游文霞，周子恒，陳磊，王陽(yáng)光

（1．三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌　443002；2．清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京　100084；3．湖南省電力公司，湖南長(zhǎng)沙　410007）

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基于PSASP的特高壓直流與湖南受端交流系統(tǒng)相互影響研究

游文霞1，周子恒1，陳磊2，王陽(yáng)光3

（1．三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌443002；2．清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京100084；3．湖南省電力公司，湖南長(zhǎng)沙410007）

摘要：基于湖南電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)，采用電力系統(tǒng)分析綜合程序，從直流閉鎖時(shí)湖南電網(wǎng)頻率、潮流、功角和電壓的變化、以及直流受端發(fā)生交流系統(tǒng)接地故障時(shí)部分參數(shù)變化等方面，探討了酒泉—湘潭±800 kV直流線路和湖南受端交流系統(tǒng)間可能存在的相互影響。結(jié)果表明：若發(fā)生直流閉鎖，湖南電網(wǎng)未超出正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值，湘鄂聯(lián)絡(luò)線的崗市—葛換線路出現(xiàn)過(guò)載問(wèn)題，省內(nèi)發(fā)電機(jī)未出現(xiàn)功角失穩(wěn)，湖南換流站的交流母線出現(xiàn)過(guò)電壓；直流線路受端的交流系統(tǒng)若發(fā)生接地故障，由此引起連續(xù)換相失敗并帶來(lái)直流閉鎖的可能性不大。

關(guān)鍵詞：特高壓直流；單極閉鎖；湖南電網(wǎng)；換相失敗

Project Supported by National Natural Science Foundation of China（51377002）；Science and Technology Projects of State Grid Hunan Electric Power Company（SGHN0000DKJS1300221）.

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，湖南省的電力負(fù)荷也隨之迅速增長(zhǎng)。為提高電網(wǎng)輸送能力并配合國(guó)家電網(wǎng)公司正在實(shí)施的特高壓戰(zhàn)略，目前規(guī)劃湖南電網(wǎng)將接入“一交一直”的特高壓線路，因此，研究特高壓線路接入電力系統(tǒng)后的穩(wěn)定問(wèn)題，具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有許多省份陸續(xù)進(jìn)行了特高壓直流線路接入后電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，這些省份多從發(fā)生直流閉鎖后，省內(nèi)電網(wǎng)的頻率、功角、重要斷面的潮流以及省內(nèi)關(guān)鍵電壓4個(gè)方面研究特高壓直流對(duì)交流系統(tǒng)的影響。錦蘇直流[1]雙極閉鎖時(shí)，江蘇電網(wǎng)的最大頻率瞬時(shí)偏差為±0.19 Hz，這一偏差不會(huì)引起低頻減載的啟動(dòng)[2]；此時(shí)，皖蘇聯(lián)絡(luò)線和蘇南500 kV網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)涂—迥峰山單線、石牌—車(chē)坊單線功率都即將達(dá)到各自的熱穩(wěn)定極限時(shí)，需防止線路過(guò)載[3]；同時(shí)，為了預(yù)防換流站交流母線發(fā)生過(guò)電壓，換流站需要連續(xù)分組切除交流濾波器[3]。金沙江一期、錦屏任一回發(fā)生直流單極閉鎖時(shí)，華中、華東電網(wǎng)不實(shí)施其他穩(wěn)控措施，都可使系統(tǒng)電壓滿足要求；向家壩—南匯直流雙極閉鎖時(shí)，華東大片區(qū)域出現(xiàn)了機(jī)端電壓過(guò)低的問(wèn)題[4]。準(zhǔn)東—成都特高壓直流發(fā)生單極閉鎖不會(huì)造成四川省內(nèi)機(jī)組發(fā)生功角失穩(wěn)，但雙極閉鎖則會(huì)造成功角失穩(wěn)[5]。福建電網(wǎng)在遠(yuǎn)期接入大容量直流輸電系統(tǒng)后，發(fā)生單極/雙極閉鎖后主要問(wèn)題則是引起局部500 kV網(wǎng)架過(guò)載[6]。

