直流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方面的影響研究

王月強(qiáng)（國網(wǎng)浙江玉環(huán)市供電公司，浙江 玉環(huán) 317600）

直流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方面的影響研究

王月強(qiáng)（國網(wǎng)浙江玉環(huán)市供電公司，浙江 玉環(huán) 317600）

隨著科技的不斷進(jìn)步，直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障而對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成影響的現(xiàn)象已經(jīng)越來越常見，尤其是直流系統(tǒng)中出現(xiàn)的換相失敗便是在電網(wǎng)運(yùn)行中普遍存在的一種問題。本文針對(duì)直流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方面的影響作出研究，并從規(guī)劃建設(shè)、技術(shù)應(yīng)用以及運(yùn)行控制方面對(duì)改善直流系統(tǒng)故障提出相關(guān)的建議與改良措施，以期直流系統(tǒng)可以長足健康穩(wěn)定的發(fā)展。

直流系統(tǒng)；規(guī)劃建設(shè)；技術(shù)應(yīng)用

高壓直流輸電系統(tǒng)因其具有的快速運(yùn)行屬性，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電力的互相聯(lián)動(dòng)，還可以保證互聯(lián)電網(wǎng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，在當(dāng)前的全國電網(wǎng)中，大部分區(qū)域都實(shí)現(xiàn)了直流電網(wǎng)，并且因其輸送功率大、功率調(diào)節(jié)性好的優(yōu)點(diǎn)被人們廣泛使用在生活之中。但是在直流系統(tǒng)的發(fā)展過程中，仍然存在著諸多問題，尤其在其發(fā)生故障時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生諸多影響，應(yīng)該引起人們的廣泛重視。

1 直流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方面的影響

目前國內(nèi)外對(duì)于直交流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響已經(jīng)做出一些分析研究。相關(guān)文獻(xiàn)中已經(jīng)指出，高壓直流輸電換相失敗會(huì)對(duì)交流線路的保護(hù)造成影響，而在對(duì)直流輸電系統(tǒng)中的靜態(tài)影響特征進(jìn)行仿真分析時(shí)，對(duì)常見的故障時(shí)暫態(tài)響應(yīng)特性也有了重大的發(fā)現(xiàn)。其中，換相失敗是電網(wǎng)的一種異常運(yùn)行狀態(tài)，尤其容易在手段交流系統(tǒng)較為薄弱的時(shí)候發(fā)生。換相失敗后會(huì)造成直流側(cè)的暫時(shí)性短路以及降低交流系統(tǒng)電壓的情況發(fā)生。對(duì)于其發(fā)生的原因，可以青藏直流系統(tǒng)為例進(jìn)行解釋，一方面原因是因?yàn)榻涣飨到y(tǒng)受到了擾動(dòng)，另一方面原因可能誤觸發(fā)了系統(tǒng)開關(guān)。由于青藏的電網(wǎng)交流系統(tǒng)與其他地區(qū)相比較為薄弱，以此極容易導(dǎo)致?lián)Q相失敗情況的發(fā)生，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重影響供電的可靠性[1]。

2 改善直流系統(tǒng)故障的建議與措施

2.1 從規(guī)劃建設(shè)方面改善直流系統(tǒng)故障

直流系統(tǒng)因其直流的特征，而在運(yùn)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(tǒng)，同時(shí)直流系統(tǒng)還具備不增加短路容量等優(yōu)點(diǎn)，使其進(jìn)行遠(yuǎn)距離大容量的供電成為一種可能。以上海為例，出去規(guī)劃中的直流系統(tǒng)，當(dāng)前在上海已經(jīng)有4回直流系統(tǒng)在上海運(yùn)行，被稱為世界上直流落點(diǎn)最為密集的城市電網(wǎng)。根據(jù)以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，雖然直流系統(tǒng)有著種種優(yōu)點(diǎn)，但也是因?yàn)槠渲绷鞯妮旊娦问綐O容易造成交流線路發(fā)生故障，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成多回直流換相的集體失敗，造成重大影響。目前，針對(duì)于怎樣有效減小直流中產(chǎn)生的故障的方式方法還有待于研究，同時(shí)應(yīng)該對(duì)于交流電網(wǎng)與換流站的接入點(diǎn)進(jìn)行合理布局，減小直流系統(tǒng)之間的影響，另外還應(yīng)該收到交流電網(wǎng)的堅(jiān)韌度進(jìn)行一定程度的提高，盡量保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于設(shè)備，應(yīng)該對(duì)其強(qiáng)化安全的管理措施，應(yīng)該全方位地為異常的設(shè)備進(jìn)行收集整理，進(jìn)而分析討論，搞清楚異常出現(xiàn)的原因，盡早的找到解決辦法，保證電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際要求[2]。

