(wǎng)模型的兩個(gè)特點(diǎn)，即負(fù)荷掛在22O kV母線及將主變高N4~,I為11 0 kV
的發(fā)電機(jī)(簡(jiǎn)稱11 0 kV發(fā)電機(jī))等值成恒阻抗負(fù)荷。論證了這種特征對(duì)幾種分析計(jì)算的影響：大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析結(jié)果
的變化隨故障位置、電網(wǎng)狀況不同改變；消除了小擾動(dòng)穩(wěn)定分析中與11 0 kV發(fā)電機(jī)相關(guān)的振蕩模式；基于方案方式的短路
電流計(jì)算值偏小；負(fù)荷等值使基于潮流的短路電流計(jì)算值偏大，發(fā)電機(jī)等值使基于潮流的短路電流計(jì)算值偏小。結(jié)論的有效
性用電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)在華中電網(wǎng)數(shù)據(jù)上進(jìn)行了驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估；電網(wǎng)模型；大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；小擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；短路電流
Study of the characteristics of grid model for online dynamic security
assessment system in bulk power systems
DING Ping ，XU You．ping ，WANG Jian．bo ，HUANG Yu．peng。
， WANG Jun．mei ，
GAO Bo ，LU Jun ，YAN Jian．feng ，YU Zhi．hong
(1．China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China；2．Central China Electric Power Control Center,
Wuhan 430000，China；3．China Three Gorges Corporation，Yichang 443002，China；
4．Chongqing Electric Power Corporation，Chongqing 400014，China)
Abstract：Two main characteristics of grid model in data of on line dynamic security assessment system for bulk power system are
pointed out，which include loads hanging on 220 kV buses and equating generators，in which booster transformer’S highest voltage
level is 110 kV,(110 kV generators for short)，into load of constant impedance．Their impacts on the following analysis and
calculation are expounded and proved．It is found that the dynamic stability of large disturbances varies with the fault position and
grid’S smtus，the oscillation mode related to the 1 1 0 kV generators is eliminated in the small signal stability analysis，and the
calculation value of short—circuit current is smaller based on the style of case，but for the calculation value of short·circuit current
based on the power flow,it is larger due to loads equivalents while smaller due to generations equivalents．The conclusions are
validated by operation data of Huazhong grid with Power System Analysis Software Package(PSASP)．
Key words：online dynamic security assessment；grid model；dynamic stability of large disturban ces；dynamic stability of small
disturbances；short．circuit current
