摘要：随着科技的进步，直流输电技术也不断得以发展，这为特高压直流输电技术的发展奠定了坚实的基础。本文就特高压直流输电系统换流站故障过电压进行了研究。
关键词：特高压直流输电；换流站故障；过电压
前言
直流电通过输电线路送到逆变器中，逆变器的结构与整流器相同而作用刚好相反,它把高压直流电变为高压交流电。再经过换流变压器降压,交流系统的电能就输送到了交流系统中。在直流输电系统中,通过改变换流器的控制状态,也可以把交流系统中的电能送到直流系统中去,即整流器和逆变器是可以互相转换的。
1特高压输电技术的发展现状
1.1直流输电与交流输电架设线路的方面
一般情况下，直流输电和交流输电有很大的区别，前者使用的是双极中性点接地的方式，在使用的过程中，只需要两根导线连接。而交流电路不同，至少要三根导线才能运行。如果材料相同、绝缘水平相同，那么直流线路和交流线路输送的功率相同。相比之下，直流线路更加经济环保，能够节省材料减少成本。
1.2在配电和发电方而的方面
交流输电的优势非常明显，如果我们利用交流发电机就能把其他形式快速转化为电能。这些交流电能够借助变压器实现升压和降压，这个配电提供了更多的优势，提高了配电的效率。而且，安装交流电源配电站不用耗费大量的时间，技术上也更加简单快捷，和其他直流电站相比成本更低。
1.3输电线路的功率损耗方面
直流输电在传输的过程中会产生功率损耗，这是因为内部产生了阻抗。所以，我们要重视线路在运行中产生的功能损耗。一般情况下，高压输电线都是以地下电缆的形式存在于大城市的，如果经过海峡就需要安装海底电缆。也正因为这样，交流高压输电线损耗的功率更小，产生的电流更加客观。
2特高压直流输电的优势
2.1特高压直流输电的技术优势
(1)直流输电的接入不会造成原电力系统的短路容量的增加。特高压直流输电技术能够有效的限制短路电流，传统的交流电输电方式则增加了短路电流的容量，此时就需要同时增加限流装置或更换断路器。而采用直流输电线路连接则可以快速地限制短路电流，使其保持在额定功率附近，而不会产生因互联造成短路容量增加的问题。(2)不存在稳定性问题。直流输电不会因为静态或暂态稳定性能变差等问题而使得输送容量降低。其输送容量由换流阀电流允许值决定，输送距离也不受两端交流系统同步运行的限制，有利于远距离大容量输电的实施。(3)有利于电网互联。交流输电系统中各个系统若不保持同步运行，则可能在设备中产生过大的循环电流而造成对设备的损坏或停电事故的发生。而采用特高压直流输电的系统之间则不要求同步运行，互联的系统额定频率也不需要相同，且可以保持各自的频率和压强独立运行，提高交流系统的稳定性。(4)可实现快速控制和调节。直流输电输送的有功和换流器吸收的无功均可方便快速地控制。高压直流输电系统可以快速地调整有功功率，从而可以对功率流动方向进行改变，并稳定输出，直流的一极发生故障时另一极仍可继续运行，同时还可以采用健全系统对故障系统进行紧急支援。
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2.2特高压直流输电的经济优势
(1)线路造价低，输送能力强。传统的交流输电需要三根导线，而直流输电则仅需两根，若将大地或海洋作为回路时则只需一根，这可以极大地降低材耗而且杆塔的构造相对简单，有利于降低建筑成本，并且其线路走廊窄，在直流输电的每极导线和截面积与交流输电线路的每根导线相同的情况下，输电容量相同时直流输电所需线路的走廊2/3，在土地资源越来越紧张的今天，特高压直流输电线路可以节省走廊的优点更加突出。此外就电缆的允许工作电压而言，直流电缆约是交流的3倍，由此看来，相比交流电缆而言直流所需投资就要少得多、。(2)年电能损耗量少。