福建电网在线稳定控制系统中华东电网的实时动态等值研究
术
21
在校验方式下，福建电网送华东
1150MW
，福
双
1
回线故障，
5
个工频周期后切除该故障线路，
13
个工频周期后切除水口
1
台机。福双第二回线的
功率以及福州北
500k V
母线电压如图
3
所示。
050100150200250
300
−5
00
0
500
1000
1500
2000
联络线功率/MW
t/
工频周期
实际系统
等值系统
050100150
200
250
300
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
电压/pu
t/
工频周期
等值系统
实际系统
(a)联络线功率
(b)福
州北 500k V
母线电压
图
3
校验方式下故障后的联络线功率
及福州北
500k V
母线电压
Fig.3 Post-fault transmission power on tie-line and
voltage at Fuzhou 500k V bus under the test operation mode
由以上图表可见，将几种典型运行方式下的等
值系统参数和实际系统变量之间的变化规律应用
于其它校验方式后，同样可以得到令人满意的效
果，这说明了所提方法的有效性。
5
实时等值的效益分析
在福建电网的日常计算中，通常采用华东电网
的一种典型运行方式进行分析，在线稳定控制系统
处理华东电网的通常做法是采用一种典型运行方
式下的等值结果，而不考虑华东电网运行方式的变
化。为了估计实时等值方法的有效性，在福建电网
采用同一种运行方式下的系统数据、而华东电网采
用不同典型方式下的等值系统数据的情况下，本文
对福双线的稳定极限进行了研究，结果如表
4
所示。
表
4
华东电网运行方式变化时福双线的稳定极限
Tab.4 Stability limits of Fujian-Shuanglong transmission
line under different operation modes
for East China power grid
福建电网 福双线稳定极限/MW
运行方式
华东电网
运行方式福双线首端故障不切机后泉线首端故障不切机
夏季低谷12451260
夏季腰荷 夏季腰荷12801310
夏季高峰13001340
由表
4
可见，福建电网采用相同运行方式下的
系统数据，而华东电网分别采用夏季低谷、腰荷和
高峰运行方式下的等值数据时，福双线的稳定极限
会有
50~80MW
的波动；如果在线稳定控制系统对
华东电网仅采用一种固定运行方式下的等值数据，
则在多数运行方式下得到的是较保守的计算结果，
限制了福双线的输电能力。而采用本文的实时等值
方法则能够模拟电网运行方式的变化，从而更有效
地利用福双线的输电能力。
6
使等值系统略偏保守的措施
考虑到实际系统的运行方式千变万化，在某些
运行方式下系统的稳定水平可能降低，因此为了保
证系统的安全稳定运行，等值系统的计算结果应比
实际系统略偏保守以应对各种可能的不利情况。
本文通过研究等值系统参数对稳定极限的影
响发现，欲使计算结果偏于保守可以采取如下措
施：①增大等值机的转动惯量；②减小等值机的同
步电抗和暂态电抗；③增大线路的电阻和电抗；④
减小节点处的电导参数。例如，对于冬季高峰方式
拟合后的等值系统，两台等值发电机的转动惯量同
时按比例相对于原始数值变化时，联络线稳定极限
的变化趋势如表
5
所示。限于篇幅，其它因素对系
统稳定水平的影响不再详细列出。
表
5
等值机转动惯量对联络线稳定极限的影响
Tab. 5 Influence of moments of inertia of equivalent
generators on tie-lines’ stability limits
转动惯量相对于原始联络线稳定极限/MW
数值变化的比例系数 福双线首端故障不切机 后泉线首端故障不切机
0.811751280
0.911501245
1.011301210
1.111151185
1.211001160
1.310901140
1.510701110
2.010351055
∞910830
7
结论
