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特高压直流落点选择实用方法及在河南电网中的应用

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总615期第7期

2017年7月河南科技

HenanScienceandTechnology

特高压直流落点选择实用方法及在河南电网中的应用

司瑞华刘永民孙思培袁鹏

（国网河南省电力公司经济技术研究院，河南郑州450052）

摘要：按照河南省“内节外引”能源发展战略，预计远期河南电网三分之一的电力需求需要依靠外来电力，

需要新增3条特高压直流馈入。本文提出特高压直流落点选择的实用方法，以河南电网为例，提出远期河南

电网3条特高压直流落点的可行性方案，推荐方案可以适应多直流馈入河南电网需求，保障河南电力供应。关键词：特高压直流落点；电网；静态稳定性；暂态稳定性

中图分类号：TM715文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）07-0137-03

APracticalMethodforSelectingthePlacementofUHVDC

andItsApplicationinHenanPowerGrid

SiRuihuaLiuYongminSunSipeiYuanPeng

（StateGridHenanElectricPowerCompanyEconomicResearchInstitute，ZhengzhouHenan450052）

Abstract:Accordingtothe"internalsavingandexternalintroduction"energydevelopmentstrategyofHenanprov⁃ince,aboutonethirdofpowerofHenanpowergridshouldgetfromexternalinthefuture,andthreeUHVDCshould

beincreased.ThispaperpresentedapracticalmethodforselectingtheplacementofUHVDC,tookHenanpowergrid

asanexample,presentedsomefeasibleschemesofthreeUHVDCfeedinHenanpowergrid,theproposedscheme

canadapttothedemandofHenanpowergridwithmultiinfeedUHVDC,andguaranteethepowersupply.

