高宇 袁小華 張藝鐘

摘要：在當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展的過程中，高低壓電磁換網(wǎng)結(jié)構(gòu)有效提高了電網(wǎng)的輸電能力?；陔娋W(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)合環(huán)運行問題也逐漸凸顯出來。在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷完善的背景下，電磁環(huán)網(wǎng)也得到了高度重視，使電網(wǎng)在不同層和區(qū)運行，有效降低短路電流，對潮流加以控制，提升電網(wǎng)運行的安全性?；诖耍恼聦h(huán)網(wǎng)解列與短路電流抑制技術(shù)作為主要研究內(nèi)容展開重點闡述，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：環(huán)網(wǎng)解列;短路電流;抑制技術(shù)

電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中占據(jù)基礎(chǔ)地位，伴隨人們用電量的增加，電網(wǎng)系統(tǒng)與發(fā)電廠所面臨負(fù)荷也顯著增加。在電網(wǎng)改造和運行復(fù)雜的情況下，聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的電壓電網(wǎng)能夠并列運行，進(jìn)而產(chǎn)生高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行，可有效提高電網(wǎng)斷面的輸電能力，但高壓線路斷開后很容易出現(xiàn)功率轉(zhuǎn)移的情況，直接增加低壓線路傳輸水平，事故發(fā)生范圍會加劇。為此，必須在電網(wǎng)系統(tǒng)運行期間盡量減少電磁換網(wǎng)發(fā)生率，才能夠不斷提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。由此可見，深入研究環(huán)網(wǎng)解列及短路電流抑制技術(shù)具有一定的現(xiàn)實意義。

一、柔性環(huán)網(wǎng)控制器控制方法

借助MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對柔性環(huán)網(wǎng)控制器加以設(shè)計，主要包含系統(tǒng)級控制、換流閥級控制與換流站級控制三層。換流站控制系統(tǒng)的分級控制框架如圖一所示：

柔性環(huán)網(wǎng)控制器的系統(tǒng)級控制目的就是借助電網(wǎng)運行的方法和負(fù)荷曲線形成不同的參考指令。在此控制系統(tǒng)中，可結(jié)合電網(wǎng)運行的多種形式與目標(biāo)確定最佳控制策略，使得控制系統(tǒng)潮流得以優(yōu)化。

因換流閥所能夠承受的過電流能力不大，在系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障亦或是有擾動的情況下就會形成較大過電流，進(jìn)而損毀開關(guān)器件與其他設(shè)備。為此，應(yīng)將電流限幅環(huán)節(jié)設(shè)置于外環(huán)功率控制器的出口位置，對電流指令值加以約束，對換流器過流加以抵御。一般情況下，限流方式很多，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的具體狀況與應(yīng)用環(huán)境加以確定[1]。

若交流系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱的故障，柔性環(huán)網(wǎng)控制器就會在僅選擇正序電流控制器的狀態(tài)下出現(xiàn)諸多弊端：

第一，故障狀態(tài)下，交流電流畸變情況相對嚴(yán)重，直接提高了故障相電流幅值，同時正序分量也不斷增加。若控制不及時，會產(chǎn)生保護(hù)動作，對器件造成損壞;

第二，直流線路有接地中點，進(jìn)而形成零序回路，而交流側(cè)的零序電流就會向直流側(cè)流入，致使直流中性點的電位出現(xiàn)波動。另外，負(fù)序分量還會導(dǎo)致功率振蕩，導(dǎo)致直流母線電壓二倍頻的波動幅值增加;

第三，電流的負(fù)序分量與零序分量都會對柔性環(huán)網(wǎng)控制器運行的特性產(chǎn)生直接影響。而零序電流分量會向另一端的換流站流入，在直流母線電壓出現(xiàn)波動的情況下，另一端換流站的運行條件就會受到直接影響。

為對以上問題加以解決，需采用三個序分量構(gòu)建復(fù)合電流控制器。對負(fù)序與零序電流分量進(jìn)行消除處理，在電網(wǎng)系統(tǒng)不平衡的情況下，保證換流器的輸出交流電流更平衡，在不平衡電流不改變的條件下能夠與電網(wǎng)運行要求相適應(yīng)。所以說，應(yīng)當(dāng)將負(fù)序與零序電流控制電流參考數(shù)值設(shè)置成零，進(jìn)而實現(xiàn)控制目標(biāo)。

二、短路電流超標(biāo)解決策略

（一）電磁環(huán)網(wǎng)形成原因

伴隨電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，傳輸?shù)呢?fù)荷隨之提高，同一區(qū)域內(nèi)會形成高一級電壓輸電線路，因而使得電磁環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)的速度明顯加快。