本文提出了福建电网在线稳定控制系统对华
东电网的实时动态等值方法。计算结果表明，采用
该方法得到的等值系统可以比较准确地模拟实际
系统，而且等值系统采用实时调整的参数与采用固
定不变的参数相比，可以更准确地反映电网运行方
式的变化，从而更有效地利用联络线的输电能力。 chnologyVol.29 No.4
量的复杂函数。
研究华东电网在几种典型运行方式下的等值
结果发现，在不同运行方式下等值系统线路参数的
变化很小，其中，
2
号等值机和双龙间线路的参数
如表
2
所示。
表
2
不同运行方式下 2
号等值机和双龙间等值线路的参数
Tab.2 Parameters of the equivalent transmission line from
the 2
nd
equivalent generator to Shuanglong substation
under different operation modes
运行方式电阻 R/pu
电抗 X/pu
冬季低谷−
0.000490.02853
夏季低谷−
0.001190.02970
夏季腰荷 0.000320.02870
夏季高峰 0.000620.02838
冬季高峰−
0.002010.02951
研究表明，等值系统中的线路参数越大，稳定
计算的结果越严重，因此本文取一组固定且偏大的
参数作为等值系统的线路参数。
3.4
节点负荷和并联导纳
由化简负荷母线的
CSR
方法的原理可知
，
等值系统中各节点的负荷和并联导纳是实际系统
中各节点负荷和导纳以及节点电压的复杂函数。
以
1
号等值机为例，其节点负荷和并联导纳与
原始系统总的有功和无功负荷的关系如图
2
所示。
其中，
P
和
Q
表示节点处具有恒功率性质的有功和
无功负荷；
G
和
B
表示节点的并联导纳支路在基准
电压下吸收的有功功率和发出的无功功率
；
P
LOAD
和
Q
LOAD
表示系统中总的有功和无功负荷。
4400048000520005
6000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
MW/Mvar
P
14500155001650017500Q
LOAD
/Mvar
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
P
Q
G
B
Q
G
B
MW/Mvar
P
LOAD
/MW
图
2
1
号等值机的负荷、并联导纳吸收和
发出的功率与系统总负荷之间的关系
Fig.2 Relationship among the load of the 1
st
equivalent
generator and absorbed active power and output
reactive power by shunt admittance and
total load of East China power grid
由图
2
可见，节点负荷、并联导纳吸收的有功
和发出的无功与系统总的有功和无功负荷之间存
在近似线性的关系，因此假定各节点的
P
、
Q
、
G
、
B
和
P
LOAD
、
Q
LOAD
之间存在下述线性关系：
P=C
0p
+C
1p
×P
LOAD
+C
2p
×Q
LOAD
Q=C
0q
+C
1q
×P
LOAD
+C
2q
×Q
LOAD
G=C
0g
+C
1g
×P
LOAD
+C
2g
×Q
LOAD
B=C
0b
+C
1b
×P
LOAD
+C
2b
×Q
LOAD
其中，
C
0p
、
C
1p
、
C
2p
、
C
0q
、
C
1q
、
C
2q
、
C
0g
、
C
1g
、
C
2g
、
C
0b
、
C
1b
、
C
2b
为比例系数，它们确定了
节点负荷、并联导纳吸收的有功和发出的无功与系
统总负荷之间的关系。
根据典型运行方式下的负荷数据和等值系统
参数，可以运用最小二乘法通过拟合各节点分别得
到上述比例系数，实际运行中根据采集到的系统总
有功和无功负荷便可实时估计出各节点负荷以及
导纳吸收的有功和发出的无功。
3.5
等值系统需要的实时信息及潮流和稳定计算
当等值系统采用如图
1
所示的网络结构，并按
3.1~3.4
