直流系統故障對電網運行方面的影響研究

王月強（國網浙江玉環市供電公司，浙江 玉環 317600）

直流系統故障對電網運行方面的影響研究

王月強（國網浙江玉環市供電公司，浙江 玉環 317600）

隨著科技的不斷進步，直流系統出現故障而對電網運行造成影響的現象已經越來越常見，尤其是直流系統中出現的換相失敗便是在電網運行中普遍存在的一種問題。本文針對直流系統故障對電網運行方面的影響作出研究，并從規劃建設、技術應用以及運行控制方面對改善直流系統故障提出相關的建議與改良措施，以期直流系統可以長足健康穩定的發展。

直流系統；規劃建設；技術應用

高壓直流輸電系統因其具有的快速運行屬性，不僅能夠實現電力的互相聯動，還可以保證互聯電網在運行過程中的穩定性，在當前的全國電網中，大部分區域都實現了直流電網，并且因其輸送功率大、功率調節性好的優點被人們廣泛使用在生活之中。但是在直流系統的發展過程中，仍然存在著諸多問題，尤其在其發生故障時會對電網運行產生諸多影響，應該引起人們的廣泛重視。

1 直流系統故障對電網運行方面的影響

目前國內外對于直交流系統故障對電網運行的影響已經做出一些分析研究。相關文獻中已經指出，高壓直流輸電換相失敗會對交流線路的保護造成影響，而在對直流輸電系統中的靜態影響特征進行仿真分析時，對常見的故障時暫態響應特性也有了重大的發現。其中，換相失敗是電網的一種異常運行狀態，尤其容易在手段交流系統較為薄弱的時候發生。換相失敗后會造成直流側的暫時性短路以及降低交流系統電壓的情況發生。對于其發生的原因，可以青藏直流系統為例進行解釋，一方面原因是因為交流系統受到了擾動，另一方面原因可能誤觸發了系統開關。由于青藏的電網交流系統與其他地區相比較為薄弱，以此極容易導致換相失敗情況的發生，進而會嚴重影響供電的可靠性[1]。

2 改善直流系統故障的建議與措施

2.1 從規劃建設方面改善直流系統故障

直流系統因其直流的特征，而在運行過程中的輸電損耗量較小，但是其送電能力卻超過其他輸電系統，同時直流系統還具備不增加短路容量等優點，使其進行遠距離大容量的供電成為一種可能。以上海為例，出去規劃中的直流系統，當前在上海已經有4回直流系統在上海運行，被稱為世界上直流落點最為密集的城市電網。根據以往的運行經驗來看，雖然直流系統有著種種優點，但也是因為其直流的輸電形式極容易造成交流線路發生故障，嚴重時可能會造成多回直流換相的集體失敗，造成重大影響。目前，針對于怎樣有效減小直流中產生的故障的方式方法還有待于研究，同時應該對于交流電網與換流站的接入點進行合理布局，減小直流系統之間的影響，另外還應該收到交流電網的堅韌度進行一定程度的提高，盡量保證電網的穩定運行。對于設備，應該對其強化安全的管理措施，應該全方位地為異常的設備進行收集整理，進而分析討論，搞清楚異常出現的原因，盡早的找到解決辦法，保證電網運行的實際要求[2]。

2.2 從技術應用方面改善直流系統故障

電網發展的重要部分在于對于技術的高效運用，從創新的角度看，發展新型技術可以在一定程度上減小故障的發生，例如新型的直流輸電技術和應用STATCOM等先進的補償裝置。采用輕型直流輸電系統可以省去換流變壓器和整個換流站的搬遷，使得中型的直流輸電工程頗有競爭力，由于目前電力電子器件的智能化，可以對其進行關斷，因而換相失敗的可能被剔除了，而且其對手段系統的容量基本處于無要求狀態，對于向孤立的小系統供電尤為合適，同時也適用于城市配電系統，但是其高成本的經濟代價在一定程度上減少了其競爭實力。另外，使用的精制同步并聯補償器可以實現對系統的動態無功補償，又可支撐動態電壓的運行，部分程度可以提高系統的穩定性能，減少虛擬功率的震蕩，同時又可對同步諧振進行抑制。兼職同步并聯補償器適用的場合比較有限，對占地面積要求較高，并且要求動態響應速度適中，例如風電和太陽能發電集中的地方。對于上海這樣的城市，靜止同步并聯補償器的應用范圍還是極其廣泛的。

2.3 從運行控制方面改善直流系統故障

目前對于安全穩定系統的控制策略應該由調度機構進行全面的調節，對于直流的各種工作狀況應該給與靈活的考量，向整流站切機發出指令時，應該同時兼顧直流閉鎖的情況和功率損失的實際情況，同時要考慮到直流功率的異常回降狀況。對于在現場的工作人員，應該樹立其密切監視系統運行情況的意識，并不斷監控外部環境，對可能出現的會影響直流系統正常運行的惡劣天氣等情況，應該及時作出反應，以避免對直流系統的正常運行造成影響。在當今社會，直流系統出現故障已經變成了一種普遍現象，對于交直流系統的二次設備進行合理配置將有助于解決故障問題，可以讓交流器與設備運行的動作時間相一致，達到默契配合，而且還應該讓系留系統的啟動與閉鎖時間相適應，不僅能保護直流系統，并且可以在一定程度上增強其抗擾動能力，將直流雙級的時間錯開，有序地進行工作。對于交直流混合運行的系統，應該保證其穩定性。盡管直流系統的故障還未得到有力解決，但是相關研究人員，應該防患于未然，在故障未發生之前，研究出與換流站直流連接的保護和防范措施，在最大程度上減少事故的發生。

3 結語

綜上所述，我國電網在運行過程中受到直流系統能否正常運行的影響較大，我們應該加大對直流和弱交流聯網的電力系統的特性進行細致研究的力度，全面分析影響直流安全穩定運行的影響因素，保證充分發揮直流系統的作用。相關企業部門應該加大直流系統故障對電網運行方面的影響研究，以期保證我國的電網能夠得以長遠的發展。

[1]謝毅思.復雜大電網直流輸電系統換相失敗時空特性研究[D].華南理工大學,2015.

[2]嚴國勝.變電站直流系統的設計及故障分析[D].華北電力大學,2014.