首先，社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，電力需求量顯著增加，直接增大了電力負(fù)荷，導(dǎo)致部分電網(wǎng)系統(tǒng)難以與輸電容量需求相適應(yīng)。要想達(dá)到大容量輸電目標(biāo)，就要建設(shè)高電壓等級電力網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而形成電磁環(huán)網(wǎng);

其次，電力規(guī)劃初期，技術(shù)工作人員未深入了解電磁環(huán)網(wǎng)缺點，僅認(rèn)為可確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行并且提高電網(wǎng)容量。為此，在電網(wǎng)運行中會選擇使用電磁換網(wǎng);

最后，電網(wǎng)內(nèi)涵括諸多子系統(tǒng)，并開展分散化管理，導(dǎo)致電網(wǎng)建設(shè)方式有所不同。在形成大電網(wǎng)的情況下，不同電壓等級電網(wǎng)就會并列運行，同樣會產(chǎn)生電磁環(huán)網(wǎng)。

（二）選擇安裝位置

若供電區(qū)域內(nèi)若干電磁環(huán)網(wǎng)交匯，且整體短路電流的水平超標(biāo)。通常來講，供電區(qū)域電磁環(huán)網(wǎng)的短路電流超標(biāo)，需要將500kV變電站母線轉(zhuǎn)變成220kV。與此同時，要對母線分裂處理，使得短路電流超標(biāo)的問題得到緩解，但是地區(qū)與檢修方式供電能力會明顯下降。采用背靠背直流輸電系統(tǒng)，能夠使所連接的交流系統(tǒng)短路水平加以限制，確保電網(wǎng)系統(tǒng)短路水平降低[2]。所以，擬選擇短路電流超標(biāo)母線分段的位置，將柔性環(huán)網(wǎng)控制器安裝其中，如圖二所示。借助控制器確保電網(wǎng)系統(tǒng)運行正常，降低電網(wǎng)短路電流，使區(qū)域內(nèi)供電更可靠。

（三）選擇柔性環(huán)網(wǎng)控制器的容量

一般情況下，在接入柔性環(huán)網(wǎng)控制器后，應(yīng)參考電壓等級與換流閥的額定載流能力，對環(huán)網(wǎng)控制器容量的上限加以估算。若交流電壓等級是110KV，直流電壓等級是200KV，換流閥的額定載流能力是1.5KV，那么容量上限大致為300MW;若交流電壓等級是220KV，直流電壓等級是400KV，換流閥的額定載流能力是1.5KV，那么容量上限大致為600MW。

選擇使用換流變壓器的主要目的就是保證換流器實際輸出交流電壓與電網(wǎng)電壓相互匹配，一旦發(fā)生不對稱的故障，需隔離零序電流。通過對柔性環(huán)網(wǎng)控制器安裝位置與經(jīng)濟性因素的研究和分析，在電網(wǎng)的電壓與換流器輸出交流電壓相互匹配的情況下，即可不斷完善換流器拓?fù)渑c主線的設(shè)計，盡量避免使用換流變壓器，縮減用地量與建設(shè)費用[3]。為此，在對連接方式與換流閥技術(shù)參數(shù)聯(lián)系進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，可合理制定柔性環(huán)網(wǎng)控制器方案。

結(jié)束語：

綜上所述，電網(wǎng)始終處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，也會建設(shè)更多變電站與電網(wǎng)電路，進(jìn)而形成全新電磁環(huán)網(wǎng)。為此，對于電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)與電網(wǎng)分區(qū)運行的研究十分有必要，長期性特征也十分明顯。在以上研究中，結(jié)合電磁環(huán)網(wǎng)探討了柔性環(huán)網(wǎng)控制器控制方法以及短路電流超標(biāo)解決策略，希望為電力網(wǎng)絡(luò)的正常運行提供必要幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]王佳潤，張鐵巖.關(guān)于環(huán)網(wǎng)解列及短路電流抑制技術(shù)研究綜述[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（23）：186.

[2]陳疆，雷晨昊，王筱，等.特大級差電網(wǎng)中超限短路電流治理關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[Z].國網(wǎng)新疆電力公司烏魯木齊供電公司，國網(wǎng)新疆電力公司，國網(wǎng)新疆電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，安徽徽電科技股份有限公司.2016.

[3]計偉.包頭地區(qū)電網(wǎng)短路電流限制措施探討及解決方案[D].華北電力大學(xué);華北電力大學(xué)（北京），2015.

作者簡介：高宇，1996年5月，女，遼寧省朝陽市，大學(xué)本科，研究方向：電力系統(tǒng)自動化及智能電器。