Keywords:UHVDCplacement；powergrid；staticstability；transientstability

按照河南省“内节外引”能源发展战略，预计远期河

南电网将有三分之一的电力需求依靠区外来电，特高压

直流大容量、多落点馈入将构筑河南电网新形态。依据

最新规划，远期河南电网将新增3条特高压直流馈入，输

电规模约30000MW，河南电网特高压交直流混联馈入格

局更为复杂。因此，迫切需要研究入豫特高压直流工程

的落点布局方案和建设时序，针对不同落点布局方案对

河南电网安全稳定运行的影响，推荐合理的特高压直流

并网方案，确保外来电力落得下、送得出，提高河南电网

能源安全保障能力。

1特高压直流落点选择方法

特高压直流由于输电规模大，对落点区域的网架结

构和负荷消纳能力有较高的要求，现提出特高压直流落

点选择方法［1］。①对受端电网进行电力缺额评估，初步选择落

点区域和落点类型。对于受端某区域电网，电力缺

额小于3000MW时，应选择特高压交流落点；电力缺额

在3000MW～6000MW时，选择特高压交流或直流落点均

可；电力缺额在6000MW以上时，应选择特高压直流落点。②对受端电网与外区联络的500kV通道强度进行评

估，初步确定可接受的直流输电规模。通过热稳和暂稳

计算等，确定受端电网原有500kV联络通道的供电极限

能力，评估特高压直流落点后，直流故障后损失的最大功

率与500kV联络通道供电极限的关系，计算受端电网可

接受外区来电的比例，确定直流输电规模。③进行特高压直流落地后受端电网适应性评估，推

荐合理落点方案。多个直流馈入后，对受端电网的潮流

特性、短路电流和短路比指标进行评估；针对直流的严重

故障，评估直流落点后的稳定风险，推荐合理的特高压直

收稿日期：2017-06-02

作者简介：司瑞华（1984-），男，硕士，工程师，研究方向：电网规划与电力系统分析；刘永民（1976-），男，硕士，高级

工程师，研究方向：电网规划与电力系统分析；孙思培（1987-），男，硕士，工程师，研究方向：电网规划与电力系统分析；

袁鹏（1987-），男，硕士，工程师，研究方向：

电网规划与电力系统分析。能源与化学第7期·138·

流落点布局方案。

对于特高压直流落点布局方案的评估，潮流、短路和

暂稳计算比较常规，要考虑多个直流之间的相互影响，对

于多直流馈入系统，引入一种计及各回直流相互影响和

作用的交流电网强度评价指标，简称多直流馈入短路比

（MSCR），如第i回直流的MSCR定义如下：

MSCRi=1

||ZsiPdi+∑

j=1,j≠in||ZijPdj（1）

式（1）中，Pdi、Zsi分别为第i回直流线路的运行功率

以及换流母线的自阻抗；Zij为直流线路i和j换流母线之

间的互阻抗。

采用MSCR定量指标评价多直流馈入后交流系统的

强弱，依据多直流馈入短路比评价交流系统强弱的标准

为：MSCR＞3，交流系统强；2＜MSCR＜3，交流系统弱；MSCR＜2，交流系统极弱。

一般受端电网的MSCR应大于3，才能保证直流馈入

后电网的安全稳定水平，但也不是越大越好，同时要考虑

系统短路电流的约束。

2远期河南电网特高压直流落点方案拟定

河南电网目前已投产特高压直流1条，即±800kV天

中直流，额定功率8000MW，根据国家电网中长期电力流

规划，2020—2030年河南需新增3条特高压直流，每条直

流额定功率在8000～12000MW。

为分析特高压直流落点区域，首先对河南电网各区

域进行中长期电力平衡。根据河南电网结构特点，将河

南电网分为豫北、豫中、豫南三大区域电网，其中：豫北电

网涵盖安徽、鹤壁、濮阳（以下简称“安鹤濮”）以及焦作、

新乡（以下简称“焦新”）地区；豫中电网涵盖洛阳、三门

峡、济源、郑州以及开封、商丘（以下简称“开商”）地区；豫

南电网涵盖平顶山、南阳、许昌以及漯河、周口、驻马店、

信阳（以下简称“漯周驻信”）地区。

考虑河南省内规划电源，河南电网各分区电力平衡

情况见表1。

表1河南电网分区域中长期电力平衡情况（单位：MW）

年份20202030豫北-1053-5783豫中2640-6441豫南-9972-17339

从分大区电力平衡来看，豫北、豫中和豫南电网远期

均是受端电网，需要外区来电补给。

豫北地区2030年电力缺额达到5783MW，考虑到豫

北-豫中联络线仅4回线路，依靠500kV交流通道来满足电

力需求易引发线路过载或系统失稳等问题，因此，豫北地区

应考虑直流馈入，直流规模不宜超过8000MW，避免直流闭

锁后，出现联络通道难以承受大规模潮流转移的情况。

