特高压换流站

复合绝缘应用总体情况 各换流站老化检查情况 现场运维和应对处理情况 总结与讨论

主要包括特高压换流站消防技术现状、标准化配置情况及消防数字化运用现状。

5G技术在电网中得到应用。国家电网“青豫直流工程”特高压豫南换流变电站实现了5G全覆盖，也是国内首次将5G技术用于特高压换流站基建现场。该项目搭建变电站5G专网，充分考虑前期基建和后期运行的需求，开展智慧工地、智能巡检、智能管理类系列5G应用，打造了“5G+特高压”新基建示范标杆。

本案例开创性的将视频融合技术与特高压换流站运维检修进行结合，以数字孪生三维模型为载体，统筹规划实现古泉站远程智能虚拟巡检。同时，采用类脑智能、深度学习等技术，构建视频图像识别、语音识别、声纹识别等人工智能引擎，实现变电设备状态识别、设备缺陷识别、作业行为识别等人工智能边缘计算服务。通过以多维全息感知、远程智能巡检转变设备状态获取方式，以多源数据融合和类脑算法转变设备状态管控方式，以三维数字孪生转变人与设备交互方式，实现运检模式从“传统人工驱动”向“数据智能驱动”转变。依托站端信息中枢，实现对运检业务的全流程在线管控。开展大数据分析，实现指挥决策科学精准和设备资产的全寿命周期管控。

随着中国特高压交直流换流站的大规模投运，有载分接开关(on-load tap changer, OLTC)已成为特高压换流站中发生故障较多的设备之一。针对强背景噪声环境下特高压换流站OLTC故障特征难以提取的问题，提出一种基于自适应粒子群算法优化奇异谱分解和奇异值分解的方法。首先，利用自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization, APSO)算法对奇异谱分解算法中的模态参数进行优化，选取最优分解模态数。其次，基于最大峭度准则选取最佳奇异谱分量。然后，确定最佳重构阶数，通过奇异值分解重构信号，从而达到信号降噪的目的。将所提方法应用于仿真信号和实验信号，结果表明所提方法的信噪比达到23.302，均方根误差仅为0.004，并且波形相似参数高达0.998，优于其他降噪方法。所提方法能够更有效地实现对特高压换流站OLTC振动信号的降噪，为辅助运维人员诊断OLTC状态提供参考。

1000kV交流特高压电流互感器是强制检定计量器具，须按照国家计量检定规程《JIG1021-2007电力互感器》要求进行入网试验及周期试验，以确保计量关口准确可靠。“淮上线”特高压输变电工程在江苏境内已建成盱眙、泰州、东吴3座特高压变电站，还建有3座特高压换流站，电流互感器现场试验日益增多。特高压电流互感器封装于GIS中，存在交比大、集成度高、全封闭等特点，误差试验点从额定电流的1%至120%，试验电流为15A到7200A范围。由于GIS接地开关及外壳通流能力的限制，无法形成7200A大电流升流回路，试验时附带较长管母和若干电气元件，试验回路感性无功分量很大，对现场试验电源容量和试验点精确快速定位要求极高。 原有单相试验电源输出电压精度低、波形畸变大，不能精确测量试验回路电气参数，无法实现电容器自动补偿和误差试验点快速定位，导致现场电源电压下降大、三相供电不平衡，难以满足特高压电流互感器7200A升流试验要求，不能适应快速发展的特高压工程建设需要。 本项目针对特高压电流互感器现场试验电源容量大、无功补偿复杂、全电流升流困难等难题，从功率电子电源与电工电源串联技术、自适应无功补偿技术、多功能智能工频电源技术等方面开展研究攻关，通过自主创新，取得突破性研究成果。

接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，需在工作电压、操作过电压、大气过电压等情况下正常运行。其中工作电压等于工作电流在接地极及接地极线路导线上产生的电压降，该电压值在数千伏～数百伏之间；操作过电压主要由换流站产生，通过换流站中性母线传递到接地极线路上，该电压值在数百千伏；大气过电压由直击或感应雷电流在接地极线路导线上产生的电压降，该电压值变化幅度更大。以往直流接地极线路的绝缘子片数一般按最高工作电压要求，全线选择同一数量的绝缘子片数（如 3 片）。对±800kV 特高压换流站，接地极线路的绝缘子片数选择主要由操作过电压控制。国内外并未开展特高压换流站接地极线路操作冲击电压耐受水平和中性母线的操作冲击电压耐受水平不匹配的相关研究，从而导致 2012 年 12 月 15 日和 2014 年 7 月 13 日两起重大电力故障。因此，特高压换流站接地极线路绝缘配置研究成为了重要的研究课题。 由于直流接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，因此±800kV 特高压直流接地极线路的换流站端操作过电压高达数百千伏，而接地极端操作过电压仅数拾千伏，根据操作过电压沿特高压接地极线路分布一端高、一端低且差异极大的特性，为既安全可靠又经济合理地配置绝缘子片数，本发明按照与操作过电压分段对应的原则进行选择，提出了±800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法。根据科学技术部西南信息中心查新中心查 新报告所述“ 涉及 具备 本项目所述技术特点的“ ±V 800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法 ” ，所检索范围及时限内，国内未见相同文献报道 ，