此外，有的文獻(xiàn)探討了已有交流系統(tǒng)可能對(duì)特高壓直流造成的影響。文獻(xiàn)[7-8]基于云廣直流對(duì)南方電網(wǎng)所轄區(qū)域送端、通道和受端500 kV交流骨干線路做了三相短路N-1校核，發(fā)現(xiàn)如果在云、貴、桂三省區(qū)換流站周?chē)?00 kV交流母線發(fā)生此類(lèi)故障，這將使所在地區(qū)作為始端的單回直流線路發(fā)生短時(shí)間閉鎖，但剩余的直流線路仍可正常工作。

本文依據(jù)湖南電網(wǎng)規(guī)劃的±800 kV酒泉—湘潭特高壓直流單極投運(yùn)后夏季大負(fù)荷方式數(shù)據(jù)，將電力系統(tǒng)分析綜合程序（power system analysis software package，PSASP 6.28）作為工具，研究了甘湘直流（酒泉—湘潭線路）和湖南電網(wǎng)之間在安全穩(wěn)定性上的相互影響。

1　酒泉—湘潭直流輸電線路模型

1.1直流輸電系統(tǒng)

直流輸電系統(tǒng)由換流站（即整流站和逆變站）、直流線路、交流側(cè)和直流側(cè)的電力濾波器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、換流變壓器、直流電抗器以及其他保護(hù)和控制裝置共同組成。其中換流站在直流輸電系統(tǒng)里最為重要，因?yàn)槠涔δ苁亲岆娔茉诮涣飨到y(tǒng)和直流系統(tǒng)之間相互變換。本文中的直流線路選用的是PSASP 6.28中的1型直流線模型。該模型沒(méi)有考慮整流器和逆變器的暫態(tài)過(guò)程，不能詳細(xì)模擬快速變化的電磁暫態(tài)過(guò)程，但考慮了直流輸電系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的相關(guān)動(dòng)態(tài)特性。圖1所示為本文所選用直流系統(tǒng)模型的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等值電路，該模型的暫態(tài)等值電路見(jiàn)圖2。

1.2直流輸電調(diào)節(jié)器

PSASP 6.28所提供的直流線路調(diào)節(jié)器分布于直流線路2側(cè)的換流站。其中整流站的模型中有電流調(diào)節(jié)器和功率調(diào)節(jié)器2種調(diào)節(jié)器，可選擇其一單獨(dú)工作，本文選擇的是電流調(diào)節(jié)器；而逆變站模型共包含3種調(diào)節(jié)器，分別是電流調(diào)節(jié)器、電壓調(diào)節(jié)器和熄弧角調(diào)節(jié)器。

圖1　直流線路模型的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行等值電路Fig. 1 Steady state operation equivalent circuit of the DC line

圖2　直流線路模型的暫態(tài)運(yùn)行等值電路Fig. 2 Transient operation equivalent circuit of the DC line

整流站中的電流調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)α角使得Id為恒定值，整流站中的功率調(diào)節(jié)器則通過(guò)調(diào)節(jié)α角使得Pd為恒定值。逆變站中的電流調(diào)節(jié)器通過(guò)調(diào)節(jié)β角使得直流電流Id－Im保持恒定值，其中Im為電流余裕值。逆變站中的電壓調(diào)節(jié)器通過(guò)改變?chǔ)陆鞘沟谜鱾?cè)直流電壓保持恒定值。此外，逆變站中的熄弧角調(diào)節(jié)器通過(guò)改變?chǔ)陆鞘沟忙媒潜３趾愣ㄖ怠?/p>

