高压直流输电系统强迫停运分析与运维研究

李贵婷 罗富贵

摘要：直流输电具有较好的控制能力及低泵本的造价特点被广泛应用，但在其运行过程中如出现故障就会产生系统强迫停运，分析与研究高压直流输电系统强迫停运分析及运维研究，有利于进一步明晰与界定高压直流输电系统强迫停运执行及原因，继而提出针对性运维保护措施。

关键词：高压直流输电;强迫停运;控制保护系统;站用电系统

引言

随着经济的发展和人们的生活水平的不断提高，人们对我国的电力供应，尤其是 HVDC系统的研究日益受到人们的重视。在实现大容量、高电压、长距离传输的前提下，直流输电具有异步网络的作用。强制停机是直流传输系统中比较特别的一种，它是用来解决各类突发事件的。所以，如何提升 HVDC的运维能力成为电力行业相关部门的一个重要课题。

一、高压直流输电系统强迫停运分析

（一）高压直流输电系统强迫停运执行过程

HVDC电力系统强迫停用有先后次序，其主要有两种：中等优先级和最高优先级。FASOF的快速中断是中等优先权，而中等优先权仍然可以分为两大类。当 DC滤波器的断路信号和最小的 AC滤波器容量不能满足手动按键和信号时，执行过程为整流侧移相后闭锁。另一种是通过控制阀门的一个硅器件来探测，使电流全部退出或者使内冷水的导电率升高。这时的运行程序就是当系统停止运行时，跳出直流电路，然后返回到高压直流断电，进入低温备用。ESOF的应急断电是最重要的，这时 HVDC系统会回到 HVDC的断开状态，而 DC侧的母线与断路器的 AC闸刀分用[1]。

（二）高压直流输电系统强迫停运原因分析

在 HVDC系统中，强迫停运的原因有两个。第一种原因是由零点控制保护系统引起的极闭锁。在这种情况下，直流保护滤波器、交流保护滤波器和独立的交流保护设备都会导致极闭锁，而线路断路试验保护、真电流线路保护、单极保护、双极保护、换流变区域保护等都会导致极闭锁。另外，强迫中断是由系统监视要求引起的极性锁定引起的。其原因有通讯系统故障、辅助系统故障、 TM系统监控、站控监控系统等方面的要求。

二、高压直流输电系统运维措施探讨

（一）辅助控制系统故障的运维保护措施

在 HVDC系统中，由于主泵的频繁起动会造成软起动机的失效。在冷水阀门的控制和保护设备正常工作时，出现110 kV信号源丢失、管线压力表断电、流量中间继电器发生故障等，都会造成主泵不能启动、软启动器故障、直流系统的单极闭锁等问题。为了解决这一问题，国内 HVDC运行单位提出一种改进的方法。CCP系统一旦接收到故障的断泵指令，然后对冷却器的控制和保护软件进行修改和调试，就可以将系统自动转换为备用系统，同时还可以向用户展示如何切换主水泵。本区域在此项目开始前，将110 kV直流配电屏进行改装，以实现对冷水阀的控制与保护，并能向用户提供电力负载的有关信息。该方法能有效地防止在正常工作时发生的直流系统的故障。同时，区域 HVDC运行部门也在积极制订设备故障处理方案，当出现故障时将手动调整模式替换为自动控制[2]。

（二）站用电系统故障的运维保护措施

在对 HVDC变电站供电系统进行改造时，由于使用不当，很容易造成变电站用电系统的失效。举例来说，在葛南地区的 HVDC变电站，就出现因停电而造成的强迫停运事故。为了解决这个问题，本区域建议在电力系统的改造中，设置一个备用的自投式设备，并将主水泵的开关时间设置为100 ml，将备用的自投设备设置为1.8。经过调试，本地HVDC系统的后备自投设备在运行中，可以避免出现故障时的电上交开关。在极端工况下如果只有一路站供电，负载为380 kV，则 HVDC系统在 HVDC系统中出现断路将导致 HVDC系统被迫停运。为增强变电站的电力冗余，必须将发电车与380 kV汇流排连接起来[3]。

