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摘要：我国正处在特高压电网的高速发展期，电网特性持续发生重要变化，对电网运行提出了新的要求。为此，本文先分析了大规模特高压交直流混联电网主要运行特性，然后提出了大规模特高压交直流混联电网安全稳定应对措施，以供相关工作人员参考。
关键词：特高压；交直流混联；特性分析；运行控制
1大规模特高压交直流混联电网运行特性分析
伴随特高压交直流快速发展，特别是特高压直流输电规模的阶跃式提升，电网运行特性发生深刻变化，“强直弱交”矛盾突出，电网安全面临新的挑战。
直流输电中，“换相”是直流转换为交流的关键环节，直流控制系统异常或交流侧电压异常都可能造成换相不成功，称为“换相失败”。一般来说，交流侧电压异常引发换相失败的可能性更大，若异常因素在换相失败后消失，则直流系统即可恢复正常运行，若异常因素持续存在，则可能发生连续换相失败。一次直流换相失败一般持续几个ms，但因换相失败引起的特高压直流功率波动过程可能长达160-200ms，具体根据不同直流工程的特性有一定差异。以下如不做特殊说明，本文所提“换相失败”均指“因换相失败引起的功率波动过程”。换相失败时，送端直流功率无法送出，短时出现大量功率盈余，冲击送端交流电网；受端则出现较大功率缺失，网内潮流大范围转移。除有功大幅波动外，换相失败及恢复过程中，直流会从系统吸收大量无功，同样对送、受端产生较大冲击。
随着单回直流输送容量的不断增加，换相失败产生的冲击也不断加大，客观上要求必须相应加强交流主网架，以承受直流换相失败引发的大规模潮流冲击。仿真分析表明：在不采取措施的情况下，当前电网可以承受单回特高压直流2次左右换相失败，但当出现单回直流连续多次换相失败、同送/受端多回直流同时多次换相失败时，可能超出当前电网承受范围。该问题可具体从以下3个层次进行分析：(1)单回特高压直流连续多次换相失败。交流系统故障持续不切除、交流电压长时间无法恢复正常，将造成直流发生连续换相失败，对交流电网产生冲击。(2)同送、受端多回直流同时1次换相失败。目前运行的三大特高压直流同送、受端，若满功率运行时同时发生1次换相失败，短时失去有功达21.6GW，可造成电网的交流断面功率波动近5000MW，严重时可能造成相关交流断面解列。(3)多回直流同时多次换相失败。在开关拒动、故障发生于快速保护动作死区或电网振荡等严重故障情况下，可能发生多回直流同时多次换相失败，造成送端电网失稳、多回直流相继闭锁，进而对受端电网产生严重影响。
根据《电力系统安全稳定导则》(以下简称《导则》)，开关拒动等属于第3级防御标准中的严重故障，允许通过切机、切负荷，以及电网解列、低频低压减载等手段，保障主网安全。实际运行中，如通过预先限制直流输送功率的方式来设防上述故障，将造成三大直流输送限额严重下降，送端电网大量弃水。对于此类故障，需通过优化开关失灵保护动作延时、缩短故障清除时间等措施，加强电网三道防线建设，阻断交直流连锁故障的风险。由以上分析可知：由于交、直流系统间的交互影响，受端交流电网常规故障导致的直流换相失败，在对受端造成巨大有功、无功冲击的同时，由于直流本身的固有特性，会将能量冲击传递到送端，严重情况下甚至可能造成送端系统稳定破坏。这一特性改变了以往通过直流发挥联网作用可有效隔离两侧交流电网故障相互影响的认识。
2特高压交直流电网安全稳定应对措施
2.1加强主网架结构
特高压运行实践表明：交流电网规模必须与直流容量相匹配，才能承受大容量直流闭锁带来的频率冲击；交流网架强度必须达到一定水平，才能承受直流故障扰动带来的巨大功率冲击。相对于直流的大容量输送，交流电网发展滞后，现有交流电网规模和强度不足以支撑直流大规模运行，大电网运行风险始终存在。解决“强直弱交”问题的关键在于强化交流电网建设，使之与直流容量、规模相匹配。当前，国家电网正积极构建坚强的东、西部同步电网，实现电网全面优化升级，服务国家清洁能源发展战略。如图1所示。
2.2提升仿真技术
正在建设的新一代仿真平台包括数模混合仿真和数字混合仿真2大部分。在现有机电-电磁混合仿真基础上，扩大电磁暂态仿真规模，采用实际控保装置模拟直流控制保护行为，采用超级计算技术提升仿真效率，并实现FACTS、柔性直流等电力电子装置建模验证，为特高压电网的安全运行提供了有力支撑。
2.3修订稳定计算标准
针对特高压交直流互联出现的威胁电网安全稳定运行的新故障形态，修订了《国家电网安全稳定计算技术规范》，指导电网规划与运行。在现有安全稳定计算标准考虑直流系统单、双极闭锁故障的基础上，将直流连续换相失败、再启动、直流功率突降等故障形态纳入第一、二级计算标准，对于同送、受端多回直流同时多次换相失败等情况，作为严重故障形态进行校核。
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图1
2.4优化系统运行控制策略
根据修订后的《国家电网安全稳定计算技术规范》，深化交直流电网特性分析，合理制定运行控制策略。部署单回、多回特高压直流连续换相失败情况下主动闭锁直流并联切送端机组的控制措施，阻断由于直流换相失败引发的连锁反应。优化直流再启动、功率速降、速切交流滤波器等控制保护策略。通过调整受端电网交流线路重合闸时间，延长2次同时换相失败时间间隔，减小直流扰动对交流系统的冲击。
2.5强化频率、电压控制手段
加强一次调频分析与管理，完善机组一次调频性能在线监测手段，核查机组一次调频投入、响应情况，强化一次调频评价考核，对于不满足要求的机组尽快整改。加强抽蓄电站布局和应用研究，解决特高压直流馈入事故备用问题，满足清洁能源大规模开发和受电地区调峰要求，提高清洁能源消纳水平。深入研究掌握多直流落点地区的电压稳定特性，统筹规划受端电网动态无功布局，结合国家规划，在华东多直流馈入受端系统，及华中、西北、华北等大容量直流送端开展加装调相机研究工作。
2.6提升新能源涉网性能
专题研究新能源机组涉网特性，制定相关标准，开展系统性治理工作，挖掘新能源场站自身动态有功、无功调节能力，参与系统调频调压，防范由于新能源大规模脱网引发连锁反应的风险。针对新能源大规模并网后与系统耦合产生次同步振荡的问题，加强新能源次同步谐波管理，加强风火相邻等重点地区次同步谐波监测，实现源头治理。开展新能源次同步振荡机理研究，推动制定相关标准。
3结束语
中国发展大规模特高压交直流供电的原因是考虑到中国能源分布状况，中国特高压能源的特点是传输距离长、清洁以及绿色等，来为建设和谐社会做出巨大贡献。随着的互联网行业的飞速发展，特高压交直流电网也运用了互联网技术，有利于提高特高压安全稳定运行。
参考文献
[1]李明节.大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制[J].电网技术，2016(4):985-991.
[2]曾波，吴昆霖.大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制[J].南方农机，2018(17):214-214.