逆變站中的電流調(diào)節(jié)器僅在整流站α=αmin時(shí)工作。當(dāng)α≠αmin時(shí)，需要電壓調(diào)節(jié)器和熄弧角調(diào)節(jié)器工作，但通過(guò)比較后，選取兩者中能使β角更大者參與β控制。圖3所示展現(xiàn)了本文所采用1型直流線路調(diào)節(jié)器的配置。圖3中每種調(diào)節(jié)器由動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)框圖和限幅器構(gòu)成。該處PSASP 6.28中的動(dòng)態(tài)傳遞函數(shù)有4種不同的形式可供選擇，本文選擇2型即比例積分控制，其框圖如圖4所示。

2　電網(wǎng)結(jié)構(gòu)概況

2.1湖南電網(wǎng)與外界聯(lián)系的規(guī)劃情況

根據(jù)特高壓直流（落點(diǎn)湘南）單極投運(yùn)后的湖南夏大方式的PSASP規(guī)劃數(shù)據(jù)，湖南省內(nèi)發(fā)電機(jī)的出力總和為16 143 MW，甘湘特高壓直流線酒泉側(cè)輸出有功4 000 MW，湘潭側(cè)輸入湖南省內(nèi)的有功為3 656.25 MW，鄂、桂、黔3省區(qū)交流聯(lián)絡(luò)線輸入湖南省內(nèi)的總有功為6 095.225 MW。這3部分供給湖南省的總有功為25 894.475 MW。此外，湖南省內(nèi)總有功負(fù)荷為25 198.55 MW。

圖3　1型直流輸電系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的配置Fig. 3 Configuration of DC transmission system regulator（type 1）

圖4　比例積分控制框圖Fig. 4 Block diagram of PI controller

按照規(guī)劃，即將有2條特高壓線路接入湖南電網(wǎng)，其中一條為甘肅酒泉—湖南湘潭±800 kV特高壓直流線路，另一條為湖北荊門(mén)—湖南長(zhǎng)沙1 000 kV雙回特高壓交流線路。除此之外，湖南與湖北間現(xiàn)有2處交流聯(lián)絡(luò)線，分別為湖北葛換—湖南崗市的500 kV單回交流線和湖北江陵—湖南常德的500 kV雙回交流線。圖5所示為2015年湖南主干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

2.2湖南省內(nèi)電網(wǎng)的其他主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）電源分布和負(fù)荷分布不均衡。湖南資源的不均衡分布導(dǎo)致了電廠位置的不均衡分布。湖南省利用西部的水力資源修建了水電站，利用北部運(yùn)煤通道運(yùn)抵湖南的煤礦資源修建了火電廠。而東部和南部由于自然資源相對(duì)缺乏，電廠數(shù)量不多，總裝機(jī)容量也不大。截止2014年，湖南西部地區(qū)電源在全省裝機(jī)容量的比重約為44%，但西部負(fù)荷在全省負(fù)荷中只占約22%；湖南東部地區(qū)負(fù)荷在全省負(fù)荷的比重約為78%，而東部電源在全省裝機(jī)容量中只占約56%。湖南西部地區(qū)所發(fā)電力需要輸送至湖南其他地區(qū)[9]。

2）湖南電網(wǎng)500kV網(wǎng)絡(luò)維持“三橫”、“兩縱”、“兩環(huán)網(wǎng)”主體架構(gòu)。“三橫”線路即湘西牌樓—邵陽(yáng)長(zhǎng)陽(yáng)鋪（雙回）；湘西艷山紅—永州宗元（單回）和益陽(yáng)復(fù)興-長(zhǎng)沙沙坪（雙回）?！皟煽v”線路即長(zhǎng)沙艾家沖—湘潭鶴嶺（雙回）和長(zhǎng)沙沙坪—長(zhǎng)沙星城（雙回）?！皟森h(huán)網(wǎng)”線路中的第一環(huán)即益陽(yáng)復(fù)興—長(zhǎng)沙沙坪—長(zhǎng)沙星城—株洲云田—湘潭鶴嶺—長(zhǎng)沙艾家沖—益陽(yáng)復(fù)興，其中長(zhǎng)沙星城—株洲云田為單回線，其余各段均為雙回線；第二環(huán)為邵陽(yáng)長(zhǎng)陽(yáng)鋪—衡陽(yáng)船山—郴州蘇耽—永州紫霞—永州宗元-邵陽(yáng)長(zhǎng)陽(yáng)鋪，各段均為單回線[9]。

