摘要：由于我国幅员辽阔，导致用电负荷以及发电能源资源的分布严重不均，因此我国不仅拥有庞大的用电需求，同时在远距离输电方面也有着相应的需求。事实证明，在大规模、远距离的电力输送当中特高压直流输电拥有强大的优势，因此提高特高压直流换流站的可靠性有着至关重要的现实意义。为此，本文将分别从换流阀和换流变压器两大方面，简要分析研究提高特高压直流换流站可靠性的技术应用。
关键词：特高压直流输电；换流站；可靠性技术；实际应用
1 提高换流阀可靠性的措施及应用
1.1 阀厅红外在线测温
在监测电力设备运行系统当中，在线温度监控预警系统是其中至关重要的一项组成部分，能够有效检测出输送电能过程当中电力设备存在的安全隐患，进而确保特高压直流换流站的运行安全。在线温度监控预警系统使用的智能化微机测控装置，能够利用压缩编码的形式将各个监测终端采集到的红外视频图像，转化成数字量并及时传输至监控中心，而使用通信光缆将监控中心与监测终端连接起来，以便将监控中心服务器发出的控制指令准确传达至监测终端执行.
1.2 检测漏水情况
通过在特高压直流换流站当中安装漏水监测系统也能够有效提升其可靠性，确保其日后的安全稳定运行。在该系统当中使用主控室集中的监控方式，通过在软件工程中应用信息论、控制论、系统工程优化论等，并充分利用计算机网络、数据库使得计算机应用由原来单一的管理系统，逐渐完善优化成全面的信息管理系统。为了能够充分发挥出各个子系统的功能，可以选用智能化系统集成，在实现共享信息的同时完成综合管理。在操作站当中可以使用Windows的操作系统以及Intouch的组态软件，以便能够有效记录和处理采样数据；用时利用清晰直观的图形人机界面负责完成记录事件以及查询历史数据等任务。
1.3 实际应用后的效果
通过运用阀厅红外在线测温的能够有效避免因传统人工操作而产生的工作盲区以及失误，大大减轻了特高压直流换流站运维人员的工作负担，同时有效完成监测电力设备在换流站当中存在的使用缺陷与安全隐患；而漏水监测装置也充分发挥其应有的作用，尤其是突破了原先无法适用于远距离的缺陷，对提高特高压直流换流站的可靠性有着重要的帮助作用。
2.高压直流输电可靠性评估的原理、方法及应用
2.1故障树分析法
2.1.1故障树分析法原理
故障树分析（Fault Tree Analysis，简称FTA）[3，4，5，6，7]较为适用于大型复杂系统安全性与可靠性的常用的有效方法。它是以图形的方式表明系统是怎样失效的。FAT法实质上是事件之间的逻辑关系图，清晰地说明系统是怎样失效的。
2.1.2故障树分析法在高压直流系统可靠性评估中的应用
高压直流系统特别是双12脉系统传输容量大、元件多、结构复杂、故障率高且运算条件复杂，建立故障树工作量较大。然而，采用故障树计算直流系统可靠性时，在编程上更具有通用性，不同于频率及持续时间法，可以避免因系统结构发生微小变化导致重新建立系统转移关系图，从而提高了可靠性评估的效率。
2.2频率和平均持续时间法
2.2.1频率和平均持续时间法原理
FD法（频率和平均持续时间法）[4，7，8，9]的数
学基础是在平稳状态下建立起状态概率、状态频率和状态持续时间的关系。
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设 为某几个单独状态所组成的积累状态， 可以看作是状态空间中的一个子集，累积 状态的频率 为：
（17）
设 和 为状态空间的两个积累状态，且 和 无公共状态，从累积状态 到状态 的转移频率 为：
（18）
为累积状态 到累积状态 的转移率， 为状态 的累积概率。
系统处于累积状态 的平均持续时间 为：
（19）
2.2.2频率和平均持续时间法在高压直流系统可靠性评估的应用
应用FD法完成了特高压双12脉直流系统的可靠性评估。
下面以桥子系统为例介绍HVDC系统各子系统的状态空间图和等效容量模型。
单个换流桥由6个晶闸管阀臂组成，桥中阀臂所经历状态是工作-故障-修复-安装-工作。阀臂中通常设有晶闸管备用阀，带2备用阀的单侧两极换流桥的状态空间图如图1所示。图1中b和S分别表示12脉动阀组（由2个换流桥构成）正常运行和修复后等待安装2种状态。以图中状态1至4转移过程为例，系统由1.0b0S转移至0.5b0S，说明有一个12脉动阀组故障，考虑到单侧两极有2个12脉阀组，阀组中2个换流桥任一故障引起阀组故障，换流桥中6个阀臂任一故障引起换流桥故障，可以确定状态1至4的转移率为 。
用类似方法，可获得换流变压器子系统多容量状态等效模型、控制保护子系统多容量状态等效模型以及极设备和交流滤波器子系统多容量状态等效模型。将各子系统的等效模型逐次地组合，即可获得整个高压直流输电系统的状态空间图。由于其每个子系统均需建立状态空间图，增加了求解等效模型个数，但降低了每次求解模型的阶数。
2.3混合法
2.3.1混合法的原理
混合法先用解析法将含有备用相关性的设备简化为等效子系统，然后再对简化后的整个直流系统可靠性模型利用模拟法得到系统的可靠性指标。
HVDC系统两极设备具有对称性，处理这类含有备用元件的直流设备常用解析法先将其简化为等效子系统，以便建立整个系统的等效模型。以平波电抗器为例，设同侧2个平波电抗器1R和2R共用一个备件，
2.3.2混合法在高压直流输电可靠性评估的应用
应用混合法进行直流系统可靠性评估的基本思路是：应用解析法描述同侧双极设备共享备用的相关失效模式，用系统状态转移抽样模拟法对整个直流进行模拟计算，得到可靠性指标。采用模拟法对含有多设备元件、多容量状态的复杂直流系统系统进行可靠性仿真，解决了解析法因系统规模大、状态空间维数大，计算困难的难题，且利于程编制实现。
3 结束语
（1）故障树分析法是对直流系统中的每个元件建立可靠性的模型，最后得到整个直流系统的可靠性指标。该方法使用起来比较方便，但计算量较大，过程比较繁琐。
（2）FD法着眼于建立各子系统的状态空间图并获得相应的等效模型。但当系统比较复杂时，计算的工作量剧增，可能造成维数灾难。且计算中常常对系统的实际条件进行较多的简化，因此多用于简单的直流输电系统的评估中。
（3）混合法可实现优势互补，化解了维数灾难，且在模拟过程中考虑了直流系统的容量状态，因此评估结果所给出的信息更加充分。混合法的关键是如何将解析法和模拟法有机地结合起来，从而更好的发挥各自的特点。
参考文献：
[1]BillintonR.AllanR N.Reliability evaluation of power systems[M]. New York： Plenum Press，1984.
论文作者:孙元光
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/4
标签：状态论文; 可靠性论文; 系统论文; 故障论文; 子系统论文; 模型论文; 特高压论文; 《电力设备》2017年第14期论文;