±1101kV特高压直流接入系统控制策略优化

曾波

摘要：电能在实际生活中的應用极为广泛，我国是世界上人口最多的国家，人们对于电力资源的需求极为巨大，但是由于资源分布不均，部分地区存在电力资源短缺的问题。为了更好的解决该问题，近些年来，我国建设了大量的特高压直流输电系统，这些系统有效的解决了供电不足的问题，但是其在实际应用过程中也存在一定的问题。该文将结合±1101kV特高压直流接入系统控制策略的优化进行分析，以求更好的满足广大居民的用电需求。

关键词：±1101kV：特高压直流；接入系统；控制策略；优化

中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：2095—6487（2018）02—0056—02

0引言

为了更好的满足未来更大容量，更远距离的输电需求，解决我国能源分布不均的问题就有必要进一步对特高压直流输电系统中存在的问题进行分析，以提升输电质量和输电效果。

1 ±1101kV特高压直流接入系统的动态等值

文章以某特高压直流接入系统作为研究对象，该工程等值网保留沿线福建节点和主要交流线路，其包含有20个保留节点和约40条保留线路，发电机组33台，其中保留机组约为22台，等值机组约为11台。在对系统进行分析时，简化后系统的潮流与原电网潮流、整体电压水平、主要交流线路等基本上保持一致。从系统稳定的角度进行分析，简化网中的保留部分的动态特性需要与原始网络保持一致。在对简化后的电网系统进行规划时，工作人员借助三相故障对等值网和原网的动态性能进行了简单的比较，最终发现等值系统故障后的动态行为与原网基本上是一致的。

2 ±1101kV斗寺高压直流接入系统电磁暂态建模

2.1直流输电系统

结合动态等值系统中的简化交流系统进行分析，该直流输电系统主要包含有详细的换流阀、换流变压器、直流线路及交直流滤波器等，直流保护按照当前已经投运的直流输电系统规模进行建设，直流计入系统主要控制环节中除了需要考虑直流电流、电压关断角调节器和低压限流等环节以外，其还增加了在交直流故障过程中具有重要作用的一些辅助控制环节，比如说，整流站增加了最小触发角限制，逆变站增加了逆变站关断角限制和换相失败预测环节等。

2.2交流系统

等值系统中的发电机均采用详细模型，励磁调节器、调速器和电力系统稳定器模型参数与机电暂态程序一致，交流符合有恒阻抗、恒电流和恒功率负荷组成，按照程序提供的个部分比例建立输电线路模型采用贝杰龙分布参数模型。

3 ±1101kV特高压直流接入系统仿真研究

对±1101kV特高压直流在交直流系统故障时的动态性能和交直流系统的相互影响进行了研究，其主要包含有：受端交流系统故障、送端交流系统故障、直流故障、直流调制等。

3.1受端交流系统故障

一般来说，在直流输电系统中，受端交流故障容易导致直流逆变器发生换相失败。在±1101kV直流输送功率超过1000MW时，换相失败对交直流系统的影响更大，因此，在对其接入系统控制策略进行优化时，首先需要掌握±1101kV直流输电系统受端交流故障直流的恢复特性及其对交直流系统的影响。

通常其故障时序为，受端交流线发生单相或三相接地故障时，100 ms后跳开故障相，计算中±1101kV直流输电系统整流侧采用定功率进行控制，逆变侧则采用预测性关断角进行控制，当直流输送功率为10450 Mw的时候，交流系统送端和手段短路电流如果按照63 KA进行考虑，送端系统有效短路比为7.4，受端系统有效短路比为4.9。

3.2送端交流系统故障

在送端交流发生故障之后，换流母线电压跌落可能会导致直流电压下降，如果送端换流站出口交流线发生三相故障，将可能会导致故障期间的直流输送功率下降至0附近。

在发生该故障之后，可以尝试启动整流站触发角限制功能，将整流站触发角限制在25。左右，交流故障清楚之后，直流系统开始恢复功率，由于整流站触发角比较小，直流电流的功率恢复速度也比较快。由于±1101kV特高压直流工程的换相电抗大，随着电流直流的快速上升，换相角也将会大幅度的增加，针对这种情况也需要多加注意。

3.3直流系统故障

直流系统故障也是±1101kV特高压直流接入系统中的常见故障，由于直流输电工程的输送距离加长，使得两极线路之间的耦合更强，其对暂态过程直流电流的抑制能力减弱，在交直流系统扰动的情况下，直流电流容易发生过冲，而且由于±1101kV换流变压器漏抗大幅度增加，引起逆变其换相角大幅度增加，关断角减少，导致换相失败发生的概率增大。针对这种故障，可以尝试安装自动化保护装置，及时的对其进行预防，在设备出现异常时就及时的发生警报，做好故障防治工作。

在特高压输电系统工作过程中，由于系统的容量比较大，输电线路相互交叉和跨越，因此系统的稳定性相对来说也比较差，在设备运行过程中很容易出现交流线路跳闸以及多回直流线路同时闭锁等故障。这些故障的出现对于电网的安全稳定运行产生了较大的影响，很容易造成系统罢工，不利于相关工作的有效开展。

同时，在特高压线路出现直流系统故障之后，很可能会因此引起保护和开关拒动的故障，这些故障也会对系统的其他部位造成影响，如其使得多回直流闭锁或者是持续性的换相失败。此外，这种故障出现之后，功率在恢复过程由于动态无功需求等因素的影响，电网的负荷可能也不是十分的稳定，这样很容易出现大面积的停电，给人们的正常生活造成影响。

3.4直流调制功能中的无功调制

无功调制的主要功能就是用于换流站交流系统电压异常波动控制。当交流系统电压出现异常波动时，将换流母线电压作为输入，从中提取电压震荡信号，经过超前滞后环节的相位补偿后通过比例和限幅环节，输出需要调制的关断角，做好相关的控制工作，吸收无功功率，控制电压波动，做好系统优化工作。

5结束语

总之，在±1101kV特高压直流接入系统中，由于输电距离远，容量大，经常会出现各种各样的故障，针对这些故障，如果不能结合实际情况，及时的进行修复，不仅会造成资源能耗的浪费，同时，其还可能会引发安全事故。文章结合特高压直流接入系统几种常见的故障，分析了做好这些故障的方法和策略，希望能够更好的提升设备运行效率，促进相关工作的开展。