圖5　湖南電網(wǎng)特高壓直流單極投運(yùn)規(guī)劃骨干線路簡(jiǎn)圖Fig. 5 Backbone transmission lines after the commissioning of monopole UHVDC in Hunan

3　酒泉—湘潭直流閉鎖對(duì)電網(wǎng)的影響

3.1對(duì)湖南電網(wǎng)頻率的影響

直流閉鎖后會(huì)導(dǎo)致有功功率缺額，這時(shí)作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的負(fù)載阻力矩大于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)減速，從而使得頻率降低。

此處選定如圖6所示長(zhǎng)沙周?chē)囊惶幠妇€為代表，研究湖南電網(wǎng)頻率的變化。酒泉—湘潭單極直流閉鎖后，該母線頻率最低下降到49.947 Hz左右，而當(dāng)直流閉鎖7 s后，隨著系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的作用，該母線頻率趨于穩(wěn)定在49.975 Hz左右。

文獻(xiàn)[10]規(guī)定，在正常運(yùn)行時(shí)，標(biāo)稱(chēng)頻率為50 Hz的電力系統(tǒng)頻率偏差限值為±0.2 Hz。根據(jù)仿真結(jié)果，發(fā)生直流閉鎖后，系統(tǒng)頻率未超出正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值±0.2 Hz，符合國(guó)標(biāo)要求。

圖6　母線湘T長(zhǎng)沙1000的頻率在直流閉鎖前后的變化Fig. 6 Frequency of a bus in Changsha before and after DC blocking

由文獻(xiàn)[11]異常運(yùn)行時(shí)大多數(shù)機(jī)組允許長(zhǎng)期運(yùn)行的頻率范圍在48.5～50.5 Hz，仿真所得的頻率波動(dòng)仍在該范圍內(nèi)，故不會(huì)引起發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù)的動(dòng)作。

由文獻(xiàn)[12]可知，最高一輪低頻整定值一般選為49.1～49.2 Hz，仿真所得的頻率仍高于此值，故無(wú)需安排整定，按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷。

由此可知，發(fā)生直流閉鎖后，湖南電網(wǎng)的頻率變化未越過(guò)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有引發(fā)繼電保護(hù)動(dòng)作，無(wú)需要安排低頻減負(fù)荷。因此，特高壓交直流入湘并沒(méi)有給湖南電網(wǎng)帶來(lái)重大的頻率問(wèn)題。

3.2對(duì)湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線潮流變化的影響

直流閉鎖可能引起湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線的過(guò)載問(wèn)題。當(dāng)酒泉—湘潭直流線路發(fā)生直流閉鎖時(shí)，由于整個(gè)受端同步電網(wǎng)的頻率下降，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)電機(jī)在調(diào)速器作用下都會(huì)增加出力，其中湖南省內(nèi)的發(fā)電機(jī)組會(huì)自動(dòng)增發(fā)一小部分功率，三華同步電網(wǎng)中湖南省外的發(fā)電機(jī)同時(shí)也會(huì)增發(fā)一部分功率，后者增發(fā)的功率經(jīng)由湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線流入湖南電網(wǎng)，使得湖南電網(wǎng)的出力和負(fù)荷再次達(dá)到平衡。在這一過(guò)程中，湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線上的潮流可能超過(guò)對(duì)應(yīng)線路的熱穩(wěn)定極限，導(dǎo)致過(guò)載問(wèn)題的發(fā)生。