豫中的郑开商地区是河南电力缺额较大地区，2030年电力缺额约为11700MW，由于郑开商电网与外区联络500kV通道较多，多达11回线路，除保持以天中直流为电

源点外，应新建直流接入或者继续补强交流受电通道，其

中新增直流输电规模可以在8000～12000MW。

豫南是未来河南电网电力缺额最多地区，特别是周口、

驻马店、信阳地区，至2030年，电力缺额约为17339MW，鉴

于电力缺额太大，豫南地区必须引进特高直流。目前，南

阳地区已建设有南阳特高压交流站，可以满足特高压直

流以不同方式接入，新增直流输电规模应在10000MW

以上。

从分小区电力平衡来看，2020年电力缺额最大的是

漯周驻信、安鹤濮和南阳地区，2030年电力缺额最大的依

次是漯周驻信、郑州、安鹤濮地区。

根据以上电力平衡和各分区电网网架特点，对河南

电网未来新增的第二、三、四条直流落点拟定两个方案，

如表2所示。

表2新增直流落点方案

直流第二条直流第三条直流第四条直流方案一落点区域南阳漯周驻信安鹤濮方案二落点区域漯周驻信安鹤濮郑州、开商

方案一：三条直流分别落点南阳、漯周驻信和安鹤濮

地区。

方案二：三条直流分别落点漯周驻信、安鹤濮以及郑

州和开商地区。

3方案比较

3.1静态稳定性比较

静态稳定性主要从潮流、短路电流和多直流馈入短

路比3个方面进行评估比较。①潮流方面。方案一：第二条直流接入近期南阳地

区后，特高压直流大部分功率需经过南阳换流站—嵖岈

变双回线路转送至漯周驻信地区，两回线路潮流偏重，远

期豫南地区拥有两条直流，河南电网传统“北电南送”潮

流格局逆转为“南电北送”，豫中-豫南断面北送潮流偏

重。方案二：豫北、豫中和豫南电网潮流以特高压为中心

呈辐射状分布，豫北-豫中和豫中-豫南等重要输电断面

潮流较轻，避免了潮流的大范围转送。②短路电流方面。方案一和方案二，短路电流偏高

站点均分布在南阳特高站周围，南阳特高压站500kV母

线必须采取分列运行措施，方案一和方案二南阳特高压

站500kV母线短路电流分别控制为62.8kA和60.6kA，均

接近断路器的开断能力。③多直流馈入短路比方面。方案一由于漯周驻信地

区电源装机较少，对第三条直流接入该地区后的支撑能

力较弱，其多馈入短路比略低于3。方案二，各条直流的特高压直流落点选择实用方法及在河南电网中的应用·139·第7期

多馈入短路比均在3以上，说明受端电网能够达到强交

流电网的水平。多直流馈入短路比比较见表3。

表3多直流馈入短路比比较

直流天中直流第二条直流第三条直流第四条直流方案一4.993.372.903.29方案二4.063.474.823.06

注：表3中多直流馈入短路比指换流站500kV交流母线侧短路比。3.2暂态稳定性比较

从系统的暂稳稳定性评估两个直流落点方案下河南

电网安全稳定水平，暂稳计算采用中国电科院BPA电力

系统分析程序。

交流系统发生N-1故障时或直流单极闭锁故障时，

两个方案下的河南电网均能保持稳定运行。

对于直流双极闭锁故障，方案一，正常情况下，豫中-

豫南断面已处于重载状态，在天中直流或者第四条直流

发生双极闭锁故障后，交流系统潮流发生大范围转移，豫

中-豫南输电断面北送潮流进一步加重，造成系统电压降

低，最终导致系统振荡，不能维持稳定运行，仿真计算结

果如图1所示。该方案下需要研究直流双极闭锁后的系

统稳控措施，以保证系统安全稳定运行。024

681012

Time(sec.)1.1

1

0.9

0.8

0.7母线电压（p.u

）驻马店换流母线1000kV驻马店1000kV香山500kV驻马店换流母线500kV南阳1000kV嵖岈500kV

图1

方案一天中直流双极闭锁时相关母线电压方案二，任一直流双极闭锁时，系统均可保持稳定运行，仿真计算结果如图2所示。024681012Time（sec.）1.061.041.0210.980.960.940.920.90.88母线电

压（p.u）港区500kV香山500kV南阳1000kV洹安500kV驻马店1000kV嵖岈500kV

图2方案二天中直流双极闭锁时相关母线电压综合以上分析，方案二潮流分布、系统稳定性方面优

于方案一，推荐方案二作为远期河南电网特高压直流落

点布局方案，即第二条直流优先落点电力缺口最大的漯

周驻信地区，第三、四条直流根据负荷发展分别落点安鹤

濮和郑开商地区。

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±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

