电气工程

2015年特高压规划电网华北和华东地区多馈入直流输电系统的换相失败分析

邵瑶，汤涌，郭小江，等

摘要：目的：根据“三华”特高压交直流同步电网规划，预计到2015年，将有10条直流输电线路落点华东电网，5条直流线路落点华北电网，届时，华东、华北电网将成为含有“多馈入直流输电系统”的受端电网。在多馈入直流输电系统中，由于各直流逆变站间电气距离较近，交直流系统间相互作用复杂，直流系统或受端交流系统发生故障，可能引发多回直流同时或相继换相失败；受端系统强度较弱或交流系统故障较严重时，多回直流的连续换相失败可能导致直流功率传输的中断，最终威胁到整个系统的安全稳定运行。因此，基于 2015年“三华”特高压规划电网的丰大运行方式，对华北、华东地区多馈入直流输电系统换相失败问题进行深入研究。方法：采用中国电力科学研究院开发的机电暂态仿真软件PSD-BPA（power system department-bonneville power administration）为仿真工具。直流系统采用整流侧恒电流控制、逆变侧恒熄弧角控制、含直流电压与直流电流测量环节、低压限流环节与触发控制环节的直流准稳态模型。根据工程计算经验，采取如下换相失败判断标准：逆变端换流母线电压变化率超过0.3 pu/s，且电压低于0.8 pu，则判断发生换相失败；逆变端换流母线电压低于0.6 pu，则判断发生换相失败；逆变站发生换相失败后，逆变端换流母线电压恢复到0.75 pu及以上，直流系统恢复换相。分别对直流系统单/双极闭锁故障、重要交流通道故障和受端系统重要线路故障对华北、华东地区多馈入直流输电系统换相失败的影响进行仿真分析，并对静止无功补偿器（static var compensator，SVC）用于抑制华东地区多馈入直流输电系统换相失败的作用进行研究。结果：华北地区任一直流发生单/双极闭锁故障时，均不会引起其他直流同时换相失败。华北地区蒙古—天津、宝清—唐山和呼盟—德州直流逆变站换流母线附近三永故障，不会导致其他直流同时换相失败。宁东—青岛、彬长—临沂直流逆变站换流母线附近三永故障，会引起这2回直流同时换相失败，但换相失败持续时间很短，故障清除后直流系统能快速恢复正常运行，系统能在不采取任何措施下保持稳定。华东地区任一直流发生单/双极闭锁故障时，均不会引起其他直流同时换相失败。华东地区1000 kV特高压交流通道三永故障，会导致馈入上海和江苏地区的所有直流、浙江地区的大部分直流同时换相失败；华东地区500 kV交流通道三永故障，会导致馈入上海、江苏和浙江地区的部分直流同时换相失败；馈入上海和江苏地区的任一直流逆变站换流母线附近线路三永故障，均会导致上海和江苏地区的其他直流换相失败，部分线路故障会导致浙江地区的直流换相失败，但这些换相失败持续时间均较短，直流可在故障清除后恢复换相，系统能在不采取任何措施下维持稳定运行。馈入浙江地区的任一直流逆变站换流母线附近线路三永故障，均不会引起上海和江苏地区的直流发生换相失败。在华东地区采用合适的SVC补偿方案，可明显改善故障期间及故障后华东地区多回直流输电系统的恢复特性，提高直流电压、直流电流和直流功率的恢复速度，有效抑制华东地区直流输电系统换相失败的发生。结论：研究结果表明，华北、华东地区任一直流发生单/双极闭锁故障时，均不会引起其他直流发生换相失败；华北地区大部分直流逆变站换流母线附近三永故障，不会导致其他直流换相失败；华东地区重要交流通道和逆变站换流母线附近三永故障会导致多回直流同时发生换相失败，但这些换相失败持续时间较短，直流系统能快速恢复正常运行，系统能在不采取任何措施下保持稳定；采用SVC进行无功补偿，可有效抑制华东地区直流输电系统换相失败的发生。

来源出版物：电网技术, 2011, 35(10): 9-15

入选年份：2016

1000 kV特高压输电系统输电能力研究

曾庆禹

摘要：目的：大型可再生能源发电基地的开发推动特高压输电技术和特高压输电网络规划的研究，推动特高压输电工程的建设。特高压输电能力指的是，在保持电力系统稳定运行情况下，一定距离的输电线路能达到的最大输送功率的能力。输电距离和稳定输送的最大功率是输电能力的基本要素。特高压输电能力研究是选择特高压交流远距离输电模式和发展特高压输电网络的主要基础。方法：建立了1000 kV特高压输电系统功率传输模型，模型所示：Xr＝Xg+Xtl；Xg为发电机组等效电抗；Xtl为发电机组升压变压器电抗；Xf1和Xf2分别为1000 kV升压和降压变压器阻抗；Xl、Bl分别为1000 kV线路电抗和电纳。Bh为1000 kV线路高压并联电抗器电纳；Xd为500 kV受端电网等效系统阻抗。根据所建立的模型，分析了影响1000 kV输电系统输电能力的各种因素。为线路传输功率与高压并联电抗补偿度Bc和输电距离的关系。Pc为自然功率 4300 MW。所示为网间联络线传输功率与500 kV电网容量和两网间联络线长度的关系。研究了1000 kV更远距离输电系统保持稳定的输电能力技术和提高输电能力的优化技术。以案例讨论了不同的更远距离的1000 kV特高压输电能力。结果：应用中间开关站优化配置，静止无功补偿优化控制，线路串联电容补偿优化配置和发电机高压侧电压优化调节等先进成熟的技术，1000 kV特高压输电系统，1500 km及以上距离，具有输送自然功率（波阻抗功率）4300 MW及以上的能力。结论：在中国，特高压交流（UHVAC）和特高压直流（UHDC）输电工程都己投入商业运行。根据己投入运行的两类输电模式的成本估算，1000 kV特高压交流更远距离输电系统的工程建设成本、年运行成本和寿命周期成本都明显低于高压直流和特高压直流输电系统。

来源出版物：电网技术, 2012, 36(2): 1-6

入选年份：2016