浅析多直流馈入受端电网电压稳定判据与控制措施

刘俊磊

摘 要：社会经济的持续健康增长，社会生产力的不断提高，促进社会生产和生活需要大量的电能作为支撑，而实际上我国一次能源分布存在着不均衡的情况，这严重影响到了我国社会经济的稳定增长，由此需要对能源资源进行大范围、大规模的配置。高压直流输电技术在远距离联络交流系统和大功率输电方面具有明显的优势，被广泛运用于远距离的大规模输电工作和大区联网工作当中。而随着负荷增长、远距离大容量送电增加、可再生能源大量接入，电力系统电压稳定问题日益成为制约电网安全的主要问题。文章主要是从影响多直流馈入受端电网电压稳定性的因素和多直流馈入系统电压失稳机理入手，对多直流馈入受端电压失稳情况进行分析，从而对多直流馈入受端电网电压稳定判据进行详细而全面的说明，并有针对性的提出了一些有效的控制措施。

关键词：多直流馈入受端；电网；电压；稳定；判据；控制措施

中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0103-02

1 前 言

多年来，随着经济的快速发展，国内外许多受端系统都出现了用电负荷的迅猛增长、最高用电负荷占全网的比重逐渐增加的情况，而受端系统内部主力电厂建设不足，大量的电能需要进行远距离传输，受端系统对外来电力的依赖程度不断提高，导致现代电力系统安全稳定运行的主要矛盾从功角稳定问题逐渐转化为电压稳定问题。广东电网是典型的直流多落点受端电网，在普侨直流和牛从直流投产后，形成八交八直的受电格局，西电东送方式复杂多变，楚穗、普侨、牛从三大直流长期满负荷运行，交直流相互影响加剧，作为受端电网的广东电网其电压稳定问题也变得更加突出，所面临的安全运行局势更加严峻。且当前的广东电网在直流闭锁等大扰动过程中的暂态电压稳定问题显著。多直流馈入受端电网的电压出现不稳定的情况，归根结底是电网动态无功支撑能力不足，诸多影响因素相互交织导致电网电压稳定问题突出，控制难度大、代价高，需要采用有效的控制措施予以应对。

2 多直流馈入受端电压失稳情况分析

2.1 影响多直流馈入受端电网电压稳定性的因素

2.1.1 受端系统电压支撑

影响多直流馈入受端电网自身电压稳定性的一个重要因素就是受端系统电压的支撑情况，如果其支撑效果不足，将会在很大情况下直接影响到多直流馈入受端电压的稳定水平，受端电网电压的支撑能力，通常会受到无功补偿设备容量、发电机性能以及高压直流输电容量的限制。

电力系统在实际运行的过程中，通常会处于较高负荷的状态之下，而电动机等负荷需要大量的无功功率，一旦其受端系统的发电机跳闸、直流换相失败、以及交流严重故障，将会直接造成受端系统无功大量缺额。

2.1.2 交流系统的强度

对电力系统电压强度进行检验的重要标志之一就是系统短路容量，短路容量越大，表示网络越强，反之则越弱。对电力网络中某点的短路容量进行计算，主要通过该点的额定电压和三相短路电流进行相乘得到。短路比和有效短路比同样会影响到短路容量，这两个参数一定程度上反映了电力节点自身无功补偿的问题。

2.1.3 无功补偿方式

要对交流无功潮流进行控制，首先需要做到无功的分层分区平衡，而常用的无功手段主要包含静止无功补偿器、并联电容器组以及同步调相机三种。静止无功补偿器是一种补偿装置，能够对无功功率进行有效的控制，能够进行连续性的调节，具有很好的现实可行性。并联电容器组是当前电力系统中重要的设备，能够对电压和无功进行有效的控制，同时还能够帮助电力系统的调度员对系统电压进行调节和控制。同步调相机是一种同步电动机，主要是空载运行的，其转子和同步电动机相同，能够对励磁电流的大小进行改变，从而实现输出或者吸收无功功率[1]。

2.2 多直流馈入系统电压失稳机理

多直流馈入受端系统，在实际运行过程中，可以发现电压失稳甚至崩溃是一个动态化的现象和过程。多直流馈入受端系统中各个直流系统在换流母线处，没有SVC装置，或者有的情况下SVC的容量很小，尤其是换流母线附近没有大容量的发电机，若交流故障或者直流换相失败以及在其恢复过程中就缺乏无功支撑，容易导致电压失稳。同步调相机、SVC和发电机等装置，能够快速的、连续的对无功进行补偿，但是若要发挥作用就需要配置的容量足够大。只有具有充足的动态无功储备，才能够对电压起到良好的支撑作用，即使是在大扰动故障的状态下也能保持系统电压稳定[2]。

3 多直流馈入受端电网电压稳定判据

3.1 基于时域仿真的暂态电压稳定情况分析

多直流馈入受端输电系统中，如果出现了直流闭锁故障，或者当交流输电通道故障被切除之后，可能导致多条直流同时换相失败，对受端系统将会产生较大的冲击，由此导致多直流馈入受端系统出现暂态电压失稳。在多直流馈入受端系统中，如果出现了交流严重故障，将会导致直流的双极或者单极出现闭锁的问题，从而受端的电压将会出现暂态下降，对多直流馈入受端整体稳定性运行产生严重的负面影响。同时还需要注意的是，直流闭锁还会导致直流输送的功率进行传送和转移，主要是体现在传送到并联交流的交流输电线路中。而根据目前的电网运行情况可以发现，导致多直流馈入受端电网稳定运行受到影响的另一个重要因素就是交流输电线会出现潮流冲击，同时导致交流线路无功损耗有所增加[3]。