中圖分類號(hào)： TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1674．3415(2013)19．0132．08
0 引言
隨著在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)(Dynamic Security
Assessment System，DSA)O-8I在中國電網(wǎng)的推廣應(yīng)
用，迫切需要理清該系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定該系統(tǒng)在電
網(wǎng)，特別是大型電網(wǎng)中的應(yīng)用效果，為改進(jìn)該系統(tǒng)
提供指導(dǎo)，進(jìn)一步提升電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。數(shù)據(jù)
對(duì)DSA 分析計(jì)算的結(jié)論有決定性影響，因而分析
清楚數(shù)據(jù)特性對(duì)評(píng)價(jià)DSA系統(tǒng)至關(guān)重要。
在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有兩個(gè)主要來
源：狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果和電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型。前者來源于
能量管理系統(tǒng)，包括電網(wǎng)潮流和元件的靜態(tài)模型；
后者指發(fā)電機(jī)、可控串補(bǔ)等動(dòng)態(tài)元件的模型和參數(shù)，
來源于離線的動(dòng)態(tài)模型庫。二者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行
電網(wǎng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的全面描述，支持進(jìn)行多種動(dòng)態(tài)和
靜態(tài)分析。
對(duì)電網(wǎng)建模的詳細(xì)程度制約了分析結(jié)果的精
度19j。離線分析中對(duì)電網(wǎng)建模，通常將負(fù)荷掛在110
kV甚至更低電壓等級(jí)的母線上，保留部分110 kV
電網(wǎng)。大型電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì)難以保留110 kV及以下
丁平，等 大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)電網(wǎng)模型特性分析 ．133．
電壓等級(jí)的測(cè)點(diǎn)，有兩點(diǎn)原因：
(1)測(cè)點(diǎn)過多使?fàn)顟B(tài)估計(jì)收斂性下降；
(2)低電壓等級(jí)測(cè)點(diǎn)的維護(hù)質(zhì)量低于高電壓
等級(jí)，使?fàn)顟B(tài)估計(jì)合格率下降。
因此， 目前中國大區(qū)級(jí)及以上電網(wǎng)通常將狀態(tài)
估計(jì)的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，導(dǎo)致大型電網(wǎng)DSA 數(shù)據(jù)有
如下兩大特點(diǎn)：
(1)負(fù)荷掛在220 kV母線上，去除變電站的
220 kV變壓器及其附屬的補(bǔ)償器和相連的1 10 kV
支路。將變壓器高壓側(cè)繞組的有無功功率作為負(fù)荷
的有功和無功功率；
(2)去除110 kV發(fā)電機(jī)和相應(yīng)的廠用負(fù)荷及
近區(qū)線路，其對(duì)應(yīng)的220 kV上網(wǎng)點(diǎn)的等值負(fù)荷功率
為負(fù)值，模型為恒阻抗。
以上兩大特點(diǎn)分別簡(jiǎn)稱為負(fù)荷等值和發(fā)電機(jī)
等值。這兩種簡(jiǎn)化可能應(yīng)用于電網(wǎng)的局部區(qū)域，也
可能應(yīng)用于全網(wǎng)。本文將從大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、小擾
動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和短路電流計(jì)算三方面分析這兩種等
值對(duì)電網(wǎng)分析計(jì)算的影響，并指出改進(jìn)的方向。本
文的計(jì)算用PSASP，且均遵守文獻(xiàn)[101的規(guī)定。采
用華中網(wǎng)2011年夏方式數(shù)據(jù)作原始數(shù)據(jù)，在此數(shù)
據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行不同電壓等級(jí)負(fù)荷等值或發(fā)電機(jī)等
值。
1 大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
1．1分析方法
大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析采用仿真法。負(fù)荷等值或
