特高压电网安全如何运行？
2019-01-29 10:59:33
摘要：2009年1月6日，世界首个特高压工程——1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投入商业运行，我国电网自此迈入特高压时代。
【项目小档案】
项目名称：交直流电力系统连锁故障主动防御关键技术与应用
主要参与单位：国网河南省电力公司，清华大学，中国电力科学研究院有限公司，国网上海市电力公司，西安交通大学，国网四川省电力公司
项目简介：目前我国已建成世界上电压等级和直流输电比例最高、结构最复杂的交直流电力系统。项目突破了交直流电力系统连锁故障准确建模、主动预防及主动阻断等国际电工界公认的三大技术难题，首次研发了具有完全自主知识产权的交直流电力系统连锁故障主动防御系列核心技术和交直流电力系统连锁故障分析、电网灾害风险评估及安全预警、连锁故障在线阻断系统系列软件平台，广泛应用于我国五大交直流电力系统、20多个省级电力系统和100多个电力工程项目，为保障我国特超高压交直流电力系统安全运行发挥了重要作用。
特高压发展对电网安全运行管理
提出新要求
2009年1月6日，世界首个特高压工程——1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程投入商业运行，我国电网自此迈入特高压时代。10年来，我国特高压电网发展迅猛，特高压技术已经成为“中国创造”和“中国引领”的金色名片。
河南地处中原腹地，枢纽区位优势明显。2009年，世界首个特高压交流工程在此落地。2014年1月27日，当时世界上输送功率最大的直流输电工程——哈密南—郑州（天山—中州）±800千伏特高压直流输电工程投运，河南电网在全国省级电网中率先迈入特高压交直流混联运行阶段。
“率先迈入特高压交直流混联运行新时代既是一种荣誉，更是一种责任。从特高压电网建立之日起，确保其安全稳定运行就是我们面临的重大课题之一。这也没有任何国家的经验可供参考。”河南电科院电网技术中心专责张振安说。他是交直流电力系统连锁故障主动防御关键技术与应用项目的主要牵头人之一。
张振安介绍，我国目前已建成世界上电压等级和直流输电比例最高、同步机群规模最大和结构最复杂的交直流电力系统，一旦发生连锁故障，容易引发大规模停电事故。“交直流电力系统连锁故障一般伴随着初始故障、故障扩散和振荡崩溃三个阶段，现有技术侧重从交直流混联电网层面预防大停电事故，缺乏从交直流电力系统源-网-荷全局角度研究引发大停电的连锁故障发生机理、传播过程以及阻断技术。”他进一步解释说。
立足更高层次，从全局角度提升交直流电力系统运行保障水平，对我国特高压事业健康发展意义重大。
打造国际领先的
连锁故障主动防御技术体系
为了提升特高压交直流混联运行阶段对大电网安全稳定运行的驾驭能力，国网河南电力联合清华大学、中国电科院等单位，组成交直流电力系统连锁故障主动防御关键技术与应用联合攻关团队，努力为我国特高压电网安全稳定运行装上“报警器”、筑起“防火墙”、配上“灭火器”。
“构建交直流电力系统连锁故障主动防御体系需要突破众多技术瓶颈，主要体现在三个方面：首先，连锁故障诱因千差万别，交直流系统相互作用机理复杂，实现交直流电力系统连锁故障整体建模十分困难；第二，连锁故障路径成组合数爆炸，缺少停电风险的解析计算方法，必须要找到快速辨识连锁故障危险路径、主动预防连锁故障风险的方法；第三，连锁故障会导致电力系统远离正常工况，被动防控体系难以阻断连锁故障，建立主动阻断技术势在必行。这也是国际电工界公认的三大技术难题。”张振安说。
针对交直流电力系统连锁故障风险防范的重大工程需求和关键技术瓶颈，项目团队通过产学研协同攻关，创建了“微观-宏观”协同的交直流电力系统连锁故障整体动力学建模及分析技术、危险故障路径快速辨识和连锁故障风险主动预防技术以及连锁故障在线主动阻断技术，构建起具有我国完全自主知识产权的交直流电力系统连锁故障主动防御技术体系。项目获得授权发明专利43项、软件著作3项，编制企业标准1项，主要性能指标达到国际领先水平。
“交直流电力系统连锁故障主动防御技术体系的建立，大大提高了我们对交直流电力系统连锁故障的驾驭能力，实现交直流电力系统连锁故障阻断由被动型向主动型转变。”张振安说。
支撑电网安全运行
经济社会效益显著
交直流电力系统连锁故障主动防御技术体系的建立，使我国在建立与特高压电网发展规模相适应的安全技术管理体系上实现了新突破、迈上了新台阶，具有显著的经济社会效益。
通过成果转化，项目团队研发出了具有完全自主知识产权的交直流电力系统连锁故障主动防御核心技术及交直流电力系统连锁故障仿真平台、电网灾害风险评估及安全预警系统和连锁故障在线主动阻断系统三个软件平台，目前已应用到四川、新疆两个送端系统，河南、上海、广东3个受端系统，20多个省级电网公司、100多个电力工程项目，为其连锁故障预测、预防及阻断提供了坚实的技术支撑。
“该项目支撑电网安全运行的同时，还间接促进了清洁能源的外送和消纳，为优质资源大范围内优化提供技术支撑，有力地推动了清洁替代和电能替代，助推了可持续发展。”张振安说。
未来，我国还将建设多项特高压工程，该技术也将迎来更加广阔的应用空间，为守护我国特高压电网安全稳定运行发挥出更大的作用。来源:国家电网报 作者:代小龙