第22卷 第4期 2021年4月 电 气 技 术 Electrical EngineeringVol.22 No.4Apr. 2021

±800kV特高压直流输电换流阀核相试验

郭绯阳1,2 张 涛1,2 吴 鑫1,2 李国楷1,2 杨云龙1,2

（1. 河南九域恩湃电力技术有限公司，郑州 450052；

2. 河南合众电力技术有限公司，郑州 450001）

摘要 近年来，随着特高压直流工程在远距离大功率输电方面的发展，提高直流输电工程的

可靠性成为保证电网安全稳定运行的前提和基础，换流阀低压加压核相试验作为分系统调试项目

对检验特高压直流输电工程质量至关重要。本文针对特高压直流工程±800kV换流站第一阶段分

系统调试期间的相关内容，详细阐述换流站极I、极II低端换流阀核相试验过程并进行理论分析，

通过试验参数计算、试验方案优化及试验波形的分析对比进行说明。另外，优化试验abc三相同

步电压获取方式，进一步降低试验误差。最后，提出一种验证触发延迟角的核相方法，为特高压

直流输电工程的建设和相关研究提供参考。

关键词：±800kV；特高压直流输电；换流阀；核相试验

Converter valve phase-check test of ±800kV

UHVDC transmission project

GUO Feiyang1,2 ZHANG Tao1,2 WU Xin1,2 LI Guokai1,2 YANG Yunlong1,2

(1. He’nan Jiuyu EPRI Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450052;

2. He’nan Hezhong Electric Power Technology Co., Ltd, Zhengzhou 450001)

Abstract In recent years, with the gradual development of ultra-high voltage direct current

特高压输电技术在电力工业中的应用

特高压输电技术在电力工业中的应用

特高压输电技术在电力工业中的应用

1. 背景介绍

特高压输电技术是指输送交流电的一种方法，它需要在一定的电磁场和介质下进行。特高压输电技术是电力工业的重要组成部分，主要用于长距离和大容量的输电。它具有输电效率高，能耗低，占地面积小等优势，逐渐成为电力工业的趋势。

2. 特高压输电技术的原理

特高压输电技术是通过高压电力线路将电能输送到远距离地区。高压电力线路中线路电感、线路电阻和电容等复杂参数对电力传输有一定的影响。在特高压输电技术中，由于输电距离很长，导致线路参数波动较大，从而影响电力传输的稳定性。因此，在特高压输电技术中，需要采用各种现代化的技术手段对电力线路进行精确计算和控制。

3. 特高压输电技术的发展历程

特高压输电技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代。起初，特高压输电技术只用于实验室中的小规模研究。在20世纪60年代，中国进行了特高压输电的实践，并成功建成了500KV特高压输电线路。在20世纪80年代，欧洲各国也开始投资特高压输电技术的项目。近年来，特高压输电技术在国际上的研究和实践也日益增多，例如，欧洲超级网计划、南非特高压输电项目等。 4. 特高压输电技术在电力工业中的应用

随着电力负荷的增长和电力供应的紧张，特高压输电技术越来越受到广泛关注。特高压输电线路被广泛应用于大容量、远距离的电力传输中，如电网间长距离集中输电、大型水电站输电和上海特高压工程等。特高压输电可以缓解电力供应紧张和电力质量低下带来的问题，提高电力系统的稳定性和可靠性，同时也可以有效地降低输电线路的成本。

5. 特高压输电技术的优点和挑战

特高压输电技术有很多优点。首先，特高压输电线路的电导率很高，能够实现高效的电力传输；其次，特高压输电线路减少了输电线路的占地面积，很大程度上减少了对生态环境的影响；最后，特高压输电可以在长距离的电力传输中实现更好的经济效益和环境效益。但特高压输电技术在使用过程中也存在一些挑战，如线路参数的不确定性和对电力系统稳定性的影响。因此，特高压输电技术需要更加精密地计算和控制以维持电力传输的稳定性。

多馈入直流系统的特高压直流接入方式优选方法

多馈入直流系统的特高压直流接入方式优选方法

多馈入直流系统的特高压直流接入方式优选方法

摘要：当今社会在时代影响下技术水平得以迅猛发展，特高压的交直流相应技术已经获得有效应用，这也是今后我国在电网发展中值得重点分析的内容。本文围绕着多种影响元素实现有效评价指标体系的构建，能够展开对网损、静态安全等全方面开展开评估。并且，也基于此提出了多馈入直流系统的特高压直流接入方式的优选方法，有效探究最优接入方式。

