±1101kV特高壓直流接入系統控制策略優化

曾波

摘要：電能在實際生活中的應用極為廣泛，我國是世界上人口最多的國家，人們對于電力資源的需求極為巨大，但是由于資源分布不均，部分地區存在電力資源短缺的問題。為了更好的解決該問題，近些年來，我國建設了大量的特高壓直流輸電系統，這些系統有效的解決了供電不足的問題，但是其在實際應用過程中也存在一定的問題。該文將結合±1101kV特高壓直流接入系統控制策略的優化進行分析，以求更好的滿足廣大居民的用電需求。

關鍵詞：±1101kV：特高壓直流；接入系統；控制策略；優化

中圖分類號：TM71 文獻標識碼：A 文章編號：2095—6487（2018）02—0056—02

0引言

為了更好的滿足未來更大容量，更遠距離的輸電需求，解決我國能源分布不均的問題就有必要進一步對特高壓直流輸電系統中存在的問題進行分析，以提升輸電質量和輸電效果。

1 ±1101kV特高壓直流接入系統的動態等值

文章以某特高壓直流接入系統作為研究對象，該工程等值網保留沿線福建節點和主要交流線路，其包含有20個保留節點和約40條保留線路，發電機組33臺，其中保留機組約為22臺，等值機組約為11臺。在對系統進行分析時，簡化后系統的潮流與原電網潮流、整體電壓水平、主要交流線路等基本上保持一致。從系統穩定的角度進行分析，簡化網中的保留部分的動態特性需要與原始網絡保持一致。在對簡化后的電網系統進行規劃時，工作人員借助三相故障對等值網和原網的動態性能進行了簡單的比較，最終發現等值系統故障后的動態行為與原網基本上是一致的。

2 ±1101kV斗寺高壓直流接入系統電磁暫態建模

2.1直流輸電系統

結合動態等值系統中的簡化交流系統進行分析，該直流輸電系統主要包含有詳細的換流閥、換流變壓器、直流線路及交直流濾波器等，直流保護按照當前已經投運的直流輸電系統規模進行建設，直流計入系統主要控制環節中除了需要考慮直流電流、電壓關斷角調節器和低壓限流等環節以外，其還增加了在交直流故障過程中具有重要作用的一些輔助控制環節，比如說，整流站增加了最小觸發角限制，逆變站增加了逆變站關斷角限制和換相失敗預測環節等。

2.2交流系統

等值系統中的發電機均采用詳細模型，勵磁調節器、調速器和電力系統穩定器模型參數與機電暫態程序一致，交流符合有恒阻抗、恒電流和恒功率負荷組成，按照程序提供的個部分比例建立輸電線路模型采用貝杰龍分布參數模型。

3 ±1101kV特高壓直流接入系統仿真研究

對±1101kV特高壓直流在交直流系統故障時的動態性能和交直流系統的相互影響進行了研究，其主要包含有：受端交流系統故障、送端交流系統故障、直流故障、直流調制等。

3.1受端交流系統故障

一般來說，在直流輸電系統中，受端交流故障容易導致直流逆變器發生換相失敗。在±1101kV直流輸送功率超過1000MW時，換相失敗對交直流系統的影響更大，因此，在對其接入系統控制策略進行優化時，首先需要掌握±1101kV直流輸電系統受端交流故障直流的恢復特性及其對交直流系統的影響。

通常其故障時序為，受端交流線發生單相或三相接地故障時，100 ms后跳開故障相，計算中±1101kV直流輸電系統整流側采用定功率進行控制，逆變側則采用預測性關斷角進行控制，當直流輸送功率為10450 Mw的時候，交流系統送端和手段短路電流如果按照63 KA進行考慮，送端系統有效短路比為7.4，受端系統有效短路比為4.9。

3.2送端交流系統故障

在送端交流發生故障之后，換流母線電壓跌落可能會導致直流電壓下降，如果送端換流站出口交流線發生三相故障，將可能會導致故障期間的直流輸送功率下降至0附近。

在發生該故障之后，可以嘗試啟動整流站觸發角限制功能，將整流站觸發角限制在25。左右，交流故障清楚之后，直流系統開始恢復功率，由于整流站觸發角比較小，直流電流的功率恢復速度也比較快。由于±1101kV特高壓直流工程的換相電抗大，隨著電流直流的快速上升，換相角也將會大幅度的增加，針對這種情況也需要多加注意。

3.3直流系統故障

直流系統故障也是±1101kV特高壓直流接入系統中的常見故障，由于直流輸電工程的輸送距離加長，使得兩極線路之間的耦合更強，其對暫態過程直流電流的抑制能力減弱，在交直流系統擾動的情況下，直流電流容易發生過沖，而且由于±1101kV換流變壓器漏抗大幅度增加，引起逆變其換相角大幅度增加，關斷角減少，導致換相失敗發生的概率增大。針對這種故障，可以嘗試安裝自動化保護裝置，及時的對其進行預防，在設備出現異常時就及時的發生警報，做好故障防治工作。

在特高壓輸電系統工作過程中，由于系統的容量比較大，輸電線路相互交叉和跨越，因此系統的穩定性相對來說也比較差，在設備運行過程中很容易出現交流線路跳閘以及多回直流線路同時閉鎖等故障。這些故障的出現對于電網的安全穩定運行產生了較大的影響，很容易造成系統罷工，不利于相關工作的有效開展。

同時，在特高壓線路出現直流系統故障之后，很可能會因此引起保護和開關拒動的故障，這些故障也會對系統的其他部位造成影響，如其使得多回直流閉鎖或者是持續性的換相失敗。此外，這種故障出現之后，功率在恢復過程由于動態無功需求等因素的影響，電網的負荷可能也不是十分的穩定，這樣很容易出現大面積的停電，給人們的正常生活造成影響。

3.4直流調制功能中的無功調制

無功調制的主要功能就是用于換流站交流系統電壓異常波動控制。當交流系統電壓出現異常波動時，將換流母線電壓作為輸入，從中提取電壓震蕩信號，經過超前滯后環節的相位補償后通過比例和限幅環節，輸出需要調制的關斷角，做好相關的控制工作，吸收無功功率，控制電壓波動，做好系統優化工作。

5結束語

總之，在±1101kV特高壓直流接入系統中，由于輸電距離遠，容量大，經常會出現各種各樣的故障，針對這些故障，如果不能結合實際情況，及時的進行修復，不僅會造成資源能耗的浪費，同時，其還可能會引發安全事故。文章結合特高壓直流接入系統幾種常見的故障，分析了做好這些故障的方法和策略，希望能夠更好的提升設備運行效率，促進相關工作的開展。