通過(guò)仿真可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生直流閉鎖時(shí)，會(huì)導(dǎo)致湘鄂斷面的潮流大幅增加。在發(fā)生直流閉鎖前后，華中電網(wǎng)通過(guò)湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線向湖南輸送的功率變化如圖7所示。將圖7中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可以得到如表1所示的湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線在直流閉鎖前后的功率變化值。

目前湖南電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中設(shè)定的崗市—葛換線熱穩(wěn)定極限為1 628 MW[13]，常德—江陵線（單回）的熱穩(wěn)定極限為1 918 MW。荊門(mén)—長(zhǎng)沙特高壓線路（單回）的熱穩(wěn)定極限由于正處規(guī)劃階段，未查找到相關(guān)數(shù)據(jù)，而南陽(yáng)—荊門(mén)特高壓線路投產(chǎn)后單回傳輸功率最高達(dá)5 000 MW[14]，荊門(mén)—長(zhǎng)沙特高壓線路的熱穩(wěn)定極限應(yīng)該和該值相近。

圖7　直流閉鎖前后的湘鄂聯(lián)絡(luò)線潮流變化Fig. 7 Power variation of tie lines between Hunan and Hubei before and after DC blocking

表1　湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線在直流閉鎖前后的潮流變化值Tab. 1 Power variation of tie lines between Hunan and Hubei before and after DC blocking

在直流閉鎖后，省外發(fā)電機(jī)組增加的出力通過(guò)湖南和湖北的這3處共5回的聯(lián)絡(luò)線由湖北送入湖南。在這5回線路中，崗市—葛換線會(huì)發(fā)生功率越限的現(xiàn)象。對(duì)此，需要為湖南省內(nèi)的發(fā)電機(jī)組安排合理的運(yùn)行方式，并且一旦發(fā)生直流閉鎖，還需要安排合理的切負(fù)荷緊急控制措施。

3.3對(duì)湖南省內(nèi)發(fā)電機(jī)功角的影響

直流閉鎖將會(huì)帶來(lái)受端大范圍的潮流轉(zhuǎn)移，尤其在湘鄂聯(lián)絡(luò)線全部為鄂送湘方式下，大量潮流將涌入湖南電網(wǎng)，可能導(dǎo)致某交流聯(lián)絡(luò)線上功率頭擺超過(guò)靜穩(wěn)極限，引起聯(lián)絡(luò)線兩端系統(tǒng)功角失穩(wěn)[15]。

利用該規(guī)劃數(shù)據(jù)潮流計(jì)算時(shí)，可見(jiàn)省內(nèi)有出力數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)共113臺(tái)。發(fā)生直流閉鎖時(shí)，以機(jī)組“湘白市01”為基準(zhǔn)，其他112臺(tái)機(jī)組的相對(duì)功角如圖8所示。在全部112條曲線中，湘白市01—湘三江口05的相對(duì)功角振蕩幅度最大，最大的相對(duì)功角差超過(guò)了60°?？梢钥吹?，省內(nèi)的發(fā)電機(jī)組均沒(méi)有出現(xiàn)失穩(wěn)的情況。盡管部分機(jī)組發(fā)生直流閉鎖后的功角仍然處于振蕩狀態(tài)，但仍未失穩(wěn)。

3.4對(duì)湖南省落點(diǎn)處交流母線電壓的影響

利用該規(guī)劃數(shù)據(jù)對(duì)直流閉鎖進(jìn)行仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)，酒泉—湘潭單極直流閉鎖不會(huì)引起湖南的機(jī)端電壓發(fā)生大幅度下降。

圖8　直流閉鎖前后湖南省內(nèi)發(fā)電機(jī)組的功角波形Fig. 8 Power angle variation of generators in Hunan before and after DC blocking