节中的方法实时确定其参数时，需要采集的
实时信息包括：双龙、凤仪和瓯海
500k V
母线的电压；
线路福州－双龙的状态和潮流；线路双龙－凤仪和双
龙－瓯海的状态；浙江省内发电机组的有功和无功出
力之和，省内有功和无功负荷之和；上海、江苏、安
徽和阳城的机组有功和无功出力之和以及这些区域
内有功和无功负荷之和。在已知福双线潮流的情况
下，以双龙、凤仪和瓯海作为
PV
节点，
1
号等值机
作为
Vθ
节点（指定电压为
1
∠
0
°
pu
），
2
号等值机作为
PQ
节点，可以对等值系统进行潮流计算，并以计算
结果为基础进行稳定计算。
4
结果检验与分析
运用本文提出的方法，通过估计分别得到了华
东电网在典型运行方式和另一种校验方式下的等
值系统参数，并与实际系统进行了比较。为了节省
篇幅，表
3
仅列出了校验方式下的比较结果。
表
3
校验方式下等值前后联络线稳定极限的比较
Tab.3Comparison of pre-equivalence and post-equivalence
tie-lines’ stability limits under the test operation mode
福双线首端故障不切机时
联络线的稳定极限/MW
后泉线首端故障不切机时
联络线的稳定极限/MW
线路运行/
检修方式
实际系统等值系统实际系统等值系统
正常方式112011051000970
双龙－凤仪10901080920910
双龙－瓯海10951075945910
兰亭－凤仪11101105980970
凤仪－瓶窑1110—990—
瓯海－天一1115—990—
注：表中“—”表示按正常方式处理。
术19
调机组，并考虑到可能获得的实时信息情况，首先
确定了一种适用于华东电网多种运行方式的等值网
络结构。基于同调等值法的基本原理
，通过研究
几种典型运行方式下等值系统参数与实际系统的总
负荷和发电量之间的关系，提出了用简单的数学关
系来近似表示等值系统参数和实际系统变量之间的
变化关系，在实际运行中根据采集到的信息对等值
系统参数进行实时修正。计算结果表明，采用本文
方法得到的等值系统能够比较准确地模拟实际系
统，而且等值系统采用实时调整的参数与采用固定
不变的参数相比，可以更准确地反映电网运行方式
的变化，从而更有效地利用联络线的输电能力。
2
等值系统网络结构的确定
等值网络结构的确定包括两部分，即划分同调
机组和确定要保留的节点和线路。本文遵循以下原
则确定华东电网等值网络的结构：
（
1
）保留对系统稳定水平影响较大的元件和
节点。
（
2
）将地理位置接近且在不同运行方式下故
障后均基本同调的机组划分在一个同调组。
（
3
）等值网络应尽量简单，所需要的信息容
易获取，维护简便。
根据同调性分析的结果和可以获得的实时信息
情况，同时研究发现华东电网中的线路双龙－凤仪和
双龙－瓯海对于福建－华东联网系统的稳定水平影
响较大，而其余元件对联网系统的影响较小
，故
将华东电网等值系统的结构确定为：将上海、江苏、
安徽、阳城等地的机组等值为一台机（以下称为
1
号等值机）；将浙江电网机组等值为一台机（以下称
为
2
号等值机）；保留双龙、凤仪、瓯海的
500k V
母
线；保留双龙－凤仪的
500k V
双回线路以及双龙－
瓯海的
500k V
线路。等值网络的结构如图
1
所示。
凤仪
双龙
瓯海
福建电网
1 号等值机
2 号等值机
图
1
华东电网等值系统结构图
Fig.1 Diagram of equivalent system for
East China power grid
3
等值系统参数随运行方式变化的规律及
其实时调整
3.1
等值发电机出力
同调等值法采用恒等功率技术对同调组内的
发电机母线进行化简，即保证等值前后每条边界母
线的注入功率不变，同调机群发出的功率也恒定不
变
。几种典型运行方式下的等值结果也表明，华
东电网中两台等值机的有功和无功出力基本等于
等值前相应区域中各台机组的有功和无功出力之
和。不同运行方式下
2
号等值机的出力与浙江电网
机组出力之和之间的关系如表
1
所示。
表
1 2
号等值机出力与浙江电网机组出力之和之间的关系