發(fā)電等值帶來大量靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)性能的變化，這
些變化從不同方面影響擾動(dòng)過程，對(duì)穩(wěn)定分析結(jié)果
的影響也各不相同，甚至相互對(duì)立；同一變化在不
同故障下對(duì)穩(wěn)定分析結(jié)果的影響也可能完全相反。
因此，導(dǎo)出兩種等值對(duì)大擾動(dòng)穩(wěn)定分析結(jié)果有普遍
意義的結(jié)論相當(dāng)困難。本部分按如下原則展開：
(1)給出簡(jiǎn)單情況下的明確結(jié)論；
(2)分析復(fù)雜情況下的影響因素。
1．2負(fù)荷等值
負(fù)荷等值，相當(dāng)于增加負(fù)荷容量，減小負(fù)荷上
網(wǎng)支路的阻抗。負(fù)荷上網(wǎng)支路指220 l(、，負(fù)荷變電站
與樞紐變電站的聯(lián)絡(luò)線路。
1)單個(gè)變電站負(fù)荷等值后大擾動(dòng)穩(wěn)定性下降
先說明220 kV等值負(fù)荷端母線發(fā)生短路的情
況。負(fù)荷模型通常由異步電動(dòng)機(jī)和恒阻抗混合lI 構(gòu)
成，穩(wěn)定校核中故障切除時(shí)間為0．12 SIl?，突然短
路后異步電機(jī)供給電流的衰減時(shí)間常數(shù)為百分之幾
秒[1”。等值后負(fù)荷的異步電機(jī)供給電流雖略有增
加，但在大電網(wǎng)中沒有產(chǎn)生顯著影響。故障切除后，
異步電機(jī)內(nèi)電勢(shì)已降至0，必須重新建立電壓。等
值前后電動(dòng)機(jī)的暫態(tài)時(shí)間常數(shù)相同，建立起端電壓
的速度在不考慮外電路影響時(shí)完全相同。但由于等
值后負(fù)荷上網(wǎng)支路的阻抗下降，電壓降減小，導(dǎo)致
樞紐變電站電壓恢復(fù)速度下降。因而等值負(fù)荷端母
線短路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性下降。
離等值負(fù)荷電氣距離遠(yuǎn)，受到影響越小，大擾
動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性下降越少。
2)多個(gè)變電站負(fù)荷等值后動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的變化
沒有簡(jiǎn)單的規(guī)律。其原因如下：
(1)多個(gè)變電站負(fù)荷等值后，動(dòng)態(tài)仿真使用
的網(wǎng)絡(luò)方程中各支路阻抗和注入電流的變化呈分散
性。
動(dòng)態(tài)仿真使用的網(wǎng)絡(luò)方程， 由原電網(wǎng)方程消去
沒有連接動(dòng)態(tài)元件的節(jié)點(diǎn)形成L1引，即星網(wǎng)變換。對(duì)
，z個(gè)節(jié)點(diǎn)的星形電網(wǎng)，假設(shè)1號(hào)節(jié)點(diǎn)為中心點(diǎn)，2
號(hào)節(jié)點(diǎn)為負(fù)荷等值點(diǎn)。
由星網(wǎng)變換的規(guī)則_l引，消去1號(hào)點(diǎn)后有
， ／ 1
： | (1、
Z { Z k
．
Zo．=Z1fZ1， 1／Z1 (2)
k=l
式中：i=2，3，?，／,／； 為i號(hào)節(jié)點(diǎn)注入電流； Z1f
為i號(hào)節(jié)點(diǎn)的支路阻抗； 為電流 消去分散移置
后在i號(hào)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的電流增量；z (，==2，3，? ， ／,／，
，>f)為星網(wǎng)變換后各節(jié)點(diǎn)之問的阻抗。
將2號(hào)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷等值，意味著Z12減小，
增大。對(duì)星網(wǎng)變換后的支路電流和網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響
是： 增大， ，?， ，?， 減小；Zj (，==3，?，
n)減小，z (i=3，? ， ，，==3， ? ，n，『>f)增
大。由此可見單個(gè)負(fù)荷等值后的網(wǎng)形電路部分節(jié)點(diǎn)
注入電流增大，部分節(jié)點(diǎn)注入電流減少；部分支路
阻抗增加，部分阻抗減小。
當(dāng)需要等值的負(fù)荷在電網(wǎng)中大量、分散分布，
消元后的網(wǎng)絡(luò)方程中注入電流和阻抗的變化呈現(xiàn)強(qiáng)
烈的分散性。
(2)等值后阻抗和注入電流變化的分散性導(dǎo)
致仿真法動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果沒有統(tǒng)一規(guī)律。
電網(wǎng)阻抗減小將導(dǎo)致故障沖擊變大，振蕩平息
