辽宁电网系统保护构建探讨

我国电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分为三级。为满足三级安全稳定标准的要求，我国电网中设置了三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行。三道防线的概念清晰、明确，易于操作和实施，保障了多年来我国电网没有出现全网性事故和大面积停电事故[1-2]。

随着经济的快速发展，电网的结构和规模日趋复杂，大电网的运行和控制面临更大的挑战，传统三道防线技术已不能满足日趋复杂的电力系统安全稳定运行的需要。系统保护作为一项高可靠性、高安全性的保护控制技术，目前在我国各大区域电网内正逐步推广建设。系统保护通过利用现代通信技术、动态监控技术、综合辨识技术等构建新一代大电网综合安全防御体系，包含次同步振荡监测控制、交直流协控、精准切机切负荷、全景状态感知等多项保护和控制功能[3]。

随着扎鲁特—青州特高压直流输电工程投运，东北电网成为特高压直流大送端电网，电网结构和稳定特性发生深刻变化。辽宁电网作为东北电网的重要组成部分，深入研究其稳定运行特点并推进系统保护建设，对保证辽宁电网乃至东北电网的安全稳定运行具有重要意义。本文首先分析了扎鲁特直流投运后对辽宁电网的影响，同时对辽宁电网安全稳定运行的特点进行了深入研究，对辽宁电网系统保护构建提出了几点设想，以期对辽宁电网系统保护建设和安全稳定运行提供一定参考。

1扎鲁特直流工程及对辽宁电网影响

扎鲁特—青州特高压直流输电工程额定输送容量为10 000 MW，与其他地区电网特高压直流输电工程不同，送端扎鲁特换流站通过10回500 kV线路接入东北电网，远距离汇聚东北三省一区的盈余电力。东北电网形成以扎鲁特换流站为中心的汇集型特高压直流送端电网，对辽宁电网的影响主要体现在以下几个方面。

a. 电网结构影响

为满足扎鲁特直流汇聚辽宁电网盈余电力的需求，配套建设阜新—科尔沁500 kV输变电工程。工程投产后，辽宁电网经科尔沁—阜新、科尔沁—沙岭4回500 kV线路与500 kV科尔沁变电站相连。该4回500 kV线路组成的输电断面在今后一段时间内能够满足辽宁电网与扎鲁特换流站的电力交换需求，有利于辽宁电网盈余电力直接向扎鲁特直流汇集。

b. 频率影响

由于扎鲁特直流输电容量大而东北电网负荷基数小，因此当直流发生单、双极闭锁故障时，东北电网内将出现大量功率盈余，导致电网频率升高。由于高频问题是全网性问题，需要包括辽宁电网在内的三省一区电网统一采取紧急频率稳定控制措施。

c. 电压影响

扎鲁特直流换相失败或闭锁时，由于直流近区缺少无功电源支撑，造成近区电网存在暂态过电压和稳态过电压问题。该问题主要存在于直流近区，由于辽宁电网距离扎鲁特换流站相对较远，辽宁电网不受此问题影响。

d. 次同步振荡风险

扎鲁特换流站大量直流、滤波器等设备接入东北电网，与东北电网已有的串补、风电、光伏、动态无功补偿设备等电力电子设备相互影响，相互作用，发生次同步振荡的风险大大增加。相关研究表明，次同步振荡会沿一定路径传播，给火电机组轴系安全带来严重威胁[4]。辽宁电网500 kV阜新变、沙岭变位于扎鲁特换流站第二级线路上，直流引起的次同步振荡有可能传播至辽宁电网，影响辽宁电网火电机组的轴系安全。

2辽宁电网安全稳定运行存在问题

结合辽宁电网结构特点、运行风险和电网规划发展情况，未来一段时期辽宁电网面临的主要安全稳定运行存在问题如下。

a. 部分地区电源送出受限

近几年，辽宁省阜新、彰武、朝阳等地区的风电、光伏装机容量快速增长，大大超出地区供电负荷，受网架结构和送出通道限制，存在电源送出能力不足等问题。

b. 大容量电源失去风险

辽宁红沿河核电厂4号机组投产后，红沿河核电厂成为东北电网单一装机容量最大的电厂，随着后续红沿河核电厂5、6号机组投产，红沿河核电厂总装机容量将达到6000 MW。一旦红沿河核电厂发生全停事故，辽宁电网将有可能瞬时损失6000 MW电源，从而引发电网低频问题。

c. 大型负荷点频率和电压稳定

根据电网规划，未来辽宁电网将可能突增多个大型负荷点。大型负荷点集中接入电网，在系统发生严重故障情况下，对电力系统稳定特别是频率稳定和地区电压稳定带来一定的影响，应重点予以防范。

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2020/0804/428.html