史博仁 陈臣 任晨曦 詹颖威

摘要：随着我国电网技术的发展，特高压输电线路被电网企业逐渐应用到电网系统中，特高压输电线路具有着输送电流容量大，功率调节便利的特点。本文从特高压输电技术概述出发，探讨了相关技术的具体应用。

关键词：特高压直流输电;技术;应用

引言

特高压面向我国经济发展、环境保护、能源开发的迫切需求，是国家科技攻关计划、科技支撑计划和重大工程示范的项目。特高压直流输电技术极其复杂，国内外没有可借鉴的经验，研发难度极大。

1、特高压输电技术概述

特高压直流输电在很多行业及远程电力输送中有重要应用，随着电力电子技术快速发展，高压直流电源性能不断提高，其技术也不断得到更新发展。相对于传统交流输电方式而言，高压直流输电用于远距离或超远距离输电中具有更大经济效益，其除了具有常规直流输电调节速度快、运行可靠等优点外，经济性也非常显著。首先，高压直流输电只需两根导线，线路造价低，有效节约电缆费用。其次，高压直流输电运行电能损耗小，传输节能效果佳。直流输电导线根数少，电阻发热损耗小，没有感抗和容抗的无功损耗，且传输功率的增加使单位损耗降低，大大提高了电力传输中的节能效果。此外，高压直流输电线路占地面积小，节约土地。

特高压直流电源是一种将工频电网电能转变为特种形式的电子仪器设备。按输出电压极性进行分类，高压直流电源主要分为正极性、负极性两种类型。随着电力行业快速发展，高压直流电源被广泛应用于各行各业，在农业领域也有重要应用。在具体应用环节，该项技术具有较为显著的节能效果。相较于传统电流计算而言，高压直流电源通常能够节能约20%～30%。其重点是在供电系统效率以及后端设备效率上具有较为显著的优势。而且供电技术需要逆变，就必定会对电能造成损伤，但是运用高压直流电源技术就能有效防止该问题出现，实现电能的节约以及使用效率的提升。随着高压直流相关技术不断发展，高压直流电源应用也不断拓展，在应用中体现出显著的社会效益和经济效益，是一种非常有市场前景的应用技术。

2、特高压直流输电技术的应用探究

2.1、换流站数字孪生关键技术

一是智能传感技术，高准确度、高灵敏和微处理的感知监测系统是数字孪生实现的基础和站内设备互联感知的入口，虚拟设备对物理设备的全息复制和动态调整依赖实时的传感技术。

二是异构通信技术，换流站数字孪生系统面临多系统、多设备、大连接和海量数据的双向传输需求，因此利用5G等新型异构网络技术实现高速率、高容量和低时延接入，确保物理设备海量传感器接入要求和虚拟设备精准控制指令的传达要求。

三是数字建模技术，在数字空间中如何对换流站主设备进行建模取决于应用的需求。可通过不同类型的数学模型反映物理设备不同时间和空间尺度的元素组成、运行动态和决策影响，是数字孪生由实到虚的结果和由虚到实的基石。

2.2、继电保护技术的应用

2.2.1、微分欠压保护

高压直流输电线路的微分欠压保护技术是通过采用电压幅值水平、电压微分数值对线路进行有效保护，高压直流输电线路的主保护、后备保护是其主要形式。通过ABB、SIEMEN方案分析可得出，微分欠压保护技术主要是利用电压水及电压微分的测量数据作为实现的依据。微分欠压保护技术在测定20ms的电压微分定值上升延展过程中，如发生行波保护退出运行的情况，则此技术能用有效发挥其后备保护的作用。但与此同时，微分欠压保护技术仍存在不少缺点，例如，耐过渡电阻性能有限及灵敏度较低等问题，因此，电网企业需加強微分欠压保护技术的研究，有效解决其缺陷和问题。

2.2.2、行波暂态量保护

高压直流输电线路出现故障时产生的反行波现象，将会对高压直流输电线路系统运行稳定造成不利影响，因此，电网企业需采取有效的行波暂态量保护技术对高压直流输电线路进行有效保护，以此保障线路运行的稳定性。行波暂态量保护可分为有通道行波保护及无通道行波保护，有通道行波保护又能够分为行波电流极性比较式方向保护、行波幅值比较式方向保护、行波极性比较式方向保护、行波判别式比较式方向保护及行波差动保护。现如今，电网企业通常采用ABB、SIEMEN方案开展行波保护，在ABB方案中，电网企业通过地模波与极波的测量原理，对反行波图变量进行有效检测。同时，电网企业还能够通过电流图变量、微分启动图变量、用电压图变量等方式，在特殊情况下对其进行有效识别。SIEMEN方案主要利用电压积分原理对反行波实行保护措施，相较ABB方案，其抗干扰能力有所提升，但是启动保护的速度则较为缓慢。两种反行波保护措施在具体实施过程中也存在一定缺陷，如耐过渡电阻能力不理想、理论系统不严谨、整定依据缺乏等缺点。因此，电网企业需对其进行有效、完善地处理，在行波保护判断过程中，应对故障线路通过不同电阻的电压变量图进行合理分析，制定有效的保护方案，同时，结合高压直流输电线路的实际运行状况，选择有效的行波保护措施，以此保障高压直流输电线路的安全稳定。

2.3、纵联电流差动保护

通过使用双、多端电气量，有效保障线路故障时保护动作的绝对选择性，是纵联电流差动保护的技术原理。在高压直流输电线路的应用过程中，电网企业利用构造差动判据及两端加电流对线路进行保护，极易忽略高压直流输电线路分布电容的影响作用，导致差动保护的判据在暂态过程结束后才能成立。因此，纵联电流差动保护技术的主要作用是切除高阻故障，有效延长确认故障后投入的时间，属于高压直流输电线路中的后备保护。

3、结语

综上所述，特高压直流电源技术具有非常多的优良性能，在很多工业生产领域都有重要应用。随着电子电力科学技术快速发展，高压直流电源技术不断得到更新与发展，但在高压直流电源技术实际应用中也会不断出现新的问题及技术难点，因此仍需进一步加强对高压直流电源整流与逆变相关技术研究，以充分发挥高压直流电源技术应用水平，推动社会经济更好的发展。

参考文献：

[1]鲁江，董云龙，杨建明，俞翔，田杰.特高压混合直流输电系统线路故障清除策略研究[J].湖北电力，2020，44（06）：8-17.

[2]张义，梁艺，汪步云.特高压直流输电单极大地金属回线转换过程分析[J].电力设备管理，2020（11）：61-63.

[3]罗磊，艾红杰.特高压直流输电中性点偏移保护的研究[J].电气技术，2020，21（11）：71-75.

[4]刘泽洪.±1100kV特高压直流输电工程创新实践[J].中国电机工程学报，2020，40（23）：7782-7792.