可靠性和稳定性保障

1）可靠性

为了反映直流系统的系统设计、设备制造、工程建设及运行管理等各个环节的水平，特高压直流工程的可靠性指标主要有以下几种：强迫能量不可用率、计划能量不可用率、换流器强迫停运率、单极强迫停运率、双极强迫停运率。其中，强迫能量不可用率和计划能量不可用率统称为能量不可用率，表示在统计时间内，由于计划停运、非计划停运或降压运行造成直流输电系统能量输送能力的降低。表3-2为已有三常、三广、三沪±500kV直流工程和±800kV特高压直流工程推荐的可靠性指标[3]。

表3-2　直流输电系统可靠性指标

注：P1～P5依次代表强迫能量不可用率、计划能量不可用率、换流器强迫停运率、单极强迫停运率、双极强迫停运率。*500kV系统一极只有一组换流器，故其换流器强迫停运率与单极强迫停运率等效。

特高压直流系统的换流器在交流和直流侧都会产生谐波电压和谐波电流，不利于电网系统的稳定控制。同时，对国内现有±500kV直流工程故障原因的分析表明，由直流控制和保护导致的系统强迫停运的几率较高，特高压直流系统的二次设备运行控制更加复杂，系统的故障率可能更高。整体上，特高压直流输电系统的可靠性不如特高压交流输电系统。

结合现有的常规高压直流输电运行经验，尽量采用使其各自独立、拆解相互之间耦合的技术措施可以大幅提高特高压直流输电系统的设计以及制造和运行维护水平，避免一些典型故障在特高压直流输电系统中频繁发生。具体为：(www.xing528.com)

（1）在换流器系统方面，对于交流馈电间隔、阀厅、交直流电源系统、冷却空调系统等，要尽量彼此独立，拆解相互间的耦合，设计各自高度独立的控制系统等措施，都能提高输电工程的可靠性。另外，采用换流器旁通开关，使每一换流器单独启动、停运、退出检修时不影响其他换流器的运行，从而降低单极停运的概率。

（2）在系统设计方面，为提高双极系统运行的可靠性，应尽可能使双极独立，避免由控制系统耦合或接地极耦合引起的双极耦合，杜绝一极故障、停运或检修失误导致另一极停运的可能性。

2）稳定性

特高压直流输电方式用于大容量输电时，也可能会出现稳定问题。由于特高压直流输电线路的输电容量很大，当该线路上的输电容量相对于受端系统容量占有一个较大的比率时，若该线路失电，将会对送、受端电网的安全稳定产生严重影响。实际上，一条大容量特高压直流线路对送受端电网交流系统稳定性的影响可以用失去一个大负荷和失去一个大电源来模拟。

对于中国南方电网的±800kV云广直流输电工程，额定送电容量约占2010年南方电网西电东送容量1/4，约占云南电网用电负荷的1/3、外送电力的2/3。当该工程送端电源或者线路发生故障时，将对受端电网的安全稳定运行产生较严重的影响。

特高压直流输电的稳定性能直接与受端电网电气强弱有关。当多条特高压直流输电线路的受端落点电气距离很近，形成多馈入直流输电系统的时候，由于直流逆变站很容易因受端电压波动发生换相失败，一次故障可能引起多个逆变站同时或相继发生换相失败，甚至导致直流功率传输的中断，给整个多馈入直流输电系统带来巨大冲击。研究表明，在特高压直流多馈入的受端电网，多条直流同时与交流系统相互作用，系统暂态、动态的功角和电压稳定问题可能非常严重，应该引起高度重视。目前南方电网有多条超高压±500kV直流线路落点于广东电网，再考虑±800kV特高压直流输电线路的建设，南方电网将成为世界上含有最大“多馈入直流输电系统”的电网之一。对于多馈入直流输电系统，交流系统或直流系统的故障都有可能成为引发系统不稳定的因素，甚至可能导致整个系统的崩溃。因此，考虑到交直流系统之间存在复杂的相互作用，必须采取相应的针对性措施以保证多馈入直流输电系统安全稳定。