浅析电网运行中环网潮流控制问题

浅析电网运行中环网潮流控制问题

作者：陈天顺

来源：《中国科技博览》2013年第37期

摘要：目前，电网改造工程正在各地区蓬勃发展进行，虽然在方案设计上有所差别，但是基本上都符合电网改造的技术标准和有关规程。电网改造工作不仅有利用电体制改革的推进，也有利于“同网同价”电价政策的落实，有利于减轻广大用户的负担。电网改造工程是落实党中央、国务院方针政策的需要，也是满足了亿万百姓能够安全、放心、公平用电愿望的需求。而威胁电网安全运行的重要因素之一就是环网故障，这就需要在实际运行过程中，对其进行重点分析与监控

关键词：电网；改造；环网潮流控制 【中图分类号】TM73

电网不断发展，不断向更高电压等级迈进，在此过程中如果没有成熟的高电压等级网络的网架接狗狗，没有坚实的低电压等级网络支撑力，不具备解环条件，电网就必须采取电磁环网运行，以便使得输电和供电需求得到满足。电磁环网能够有效使得设备输电能力得到发挥、电源可靠送出，使得电网供电的可靠性和灵活性得到有效提高。然而，其所存在的一个重要危害就是如果高压等级的线路发生跳闸后所造成的功率转移将极易对低压等级的线路稳定造成破话，有时候甚至会产生连锁反应，从而发生大面积停电事故。所以，在实际运行中，调度部门一直有关环网的分析计算和调度监控非常重视，并且在不断的实践过程中积累的丰富经验。 一、电网的特点与改造的现状

随着经济发展水平不断提高，而用电量也随之增加。目前电网各种问题日益凸显，包括设备陈旧、线路老化、线路安全距离不够、供电可靠性等问题，使得各种高线损和低质量供电，与城乡居民生活和工业生产的用电需求相差甚远。农村电网同城市电网相比，环境更为复杂、点面更为广泛、设备陈旧、供电负荷较小、负荷更为分散、季节性更强等特点，尤其是在偏远地区这些现象更为显著。不仅如此，由于一直受到农电管理体制、投资体制和处于大电网末端等诸多诸多因素的影响，农村电网同城市电网相比，在建设发展、技术装备和供电能力各个方面都存在着很大的差距。比如：农村电网的网架较为薄弱，布局不尽合理，供电线路长、供电可靠性较差、供电效率低下、线路损耗较大等；另外建设资金短缺，改造的速度较为缓慢；管理体制不尽完善，导致各种经济冲突，重复建设问题出现，对于整个电网的功效起到不利影响；还有电网建设水平低，以致电网损耗高，使得农民的负担加重。对此国家十分重视，为进行一、二期电网改造投入了大量资金，降低电价。同时还降低了线路损耗，使得供电质量有了显著提高。在改造前，由于线路长、线路细等影响，低压线路的电压仅仅在150～170 V 之间；在改造后，负荷实测线路末端电压在220～235 V，负荷国家规定的标准。居民的用电安全有了保证，通电率为100%；电价显著降低，电网改造给群众带来了实实在在的好处。

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二、环网潮流对电网运行主要有下列弊端

容易破坏系统热稳定。在主要的受端负荷中心，采用高低压电磁环网供电，且负荷较重时，如果断开高一级的电压线路，那原带的所有负荷将会由第一级电压线路送出，这样就很容易超出导线热稳定电流，从而造成对系统热稳定的破坏。

容易破坏系统动稳定。通常， 两侧系统间的联络阻抗比高压线路的阻抗略微小一些。然而高压线路一旦断开，系统间的联络阻抗就会发生突变，且变化较大。所以非常容易超出联络线路的稳定限度，造成系统振荡，产生系统动稳定破坏。

对经济运行造成不利影响。500kV同220kV线路相比，自然功率相差极大。同时电阻值，500kV线路（大多是4×400平方毫米导线）也比220kV（多数是2×240或1×400平方毫米导线）小的很多。很多系统潮流分配，在500/220kV环网运行情况下很难达到最佳经济状态。 需要为高压线路装设安全自动装置；但是实践证明，如果安装自动装置，由于本身拒动和误动等情况会对电网的安全运行产生影响。通常情况下，在高一级电压线路刚刚投入运行，因为高一级电压网络没有形成或者网络不够完善，要保证输电能力或者保证负荷，就不得不运行电磁环网。

三、环网中的潮流控制

进行电网改造主要是为了在网络运行安全性和可靠性得到保证的前提下，实现网络经济的最大化。这就需要尽可能地降低网损。而降低网损，实现网络经济运行的可以采取的有效手段为，进行环网中潮流的有效控制，使得功率分布得以改善。灵活交流输电系统，简称

FACTS，能够产生环路电势，实现网络经济运行。在改造电网的过程中，进行潮流控制能够有效推进网络经济运行的实现。为了使得网损降低，产生所学的环路电势就必须才要能够一些附加装置，使得环网中的功率分布更为经济合理。上世纪80年代，美国人亨克瑞尼提出了灵活交流输电系统，在电网中能够产生良好的环路电势，是实现网络经济运行的最佳选择和最优装置。

FACTS是一种交流输电系统，装有电力电子型或其他静止型控制器，能够将可控性和电力传输能力有效增强。在FACTS装置中，传统的机械式高压开关或接头转换部件被晶闸管所取代，使得调节的灵活性和快速性有了极大的条，通过迅速调整电压和阻抗，能够在电网结构不发生改变的情况下，使得潮流的可控性得以加强，电网的传输能力有效提高。FACTS装置有很多类型，下面将对几种能够在线路中嵌入或等效嵌入附加电势的FACTS装置进行简要介绍：

（1）静止同步串联补偿器。作为一种静止型同步补偿器，能够作为串联补偿器使用，输出电压和线路电压的差值为90°，可控的、与线路电流无关的补偿电压能够在容性和感性的范围内产生，使得线路无功电压增大或减小，以便控制潮流。

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（2）晶闸管控制移相器。同横向调压器有着相似的原理，能够利用串联变压器将与线路电压相垂直的附加电势从线路纵向插入，以便调节电压相位。

（3）统一潮流控制器。两个电压源型逆变器是它的主体部分，而这两个电压源型逆变器是通过公共的直流电容联系起来。逆变器1通过变压器T1来输出电压，并与系统联接，进行并联无功补偿。逆变器2通过变压器T2来输出电压，并串联插入线路，同SSSC作用相似。但是它向线路引入的附加电势能够变化幅值，相位也能变化。

（4）晶闸管控制串联电容器。由串联电容器组以及与其并联的晶闸管控制电抗器组成，是容性补偿器，能够构成可调节的工频等值电抗，进行长距离输电线路的参数补偿，以便使得传输能力提高。环网中，能对所在线路的总阻抗进行调整，使网络的潮流分布改变。 结论：

电网改造对于电企业的发展有着至关重要的作用，能够造福百姓，及时发现并将改造过程中出现的问题予以改造，必将造福子孙，获得长久的经济效益和社会效益。在网络中，灵活交流输电系统能够产生所需环路电势，是实现网络经济运行最为有效的装置。 参考文献

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