特高压直流分层接入电网落点选择方法

董雪情

沈阳工程学院电力学院 辽宁省沈阳市 110136

摘要：目前，特高压直流接入电网的落点选择已经成为输变电工程中的关键问题。本文针对特高压直流分层接入电网的特点，通过选取经济性指标和系统稳定性指标，对各指标进行决策评估，从而获得直流落点选择的最优解，这对保证电网安全稳定运行具有重要意义。

关键词：特高压直流；分层接入方式；直流落点选择

0 引言

近年来，我国特高压交直流输变电工程取得重大进步，而密集的直流落点也为电网的运行带来很多挑战，其中直流落点的选择是亟待解决的关键问题。直流落点选择问题非常复杂，涉及到决策目的、系统安全、经济型和工程实施等方面^[1]。目前我国的大电网规划通常直接由专业设计人员依据经验对直流落点方案进行制定，并基于此进行系统安全稳定性和经济性等方面的计算与评估分析。但这种评估方法里面包含的评估工作量很大，很难做到对每个方案都进行评估比较。因此，为解决特高压直流分层接入落点选择的问题，本文从直流分层的特点出发，着重研究了直流分层接入的评价指标，包括分层接入直流的运行特性、直流分层间交互影响程度、动态无功补偿和系统稳定性。根据以上指标，建立落点选择的目标函数，对各评价指标进行归一化和决策评估，从而确定最优落点选择方案，该研究可为交直流电网运行规划提供理论依据。

1 特高压直流分层接入电网的特点

特高压直流分层接入受端交流电网时，直流高端换流变电站和低端换流变电站分别接入1000kV和500kV交流网架。由于500kV和1000kV交流网架对应的落点间电气距离较小，可能存在两个电压等级换流站对彼此产生扰动，进而影响运行特性^[2]。

2 特高压直流落点选择的评价指标

目前针对直流分层接入电网落点选择的研究文献较少，现有的交直流输变电工程采用的方法是基于经验制定集中落点方案，并利用潮流计算和稳定程序对方案进行放分析，通过比较各方案的安全稳定性，确定最终的落点选择。本文计及经济型和系统安全稳定性的多个评价指标，对不同落点方案优劣程度进行定量评估，并选出最优的决策方案。

1. 经济性指标

本文对于直流封层接入电网的经济性指标考虑工程造价，工程造价可参考直流分层接入受端电网不同电压等级落点时产生的运行扰动，为了降低扰动带来的影响，可以采取适当增加换流站之间电气距离的方法，这样可以有效降低工程造价。

（2）计算多馈入短路比

直流分层接入电网的方式可以理解为将直流容量分为两等分，分别经过500kV和1000kV交流网架。直流分层接入不同电压等级的换流站要分别计算多馈入短路比在形成 全系统的节点导纳阵时需同时保留分层接入交流 电网的1000V和500V换流站母线及其他直流换流站母线，直流分层接入的容量按实际容量计算^[3,4]。

（3）直流分层间交互影响程度

根据前文所述，直流分层接入不同电压等级落点换流站，各换流站之间的电气距离较小，各换流站的滤波器投切是否会对彼此产生扰动影响是关键点。为此，通过多直流相互作用因子来定义直流分层间相互作用因子，可以作为衡量直流分层间交互影响程度的指标^[5]。

（4）动态无功补偿

直流分层接入受端电网时，交流系统存在开关拒动等故障，不能满足系统安全稳定裕度，因此动态无功补偿装置不可缺少。通过对现有动态无功补偿装置的总结，最终选择静止无功补偿器，其具有响应快、输出连续性可调、谐波含量低、占地空间小等诸多优点。由于不同分层落点方案对应的受端电网风险承受能力不同，因此所需要配置的动态无功补偿容量也不同，因此，添加动态无功补偿作为落点方案的评估指标^[6]。

（5）系统暂态稳定裕度

特高压直流分层接入电网后会对电网暂态稳定运行产生影响，对于暂态稳定裕度的评价指标包括功角稳定、电压安全和频率安全。该指标可通过仿真软件的时域仿真计算获得，将不同直流分层方案的输变电能力作为系统暂态稳定裕度指标，对比各输变电能力从而评估不同直流分层接入对系统暂态稳定裕度的影响^[7]。

3 直流分层接入电网的落点选择方法

基于前文对经济性指标和系统稳定性指标的评估，根据各评价指标的单位与数量级，首先进行统一标准化处理；其次计算出各指标权重，因为在决策过程中，各项指标的权重是否合理决定了方案的可行性与科学性，采用相关计算软件对各直流分层入网落地选择方案的经济性指标和系统稳定包含的子指标的归一化值和权重系数，通过线性加权和法对落点选择建立目标函数，最后针对目标函数选择最大函数值即可确定该落点方案为最优方案。

4 结论

本文通过分析特高压直流分层接入电网的特点，对直流落点选择确立经济性指标和系统稳定性指标，其中系统稳定性指标又包括分层接入直流的运行特性、直流分层间交互影响程度、动态无功补偿和系统暂态稳定裕度。最后通过计算各评价指标的归一化值和权重值，对落点选择的目标函数求解，最终确定最优落点选择方案。

参考文献

1. 史一明,蔡国伟,杨德友.基于MIIF指标的多直流落点选择方法[J].现代电力,2017,34(01):76-81.

2. 郭小江,郭剑波,马世英,王成山,张彦涛.基于多馈入短路比的多直流落点选择方法[J].中国电机工程学报,2013,33(10):36-42+21.

3. 郭小江,郭剑波,马世英,王成山,张彦涛.基于多馈入短路比的多直流落点选择方法[J].中国电机工程学报,2013,33(10):36-42+21.

4. 郭小江,郭剑波,马世英,王成山,张彦涛.基于多馈入短路比的多直流落点选择方法[J].中国电机工程学报,2013,33(10):36-42+21.

5. 翟海保,李兆伟,黄慧,吴雪莲,罗凯明,庄侃沁,罗峰.特高压直流分层接入电网的落点选择研究[J].电力工程技术,2018,37(01):65-71.

6. 龙霏,李明,林建熙,王新宝,易杨,林城,付俊波.考虑无功补偿容量优化的多馈入直流落点选择方法[J].电力电容器与无功补偿,2018,39(04):112-116.

7. 李传栋,杨桂钟,陈晶腾,陈惠聪.特高压直流分层接入方式的落点选择研究[J].福建工程学院学报,2014,12(06):567-572.