電氣工程

2015年特高壓規劃電網華北和華東地區多饋入直流輸電系統的換相失敗分析

邵瑤，湯涌，郭小江，等

摘要：目的：根據“三華”特高壓交直流同步電網規劃，預計到2015年，將有10條直流輸電線路落點華東電網，5條直流線路落點華北電網，屆時，華東、華北電網將成為含有“多饋入直流輸電系統”的受端電網。在多饋入直流輸電系統中，由于各直流逆變站間電氣距離較近，交直流系統間相互作用復雜，直流系統或受端交流系統發生故障，可能引發多回直流同時或相繼換相失??；受端系統強度較弱或交流系統故障較嚴重時，多回直流的連續換相失敗可能導致直流功率傳輸的中斷，最終威脅到整個系統的安全穩定運行。因此，基于 2015年“三華”特高壓規劃電網的豐大運行方式，對華北、華東地區多饋入直流輸電系統換相失敗問題進行深入研究。方法：采用中國電力科學研究院開發的機電暫態仿真軟件PSD-BPA（power system department-bonneville power administration）為仿真工具。直流系統采用整流側恒電流控制、逆變側恒熄弧角控制、含直流電壓與直流電流測量環節、低壓限流環節與觸發控制環節的直流準穩態模型。根據工程計算經驗，采取如下換相失敗判斷標準：逆變端換流母線電壓變化率超過0.3 pu/s，且電壓低于0.8 pu，則判斷發生換相失??；逆變端換流母線電壓低于0.6 pu，則判斷發生換相失??；逆變站發生換相失敗后，逆變端換流母線電壓恢復到0.75 pu及以上，直流系統恢復換相。分別對直流系統單/雙極閉鎖故障、重要交流通道故障和受端系統重要線路故障對華北、華東地區多饋入直流輸電系統換相失敗的影響進行仿真分析，并對靜止無功補償器（static var compensator，SVC）用于抑制華東地區多饋入直流輸電系統換相失敗的作用進行研究。結果：華北地區任一直流發生單/雙極閉鎖故障時，均不會引起其他直流同時換相失敗。華北地區蒙古—天津、寶清—唐山和呼盟—德州直流逆變站換流母線附近三永故障，不會導致其他直流同時換相失敗。寧東—青島、彬長—臨沂直流逆變站換流母線附近三永故障，會引起這2回直流同時換相失敗，但換相失敗持續時間很短，故障清除后直流系統能快速恢復正常運行，系統能在不采取任何措施下保持穩定。華東地區任一直流發生單/雙極閉鎖故障時，均不會引起其他直流同時換相失敗。華東地區1000 kV特高壓交流通道三永故障，會導致饋入上海和江蘇地區的所有直流、浙江地區的大部分直流同時換相失??；華東地區500 kV交流通道三永故障，會導致饋入上海、江蘇和浙江地區的部分直流同時換相失??；饋入上海和江蘇地區的任一直流逆變站換流母線附近線路三永故障，均會導致上海和江蘇地區的其他直流換相失敗，部分線路故障會導致浙江地區的直流換相失敗，但這些換相失敗持續時間均較短，直流可在故障清除后恢復換相，系統能在不采取任何措施下維持穩定運行。饋入浙江地區的任一直流逆變站換流母線附近線路三永故障，均不會引起上海和江蘇地區的直流發生換相失敗。在華東地區采用合適的SVC補償方案，可明顯改善故障期間及故障后華東地區多回直流輸電系統的恢復特性，提高直流電壓、直流電流和直流功率的恢復速度，有效抑制華東地區直流輸電系統換相失敗的發生。結論：研究結果表明，華北、華東地區任一直流發生單/雙極閉鎖故障時，均不會引起其他直流發生換相失敗；華北地區大部分直流逆變站換流母線附近三永故障，不會導致其他直流換相失??；華東地區重要交流通道和逆變站換流母線附近三永故障會導致多回直流同時發生換相失敗，但這些換相失敗持續時間較短，直流系統能快速恢復正常運行，系統能在不采取任何措施下保持穩定；采用SVC進行無功補償，可有效抑制華東地區直流輸電系統換相失敗的發生。

來源出版物：電網技術, 2011, 35(10): 9-15

入選年份：2016

1000 kV特高壓輸電系統輸電能力研究

曾慶禹

摘要：目的：大型可再生能源發電基地的開發推動特高壓輸電技術和特高壓輸電網絡規劃的研究，推動特高壓輸電工程的建設。特高壓輸電能力指的是，在保持電力系統穩定運行情況下，一定距離的輸電線路能達到的最大輸送功率的能力。輸電距離和穩定輸送的最大功率是輸電能力的基本要素。特高壓輸電能力研究是選擇特高壓交流遠距離輸電模式和發展特高壓輸電網絡的主要基礎。方法：建立了1000 kV特高壓輸電系統功率傳輸模型，模型所示：Xr＝Xg+Xtl；Xg為發電機組等效電抗；Xtl為發電機組升壓變壓器電抗；Xf1和Xf2分別為1000 kV升壓和降壓變壓器阻抗；Xl、Bl分別為1000 kV線路電抗和電納。Bh為1000 kV線路高壓并聯電抗器電納；Xd為500 kV受端電網等效系統阻抗。根據所建立的模型，分析了影響1000 kV輸電系統輸電能力的各種因素。為線路傳輸功率與高壓并聯電抗補償度Bc和輸電距離的關系。Pc為自然功率 4300 MW。所示為網間聯絡線傳輸功率與500 kV電網容量和兩網間聯絡線長度的關系。研究了1000 kV更遠距離輸電系統保持穩定的輸電能力技術和提高輸電能力的優化技術。以案例討論了不同的更遠距離的1000 kV特高壓輸電能力。結果：應用中間開關站優化配置，靜止無功補償優化控制，線路串聯電容補償優化配置和發電機高壓側電壓優化調節等先進成熟的技術，1000 kV特高壓輸電系統，1500 km及以上距離，具有輸送自然功率（波阻抗功率）4300 MW及以上的能力。結論：在中國，特高壓交流（UHVAC）和特高壓直流（UHDC）輸電工程都己投入商業運行。根據己投入運行的兩類輸電模式的成本估算，1000 kV特高壓交流更遠距離輸電系統的工程建設成本、年運行成本和壽命周期成本都明顯低于高壓直流和特高壓直流輸電系統。

來源出版物：電網技術, 2012, 36(2): 1-6

入選年份：2016