變快【l 。若故障點(diǎn)靠近電源，則前者對(duì)穩(wěn)定影響更
大，若故障點(diǎn)靠近負(fù)荷，則后者對(duì)穩(wěn)定影響更大。
負(fù)荷節(jié)點(diǎn)注入功率增大，在故障初始瞬間能提供更
多電流支撐電壓l】 ，在母線電壓降低時(shí)需要吸收更
多的無功u引。由此可見，即使確切的阻抗和注入功
． 134． 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制
率的變化對(duì)大擾動(dòng)穩(wěn)定性的影響也需要結(jié)合故障和
電網(wǎng)的具體情況分析。等值后阻抗和注入電流變化
的分散性，增加了分析負(fù)荷等值后大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
性變化的困難，給不出簡(jiǎn)單，或統(tǒng)一的變化規(guī)律。
1．3發(fā)電機(jī)等值
1)大量110 kV發(fā)電機(jī)等值對(duì)大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
性有多重影響。
110 kV 機(jī)組，特別是集中在某區(qū)域內(nèi)的大量
110 kV 機(jī)組構(gòu)成的機(jī)群轉(zhuǎn)成負(fù)功率的恒阻抗負(fù)荷
后，對(duì)大擾動(dòng)故障分析的影響與故障點(diǎn)距機(jī)群的電
氣距離等電網(wǎng)狀況有關(guān)，主要體現(xiàn)在如下三方面。
(1)去除發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性
故障點(diǎn)離110 kv 發(fā)電機(jī)群電氣距離非常近
時(shí)，短路持續(xù)期間這些機(jī)組電磁功率接近于0，發(fā)
電機(jī)在不平衡功率作用下發(fā)生劇烈的搖擺_1鍆，故
障切除后在慣性作用下功角持續(xù)振蕩，輸出功率仍
大幅波動(dòng)，成為新的擾動(dòng)源。等值成無動(dòng)態(tài)特性的
負(fù)荷在故障前后阻抗恒定，輸出功率隨端電壓變化，
使大擾動(dòng)穩(wěn)定性增強(qiáng)。
(2)去除發(fā)電機(jī)的電壓、功率調(diào)節(jié)能力
隨故障點(diǎn)離110 kV發(fā)電機(jī)群電氣距離增加，
短路過程中這些發(fā)電機(jī)機(jī)端的不平衡功率減小，故
障切除后功角振蕩平息加快，發(fā)電機(jī)附屬的勵(lì)磁調(diào)
節(jié)器對(duì)電壓的調(diào)節(jié)作用、調(diào)速器對(duì)頻率的調(diào)節(jié)作用
更早得到體現(xiàn)，幫助電網(wǎng)盡快恢復(fù)穩(wěn)定。當(dāng)電氣距
離增大到超過某值，110 kV機(jī)組調(diào)節(jié)能力對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)
定性的積極作用超過搖擺振蕩帶來的負(fù)面影響，等
值成負(fù)荷后大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性下降。這個(gè)分界點(diǎn)與
電網(wǎng)規(guī)模、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)參數(shù)均有關(guān)，很難給出
明確的界定。
(3)去除潛在的危險(xiǎn)振蕩模式
110 kV 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)小， 阻抗
大，容易與其他地區(qū)的機(jī)群形成區(qū)域問振蕩模式。
這種振蕩模式通常頻率低、阻尼弱【l引。當(dāng)故障點(diǎn)
與1 10 kV機(jī)群的電氣距離超過某值，使該機(jī)群各
機(jī)組在擾動(dòng)過程中能保持接近同調(diào)，加上故障后電
網(wǎng)結(jié)構(gòu)變?nèi)?，該模式容易被激發(fā)，引起周期性擺動(dòng)
失穩(wěn)。110 kV 發(fā)電機(jī)等值成恒阻抗負(fù)荷，消除了
這種潛在振蕩模態(tài)，提高了故障的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
擾動(dòng)過程中以上三種影響同時(shí)存在，隨故障
和電網(wǎng)狀況不同，起主導(dǎo)作用的影響因素也不相
同。
2)等值發(fā)電機(jī)上網(wǎng)的220 kV母線短路故障在
等值后動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性增強(qiáng)
如上一部分指出，在這種情況下故障點(diǎn)與等值
機(jī)組電氣距離小，等值后對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性起主要作用
的是去除發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的影響，使穩(wěn)定性增強(qiáng)。