2.2 從技術(shù)應(yīng)用方面改善直流系統(tǒng)故障

電網(wǎng)發(fā)展的重要部分在于對(duì)于技術(shù)的高效運(yùn)用，從創(chuàng)新的角度看，發(fā)展新型技術(shù)可以在一定程度上減小故障的發(fā)生，例如新型的直流輸電技術(shù)和應(yīng)用STATCOM等先進(jìn)的補(bǔ)償裝置。采用輕型直流輸電系統(tǒng)可以省去換流變壓器和整個(gè)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(duì)其進(jìn)行關(guān)斷，因而換相失敗的可能被剔除了，而且其對(duì)手段系統(tǒng)的容量基本處于無要求狀態(tài)，對(duì)于向孤立的小系統(tǒng)供電尤為合適，同時(shí)也適用于城市配電系統(tǒng)，但是其高成本的經(jīng)濟(jì)代價(jià)在一定程度上減少了其競爭實(shí)力。另外，使用的精制同步并聯(lián)補(bǔ)償器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，又可支撐動(dòng)態(tài)電壓的運(yùn)行，部分程度可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，減少虛擬功率的震蕩，同時(shí)又可對(duì)同步諧振進(jìn)行抑制。兼職同步并聯(lián)補(bǔ)償器適用的場合比較有限，對(duì)占地面積要求較高，并且要求動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度適中，例如風(fēng)電和太陽能發(fā)電集中的地方。對(duì)于上海這樣的城市，靜止同步并聯(lián)補(bǔ)償器的應(yīng)用范圍還是極其廣泛的。

2.3 從運(yùn)行控制方面改善直流系統(tǒng)故障

目前對(duì)于安全穩(wěn)定系統(tǒng)的控制策略應(yīng)該由調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面的調(diào)節(jié)，對(duì)于直流的各種工作狀況應(yīng)該給與靈活的考量，向整流站切機(jī)發(fā)出指令時(shí)，應(yīng)該同時(shí)兼顧直流閉鎖的情況和功率損失的實(shí)際情況，同時(shí)要考慮到直流功率的異?；亟禒顩r。對(duì)于在現(xiàn)場的工作人員，應(yīng)該樹立其密切監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行情況的意識(shí)，并不斷監(jiān)控外部環(huán)境，對(duì)可能出現(xiàn)的會(huì)影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行的惡劣天氣等情況，應(yīng)該及時(shí)作出反應(yīng)，以避免對(duì)直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。在當(dāng)今社會(huì)，直流系統(tǒng)出現(xiàn)故障已經(jīng)變成了一種普遍現(xiàn)象，對(duì)于交直流系統(tǒng)的二次設(shè)備進(jìn)行合理配置將有助于解決故障問題，可以讓交流器與設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)作時(shí)間相一致，達(dá)到默契配合，而且還應(yīng)該讓系留系統(tǒng)的啟動(dòng)與閉鎖時(shí)間相適應(yīng)，不僅能保護(hù)直流系統(tǒng)，并且可以在一定程度上增強(qiáng)其抗擾動(dòng)能力，將直流雙級(jí)的時(shí)間錯(cuò)開，有序地進(jìn)行工作。對(duì)于交直流混合運(yùn)行的系統(tǒng)，應(yīng)該保證其穩(wěn)定性。盡管直流系統(tǒng)的故障還未得到有力解決，但是相關(guān)研究人員，應(yīng)該防患于未然，在故障未發(fā)生之前，研究出與換流站直流連接的保護(hù)和防范措施，在最大程度上減少事故的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，我國電網(wǎng)在運(yùn)行過程中受到直流系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的影響較大，我們應(yīng)該加大對(duì)直流和弱交流聯(lián)網(wǎng)的電力系統(tǒng)的特性進(jìn)行細(xì)致研究的力度，全面分析影響直流安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素，保證充分發(fā)揮直流系統(tǒng)的作用。相關(guān)企業(yè)部門應(yīng)該加大直流系統(tǒng)故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行方面的影響研究，以期保證我國的電網(wǎng)能夠得以長遠(yuǎn)的發(fā)展。

[1]謝毅思.復(fù)雜大電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)換相失敗時(shí)空特性研究[D].華南理工大學(xué),2015.

[2]嚴(yán)國勝.變電站直流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及故障分析[D].華北電力大學(xué),2014.