全球首条±1100 千伏特高压直流输电工程始于新疆昌吉换流站，止于安徽宣城古泉换流站，线路全长 3293 公里，额定电压±1100 千伏，输电容量 1200 万千瓦。工程于 2015 年 12 月获国家核准，2016 年 4 月开工建设。该工程是“西电东送”标志性工程，是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远、技术水平最高的特高压输电工程。它的建成对洲际能源互联、疆电外送等超长距离输电工程建成起到样板示范作用，对推动新疆能源基地建设、缓解华东地区能源供需矛盾以及打赢蓝天保卫战具有重要意义。该工程施工体量更大、标准要求更高、受限条件更多、过程管控更难，相当比例的施工机具要重新研制、专门定制，施工方法和工艺必须创新，现有电网施工标准和工法未完全达到或符合本工程的建设要求。对此，有必要加强创新攻关、系统策划、立体协同、精准管控，在实现工程高质量建造目标的同时，同步完善特高压工程建设标准体系，树立特高压工程建设领域的“中国建造”标杆，促进中国特高压电网技术实现全方位引领。 安徽送变电相继承建了该工程的古泉换流站“四通一平”、土建施工、电气安装、一般线路段、长江大跨越、接地极和大件运输项目，为施工领域全覆盖的唯一一家送变电企业。针对工程特点和难点，通过集成以往经验，实现大跨越、无尘施工、换流设备安装等多项特高压施工技术突破；通过聚合资源和智慧，创建可推广应用的施工标准，实现施工质量保证“有法可依”；通过优化组织模式，落实精准策划，应用成果标准，实现施工现场安全优质高效管控；通过建设特色项目文化，赋能团队共建共创，出色完成工程任务，充分彰显安徽送变电作为中国特高压工程建设领军者的品牌价值，巩固中国在世界特高压工程建设领域的领先地位。 通过该管理创新项目的实施，公司在工程实践中从点到线、以线连面、层层布局，针对施工管理特难点精准施策，逐步建立起±1100 千伏特高压换流站的行业新标，自主攻关实用新型专利 8 项，参与制定国家电网有限公司特高压换流站分系统调试规范 9 项，主编网省公司 5项企业标准及 6 项行业及工法，获得 8 项电力建设 QC 成果奖项，7 项中电建协科技进步奖。该工程建成后输送容量可达 1200 万千瓦，相当于安徽省夏季用电量的 1/3，将为华东地区的经济社会发展提供强有力的电力支撑。同时，每年可减少燃煤运输 3024 万吨，减排烟尘 2.4万吨，对东部地区的雾霾防治和绿色发展具有重要促进作用。

±1100kV昌吉-古泉特高压直流输电工程首次将直流电压提升至±1100千伏，输电容量提升至12GW，送电距离超过3300千米，是世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远、技术水平最先进的“四最”特高压直流输电工程。 ±1100kV工程土建施工、电气安装和调试的难度都远超以往任何电网工程，1100kV直流设备全部重新研制，对现场设备安装技术挑战极大，主要表现在：超长、超重、超常规特大型设备安装技术挑战极大。高端换流变全装带油总重达909吨，超过电网工程设备安装重量及体量极限；户内直流场在有限空间内的大型设备安装提出了新的要求；±1100kV工程由于电压等级提升，极线侧耐受操作冲击电压的放电曲线已达到饱和区域，电场均匀性和空气间隙对电极形状极为敏感，对现场金具安装工艺提出了新的要求；阀厅和户内直流场均为超大跨度建筑物，最大跨度达80米，建筑单体面积近8000平米，采用格构柱+空间桁架梁结构方案。当前国内、外均没有适用于±1100kV及以下换流站工程分系统调试的规程及标准。 本系列标准围绕±1100kV工程带来的挑战和技术空白：一是首次形成了1100kV设备安装技术标准体系，制定了涵盖±1100kV工程线路施工、土建施工、设备安装和分系统调试建设全过程、各环节的安装及验收技术标准；二是研制形成了国际上首台首套±1100kV设备现场安装的全套施工装备，确定了各种技术路线设备厂家的工装设施、试验设备、大件运输的技术标准要求，安装功效提升20%；三是首次创新形成了具有现场实践意义的定量化验收及检测指标体系，创新研发了特殊金具缺陷三维测量装置，填补了金具表面平整度检测的空白；首次建立适用于±1100kV电压等级及以下特高压换流站完整的分系统调试规范体系，实现了提前预控系统调试项目不带电检查。国内外尚无成熟经验和技术标准，从工程设计、设备、施工、安装至调试验收，均属于国际首创，本系列标准均属首次制定与实践。 本系列标准有力保障了±1100kV昌吉-古泉特高压直流输电工程的顺利投运，将国际首次创新引领性工程在建设各环节的诸多新问题得以解决，建立了全套的调试和验收标准，为后续电网建设提供强有力的技术储备，充分保障了工程建设高质量、安全稳定运行目标。±1100kV工程投运后，每年可向华东地区输送电能660亿度，对于有序推进一带一路，构建全球能源互联网，具有重大示范意义。

绝缘子