关键词：多馈入；直流系统；特高压

引言：多馈入直流的特高压交流电网将本来的相应结构变得更为复杂，也导致一些影响稳定性的问题出现。单个交流，或者是直流等方面的故障都可能会导致换相失败这一状况的呈现，更甚者会造成更为严重的不良影响，也就是出现闭锁。若是在运行过程中，换相出现严重问题，在功率恢复的过程之中，会需要交流系统提供大量的功率才能够确保有足够的换相电压。多馈入直流的系统可以使电网本身的结构更密集。在应用中，选择适当的直流落点、接入模式等能够将不良影响最大限度的减小，提高电网在运行中的安全，也能减少经济方面的投入。

1.评价指标体系

1.1选取原则

科学构建评价指标体系是正确落实决策的重要前提。所以，在构建多馈入直流系统特高压直接流入形式的评价指标中，选择指标需要遵循相应的原则。系统性。这一体系的构建应该可以从不同的角度系统的反映不同类型的直流流入形式对于系统在运行之中的影响。可量化性。应该尽可能的选择可以量化，或者是能够模糊量化的指标，才可更方便选择。典型性。应该有效把握重点，将问题存在的重要内容分析，并且，也要明确不同指标之间的差异，也增强可比性。在建立评价指标这一体系前，应该将其中的关键点确定[1]。具体来讲，其选择需要在分析以上原则的前提下，将问题的主要方面凸显，才可更轻松的展开计算与分析。通过多馈入直流特高压的直接流入形式的特征以及目标，需要从经济、安全以及远景适应等方面明确中心评价标准，建立包含网损、静态安全等多方面元素的综合评价指标体系。

关于特高压直流分层接入电网的落点选择研究25

关于特高压直流分层接入电网的落点选择研究25

关于特高压直流分层接入电网的落点选择研究

摘要：随着科技和经济的持续进步，电网企业的发展已经逐渐变成目前我们国家十分重视的对象之一。特高压直流分层计入交流电网不同电压等级的运行模式，可以有效缓解潮流疏散问题。从某种角度来看，直流落点可以算作是一类多目标决策的问题，由于采用了直流分层接入的形式之后，会创设综合评价指标，因此需要在原有基础上创设与之对于的落点选择策略。本篇文章将阐述特高压直流分层接入电网方式的主要特点，分析接入电网落点选择的评价指标，并对于接入电网的具体选择方面提出一些合理的见解。

关键词：特高压直流；分层接入方式；直流落点选择；电网规划

引言：从现阶段发展而言，我国特高压交直流已经取得了全新的突破。为了能够充分处理特高压直流分层接入落点选择方面的问题，理应对实际接入的评价指标展开研究，以此为交直流电网规划提供相应的技术支撑。

一、特高压直流分层接入电网方式的主要特点

在特高压直流高端换流变以及低端换流变的位置接入网架，其大小分别是500kV和1000KV。由于其同级位置的阀组正在串联运行，针对高低存差异的阀组分层接入2个交流直网，从而使得其阐述发生改变。高阀组的触发角、熄弧角以及直流电压都会出现变化。基于这一情况，应当对其采取分解的方式，不能直接置于极层内部，以便于整个系统可以更好地响应，使得直流分层可以输入到不同的电压等级内部[1]。

由于电压等级存在差异，使得落点之间的电气距离通常都比较小，所以每当有电压等级出现扰动的时候，都会对其他换流站的正常运行造成影响。特别是无功电压控制方面，任意等级的投切是否会对其他滤波器造成影响将会成为主要关注对象。在进行落入点确定的时候，理应对这一因素带来的影响进行考虑。

二、特高压直流分层接入电网落点选择的评价指标

（一）经济性指标