应对特高压直流输电大扰动冲击的安全稳定紧急控制技术及应用

    特高压交直流电网快速发展，直流工程逐渐呈现出“送端密集送出、受端多回馈入”特征。随着2017年江苏境内±800千伏晋北～南京、±800千伏锡盟～江苏特高压直流相继投产，江苏跨区直流输电规模达到2820万千瓦，受端直流多馈入系统强度逐渐减弱，电网“强直弱交”特性日益显著。仿真分析和实际运行表明，特高压直流换相失败、功率突降、闭锁等扰动可在直流近区电网、关联跨省区交流断面造成数百万千瓦的功率冲击，远大于传统交流500kV电压等级设备N-2故障，对电网安全稳定运行构成严重威胁。 
    稳控系统在保障电网安全运行中发挥了重要作用，但在应对连续换相失败、多直流同时换相失败、功率速降等直流扰动方面国内外均处于空白。在国家电网公司重大科技专项和特高压直流输电工程安稳配套专项支持下，研究团队历时5年，紧密结合特高压电网安全防御需求，首次在直流扰动形态识别、精准控制、多直流协同控制、装置研发及工程应用等方面取得突破，主要创新点有：①提出了特高压交直流电网主要稳定特征保全的电磁暂态等值建模技术，解决了电磁暂态仿真精度和计算效率间的矛盾，为基于RTDS硬件闭环开展稳控系统直流故障识别、控制判据研究及策略验证提供了基础。②提出了应对不同稳定问题、送受端协调的多直流协同紧急控制技术，解决了故障下直流紧急功率支援的优先次序及支援量分配问题，实现了多直流紧急功率支援的优化决策，有效降低了切机切负荷量。③提出了直流闭锁故障快速可靠判别及其功率损失量的精确计算方法，解决了原有方法在直流功率速降、闭锁等故障暂态过程中不能准确计算的难题，满足了直流闭锁故障后对措施量的精确控制要求。④提出了基于直流可调信息动态反馈的连续、快速、平滑、闭环调制直流功率的方法，研制了快速跟踪目标功率曲线的控制系统，在60ms内完成功率控制命令输出，可快速预防或抑制联络线功率异常波动。⑤基于直流断面功率，实时检测换相失败场景，提出了多类型换相失败紧急控制技术，有效减小了连续换相失败、多直流同时换相失败对电网的暂态冲击。 
    项目授权发明专利10项，发表论文20篇。由王锡凡院士担任鉴定委员会主任的专家组认为“应用于特高压交直流交互影响研究的电磁暂态建模技术处于国际领先水平”；研发的交直流、多直流协调控制系统通过中国电机工程学会组织的鉴定，认为“控制原理先进，整体达到国际领先水平，完全满足交直流、多直流协调控制的需求，具备推广应用条件”。研发的四川水电基地送华东三大特高压直流配套安全稳定控制系统、跨区交直流协调控制系统、三大特高压直流换相失败协调控制系统、天中特高压直流输电工程受端交直流协调控制系统、华东电网频率紧急协调控制系统，在实际运行中多次正确动作，有效支撑了特高压直流输电工程投运后电网安全稳定运行，避免了大停电事故。近两年新增销售额1亿元，满足华东三大特高压直流、天中直流2960万千瓦送电需求，取得了巨大的经济、社会和生态效益。