800KV特高壓直流保護(hù)優(yōu)化研究

孫松松 杜文琦 孫小飛

國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東濟(jì)南 250000

1 ±800kV特高壓直流輸電線路的優(yōu)勢

±800kV特高壓直流輸電線路與一般的輸電線路相比，其穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性都有一定程度的提升，憑借其輸送容量大、線路損耗低、傳輸距離長、覆蓋范圍廣的特征，在電力企業(yè)中受到了廣泛的應(yīng)用。一般情況下，±800kV特高壓直流工程經(jīng)濟(jì)輸電范圍在1400km到2500km，單位走廊輸電能力高，供電的效率有所提升。

2 提高特高壓直流輸電系統(tǒng)可靠性與保護(hù)的措施

2.1 降低元部件故障率

（1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和深入的系統(tǒng)研究。對于特高壓直流系統(tǒng)一次設(shè)備，應(yīng)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)考驗(yàn)有關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)風(fēng)速和抗震性，對于二次系統(tǒng)采用模塊化，分層分布式、開放式結(jié)構(gòu)，對控制保護(hù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及閥組控制層和站控層信息流進(jìn)行優(yōu)化，這是降低元部件故障率的前提。同時(shí)二次系統(tǒng)的平臺可采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，配置防火墻等有效的網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，采取有效的防病毒侵入和擴(kuò)散措施，硬件上采用高性能和低損耗的雙核CPU和數(shù)字信號處理器，軟件上優(yōu)化其時(shí)序。采用合理、安全的設(shè)備設(shè)計(jì)，進(jìn)行帶電試驗(yàn)。對于閥、變壓器等主要設(shè)備，要充分考慮電壓和電流2方面的要求，對模型產(chǎn)品進(jìn)行帶電試驗(yàn)，以進(jìn)行考核和改進(jìn)。做好監(jiān)造和試驗(yàn)工作，并密切注意現(xiàn)場安裝和試驗(yàn)工作[1]。

（2）合理的維修周期。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)由于一次設(shè)備和二次設(shè)備故障的原因，會發(fā)生單極停運(yùn)或雙極跳閘，這是影響能量可用率提高的重要原因，±800kV特高壓直流系統(tǒng)增加了較多的一次設(shè)備和二次設(shè)備，且對于設(shè)備的絕緣水平也提出了更高的要求，因此制定合理的故障維修措施既可降低故障率，還可延長元件正常工作的時(shí)間。

（3）成熟新技術(shù)的應(yīng)用。許多新技術(shù)的應(yīng)用都有利于降低元部件的故障率，從直流輸電的發(fā)展史來看，經(jīng)歷了汞弧閥時(shí)期和晶閘管換流時(shí)期，由于汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、逆弧故障率高，系統(tǒng)的可靠性較低；晶閘管換流閥不存在逆弧問題，且制造、試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)和檢修都比汞弧閥簡單而方便，晶閘管換流閥在直流工程中的應(yīng)用，有效地提高了直流輸電的運(yùn)行性能和可靠性。

2.2 在控制方面可采取的措施

（1）控制系統(tǒng)的雙重化?？刂葡到y(tǒng)的2套裝置都處在運(yùn)行狀態(tài)，互為備用，其中一套裝置為運(yùn)行狀態(tài)，另一套裝置為備用狀態(tài)，當(dāng)一套裝置出現(xiàn)故障時(shí)（變?yōu)樵囼?yàn)狀態(tài)），應(yīng)立即切換到另一裝置（運(yùn)行狀態(tài)），2套裝置之間既可自動切換，還能手動切換。

（2）控制參數(shù)的優(yōu)化?？刂葡到y(tǒng)大多數(shù)采用比例-積分調(diào)節(jié)器，比例和積分系數(shù)直接影響到系統(tǒng)的響應(yīng)性能，選擇最優(yōu)的比例和積分系數(shù)有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)。如單純從分層結(jié)構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)的分層越少，結(jié)構(gòu)越簡單，則系統(tǒng)的可靠性越高。