2 小干擾穩(wěn)定
2．1負(fù)荷等值
等值前后負(fù)荷的功率、電壓和上網(wǎng)阻抗發(fā)生
較小的變化，主網(wǎng)和機(jī)組的狀態(tài)未改變。由于發(fā)電
機(jī)、直流線、可控串補(bǔ)等動(dòng)態(tài)元件及其調(diào)節(jié)元件的
狀態(tài)并未發(fā)生變化，因此等值后，各振蕩模態(tài)和機(jī)
組的參與情況不會(huì)發(fā)生大的變化，與負(fù)荷相關(guān)的振
蕩分量在各負(fù)荷間重新分布，總體上對(duì)小干擾計(jì)算
結(jié)果的影響較小。
2．2發(fā)電機(jī)等值
與被等值發(fā)電機(jī)強(qiáng)相關(guān)的振蕩模式消失，其他
振蕩模態(tài)由于參與機(jī)組減少，振蕩頻率和機(jī)組的參
與因子都有一定的改變。
3 短路電流
3．1短路電流算法
實(shí)用的短路電流算法有兩種，基于潮流的算法
和基于方案的算法L1 。前者以潮流結(jié)果作為電網(wǎng)的
初始狀態(tài)，按元件實(shí)際參數(shù)計(jì)算短路電流周期分量
的起始值；后者為實(shí)現(xiàn)在相同的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)
布置以及負(fù)荷水平下短路電流計(jì)算結(jié)果基本一致，
將某些計(jì)算因素進(jìn)行統(tǒng)一化處理【】 。與大多數(shù)
國際短路電流標(biāo)準(zhǔn)一致，文獻(xiàn)[9]也推薦使用基于方
案的算法。目前兩種算法在DSA中均有應(yīng)用。本文
的方案方式算法將發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)取為1．0，負(fù)荷去除。
3．2潮流方式負(fù)荷等值
短路故障瞬間，作為旋轉(zhuǎn)器件的電動(dòng)機(jī)能輸出
正比于其容量的故障沖擊電流【J 。負(fù)荷等值后，部
分變壓器損耗變成電動(dòng)機(jī)容量，增大了短路電流。
3．3潮流方式發(fā)電機(jī)等值
部分發(fā)電機(jī)等值成恒阻抗負(fù)荷。顯然減小了短
路瞬間提供故障沖擊電流的發(fā)電機(jī)容量，減小了短
路電流。離等值點(diǎn)越遠(yuǎn)影響越小。
綜合負(fù)荷和發(fā)電機(jī)等值的效果，潮流方式計(jì)算
的短路電流與等值前比可能增大，也可能減小。
3．4方案方式負(fù)荷等值
根據(jù)方案方式計(jì)算短路電流的規(guī)則，負(fù)荷全
部忽略，電網(wǎng)對(duì)地支路主要為線路對(duì)地電容、無功
補(bǔ)償元件，總體上表現(xiàn)為較大的容性電抗。方案方
式短路示意圖如圖1所示。 為等值電壓源，
(i=0，1，? ，4)為等值電抗，Xc (i-1，2，3)
為等值電容，其中 ，3代表電網(wǎng)末端220kV變壓器，
3代表接于該變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償電容。
丁平，等 大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)電網(wǎng)模型特性分析 ．135．
圖1方案方式短路示意圖
Fig．1 Short circuit based on case style
短路電流為式(3)。
=
』 一一XLo(1最+ XL 4／ o而)+ 4 l㈩ ? J
式中集中電抗 。為式(4)。
Xco= 1+( 1 lI( L2+ 2 lI( L3+Xc3)))
(4)
220 kV 變壓器及附屬補(bǔ)償裝置被等值成負(fù)荷
后，根據(jù)方案方式短路電流計(jì)算規(guī)則，負(fù)荷必須去
除，相當(dāng)于圖1中噩3和 3的支路被移除。則集
中電抗 。變成式(5)。
Xco=XL1+( 1 Il( L2+Xc2)) (5)
220 kV 變壓器所接入的電容器組的容抗通常
大于變壓器高低壓側(cè)問的電抗，因而XL3+Xc3呈容
性，小于0。對(duì)比式(4)和式(5)，知負(fù)荷等值后
集中電抗 。變小。
大量計(jì)算結(jié)果證明短路電流通常為電抗性，即
式(3)右邊分母為正。負(fù)荷等值后，Xco減小，只
要不由正變負(fù)，都將導(dǎo)致式(3)右邊分母增大，短
路電流下降。 。變號(hào)的概率非常小，不考慮。
由以上分析可知，方案方式計(jì)算短路電流，負(fù)
荷等值后計(jì)算值通常減小。
3．5方案方式發(fā)電機(jī)等值
發(fā)電機(jī)等值成負(fù)荷后，用方案方式計(jì)算短路電
流被去除，即電源減少，短路電流下降。
因此用方案方式計(jì)算短路，等值后短路電流總
是減小。
4 算例驗(yàn)證
4．1驗(yàn)證方法
方式數(shù)據(jù)是電網(wǎng)公司技術(shù)人員維護(hù)的電網(wǎng)模
型數(shù)據(jù)，作為電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行、檢修操作的依據(jù)，
具有高度的可靠性。方式數(shù)據(jù)中負(fù)荷建在110 kV母