据研究发现，当线路运输距离和输送功率相同的情况下直流输电的的线路损耗约为交流输电的2/3，这大幅提高了输电线路的经济性，长此以往的运行下去可以节省大量的能源，提高能源的利用率。(3)输送容量大、输送距离远。特高压直流输电与高压直流输电线相比，800kV的特高压直流输电与600kV、500kv的高压直流输电的输电容量分别为640万kW、380万kW、300万kW，前者分别是后两者的1.7倍、2.1倍，具有明显的优势。在输送距离方面，特高压直流输电的经济输电距离能够突破2500km。这对于一些对输送容量、输送距离要求较高的输电工程来说无疑是一个巨大的优势。
3交流过电压控制(VOC)策略
不同于常规直流换流站，特高压换流站在配备了绝对最小滤波器、最高/最低电压限制、最小滤波器以及Q控/U控之外还配备了位于最高优先级层的交流过电压控制功能，进一步保障换流站交流母线电压的稳定运行。控制功能的控制策略主要是当换流站交流母线稳态电压达到参考值时，快速切除交流滤波器降低交流母线电压，直至切除到绝对最小滤波器需求组数。，交流过电压控制功能的动作逻辑将因交流母线实际电压的大小而有所不同，每种情况下切除滤波器的具体类型及小组编号由下述逻辑确定。为过压I段情况下切除逻辑，一旦交流母线电压为：最高稳态电压<Uac≤1.1p.u.(1p.u.酒泉站为750kV，湘潭站为525kV，Uac为系统所测量的交流系统稳态电压)时，且滤波器总数未发生变化、滤波器切除指令为0，则系统将延时3s切滤波器，所切滤波器的类型则根据当前功率及最小滤波器投切策略表进行判断，此切除逻辑与正常功率下切滤波器的逻辑相同，切除滤波器的型号选定后，会通过软件中计数原理从0⁃7循环计数，从而选择切除所要切除的该型号中具体滤波器小组；如果第1次切除滤波器后，电压仍在过压I段范围内，则每隔3s切除1组滤波器，直到在运滤波器组数与前功率下的绝对最小滤波器需求相同时，则不再进行动作。对于过压II段、III段以及VI段情况下切除滤波器的选择逻辑相同，只是延时不同(过电压最小维持时间)，若过电压维持时间低于该延时，则动作策略不会出口。以湘潭站为例，其动作切除过程可分为两个阶段：当前投入的滤波器中，只要有任意一种类型数量大于当前功率下绝对最小滤波器(ABS_MIN)需求的数量，则系统发绝对最小滤波器允许切除滤波器指令，在当前滤波器组数减去ABS_MIN需求大于4组时，则按照逻辑每次切除4组滤波器，依次优先切除SC电容器、HP3滤波器最后再切除HP12/24滤波器，否则只切除至当前功率下绝对最小滤波器需求组数；一旦切除至当前功率下绝对最小滤波器要求的数量，若此时交流母线仍处于过电压情况，则不考虑当前功率绝对最小滤波器需求，一直进行第1阶段的滤波器切除逻辑，直到系统滤波器组数维持当前运行方式下系统最小功率运行的绝对最小滤波器。上述滤波器切除过程中一旦交流母线电压恢复到正常运行区间时，则交流过电压控制功能将被立刻闭锁，不再切除交流滤波器组。
结束语
综上所述，，在交流过电压控制功能切除滤波器时，将以最大程度保证直流系统正常所需滤波器组数要求，且不会造成绝对最小滤波器不满足要求(无功、谐波不满足直流系统运行)而闭锁直流的情况发生。
参考文献：
［1］孙兴安.我国特高压交流输电发展前景［J］.中国高新技术企业，2013(3):10～12.
［2］饶宏，张东辉，赵晓斌，郭琦，等.特高压直流输电的实践和分析［J］.高电压技术，2015，41(8):2481～2488.
论文作者:郑海鑫
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/17
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