2.3 在保護(hù)方面可采取的措施

直流系統(tǒng)保護(hù)策略設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合直流控制。直流控制對直流系統(tǒng)暫態(tài)性能的影響具有決定作用，保護(hù)定值的確定應(yīng)考慮控制的影響，與直流控制參數(shù)協(xié)調(diào)配合。

（1）保護(hù)系統(tǒng)的雙重化或三重化。保護(hù)裝置的雙重化和多重化能夠減少保護(hù)誤動和拒動的概率。在滿足繼電保護(hù)4項(xiàng)基本原則的基礎(chǔ)上，直流系統(tǒng)保護(hù)的配置增加了以下原則：

①可控性。通過控制的方法減輕對設(shè)備的危害程度。

②集中性。每個獨(dú)立運(yùn)行的換流系統(tǒng)的所有保護(hù)集中放置在一套保護(hù)裝置中。雙極部分的保護(hù)也應(yīng)配置在每個極保護(hù)中，并有各自的測量回路。采用集中完全冗余配置。

③獨(dú)立性。每套冗余保護(hù)裝置的功能應(yīng)相同，硬件和電源應(yīng)完全分開、互相獨(dú)立。保護(hù)盡量不依賴于兩端換流站之間的通信；必須采取措施以避免一端換流器故障時(shí)引起另一端換流器的保護(hù)動作。

④全面性。所有可能的故障必須有2套以上

的冗余保護(hù)裝置可以防護(hù)。保護(hù)的區(qū)域要重疊，對于每種故障，要有一個范圍確定的快速保護(hù)作為主保護(hù)，一個范圍擴(kuò)大的慢速保護(hù)或降低靈敏度的保護(hù)作為后備保護(hù)。如果可能，主后備保護(hù)最好采用不同的原理。

（2）保護(hù)定值的精確性。電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)利用多個高速數(shù)字處理器并行計(jì)算從而達(dá)到實(shí)時(shí)仿真的目的，能為電力系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的、安全的環(huán)境仿真現(xiàn)實(shí)中可能的故障，而不損壞設(shè)備，是測試控制保護(hù)方案的理想工具。利用該仿真系統(tǒng)對外部控制保護(hù)設(shè)備的功能、性能進(jìn)行測試，可進(jìn)一步確定保護(hù)整定值，并對實(shí)際控制保護(hù)系統(tǒng)的測量、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行測試[2]。

2.4 直流控制保護(hù)系統(tǒng)對通信通道的要求

直流控制保護(hù)通信系統(tǒng)包括換流站與遠(yuǎn)方各調(diào)度中心的通信及換流站間的通信，換流站間的通信包括站控間的信息交換、極控間的信息交換、直流保護(hù)間的信息交換、人機(jī)接口間的信息交換，站間通信要保證通信線路通暢，不出現(xiàn)信息堵塞現(xiàn)象，通信速率要快，防止因通信速度而導(dǎo)致控制系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)。遠(yuǎn)動系統(tǒng)為一套冗余系統(tǒng)，與所有調(diào)度中心的通信、所有的通信規(guī)約都集中在一套系統(tǒng)中，同時(shí)采用可靠性、靈活性、方便性和可維護(hù)性都較高的高性能遠(yuǎn)動軟件[3]。

3 結(jié)語

近幾年來，我國電力企業(yè)的發(fā)展非常迅速，在±800kV特高壓直流輸電線路方面的研究力度逐漸增強(qiáng)，人們?nèi)罕妼╇姷囊笤絹碓蕉?，電力企業(yè)只有不斷的擴(kuò)大線路的容量與規(guī)模，盡可能的滿足來自社會、群眾各方面的需求，在不影響供電安全性、持續(xù)性的前提下，提升供電的經(jīng)濟(jì)性。