查看元件數(shù)據(jù)可知，位于直流受端湘潭逆變站的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量為2 300 Mvar。通過(guò)仿真可知，發(fā)生直流閉鎖時(shí)，若未及時(shí)切除無(wú)功補(bǔ)償裝置，特高壓直流線路在湖南一側(cè)的交流母線電壓變化如圖9所示。顯然，無(wú)論從故障瞬間還是從穩(wěn)定后的角度來(lái)看，直流閉鎖后，湖南換流站的交流母線電壓偏高，超過(guò)了1.05 pu，即出現(xiàn)了過(guò)電壓的情況。這是由于直流線路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，換流器消耗的無(wú)功大概是直流系統(tǒng)所傳輸有功的50%[16]，而當(dāng)直流系統(tǒng)由于故障等原因突然閉鎖停運(yùn)時(shí)，如果不能及時(shí)跳開(kāi)補(bǔ)償電容和濾波器，換流器無(wú)功消耗大幅下降，無(wú)功補(bǔ)償裝置和空載長(zhǎng)線路產(chǎn)生的過(guò)剩無(wú)功必將在交流系統(tǒng)中造成短時(shí)過(guò)電壓。

圖9　直流閉鎖時(shí)湖南側(cè)換流站的交流母線電壓Fig. 9 Voltage variation of an AC bus around the converter station in Hunan when DC blocking

目前，直流閉鎖后都會(huì)聯(lián)切相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，因此一般不會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象，但如果無(wú)功補(bǔ)償切除時(shí)間晚于直流閉鎖的時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間過(guò)電壓，故需快速斷開(kāi)相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。

4　受端交流系統(tǒng)接地故障對(duì)直流線路的影響

受端交流的接地故障可能導(dǎo)致直流逆變側(cè)換相失敗。換相失敗的后果是直流電壓突降、直流電流陡增和直流送電功率陡降[17]。

換相失敗是直流線路常常發(fā)生的事件，會(huì)導(dǎo)致直流線路的輸送功率瞬間變化，但在把故障切除后，直流線路能較快恢復(fù)運(yùn)行，通常不會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重后果；僅長(zhǎng)期換相失敗可能造成直流閉鎖，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電力系統(tǒng)失穩(wěn)[18]。為了研究特高壓直流引入之后，換流站交流母線附近的接地故障是否會(huì)帶來(lái)?yè)Q相失敗，甚至是否會(huì)導(dǎo)致直流閉鎖和讓系統(tǒng)失去穩(wěn)定，本文對(duì)酒泉—湘潭特高壓直流線路在湘潭側(cè)換流站交流母線附近的三相接地短路故障進(jìn)行了仿真。

根據(jù)規(guī)劃數(shù)據(jù)，可繪制出如圖10所示直流2端換流站附近線路的連接情況。本文設(shè)定的故障發(fā)生在如圖10所示的箭頭位置。該處有三回線路，本文選擇第一回進(jìn)行了仿真。該故障的時(shí)序設(shè)置為：5 s時(shí)湘衡陽(yáng)換500—湘船山500線路一回2%處發(fā)生三相接地短路；5.09時(shí)該線路1%處三相斷線；5.1 s時(shí)該線路99%處三相斷線。該故障仿真結(jié)果如圖11所示，其中圖11（a）為直流線路湖南落點(diǎn)的有功功率；圖11（b）為直流線路湖南落點(diǎn)交流側(cè)的母線電壓。

圖10　三相接地短路的位置Fig. 10 Position of the three phase grounding short circuit fault

通過(guò)仿真，可以看到該處發(fā)生三相短路接地故障的瞬間，湖南側(cè)換流站的交流母線電壓下降，但故障線路被清除后，電壓很快便恢復(fù)了。此外，特高壓直流在湖南側(cè)的注入功率也在故障瞬間下降，但故障線路被清除后，功率很快恢復(fù)了。本例中，特高壓直流可能出現(xiàn)了短時(shí)的直流閉鎖，但沒(méi)有影響到該特高壓直流線路的運(yùn)行。

可見(jiàn)，湖南側(cè)換流站交流母線附近因三相短路接地故障發(fā)生換相失敗并造成直流閉鎖的幾率不大。

圖11　直流受端交流系統(tǒng)接地故障對(duì)直流的影響Fig. 11 Influence of the fault in AC system near the receiving-end to the DC line

