±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)控制策略優(yōu)化

曾波

摘要：電能在實際生活中的應(yīng)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(qū)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(shè)了大量的特高壓直流輸電系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有效的解決了供電不足的問題，但是其在實際應(yīng)用過程中也存在一定的問題。該文將結(jié)合±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)控制策略的優(yōu)化進(jìn)行分析，以求更好的滿足廣大居民的用電需求。

關(guān)鍵詞：±1101kV：特高壓直流；接入系統(tǒng)；控制策略；優(yōu)化

中圖分類號：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)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(yuǎn)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(jìn)一步對特高壓直流輸電系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行分析，以提升輸電質(zhì)量和輸電效果。

1 ±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)的動態(tài)等值

文章以某特高壓直流接入系統(tǒng)作為研究對象，該工程等值網(wǎng)保留沿線福建節(jié)點和主要交流線路，其包含有20個保留節(jié)點和約40條保留線路，發(fā)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(tǒng)進(jìn)行分析時，簡化后系統(tǒng)的潮流與原電網(wǎng)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(tǒng)穩(wěn)定的角度進(jìn)行分析，簡化網(wǎng)中的保留部分的動態(tài)特性需要與原始網(wǎng)絡(luò)保持一致。在對簡化后的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃時，工作人員借助三相故障對等值網(wǎng)和原網(wǎng)的動態(tài)性能進(jìn)行了簡單的比較，最終發(fā)現(xiàn)等值系統(tǒng)故障后的動態(tài)行為與原網(wǎng)基本上是一致的。

2 ±1101kV斗寺高壓直流接入系統(tǒng)電磁暫態(tài)建模

2.1直流輸電系統(tǒng)

結(jié)合動態(tài)等值系統(tǒng)中的簡化交流系統(tǒng)進(jìn)行分析，該直流輸電系統(tǒng)主要包含有詳細(xì)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(dāng)前已經(jīng)投運的直流輸電系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行建設(shè)，直流計入系統(tǒng)主要控制環(huán)節(jié)中除了需要考慮直流電流、電壓關(guān)斷角調(diào)節(jié)器和低壓限流等環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，比如說，整流站增加了最小觸發(fā)角限制，逆變站增加了逆變站關(guān)斷角限制和換相失敗預(yù)測環(huán)節(jié)等。

2.2交流系統(tǒng)

等值系統(tǒng)中的發(fā)電機均采用詳細(xì)模型，勵磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型參數(shù)與機電暫態(tài)程序一致，交流符合有恒阻抗、恒電流和恒功率負(fù)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(shù)模型。

3 ±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)仿真研究

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

3.1受端交流系統(tǒng)故障

一般來說，在直流輸電系統(tǒng)中，受端交流故障容易導(dǎo)致直流逆變器發(fā)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(tǒng)的影響更大，因此，在對其接入系統(tǒng)控制策略進(jìn)行優(yōu)化時，首先需要掌握±1101kV直流輸電系統(tǒng)受端交流故障直流的恢復(fù)特性及其對交直流系統(tǒng)的影響。

通常其故障時序為，受端交流線發(fā)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(tǒng)整流側(cè)采用定功率進(jìn)行控制，逆變側(cè)則采用預(yù)測性關(guān)斷角進(jìn)行控制，當(dāng)直流輸送功率為10450 Mw的時候，交流系統(tǒng)送端和手段短路電流如果按照63 KA進(jìn)行考慮，送端系統(tǒng)有效短路比為7.4，受端系統(tǒng)有效短路比為4.9。

3.2送端交流系統(tǒng)故障

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

在發(fā)生該故障之后，可以嘗試啟動整流站觸發(fā)角限制功能，將整流站觸發(fā)角限制在25。左右，交流故障清楚之后，直流系統(tǒng)開始恢復(fù)功率，由于整流站觸發(fā)角比較小，直流電流的功率恢復(fù)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(tǒng)故障

直流系統(tǒng)故障也是±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)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(tài)過程直流電流的抑制能力減弱，在交直流系統(tǒng)擾動的情況下，直流電流容易發(fā)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(guān)斷角減少，導(dǎo)致?lián)Q相失敗發(fā)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(jìn)行預(yù)防，在設(shè)備出現(xiàn)異常時就及時的發(fā)生警報，做好故障防治工作。

在特高壓輸電系統(tǒng)工作過程中，由于系統(tǒng)的容量比較大，輸電線路相互交叉和跨越，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對來說也比較差，在設(shè)備運行過程中很容易出現(xiàn)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(xiàn)對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生了較大的影響，很容易造成系統(tǒng)罷工，不利于相關(guān)工作的有效開展。

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

3.4直流調(diào)制功能中的無功調(diào)制

無功調(diào)制的主要功能就是用于換流站交流系統(tǒng)電壓異常波動控制。當(dāng)交流系統(tǒng)電壓出現(xiàn)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(jīng)過超前滯后環(huán)節(jié)的相位補償后通過比例和限幅環(huán)節(jié)，輸出需要調(diào)制的關(guān)斷角，做好相關(guān)的控制工作，吸收無功功率，控制電壓波動，做好系統(tǒng)優(yōu)化工作。

5結(jié)束語

總之，在±1101kV特高壓直流接入系統(tǒng)中，由于輸電距離遠(yuǎn)，容量大，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的故障，針對這些故障，如果不能結(jié)合實際情況，及時的進(jìn)行修復(fù)，不僅會造成資源能耗的浪費，同時，其還可能會引發(fā)安全事故。文章結(jié)合特高壓直流接入系統(tǒng)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(shè)備運行效率，促進(jìn)相關(guān)工作的開展。