（三）直流场设备故障的运维保护措施

HVDC直流场装置的故障多集中在直流线路的避雷器上，如果出现严重的污闪现象，那么线路上的极丹线差动保护就会导致系统停机。为了解决这个问题，在国内电网运行管理部门，结合当地的台风、暴雨等极端天气，对附近的变电站和可能发生线路短路的直流系统进行全面的监控。

本区域电力系统运堆部门，及时关闭与设备有关的门窗、终端盒，清除现场产生的浮物，并检查设备和建筑的稳定性。由于在雷暴天气下，直流输电线路极易遭受雷击，从而造成输电线路的换相故障，因此，在此区域，及时开启排水泵与备用排水泵，并进行相应的排水。在遇到雨、雪、冰雹的时候，这个区域还在系统里面安装融冰的软件，保证高压直流输电系统不会出现故障或者坍塌的情况。通过定期组织人员对 HVDC系统的各个部件进行定期的维护，使本地 HVDC系统的运行效率得到极大的提升，从而产生巨大的经济效益和社会效益。

三、构建故障防护对策

在 HVDC系统的故障防护方面，首先是防污策略：利用绝缘串子提高特高压 DC系统的防污性能，根据 HVDC系统的具体位置，涂上防污漆，并对其进行定期清洗和清理。第二，防雷策略：根据系统的基本操作特点，在高压 DC电网四周设置架空接地保护措施，以达到严密的防雷效果，减少雷击的几率。在平地上，要保证地面和特高压直流系统的倾斜，有些地方倾斜度小于20，必须在上面安装防雷装置，在高原地区要设置-2℃的防雷装置;三是防震措施：在特高压 DC系统中采用隔板隔板，使电线在系统周围缠绕，从而减少 THVDC系统的颤动。第四点为防冰[4]-[5]。根据电网的具体位置进行分区、线路的再配置、融冰、除冰，以及对电网覆盖的细致、认真的检测，以减少覆冰事故的发生。

在实际工作中，主要包括以下几种常用的 HVDC设备的运行和维修技术：一是在线监测技术。通过对 THVDC系统的在线监测，及时掌握其工作状态，以保证其运行的安全性，将在线监测技术用于某些高压设备，以实现对其威风震动、覆冰、气象参数的监测;如果在特高压直流系统中发生停电，那么，就会对整个社会的稳定发展造成巨大的影响，因此，在特高压直流系统中进行带电工作，不仅能够减少系统的损耗，而且还能够保证系统的稳定、可靠。

总结：

綜上所述，作为我国电力系统当中的一项重要组成部分，对高压直流输电系统的强迫停运与系统达维保护措施进行研究具有十分重要的意义。针对不同高压直流输电系统强迫停运产生的原因，采取相应的手段进行故障排除与系统运堆可以增强电力系统工作人员维护和管理高压直流输电机器设备的能力，从而为我国电力事业的稳定发展和进步奠定坚实的基础，为社会经济建设发展作出积极有益的贡献。

参考文献：

[1]程爽， 马骥峰， 梅筠颋，等. 高压直流输电系统强迫停运分析与运维措施[J]. 能源技术， 2012， 033（006）：526-530，534.

[2]Billinton. Reliability Evaluation of Engineering Systems. Plenum Press， 1983.

[3]曾庆禹. 1000kV特高压输电系统输电能力研究[J]. 电网技术， 2012， 36（2）：6.

[4] Billinton R ，  Allan R N . Reliability evaluation of engineering systems || approximate system reliability evaluation[M]. Plenum Press， 1983.

[5]陈磊，张侃君，夏勇军.基于ADPSS的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究[J].电力系统保护与控制，2013，41 （12）： 136-142.