直流系统故障对电网运行方面的影响研究

高压直流输电系统因其具有的快速运行属性, 不仅能够实现电力的互相联动, 还可以保证互联电网在运行过程中的稳定性, 在当前的全国电网中, 大部分区域都实现了直流电网, 并且因其输送功率大、功率调节性好的优点被人们广泛使用在生活之中。但是在直流系统的发展过程中, 仍然存在着诸多问题, 尤其在其发生故障时会对电网运行产生诸多影响, 应该引起人们的广泛重视。

1 直流系统故障对电网运行方面的影响

目前国内外对于直交流系统故障对电网运行的影响已经做出一些分析研究。相关文献中已经指出, 高压直流输电换相失败会对交流线路的保护造成影响, 而在对直流输电系统中的静态影响特征进行仿真分析时, 对常见的故障时暂态响应特性也有了重大的发现。其中, 换相失败是电网的一种异常运行状态, 尤其容易在手段交流系统较为薄弱的时候发生。换相失败后会造成直流侧的暂时性短路以及降低交流系统电压的情况发生。对于其发生的原因, 可以青藏直流系统为例进行解释, 一方面原因是因为交流系统受到了扰动, 另一方面原因可能误触发了系统开关。由于青藏的电网交流系统与其他地区相比较为薄弱, 以此极容易导致换相失败情况的发生, 进而会严重影响供电的可靠性[1]。

2 改善直流系统故障的建议与措施

2.1 从规划建设方面改善直流系统故障

直流系统因其直流的特征, 而在运行过程中的输电损耗量较小, 但是其送电能力却超过其他输电系统, 同时直流系统还具备不增加短路容量等优点, 使其进行远距离大容量的供电成为一种可能。以上海为例, 出去规划中的直流系统, 当前在上海已经有4回直流系统在上海运行, 被称为世界上直流落点最为密集的城市电网。根据以往的运行经验来看, 虽然直流系统有着种种优点, 但也是因为其直流的输电形式极容易造成交流线路发生故障, 严重时可能会造成多回直流换相的集体失败, 造成重大影响。目前, 针对于怎样有效减小直流中产生的故障的方式方法还有待于研究, 同时应该对于交流电网与换流站的接入点进行合理布局, 减小直流系统之间的影响, 另外还应该收到交流电网的坚韧度进行一定程度的提高, 尽量保证电网的稳定运行。对于设备, 应该对其强化安全的管理措施, 应该全方位地为异常的设备进行收集整理, 进而分析讨论, 搞清楚异常出现的原因, 尽早的找到解决办法, 保证电网运行的实际要求[2]。

2.2 从技术应用方面改善直流系统故障

电网发展的重要部分在于对于技术的高效运用, 从创新的角度看, 发展新型技术可以在一定程度上减小故障的发生, 例如新型的直流输电技术和应用STATCOM等先进的补偿装置。采用轻型直流输电系统可以省去换流变压器和整个换流站的搬迁, 使得中型的直流输电工程颇有竞争力, 由于目前电力电子器件的智能化, 可以对其进行关断, 因而换相失败的可能被剔除了, 而且其对手段系统的容量基本处于无要求状态, 对于向孤立的小系统供电尤为合适, 同时也适用于城市配电系统, 但是其高成本的经济代价在一定程度上减少了其竞争实力。另外, 使用的精制同步并联补偿器可以实现对系统的动态无功补偿, 又可支撑动态电压的运行, 部分程度可以提高系统的稳定性能, 减少虚拟功率的震荡, 同时又可对同步谐振进行抑制。兼职同步并联补偿器适用的场合比较有限, 对占地面积要求较高, 并且要求动态响应速度适中, 例如风电和太阳能发电集中的地方。对于上海这样的城市, 静止同步并联补偿器的应用范围还是极其广泛的。

2.3 从运行控制方面改善直流系统故障

目前对于安全稳定系统的控制策略应该由调度机构进行全面的调节, 对于直流的各种工作状况应该给与灵活的考量, 向整流站切机发出指令时, 应该同时兼顾直流闭锁的情况和功率损失的实际情况, 同时要考虑到直流功率的异常回降状况。对于在现场的工作人员, 应该树立其密切监视系统运行情况的意识, 并不断监控外部环境, 对可能出现的会影响直流系统正常运行的恶劣天气等情况, 应该及时作出反应, 以避免对直流系统的正常运行造成影响。在当今社会, 直流系统出现故障已经变成了一种普遍现象, 对于交直流系统的二次设备进行合理配置将有助于解决故障问题, 可以让交流器与设备运行的动作时间相一致, 达到默契配合, 而且还应该让系留系统的启动与闭锁时间相适应, 不仅能保护直流系统, 并且可以在一定程度上增强其抗扰动能力, 将直流双级的时间错开, 有序地进行工作。对于交直流混合运行的系统, 应该保证其稳定性。尽管直流系统的故障还未得到有力解决, 但是相关研究人员, 应该防患于未然, 在故障未发生之前, 研究出与换流站直流连接的保护和防范措施, 在最大程度上减少事故的发生。

3 结语

综上所述, 我国电网在运行过程中受到直流系统能否正常运行的影响较大, 我们应该加大对直流和弱交流联网的电力系统的特性进行细致研究的力度, 全面分析影响直流安全稳定运行的影响因素, 保证充分发挥直流系统的作用。相关企业部门应该加大直流系统故障对电网运行方面的影响研究, 以期保证我国的电网能够得以长远的发展。

摘要：随着科技的不断进步, 直流系统出现故障而对电网运行造成影响的现象已经越来越常见, 尤其是直流系统中出现的换相失败便是在电网运行中普遍存在的一种问题。本文针对直流系统故障对电网运行方面的影响作出研究, 并从规划建设、技术应用以及运行控制方面对改善直流系统故障提出相关的建议与改良措施, 以期直流系统可以长足健康稳定的发展。

关键词：直流系统,规划建设,技术应用

参考文献

[1] 谢毅思.复杂大电网直流输电系统换相失败时空特性研究[D].华南理工大学, 2015.

[2] 严国胜.变电站直流系统的设计及故障分析[D].华北电力大学, 2014.