線上，且保留了110 kV機(jī)組。利用方式數(shù)據(jù)檢驗(yàn)
DSA數(shù)據(jù)有三種可能的方法：
(1)將方式數(shù)據(jù)和某一套DSA數(shù)據(jù)的潮流調(diào)
整成一致，進(jìn)行相同的計(jì)算分析并對(duì)比；
(2)將DSA數(shù)據(jù)的模型按方式數(shù)據(jù)的模型進(jìn)
行細(xì)化， 比較修改前后計(jì)算分析結(jié)果；
(3)將方式數(shù)據(jù)的模型按DSA數(shù)據(jù)的模型進(jìn)
行等值， 比較等值前后計(jì)算分析結(jié)果。
本文采用工作量較小的方法3進(jìn)行算例驗(yàn)證。
4．2數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
用華中網(wǎng)方式數(shù)據(jù)驗(yàn)證本文結(jié)論。構(gòu)造如下三
套數(shù)據(jù)：
1)902一原始的方式數(shù)據(jù)，負(fù)荷掛在110 kv母
線上，保留110kV機(jī)組；
2)903一全網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷等值；
3)904一在903基礎(chǔ)上全網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)等值；
4)905—902的鄂關(guān)山變電站進(jìn)行負(fù)荷等值；
5)906—902的豫萬方電廠進(jìn)行發(fā)電機(jī)等值。
全網(wǎng)負(fù)荷等值后變壓器數(shù)由2 565臺(tái)減小到
987臺(tái)，交流線由6 377條減小到4 342條，負(fù)荷數(shù)
由1 196個(gè)增加到1 240個(gè)；904中發(fā)電機(jī)等值后變
壓器臺(tái)數(shù)繼續(xù)減4,N 847，交流線條數(shù)為4 221，負(fù)
荷個(gè)數(shù)1 181，發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)由716減小到654。華中
恩施地區(qū)有大量掛在110 kV母線的機(jī)組，在發(fā)電機(jī)
等值后被去除。各種等值前后主網(wǎng)及接在220 kV及
以上電壓等級(jí)發(fā)電機(jī)潮流不變。
4．3大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
(1)902、903、904江復(fù)1線故障跳雙回線
故障過程為1．0 S、500 kV江復(fù)1線靠近復(fù)興側(cè)
發(fā)生三相短路故障，1．09 S切除江復(fù)1、2線的復(fù)興
側(cè)開關(guān)，1．1 S切除江復(fù)1、2線的江陵側(cè)開關(guān)。三
套數(shù)據(jù)暫穩(wěn)仿真的的功角曲線分別如圖2～圖4所示。
波形總體較接近，但存在明顯區(qū)別。
發(fā)電機(jī)功角
? J
☆A(yù)
蛾 麓凇
一 ～ F 舞
圖2 902江復(fù)線故障功角圖
Fig．2 Power angles of Jiangfu lines failure in 902
加
． 136． 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制
發(fā)電機(jī)功角
l
|¨ 怒 灸采
＆t一# “
圖3 903江復(fù)線故障功角圖
Fig．3 Power angles of Jiangfu lines failure in 903
發(fā)電機(jī)功角
I
憊 篡美
{ 、
霉葉——
譽(yù)
圖4 904江復(fù)線故障功角圖
Fig．4 Power angles of Jiangfu lines failure in 904
A、902和903的振蕩頻率相同，均為0．562 5
左右，但903在振蕩初期的波形變化幅值更大，隨
后衰減更快。如鄂三峽左#03對(duì)湘長沙01的功角曲
線，在902中最大幅值為62。左右，在903中為
68。左右。最后8 S的功角仿真，903中各曲線比
902中對(duì)應(yīng)曲線的波動(dòng)小，衰減快。
B、904與903相比，振蕩頻率更高，約為0．7625，
同時(shí)衰減速度更快；意味著902和903的主導(dǎo)振蕩
模態(tài)并沒有出現(xiàn)在904中，取代它的是另一個(gè)阻尼
大得多的模態(tài)。
由此可見，負(fù)荷等值使903起始沖擊變大，振
蕩衰減加快；發(fā)電機(jī)等值使904去除了與恩施地區(qū)
110 kV機(jī)組相關(guān)的振蕩模式，提高了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
(2)902、905關(guān)風(fēng)一線故障跳單回線
湖北220 kV關(guān)鳳一線1．0 S在關(guān)山側(cè)發(fā)生三相
對(duì)地短路，1．12 S該線路雙端切除。表1列出故障
切除后故障點(diǎn)附近幾條重要母線的電壓變化， 電壓
