直流外送

针对送端交流线路受风场及直流系统接入影响，故障特征迥异，以及传统继电保护原理难以适用的问题，提出一种基于模功率差的风电送出线路纵联保护新原理。首先，在单机模型的基础上，考虑风场各设备间的相互作用，推导双馈风场短路电流表达式。结合直流系统网络拓扑，建立送出线路背侧系统馈入线路模功率计算模型。在此基础上，利用区外故障网络拓扑变化引起模功率异变的特性，构造模功率差与模型差异性相关联的保护判据，用以识别交流线路区内外故障。最后，基于RT-LAB平台的试验结果验证了该方法的正确性。

为抑制直流送端电网暂态过电压，充分发挥风电在风火打捆直流外送系统功率调节作用，提出了一种考虑风电场调控裕度的无功电压紧急控制策略。首先，分析换相失败故障下风火打捆系统电气量变化及故障引发直流送端过电压机理；其次，在遭遇换相失败故障后通过降低直流输送功率抑制直流系统连续换相失败，减少故障恢复期间系统无功需求，分析功率速降后系统无功潮流变化；再次，针对盈余无功导致送端暂态高压提出直流送端无功电压紧急控制策略，根据超短期预测风速对风电场无功裕度进行分配，针对不同情形设计具有多种工作模式的风机控制器；仿真结果表明：所提控制方法能够较好地解决风火打捆直流外送系统直流送端暂态过电压问题。

高压电容器组是直流输电系统的核心设备，为系统及电网提供90%以上的无功功率支撑，对保障直流输电及电网安全运行意义重大。单一直流工程电容器组容量在3000-6000Mvar之间，由1.5万-3万只电容器元件组成，运行中面临两方面技术难题：一是电容器内部轻微故障难以提前感知并准确定位，无法避免故障进一步发展，最终导致事故发生；根据国家电网近10年运行数据统计，由于电容器故障导致设备跳闸事件200余起，电容器爆炸着火事故30余起。二是H桥电容器自然组合值离散性大，造成电容器组不平衡保护灵敏度降低，影响电容器安全运行，而单组滤波器电容器单元超过300只，快速配平、测试调整困难；尤其故障抢修时，更换电容器仅需3至4小时，而反复配平调整及测试验证是更换时间的4倍以上，造成滤波器组长时间停运，影响直流外送。 针对上述问题，团队依托国家西电东送“宁东至浙江、宁东至山东”两大直流工程，重点围绕电容器故障监视、诊断、检测等方面开展系统研究，攻克了电容器对称性故障无法检测、元件击穿实时定位、不平衡电流测试与智能配平等关键技术，取得了系列原创性成果，大幅提升运行电容器轻微故障检出率和故障电容器配平效率。 项目申请发明专利11项、授权6项，授权实用新型专利18项、软件著作权3项；出版科技专著2部，发表论文16篇，其中SCI收录1篇，EI收录2篇，中文核心11篇；制定电力行业标准1项，国家电网标准5项。由中国电力科学研究院专家领衔的成果评价委员会一致认为“项目技术处于国际先进水平”。成果已被列入国家电网公司新技术推广目录，在西容、桂容等制造商和国内多个换流站应用，对电网安全和电力大规模外送意义重大。

​7月6日，鲁固直流外送400万千瓦风电项目配套工程开工。至此，由国网内蒙古东部电力有限公司承建的国家第一批大型风电光伏基地建设项目的3项送出工程——鲁固直流外送400万千瓦风电项目、锡盟特高压外送二期400万千瓦风光项目和伊穆直流外送岭东100万千瓦风光项目及相关配套工程已全部开工。

针对鄂温克电厂“火电机组直流外送次同步振荡联合阻尼控制技术及应用”项目任务，项目组首先分析了鄂温克电厂次同步振荡现象的产生机理，采用轴系安全量化评估方法完成了轴系风险分析。在此基础上，研究了阻尼控制器协调优化控制策略，并针对鄂温克电厂次同步振荡风险提出了联合阻尼控制方案。通过联合阻尼控制技术的工程实施，形成了阻尼控制器集成仿真测试技术体系。本项目在鄂温克电厂次同步振荡抑制的工程实施和知识产权方面取得重要成果。自STATCOM+SEDC抑制措施实施至今，TSR共启动7次，有效抑制了次同步振荡风险，保障了汽轮发电机组和外送系统的安全稳定运行。依托本研究课题，共发表学术论文15篇，其中SCI/EI收录10篇。申请国家发明专利10项，其中已授权4项。

8月以来，受全国各地高温天气影响，国网经营区用电负荷持续攀升，西北电网同步迎来第三轮负荷高峰。8月5日，西北电网直流外送电力首次突破5000万千瓦，日外送电量首次突破11亿千瓦时。为支援区外用电，5日至7日，跨区直流连续三日大功率外送，最大电力达到5199万千瓦，同比增长27.6%，日外送电量最大达到11.39亿千瓦时，同比增长35.8%。

项目成果已应用于涵盖电力生产、运行及装备制造等9家单位，在电网仿真分析、发电计划与备用安排、直流控保系统改造以及多元联动网源协同紧急控制系统研发等方面落地使用。至2017年底，新增122.27亿千瓦时的新能源发电量，促进了新能源消纳“双升双降”年度指标的完成，提高了天中、灵绍、祁韶特高压直流运行可靠性，推动了大规模新能源直流外送技术发展，具有广阔的应用前景。

日前，宁夏第10座750千伏输变电工程——青山输变电正式投运。该工程进一步强化了宁夏750千伏电网“双环网”骨干网架，使银东、灵绍两条直流外送通道运行更加稳固，极大提升了宁夏作为“西电东送”重要送端的保供能力。

7月20日，750千伏青海郭隆—甘肃武胜第三回线路工程建成投运。该工程的投运进一步强化了西北电网网架结构，提升电网新能源汇集、省际电力互补互济能力，助力青豫直流外送清洁能源，推动甘肃中部经济发展，对保障能源安全、推动西北电网建设“双碳”先行示范区具有促进作用。

当受端交流系统短路比较小时，送端交流系统故障扰动可能会引起逆变器换相失败并在直流送端交流母线处产生过电压现象。针对直流送端交流故障引起送端风电场并网点处过电压的机理和影响因素进行研究。首先，建立风电经特高压直流外送系统的电磁暂态模型；然后，分析不同送端故障下风电场和直流动态特性对风电场并网点处暂态电压影响的机理；最后，对影响风电场并网点暂态电压变化的因素进行分析和仿真验证。研究结果表明，风电场并网点处暂态电压的变化主要受直流整流站交流母线电压以及风电场功率恢复响应特性的影响；风电场容量、风速等因素在单一变化和不同组合下对风电场并网点电压的影响特性存在差异。