特高压输电若干关键技术研究

特高压输电工程建设能够满足我国未来快速的电力增长需求，满足电网规模逐步扩大、跨区联网基本形成的网络联结要求。该文介绍了特高压输电技术在国内外的研究现状，基于中国的实际情况，分析了中国1000 kV特高压交流输电工程和±800 kV特高压直流输电工程中，过电压与绝缘配合、外绝缘特性、电磁环境以及特高压设备制造与检验、检测等方面面临或亟待解决的问题。分析认为，依托国家电网公司一流的特高压交流试验基地和特高压直流试验基地，上述问题可以得到很好的研究解决，得到试验数据和分析结果可直接用以指导我国特高压输电工程的设计和建设。     

锦屏—苏南特高压直流输电入地电流在四川电网内分布的预测分析

为探讨交流电网直流电流分布的机理,在理论分析基础上建立了直流电流分布的计算模型。以2014年规划运行方式为基准,预报和分析锦屏－苏南±800 kV特高压直流输电工程4 950 A入地电流在四川电网内的分布规律和各变电站遭受直流偏磁的风险。计算结果表明四川电网受影响的站点主要是分布在直流极附近方圆120 km范围内。最后还特别探讨了锦屏－苏南±800 kV特高压直流输电对四川电网待建的特高压变电站的影响和后续抑制方案,分析表明这方面的问题并不突出。     

特高压直流技术研究

±800kV特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高的直流输电工程，其中的一些技术问题不仅是中国电网前所未有的，而且是世界电网发展史中前所未有的，开展特高压直流输电关键技术试验研究是保证工程成功的关键。中国电力科学研究院依托特高压直流试验基地，将开展一系列的特高压直流输电技术研究，包括电磁环境研究、空气间隙绝缘特性研究、带电作业研究、污秽外绝缘特性研究、特高压设备运行特性和设备长期带电考核等。该文对特高压直流试验基地主要设备，以及与此相关的研究工作作了详细介绍。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中。在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义。     

多直流单极运行下的偏磁直流分布关键站点辨识方法

随着我国±1100kV特高压直流输电工程的建设,新疆电网在多个直流接地极共同影响下的直流偏磁风险也成为了电力部门需要解决的新问题。基于复杂网络理论,提出了多接地极共同作用下的偏磁直流关键站点辨识方法,研究了多接地极下偏磁直流站点间、站点与线路间的偏磁直流影响作用,提出了考虑影响因素不确定下的对偏磁直流分布有重要影响作用的关键度指标,以衡量多接地极作用特征最后,并给出了计算方法,以新疆750kV特高压交流系统为例,分析了在±1100kV准东特高压直流和±800kV天中直流共同作用下的影响偏磁直流分布的关键站点,与2018年10月期间实际测试数据对比,结果验证了方法的可行性和关键站点判据的有效性。论文研究成果可有效辨识对偏磁分布起到关键作用的变电站特征,为提高电网变压器直流偏磁的早期预警能力提供有用参考。     

±800 kV直流支柱复合绝缘子制造技术

特高压支柱复合绝缘子的研发是解决±800kv特高压直流输电工程中高海拔和重污秽等问题的方法之一。根据国内±800kV特高压直流输电工程对支柱复合绝缘子的技术要求,从大直径芯棒研制、整体真空注射、法兰胶装工装等方面介绍了特高压直流支柱复合绝缘子的制造技术。     

±800kV特高压直流输电线路的电磁环境研究

采用CDEGS软件包对±800 kV特高压直流输电线路的电磁环境进行了仿真研究。分析了极导线水平排列的±800 kV特高压直流输电线路的标称电场、合成电场、无线电干扰(RI)和可听噪声(AN)的总体水平。讨论了线路参数,包括极导线对地高度、极间距、子导线截面积等对特高压直流输电线路的电磁环境参数的影响。对海拔高度变化和单极运行方式等的影响也进行了分析。     

±800kV特高压直流输电系统过电压仿真分析

为形成西电东送、全国联网的电网战略格局,需建设特高压电网.对于这种远距离、大容量的输电需求,±800 kV直流输电系统比1000 kV交流输电系统更适合、更有优势.近几年全国已建成多个±800 kV直流输电系统,江西首条特高压直流输电线路雅中—江西±800 kV特高压直流输电工程也将在2021年投运.相比于超高压电网,特高压直流输电系统过电压保护与绝缘配合的要求更加严格,因此对特高压直流输电系统的过电压分析是十分必要且迫切的.文中运用PSCAD仿真软件搭建了双12脉动特高压直流输电系统模型,对各种故障情况下500 kV交流侧和±800 kV直流侧的过电压进行了仿真分析.     

