关于交直流系统的可靠性评估 陈野

发表时间:2019/3/28   来源:《电力设备》2018年第29期   作者:陈野
[导读] 摘要:高压直流输电技术的创新应用与交直流混合输电工程的投运,促使交直流系统的可靠性评估成为当前的重点内容,本文从当前的双极直流系统的构成入手,深入进行分析,并结合实际情况构建等效模型,建立合理的可靠性评估体系,以供相关人员参考。

        (广东大唐国际潮州发电有限责任公司  广东省潮州市  515723)
        摘要:高压直流输电技术的创新应用与交直流混合输电工程的投运,促使交直流系统的可靠性评估成为当前的重点内容,本文从当前的双极直流系统的构成入手,深入进行分析,并结合实际情况构建等效模型,建立合理的可靠性评估体系,以供相关人员参考。
        关键词:交直流系统;可靠性评估;多状态模型
        一、双极直流系统的构成分析
        现代高压直流输电系统主要是应用较为常见的双极双桥12脉波接线方式进行连接,其系统主要由换流变压器、换流桥、交流滤波器、断路器、直流输电线路以及极设备等几部分组成,通过各部分的相互配合,构成完整的系统。以实际为例,在高压直流输电系统运行中,如果不考虑备用部件部分,则包括八个换流桥,并且每个换流桥包含六个晶闸管阀壁,在每一侧的每一级上均含有一组换流变压器,整个输电系统共包含四组换流变压器以及八个断路器,同时在每侧每级上设置一组交流滤波器,装设极设备,由直流滤波器与直流平波电抗器组成,在整个系统中总共包含有四个极设备,以保证系统稳定的运行[1]。
        二、构建双极直流系统的等效模型
        整流器的交流测中,每极主要包含一组交流滤波器与一个电容器,在连接过程中主要通过并联的方式进行放置,并保证其容量合理[2]。例如,下表是构建等效模型中整流器交流侧电容器与交流滤波器的等效电容,如表1所示。
        在构建双直流系统的等效模型中,主要是以塔杆为基础,由断路器、平波电抗器、换流站以及变压器组成,将两个直流滤波器进行并联放置,在正常运行过程中,其容量为1pu,而如果其单独一个正常工作时其容量则为0.6pu,而其余的传输线、断路器、变压器、换流站以及平波电抗器等其等效容量均为0.5pu。例如下图案例的等效模型,如图1所示。


        三、直流系统的多状态模型
        以直流系统的等效模型为基础,明确其实际的系统组成元件,根据原始数据获得多状态模型,具体来说,主要包括以下几个步骤:
        第一,通过对直流系统的实际运行情况进行分析,将存在的故障结果划分,主要包含三类,一类单极停运;一类为双极停运;一类为容量降低。
        第二,灵活应用现有的故障树分析方法进行分析,明确模型中各元件的逻辑连接关系,并以此为基础进行拓扑分析,获取每一个故障状态产生的故障结果,将所有的故障状态按照结果分类,满足实际的需求。
        第三,灵活应用频率和持续时间法,对故障的发生概率进行计算,明确每一个故障发生的频率与持续时间。在计算机中主要涉及正常元件的集合、故障元件集合、元件故障率、元件修复时间等数据,最后计算出最终的频率与结果。
 
        图1 双极直流系统的等效模型图
        四、构建直流控制措施及可靠性评估指标体系
        在进行评估分析过程中,首先利用BPA程序自身的直流系统控制与调制模型进行评估,根据实际调节方式进行调整,如定电流一定δ调节、定电流一定电压调节、定α-减额定电流调节、大方式调制、小方式调制、逆变侧熄弧角调制以及双侧频率调制等方式。灵活应用当前的可靠性指标进行度量,作为参考数据进行分析,保证其评估的精确性。受交直流系统可靠性的影响,在进行评估时应保证其具有良好的评测系统暂态功角稳定程度、动态电压和频率安全程度、稳态原件过载以及电压越线引起负荷损失程度,根据当前的实际系统故障进行划分,分为不同的指标,包括稳态充裕指标、动态安全指标以及暂态稳定性指标三种。以稳定指标为例,其指标可以有效的反映发生故障后系统暂态功角稳定情况,同时利用其自身的优势促使系统暂态的稳定性得到提升,并提高其切机切负荷量,满足实际的需求。而对于安全性指标来说,反映发生故障后系统暂态功角稳定性、动态电压以及频率,从整体上提高系统的安全性,利用安全动态措施指标对其整体进行反映。对于充裕度来说,主要是指反映故障后系统暂态功角稳定情况、频率安全情况以及动态电压等,明确在稳定条件下满足系统容量负荷电力的电力需求,进而获取其整体安全性能,保证系统稳定运转。例如,在开发过程中,根据实际要求对交直流混合系统可靠性评估软件进行研究,利用其优势对当前的超大规模的交直流系统进行精确的评估,灵活计算动态安全、系统暂态稳定、节点与元件以及稳态充裕度指标及系统,满足当前的需求[3]。
        结论:综上所述,交直流系统可靠性评估的关键在于进行合理的元件分析,本文通过交直流系统可靠性评估进行分析建模,对直流系统的故障方式进行模拟,并加强进行直流控制,同时在计算过程中发挥BPA计算优势,保证其评估的精确性与计算效率得到提升,为我国的电力系统发展奠定良好的基础。
        参考文献:
        [1]刘伟波,李国庆,欧阳斌,等.基于序贯蒙特卡洛法的直流配电网可靠性评估与预测[J].太阳能学报,2018,39(01):154-162.
        [2]谢海鹏,别朝红,汤涌.基于二阶锥切负荷模型的大规模交直流混联电网可靠性评估[J].电网技术,2016,40(12):3761-3767.

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