摘要：本文先分析了特高压电网输电风险，然后从两个主要方面探讨了提高特高压电网输电能力的方法。
关键词：特高压电网；输电能力；风险；方法
1. 特高压电网输电风险分析
对于电力系统风险而言，在低电压等级的局部电网主要关注供电的可靠性，但是对于高电压等级的全局电网而言，则更加关注安全稳定性。那么，对于电压等级最高的特高压电网而言，系统在故障后能否保持稳定运行、是否能够防止事故影响大范围扩散都决定了特高压电网风险的大小。特高压电网的风险因素分为三类，它们是联络线控制风险、输电通道故障以及保护误动风险，下面将分别进行特高压电网输电风险种类的分析。
1.1 联络线控制风险
特高压电网实际上实现了跨大区之间的电能交换，而且在特高压电网建设的初期，特高压电网的网架结构还是很薄弱的。要想保证电网的安全稳定运行，特高压线路作为大区电网间的联络线就必须要进行联络线功率控制。然而实际的情况是，因为不同区域之间发电结构的差异，加上不同区域的机组调节能力差异很大，而且机组受到调节时滞、出力震动区等特殊因素的影响，那么就可能出现机组调节容量枯竭、以及不同区域之间的协调控制产生困难的问题。另外，大规模间歇性能源接入、各区域之间负荷波动供求不平衡、大容量机组的退出运行、大容量直流线路的闭锁等因素也将大大增加短时间内联络线功率控制的难度。一旦联络线的功率无法有效地控制，那么就可能破坏系统静态或暂态稳定，甚至可能导致线路继电保护动作从而引发系统连锁故障，联络线控制风险是很常见的特高压电网输电风险之一。
1.2 输电通道故障
特高压电网的传输功率的规模比送受端负荷的要大，而且特高压输电通道故障引起的系统功率不平衡和线路过载是影响特高压电网安全稳定的主要因素。而导致特高压输电通道故障的内部和外部因素都很多，内部因素主要包括由于线路和设备老化问题产生的故障。而外部因素主要包括自然环境、电气环境以及人工因素。这里分析的风险既包括规划层面的原因也包含运行层面的原因，具体表现在规划层面上对系统运行形态考虑不全面以及电网结构规划不合理，具体表现在运行层面上就是制定高风险的检修计划以及运行方式等因素，这些都是可能引起上述电网灾变的因素。另外，在特高压电发展过渡时期，还会形成特高压线路与下一等级线路的电磁环网现象，特高压线路发生故障之后，潮流也将会转移到低电压等级的输电线路上，从而使得这些线路重载甚至过载，继而对系统稳定性产生较大的威胁，也容易造成事故的扩散，可见输电通道故障的危害也是非常大的。
1.3 保护误动风险
特高压系统电压等级越高，那么它的保护系统就越复杂，它的保护系统主要包括继电保护装置以及安全稳定装置，像这些二次系统也存在着一定的故障风险。一般来说，特高压电网中通常会配置一套甚至以上的主保护和后备保护，因此产生的故障中多套保护均拒动的可能性是很小的，所以它的风险主要来自保护误动。特高压安全稳定装置主要包括切机、切负荷、快关汽门、振荡解列及低频低压减载等自动装置，假如安全稳定装置有不正确的动作，比如切机失败、切负荷量不足等出现的话，也会发生严重的线路过载，进而引起线路的跳闸、其余线路过载、系统跳闸等一系列的连锁性故障，由此可见，保护误动风险容易引起较大的连锁性故障。
2 提高特高压电网输电能力的方法研究
2.1 改变电气特性
对于特高压、大容量的系统，线路输电容量不只决定于自然功率，同时还决定于输送的距离、两侧电源的强弱、稳定条件和系统结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可控高抗是解决限制过电压和无功调相调压之间矛盾的有效方法之一，可控高抗的容量可根据线路输送功率的大小而实现平滑或者分级调节，这种方法能够在一定程度上抑制电压在小负荷方式下过高或大负荷方式下过低的现象，同时还能在故障瞬间将容量调节到最大，从而限制故障引起的过电压。
另外还可以采用动态无功补偿技术，根据系统的需要快速调节无功以及维持母线电压到额定值附近。对于长距离输电线而言，如果在中间变电站采用动态无功补偿技术的话不仅可以提高线路输电能力，还可以改善线路两端的电压水平。动态无功补偿技术主要采用的是无功静止补偿装置。一般在特高压长距离输电线路的电压支持薄弱点装设无功静止补偿装置，就可以充分发挥该装置对电压变化的快速控制能力，从而调整节点电压以及增强系统阻尼，做到抑制功率振荡，继而提升输电线路的输送功率。该装置在降低输电线路的电抗和缩短等效距离的同时，又能改善线路两端的电压水平，从而使系统稳定的极限大幅度提高，提高特高压电网输电线路的输电能力。
2.2 采用安控装置
提高特高压电网输电能力的方法还包括在电网薄弱点加装安控装置，原理就是利用安控措施来增加系统暂态和动态稳定极限，来适应电网中可能出现的短期电源开机分布不合理的运行要求。目前随着电网的发展，电网中的电源开机分布也处在不断变化之中，因此电网要适应一切可能的变化就会使电网的投资大大增加，因为如果不舍得进行投资，那么电网的稳定水平将会降低。考虑到经济的因素，建议采用适当的稳定控制装置，因为采用安控装置增加的投资不多，却可以提高电网运行的灵活性和适应性。那么随着特高压直流系统的建设，直流容量在整个电力系统输送容量中的比例会进一步提高，未来高压直流输电将在优化能源配置方面发挥着举足轻重的作用。直流输电比交流输电有着特有的显著优势，主要包括线路造价低损耗小，还能限制系统的短路电流，不仅调节速度快，而且调节容量也大，可以实现交流系统的异步联接等。
然而，大容量直流外送工程的集中投运对电网运行是一个新挑战，不过它的挑战也为电网安全稳定运行提供了新的控制手段，那就是通过直流调制去改善电网运行的稳定性。一般传统安稳控制措施是通过切机、切负荷来保持系统的稳定，代价也较大。可是直流输电系统在换流电压一定的前提之下，一旦改变换流器的触发角，传输功率就会立即发生相应的变化，而且变化量也可以按预期量自由调节，不像切机切负荷那样只能做到固定功率的变化。只要在保证电网安全的前提下，兼顾直流调制与传统安控协调配合的安控措施，就可以降低维持系统稳定所需的安控措施的繁琐程度，还可以大大减轻调度人员的工作负担。因为直流系统能够快速控制传输功率，所以当交流系统发生故障和扰动后，直流系统就可以通过直流调制即紧急功率提升和速降对系统的有功和无功功率进行适当地调节，从而减轻扰动对交流系统的暂态冲击，也能提高交流系统阻尼，不仅能有效地抑制电网间的功率振荡，还能减少受扰系统的切机切负荷量，从而改善交流系统的暂态和动态特性，然后提高系统的输电极限。现在看来，国内外已经有了多个直流工程采用了直流调制技术，像新西兰、印度、美国、巴西、日本的直流工程，以及国内的天广和高肇直流等都采用了直流调制技术，总之采用安控装置能大大提高特高压电网输电能力。
3. 结语
我国经济的快速发展需要电网的坚强支持，所以提高特高压电网输电能力的方法就显得尤为重要。具体的方法种类多样，那么在实际工程项目中，应该根据具体情况具体分析，将各种措施实现优化组合，来达到最佳的输电效果。
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论文作者:何仲豪,孙锴
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
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