Tab.1 Relationship between output power of the 2
nd
equivalent generator and total output power of
generators in Zhejiang power grid
浙江电网机组出力之和2 号等值机出力
运行方式
P/MWQ/MvarP/MWQ/Mvar
冬季低谷9966.04082.09866.04022.0
夏季低谷10016.05902.59916.05842.0
夏季腰荷12456.05267. 612356.05207.0
夏季高峰15611.06490. 415511.06424.0
冬季高峰14626.06337.214526.06293.0
因此，在线稳定控制系统在运行过程中取浙江
省内各台机组出力之和作为
2
号等值机的出力，取
上海、江苏、安徽和阳城的各台机组出力之和作为
1
号等值机的出力。
3.2
等值发电机动态参数
在目前的计算中，华东电网的机组采用不计阻
尼绕组的双轴模型，不考虑励磁和调速系统的作
用。运用同调等值法对同调发电机进行聚合发现，
等值机的动态参数仅与等值区域内的开机方式有
关，开机越多等值机惯量越大，而电机的同步电抗
和暂态电抗越小，暂态时间常数越大。
考虑到目前福建电网只能获得华东电网中个
别电厂机组的状态，华东网调也不能得到全部机组
的实时信息；而且在福建向华东送电的情况下，华
东电网机组的总出力相同时，开机越多对系统稳定
越不利
，而当华东向福建送电时福建省内发生故
障基本不会影响系统的稳定性。因此，在信息不全
的情况下出于保守性考虑，在线稳定控制系统按照
最严重的情况考虑
1
号和
2
号等值机的动态参数，
即取机组全部运行情况下的等值机参数。
3.3
线路参数
本文采用电流变换法（
Current Sink Reduction
，
CSR
）进行负荷母线和网络的化简
。由其基本原
理可知，等值系统的线路参数是实际系统中多个变1
引言
根据电网的特点和电网安全稳定运行的需要，福
建电力公司在现有安全稳定控制系统的基础上
借鉴
国内外在线稳定控制系统的先进经验
，建立以“在
线预决策，实时匹配”技术为基础的在线稳定控制决
策系统，更好地确保福建电网的安全稳定运行
。
由于电网管理和通信方面还存在一些问题，目
前福建电力调度通信中心还不能充分得到华东电
网内部的全部运行信息，而且为了节省计算时间、
提高工作效率，在线稳定控制系统进行稳定计算时
需要华东电网的等值简化模型。
根据研究目的和等值方法的不同，动态等值方
法主要分为以下
3
种
：①同调等值法，主要适用
于大扰动下的暂态稳定分析
；②基于线性化系统
状态方程的模式等值法，主要适用于小扰动下的动
态稳定分析
；③基于系统动态响应（或量测量）
来估计和辨识外部系统及其等值参数的方法
。
前两种方法需要外部系统的全部数据，第
3
种方法
则需要对实际系统施加扰动并利用系统辨识的方
法来估计等值系统的模型参数。
3
种方法均只能针
对电网的某种运行方式进行等值，不能反映实际系
统运行方式的变化，因而不能简单地直接应用于在
线稳定控制系统中对外部网络的实时动态等值。
本文在对福建－华东联网系统进行深入研究的
基础上，通过保留重要的元件和节点，适当划分同22Power System TechnologyVol.29 No.4
致
谢
华东电力调度通信中心运行方式处和自动化
处以及励刚博士和曹璐博士为本项研究提供了必
要的数据资料，并给出了许多有益建议；中国电力
科学研究院刘肇旭工程师对于本项研究提出了许
多有指导性的具体意见，在此致以诚挚的谢意。
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中国电力科学研究院，2002．
收稿日期：2004-12-02。
作者简介：
赵 勇（1976-），男，博士后，从事电网稳定控制与电能质量方面
的研究工作；
苏 毅（1970-），男，高级工程师，从事电网稳定计算与自动装置
的管理工作；
陈 峰（1967-），女，高级工程师，从事电网稳定计算与运行方式
的管理工作；
滕 林（1973-），男，博士，从事电网继电保护与稳定控制方面的
研究工作。
页:
[1]
