环网解列及短路电流抑制技术

高宇 袁小华 张艺钟

摘要：在当前电网发展的过程中，高低压电磁换网结构有效提高了电网的输电能力。基于电网规模的不断扩大，电网合环运行问题也逐渐凸显出来。在网架结构不断完善的背景下，电磁环网也得到了高度重视，使电网在不同层和区运行，有效降低短路电流，对潮流加以控制，提升电网运行的安全性。基于此，文章将环网解列与短路电流抑制技术作为主要研究内容展开重点阐述，希望有所帮助。

关键词：环网解列;短路电流;抑制技术

电力工业在国民经济中占据基础地位，伴随人们用电量的增加，电网系统与发电厂所面临负荷也显著增加。在电网改造和运行复杂的情况下，联网系统内的电压电网能够并列运行，进而产生高低压电磁环网运行，可有效提高电网断面的输电能力，但高压线路断开后很容易出现功率转移的情况，直接增加低压线路传输水平，事故发生范围会加剧。为此，必须在电网系统运行期间尽量减少电磁换网发生率，才能够不断提高电网系统的安全稳定运行。由此可见，深入研究环网解列及短路电流抑制技术具有一定的现实意义。

一、柔性环网控制器控制方法

借助MMC拓扑结构对柔性环网控制器加以设计，主要包含系统级控制、换流阀级控制与换流站级控制三层。换流站控制系统的分级控制框架如图一所示：

柔性环网控制器的系统级控制目的就是借助电网运行的方法和负荷曲线形成不同的参考指令。在此控制系统中，可结合电网运行的多种形式与目标确定最佳控制策略，使得控制系统潮流得以优化。

因换流阀所能够承受的过电流能力不大，在系统运行出现故障亦或是有扰动的情况下就会形成较大过电流，进而损毁开关器件与其他设备。为此，应将电流限幅环节设置于外环功率控制器的出口位置，对电流指令值加以约束，对换流器过流加以抵御。一般情况下，限流方式很多，应结合系统的具体状况与应用环境加以确定[1]。

若交流系统出现不对称的故障，柔性环网控制器就会在仅选择正序电流控制器的状态下出现诸多弊端：

第一，故障状态下，交流电流畸变情况相对严重，直接提高了故障相电流幅值，同时正序分量也不断增加。若控制不及时，会产生保护动作，对器件造成损坏;

第二，直流线路有接地中点，进而形成零序回路，而交流侧的零序电流就会向直流侧流入，致使直流中性点的电位出现波动。另外，负序分量还会导致功率振荡，导致直流母线电压二倍频的波动幅值增加;

第三，电流的负序分量与零序分量都会对柔性环网控制器运行的特性产生直接影响。而零序电流分量会向另一端的换流站流入，在直流母线电压出现波动的情况下，另一端换流站的运行条件就会受到直接影响。

为对以上问题加以解决，需采用三个序分量构建复合电流控制器。对负序与零序电流分量进行消除处理，在电网系统不平衡的情况下，保证换流器的输出交流电流更平衡，在不平衡电流不改变的条件下能够与电网运行要求相适应。所以说，应当将负序与零序电流控制电流参考数值设置成零，进而实现控制目标。

二、短路電流超标解决策略

（一）电磁环网形成原因

伴随电力系统的快速发展，传输的负荷随之提高，同一区域内会形成高一级电压输电线路，因而使得电磁环网出现的速度明显加快。

首先，社会经济发展过程中，电力需求量显著增加，直接增大了电力负荷，导致部分电网系统难以与输电容量需求相适应。要想达到大容量输电目标，就要建设高电压等级电力网络，进而形成电磁环网;

其次，电力规划初期，技术工作人员未深入了解电磁环网缺点，仅认为可确保电网稳定运行并且提高电网容量。为此，在电网运行中会选择使用电磁换网;

最后，电网内涵括诸多子系统，并开展分散化管理，导致电网建设方式有所不同。在形成大电网的情况下，不同电压等级电网就会并列运行，同样会产生电磁环网。

（二）选择安装位置

若供电区域内若干电磁环网交汇，且整体短路电流的水平超标。通常来讲，供电区域电磁环网的短路电流超标，需要将500kV变电站母线转变成220kV。与此同时，要对母线分裂处理，使得短路电流超标的问题得到缓解，但是地区与检修方式供电能力会明显下降。采用背靠背直流输电系统，能够使所连接的交流系统短路水平加以限制，确保电网系统短路水平降低[2]。所以，拟选择短路电流超标母线分段的位置，将柔性环网控制器安装其中，如图二所示。借助控制器确保电网系统运行正常，降低电网短路电流，使区域内供电更可靠。

（三）选择柔性环网控制器的容量

一般情况下，在接入柔性环网控制器后，应参考电压等级与换流阀的额定载流能力，对环网控制器容量的上限加以估算。若交流电压等级是110KV，直流电压等级是200KV，换流阀的额定载流能力是1.5KV，那么容量上限大致为300MW;若交流电压等级是220KV，直流电压等级是400KV，换流阀的额定载流能力是1.5KV，那么容量上限大致为600MW。

选择使用换流变压器的主要目的就是保证换流器实际输出交流电压与电网电压相互匹配，一旦发生不对称的故障，需隔离零序电流。通过对柔性环网控制器安装位置与经济性因素的研究和分析，在电网的电压与换流器输出交流电压相互匹配的情况下，即可不断完善换流器拓扑与主线的设计，尽量避免使用换流变压器，缩减用地量与建设费用[3]。为此，在对连接方式与换流阀技术参数联系进行系统分析的基础上，可合理制定柔性环网控制器方案。

结束语：

综上所述，电网始终处于发展状态，也会建设更多变电站与电网电路，进而形成全新电磁环网。为此，对于电磁环网解环与电网分区运行的研究十分有必要，长期性特征也十分明显。在以上研究中，结合电磁环网探讨了柔性环网控制器控制方法以及短路电流超标解决策略，希望为电力网络的正常运行提供必要帮助。

参考文献

[1]王佳润，张铁岩.关于环网解列及短路电流抑制技术研究综述[J].山东工业技术，2017（23）：186.

[2]陈疆，雷晨昊，王筱，等.特大级差电网中超限短路电流治理关键技术研究与应用[Z].国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司，国网新疆电力公司，国网新疆电力公司经济技术研究院，安徽徽电科技股份有限公司.2016.

[3]计伟.包头地区电网短路电流限制措施探讨及解决方案[D].华北电力大学;华北电力大学（北京），2015.

作者简介：高宇，1996年5月，女，辽宁省朝阳市，大学本科，研究方向：电力系统自动化及智能电器。