為標(biāo)幺值，Busl、Bus2、Bus3分別為鳳凰山220 kV
母線、關(guān)山220kV母線、鳳凰山500kV母線。
本算例說明了單個(gè)變電站等值，等值負(fù)荷母線
故障后電壓恢復(fù)速度變緩，降低了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
(3)多個(gè)故障極限切除時(shí)間對(duì)比
不同數(shù)據(jù)的多個(gè)三相短路故障的極限切除時(shí)
間對(duì)比如表2所示。
表1關(guān)鳳1線故障電壓恢復(fù)過程對(duì)照表
Table 1 Comparison of voltage resuming after failure of
Guanfengline 1
902 905
t／s
Bus1 Bus2 Bus3 Bus1 Bus2 Bus3
1．13 0．6860 O．6104 0．8862 0．6732 0．5836 0．8828
1．14 0．6958 0．6255 0．8903 0．686l 0．6056 0．8876
1．15 0．7047 0．639 0．8938 0．6975 0．6245 0．8917
1．16 0．7127 0．6509 0．8969 0．7074 0．6405 0．8953
1．17 O．7198 O．6614 0．8998 0．716 0．6541 0．8985
1．18 0．7262 0．6705 0．9024 0．7234 0．6655 0．9013
1．19 0．7317 0．6783 0．9047 0．7297 0．6749 0．9038
1．2O 0．7366 0．6849 0．9069 0．7351 0．6826 0．906
1．21 0．7408 0．6904 0．9088 0．7396 0．6888 0．908
1．22 0．7443 0．6949 0．9105 0．7434 0．6938 0．9098
表2多個(gè)故障極限切除時(shí)間對(duì)比表
Table 2 Comparison of critical clearing time between failures
序號(hào) 故障名稱 數(shù)據(jù) 極限切除時(shí)N／s
220 kV關(guān)風(fēng)1線故 902 3_35
1 障跳雙回
905 3．34
220kV修萬1線故 902 1．29
2 障跳單回
906 1．31
902 1．10， 1．1l
3 500 kV江復(fù)1線故
障跳雙回 903 1．11，1．12
904 1．14， 1．1 5
902 1．12， 1．13
4 500kV艾鶴1線故
障跳雙回 903 1．17， 1．18
904 1．18， 1．19
902 1．55， 1．56
5 500 kV張恩1線故
障跳雙回 903 1．55， 1．56
904 1．54， 1．55
902 1．19
6 220kV磁下線故障
跳開 903 1．18
904 1．18
表2中500 kV線路故障的極限切除時(shí)間按線路
末端比首端慢0．01 S計(jì)算給出。
故障1說明單個(gè)變電站，湖北關(guān)山站進(jìn)行負(fù)荷
等值后大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性下降。
故障2說明單個(gè)發(fā)電廠，河南萬方電廠等值后，
在其上網(wǎng)的220 kV萬方變電站發(fā)生故障，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定
性增強(qiáng)。
故障3～6說明進(jìn)行負(fù)荷、發(fā)電機(jī)等值后，大擾
動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性可能增強(qiáng)、可能減小，也可能不變。
負(fù)荷等值后，故障3～6在故障線路兩側(cè)的等值阻抗
均發(fā)生變化。故障5的張恩線的恩施側(cè)有大量1 10
加∞ 蚰∞ ∞ 加0 加 ∞ ∞ ∞ ∞ 加 0
丁平，等 大電網(wǎng)在線動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)電網(wǎng)模型特性分析 一137．
kV機(jī)組被等值掉，故障3和4的江復(fù)、艾鶴線與恩
施地區(qū)通過多條500 kv線路相連。發(fā)電機(jī)等值后與
之前相比，故障3和4在短路切除后振蕩阻尼加強(qiáng)；
故障5在短路切除后第一擺振蕩幅值增大。與之前
分析結(jié)論吻合。
4．4小干擾穩(wěn)定
按照振蕩頻率最接近的原則，將三套數(shù)據(jù)的部
分小干擾計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表3所示。
表3小干擾結(jié)果對(duì)照表
Table 3 Comparison of small single stability analysis
序 數(shù)
號(hào) 據(jù) 頻率／Hz 阻尼／％ 振蕩機(jī)群
湖南一河南
主要參與電廠：湘湘潭廠、
902 O 湘長沙廠、湘華岳廠、湘鳳
．394278 14-3121