5　結(jié)論

本文依據(jù)湖南電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)，利用PSASP研究了±800 kV的酒泉—湘潭直流線路單極投運(yùn)后對(duì)湖南電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。通過(guò)對(duì)該單極直流發(fā)生直流閉鎖以及直流受端交流接地故障的仿真可知：

1）在直流閉鎖過(guò)程中，湖南電網(wǎng)的頻率最低降到49.94 Hz附近，未超出正常運(yùn)行條件下頻率偏差限值±0.2 Hz，不會(huì)引起發(fā)電機(jī)頻率異常保護(hù)的動(dòng)作，也無(wú)需安排整定按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷。

2）在直流閉鎖發(fā)生后，省外發(fā)電機(jī)組增發(fā)出力由湘鄂交流聯(lián)絡(luò)線，崗市—葛換線發(fā)生了潮流越限的現(xiàn)象。對(duì)此，需要為湖南省內(nèi)的發(fā)電機(jī)組安排合理的運(yùn)行方式，并且一旦發(fā)生直流閉鎖，還需要安排合理的切負(fù)荷緊急控制措施。

3）在直流閉鎖發(fā)生后，湖南電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電機(jī)組沒(méi)有發(fā)生功角失穩(wěn)的現(xiàn)象。

4）直流閉鎖后如果不能及時(shí)切除換流站的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，湖南換流站的交流母線會(huì)出現(xiàn)短時(shí)過(guò)電壓，故直流閉鎖后應(yīng)快速斷開(kāi)相應(yīng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

5）直流受端交流線路發(fā)生接地故障并清除故障線路后，湖南換流站的交流母線電壓很快恢復(fù)，直流線路在湖南側(cè)的注入功率也很快恢復(fù)，這說(shuō)明湖南側(cè)換流站交流母線附近因接地故障發(fā)生換相失敗并導(dǎo)致直流閉鎖的幾率不大。

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游文霞（1978—），女，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行、新能源發(fā)電技術(shù)等；

周子恒（1990—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制；

陳磊（1982—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)動(dòng)態(tài)分析與控制；

王陽(yáng)光（1982—），男，博士，工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)運(yùn)行與控制等。

（編輯董小兵）

Study on Mutual Influences between UHVDC and the Receiving-End AC System in Hunan Based on PSASP

YOU Wenxia1，ZHOU Ziheng1，CHEN Lei2，WANG Yangguang3
（1. College of Electrical Engineering and New Energy，China Three Gorges University，Yichang 443002，Hubei，China；2. Department of Electrical Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China；3. State Grid Hunan Electric Power Company，Changsha 410007，Hunan，China）

ABSTRACT：To figure out the mutual impacts the±800 kV Jiuquan-Xiangtan UHVDC power transmission system and the receiving-end system in Hunan) have on each other，the frequency of the Hunan power grid，the load flow of tie lines between Hunan and Hubei，the voltage of the AC bus near the end of UHVDC transmission line in Hunan，and the power angle of every generator in Hunan after the block happens have been studied together with the working condition of the UHVDC when grounding faults occur in AC system near the end of UHVDC system in Hunan. The results of the study suggest that the frequency stability and rotor-angle stability of the Hunan power grid can still be maintained. However，the tie line between Gangshi in Hunan and Gezhouba in Hubei suffers from an overload problem，and the AC bus of the converter station in Hunan suffers from an over-voltage problem. If grounding faults occur in the AC system near the end of UHVDC transmission line in Hunan，the chances that continuous commutation failures lead to the block of the DC line is not high.

KEY WORDS：ultra-high voltage direct current（UHVDC）；mono-polar blocking；Hunan power grid；commutation failure

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-09-16。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51377002）；國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司科技項(xiàng)目（SGHN0000DKJS1300221）。

文章編號(hào)：1674- 3814（2016）03- 0018- 07

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A