3.2 多回直流控制系统交互作用

多直流馈入受端系统在实际运行的过程中，容易出现一定的交互影响，这主要是由于各个直流使用了无协调的、局部性的控制策略，而实际上各个直流回路之间通过交流系统还存在着一定的相关作用。当多回直流控制系统发生交互作用的时候，将会对多直流馈入受端的电压情况造成一些影响，从而导致其出现不稳的状况。如果多直流馈入受端系统中的一条直流整流侧定电流控制，此时若传输的有功功率增加，那么逆变侧消耗的无功功率也将会相应的有所增加。

针对这种情况，换流母线的电压，也将会出现瞬时下降的情况，同时对换流母线周围的节点电压造成影响，从而影响到各个线路自身无功功率和有功功率的具体情况，导致最终的多直流馈入受端电网电压失去原有的稳定性[4]。

4 提高多直流馈入受端电网电压稳定性的控制措施

4.1 对多直流馈入受端电网电压进行控制的具体措施

针对导致多直流馈入受端电网电压失去稳定性的影响因素，通过采用积极有效的方式，能够起到良好的控制作用和效果，从而保证多直流馈入受端系统以更加稳定、安全的状态运行，具体能够采用的控制措施主要有以下几个方面：

第一，对多馈入短路比和多馈入有效短路比进行增大，需要注意的是，增加的是多直流落点处的短路比。通过这项措施，能够保证直流系统得到交流系统的无功支撑，从而对交流系统的强度进行有效提升。

第二，适当增加直流输电子系统之间的电气距离，并将其控制在一定的合理范围之内，这样同样能够对多直流馈入受端系统起到良好的无功支持效果[5]。

第三，对直流输电系统的控制方式进行有效的选择，保证该项控制方式能够符合实际情况，针对多个直流系统进行全面有效的控制和协调，从而保证直流系统能够得到良好的恢复，这对于增强多直流馈入受端电力系统电压自身的稳定性具有积极作用。

第四，需要对发电机进行有效的维护，保证其使用的无功备用容量能够满足实际需要，这样能够保证多直流馈入受端的发电机在过励磁的时候，能够提供充足的无功功率，减少电压失稳问题的发生[6]。

4.2 做好低压减载措施配置工作

想要保证多直流馈入受端电网电压能够具有良好的稳定性、安全性和可靠性，需要对低压减载措施的配置工作进行全面有效的配置。在进行低压减载措施配置的过程中，需要对电压运行的故障情况进行区分，选择合适的运行方式和控制方案的类型。低压减载措施配置中的具体方法主要包括：对单个母线的特定故障进行设置，这样能够减少多直流馈入受端电网电压问题的发生概率；当多直流馈入受端系统运行的电压较高时，需要保证动作电压的门槛值设置的较低；对配置区域内部的可切负荷总量进行有效确定，在确定的时候，通常是根据区域的总体负荷水平和结构进行的；对低压减载措施配置的安装范围和节点电压进行控制，这样对于多直流馈入受端的切负荷量起到一定的保障作用[7]。

通过实行低压减载措施的配置工作，能够在很大程度上提升暂态电压的稳定性，为保证电网良好、稳定、安全的运行发挥积极作用。

5 结 语

电力系统电压稳定问题日益成为制约电网安全的主要问题。大容量直流输电受端交流故障导致直流换相失败需要大量动态无功来支撑交流电压恢复和直流功率恢复，交流故障过程中负荷中心大量电动机负荷也需要吸收大量无功功率。针对多直流馈入受端电网，准确把握电网电压的稳定性具有一定的难度，需要按照一定的标准和依据对其进行控制和判断，这样有效构建了防范电压稳定的安全防线，为经济发展提供充足可靠的电力资源做好准备工作。

参考文献：

[1] 邵瑶，汤涌，郭小江，等.多直流馈入华东受端电网暂态电压稳定性分析 [J].电网技术，2011，35（12）：50-55.

[2] 刘晓明，慈文斌，刘玉田.直流控制方式对受端电网电压稳定性影响[J].

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[3] 张东辉.多直流集中馈入受端广东电网发展的思考[J].广东电力，2015

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[4] 阮思烨，李国杰.多馈入电压源直流对配电网稳定性的影响分析[J].电 力建设，2012，33（1）：85-90.

[5] 胡艳梅，吴俊勇，李芳，等.±800 kV哈郑特高压直流控制方式对河南电 网电压稳定性影响研究[J].电力系统保护与控制，2013（21）：147-153.

[6] 周勤勇，杨冬，刘玉田，等.多直流馈入电网限制短路电流方案多目标优 化[J].电力系统自动化，2015（3）：140-145.

[7] 饶宏，张东辉，赵晓斌，等.特高压直流输电的实践和分析[J].高电压技

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