灘廠等對(duì)豫孟津廠、豫多寶
山廠、豫洛熱廠
1 湖南一河南
主要參與電廠：湘湘潭廠、
903 湘長沙廠、湘華岳廠、湘鳳 0． 396747 12．63ll
灘廠等對(duì)豫孟津廠、豫多寶
山廠、豫洛熱廠
湖南一河南
主要參與電廠：湘湘潭廠、
904 湘長沙廠、湘華岳廠、湘鳳 0． 39853 1 12．5128
灘廠等對(duì)豫孟津廠、豫多寶
山廠、豫洛熱廠
湖南一江西
主要參與電廠；湘華岳廠、
902 36
．0．430590 478l 湘湘潭廠、湘長沙廠等對(duì)贛
新店廠、贛萍鄉(xiāng)廠、贛九二
期廠
湖南一江西
2 主要參與電廠：湘華岳廠、
903 0．451720 32．4309 湘湘潭廠、湘長沙廠等對(duì)贛
新店廠、贛萍鄉(xiāng)廠、贛九二
期廠
湖南一江西
主要參與電廠：湘湘潭廠、
904 0．451337 32．2263 湘長沙廠對(duì)贛九二期廠
、贛
九三期廠
恩施內(nèi)部
主要參與電廠：鄂恩紅瓦屋
902 1． 003962 3．4055 廠、鄂恩楊家灣廠對(duì)鄂恩龍
洞廠、鄂恩野三河廠
3
恩施內(nèi)部
主要參與電廠：鄂恩紅瓦屋
903 1．00400 3 4062 廠
、鄂恩楊家灣廠對(duì)鄂恩龍
洞廠、鄂恩野三河廠
四川內(nèi)部
904 1
．003898 15．7176 主要參與電廠：川雅都廠對(duì)
川圣達(dá)廠
由表3可見，負(fù)荷等值對(duì)小干擾分析結(jié)果影響
較小，發(fā)電機(jī)等值使與110 kV機(jī)組相關(guān)的振蕩模式
消失。
4．5短路電流
數(shù)據(jù)902、903、904基于潮流方式部分母線短
路電流結(jié)果如表4，基于方案方式部分母線短路電
流結(jié)果如表5。
表4潮流方式短路電流結(jié)果對(duì)照表
Table 4 Comparison of short circuit in power flow style
、＼ 電流／kA
母線名＼ ＼ 902 903 904
鄂袁市220 14．17 15_81 15．8O
鄂恩施220 24．68 24．74 19．98
鄂關(guān)山220 25．19 29．01 29．OO
川河門口220 13．46 13．67 12．12
湘白馬壟220 40．97 45．32 45．32
表5方案方式短路電流結(jié)果對(duì)照表
Table 5 Comparison of short circuit in case style
、＼ 電流／kA
母線名
＼ ＼ 902 903 904
鄂袁市220 14．48 13．87 13．86
鄂恩施220 30．93 29．90 24．51
鄂漁峽500 27．20 26．24 25．50
川遂寧220 28I30 26．45 26．44
豫嵩山500 55．15 54．70 54l33
由表4、表5可見短路電流變化與分析結(jié)論相
同，即基于潮流方式短路，負(fù)荷等值后短路電流增
大，發(fā)電機(jī)等值后減小；基于方案方式短路，負(fù)荷
等值和發(fā)電機(jī)等值均將使短路電流減小。
5 結(jié)論
大型電網(wǎng)DSA數(shù)據(jù)中，負(fù)荷掛在220 kV母線、
110 kv 發(fā)電機(jī)被等值，對(duì)穩(wěn)定分析產(chǎn)生一定的影
響。這些影響包括大擾動(dòng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果隨故障
點(diǎn)位置和電網(wǎng)狀況不同可能偏樂觀，也可能偏保守；
與110 kv發(fā)電機(jī)強(qiáng)相關(guān)的小干擾振蕩模式被去除；
基于方案的短路電流計(jì)算值變?。回?fù)荷等值使基于
潮流方式短路電流計(jì)算值變大，發(fā)電機(jī)等值使基于
潮流方式短路電流計(jì)算值變小。
DSA數(shù)據(jù)中模型等值對(duì)其他穩(wěn)定分析l1 J，如
電壓穩(wěn)定、靜態(tài)安全分析等均會(huì)產(chǎn)生一定的影響，
本文不一一列舉。為提高大型電網(wǎng)DSA系統(tǒng)分析的
準(zhǔn)確性，迫切需要將大電網(wǎng)DSA數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)模型細(xì)
化到110 kv甚至更低電壓等級(jí)的配電網(wǎng)中，這對(duì)
DSA系統(tǒng)及向其提供靜態(tài)數(shù)據(jù)的狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)都是
巨大的挑戰(zhàn)。
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收稿日期：2012-12-09；修回Et期：2013-05-16
作者簡(jiǎn)介：
丁 平(1 974-)，男，博士，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)
仿真和電力系統(tǒng)分析。

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