向家坝—上海±800kV特高压直流工程中的关键技术方案

通过总结向家坝－上海±800kV特高压直流工程的咨询研究工作，阐述了该工程的技术方案，包括设计条件(特高压直流工程接入交流系统的条件、污秽条件和大件运输条件)、直流系统设计(电气主接线、额定值、动态响应、无功配置及可靠性可用率)、绝缘配合及外绝缘、换流站设计及主设备要求等关键技术问题的主要结论，为高压直流输电技术的发展和设备的研发及特高压直流工程的建设提供借鉴意见。     

向家坝—上海±800kV特高压直流工程换流站设备采购方案获得国家发改委批复

2007年2月10日，国家发改委正式批复国家电网公司上报的向家坝—上海±800kV特高压直流工程换流站设备采购方案。向家坝—上海±800kV特高压直流输电示范工程是我国特高压直流输电设备自主化的重要依托工程，也是金沙江流域水电开发外送的众多超大容量特高压直流输电的领航工程。工程系统技术复杂，设备研制任务艰巨。国家发改委批复高压直流工程换流站设备采购方案，为设备研制和工程建设创造了条件。自此，特高压设备的自主化工作得以实质性开展。     

四川多回±800kV直流外送系统直流有功功率协调控制

金沙江1期工程和特高压交流输电系统建成后,四川将形成特高压交直流混联系统。电网结构更加复杂,电网安全稳定运行的压力进一步增大。针对四川交直流混联电网的特点,选择直流功率协调控制作为提升四川电网安全稳定水平的技术措施。提出了交直流协调控制中直流附加控制器输入信号的选取原则,评估了多回特高压直流有功协调控制对2012年四川电网丰大极限方式下系统稳定性的影响。结果表明:当交流线路出现故障时,通过直流有功功率的快速调节,承担原有交流线路输送的部分或全部功率,可以提高系统抵御严重故障的能力。     

特高压交流线路对平行架设特高压直流线路的工频电磁感应影响

特高压交流/直流输电线路平行架设可以提高走廊利用率。同时,特高压交流线路通过电磁耦合会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。在直流线路上感应产生的工频电流分量,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了特高压交/直流线路平行架设长度、接近距离、线路换位以及单相接地故障等因素对工频电磁感应的影响。另外,对比分析了特高压单、双回线路与特高压直流线路平行架设,特、超高压交流线路与特高压直流线路平行架设下特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

交直流同塔混架下输电线路绕击耐雷性能分析

电网规模的扩大和线路走廊的缺失,使得某些特殊条件下的交直流线路同塔架设成为可能,而绕击是特高压输电线路雷击跳闸的主要原因.通过综合分析国内外现有的交流同塔双回、直流双极以及交直流同塔混架的杆塔结构模型与参数,针对1000 kV 交流特高压双回和±500 kV 直流超高压双极同塔混架输电,提出了一种新的混架杆塔模型.针对交流双回和直流双极的同塔混架线路,采用改进的电气几何模型,考虑长间隙放电特性和导线工作电压的影响,同时纳入极线和相线之间的相互屏蔽关系,对输电线路的绕击耐雷性能进行了分析.基于构建的 ATP-EMTP 仿真模型,获取了直流极线和交流相线的绕击耐雷水平.通过编程计算,分析了不同杆塔呼称高度、地线保护角和地面倾角等参数对交流、直流线路各自绕击跳闸率的影响,为改善交直流同塔混架输电线路的绕击耐雷性能提供了参考依据     

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网.实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模...     

交流线路对平行架设特高压直流线路的影响及限制措施

随着电力需求的不断增长以及输电线路走廊资源的紧缺,在一些地区可能出现特高压直流线路与交流线路平行架设或同走廊的情况。根据向家坝—上海南汇±800kV特高压直流主回路参数和规划的1 000 kV交流线路数据,采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统的仿真模型。计算了交/直流线路不同平行架设长度、不同接近距离下特高压直流线路上感应的工频电压、电流。研究了换流变阀侧直流偏磁电流与直流线路工频感应电流的关系,给出了换流变阀侧直流偏磁电流的计算结果。最后对交/直流线路的平行长度,它们之间的接近距离以及抑制换流变压器阀侧直流偏磁电流的措施提出了建议。     

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行，将使送端云南电网面临诸多挑战，其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响，亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点，并分析了云广特高压系统投运后，云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容，包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究；从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题；针对电网高周问题，以机理分析为基础，开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。     

超高压交流线路对平行架设特高压直流线路的电磁感应

交流输电线路与特高压直流输电线路平行架设时,通过电磁耦合交流线路会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。感应产生的工频电流,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,会导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了交／直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设的特高压直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了交／直流线路平行架设长度、接近距离、土壤电阻率、杆塔接地电阻等因素对特高压直流线路的工频电磁感应影响。另外,对比分析了超高压紧凑型线路、常规型线路分别与特高压直流线路平行架设时特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

我国特高压输电的发展与实施

我国经济持续快速增长，电网建设随之快速发展.根据我国能源丰富地区远离经济发达地区的基本国情，必须加快建设坚强的特高压电网以满足持续增长的电力需求，实现大规模的电力输送.在国外已有成熟经验和国内近20a研究的基础上，继续对特高压关键技术进行了深入研究，在外绝缘配合、过电压控制、电磁环境影响、无功平衡及潜供电流等方面取得了大量研究成果.通过建设交流特高压试验示范工程和直流特高压输电工程，推进特高压电网建设进程，建设坚强国家电网，实现资源的优化配置。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。