电力系统保护与控制 第 49 卷 第 17 期 2021 年 9 月 1 日 Power System Protection and Control Vol.49 No.17 Sep. 1, 2021 DOI: 10.19783/j.cnki.pspc.201324 基于安全风险概率的双特高压直流馈入网架关键断面通道 检修评估方法研究 刘 轶 1，张毅明 1，高 昆 2，谢 岩 3，吴昊天 3，潘雪晴 2 (1.国网河南省电力公司调控中心，河南 郑州 450052；2.国网河南省电力公司电力科学研究院， 河南 郑州 450002；3.中国电力科学研究院有限公司，北京 100192) 摘要：双特高压直流(Ultra High Voltage Direct Current, UHVDC)馈入同一网架，通道间存在强耦合性。合理制定受 电端关键断面通道检修方案及评估方法，对于防御 UHVDC 受端交流系统失稳引发大面积停电事故至关重要。针 对此问题，提出一种基于安全风险概率的 UHVDC 馈入网架关键断面通道检修评估方法。首先，在分析受端网架 强度评估指标基础上提出基于多馈入短路比的网架强度评估方法，以短路比对网架结构耦合强度进行评估。然后， 根据网架评估结果并综合考虑关键断面通道检修安全影响因素，提出高压直流馈入网架关键断面检修的安全风险 量化评估方法，构建安全风险模糊评价模型，以各指标变化率对直流通道关键断面检修时整个网架运行可靠性进 行量化评估。最后，以某省电网双馈入“青豫直流”及“天中直流”所构成的网架及实际案例仿真评估，验证所 提出检修评估方法的有效性，识别出部分危险检修方式以引起生产部门重视并在实际操作中予以禁止。 关键词：双特高压直流；网架强度评估；通道检修；安全风险概率；模糊评价模型 Research on a maintenance evaluation method of the key section channel of a double UHVDC feed in a grid based on safety risk probability LIU Yi1, ZHANG Yiming1, GAO Kun2, XIE Yan3, WU Haotian3, PAN Xueqing2 (1. State Grid Henan Electric Power Company Dispatching & Controlling Center, Zhengzhou 450052, China; 2. State Grid Henan Electric Power Company Research Institute, Zhengzhou 450002, China; 3. China Electric Power Research Institute Co., Ltd., Beijing 100192, China) Abstract: A dual UHVDC is fed into the same grid, and there is strong coupling between the channels. It is necessary to develop a suitable maintenance evaluation method for the key section of the power receiving terminal. In order to do this, a maintenance evaluation method based on safety risk probability for the key section channel of double UHVDC feed in a grid is proposed. First, a grid strength evaluation method is established based on the analysis of the strength evaluation index of the grid receiving terminal. The coupling strength of the grid structure is evaluated by short circuit ratio. From the results of the evaluation and considering the safety factors of critical section channel maintenance, a quantitative assessment method of safety risk for UHVDC critical section maintenance is proposed. A fuzzy evaluation model of safety risk is constructed, and the reliability of the whole grid during the maintenance of the key section of UHVDC channel is evaluated quantitatively according to the change rate of each index. Finally, simulation and evaluation are carried out on the grid structure composed of Qing-Yu UHVDC and Tian-Zhong UHVDC in a provincial power grid, and the effectiveness of the proposed maintenance evaluation method is verified. Dangerous maintenance scenarios are identified by the proposed method and have gained the attention of the grid operation department and are forbidden in actual operation. This work is supported by the National Key Research and Development Program of China (No. 2018YFB0905200) and the Project of State Grid Henan Electric Power Company (No. 52170219000M). Key words: double UHVDC; grid strength evaluation; channel maintenance; probability of safety risk; fuzzy evaluation model 0 引言 由于 UHVDC 具有输电容量大、距离远、区域 基金项目：国家重点研发计划项目资助(2018YFB0905200)； 国网河南省电力公司项目资助(52170219000M) 互联性能良好的技术优势，已成为我国“西电东送” 及区域电网互联的主要通道和连接方式[1-2]。然而， 随着我国 UHVDC 建设快速发展，受电端电网呈现 多直流集中馈入格局[3]。交流受电端同直流端及不 同直流端的交互耦合使电网运行、调度复杂程度增 加。由于各交直流通道间相互耦合，直流通道的运 - 58 - 电力系统保护与控制 行状态直接关系到交流受电端的供电可靠性[4-5]。因 此，电力部门在制定受电端检修维护计划时，仅从 单一的直流设备状态来评估系统故障对电网可靠性 的影响，但却忽略 UHVDC 馈入网架关键断面通道 上线路检修对电网及输电通道稳定性的影响。 同时，更重要的，实际电网在全季节运行中往 往除夏冬季负荷高峰期之外，全年超过 80%的时间 因检修停运而呈现出非全接线运行方式，如何建立 多时间尺度(月度、周度、日前、小时前)快速高效 的双馈入、多馈入直流功率形态下的运行方式计划 安排与评估成为了国内外电力系统运行与控制方面 关注的核心问题之一。 因此，需要量化评估关键断面通道停运检修时 直流馈入电网的安全风险， 以确定合理的检修计划。 电力系统各类元件检修一直是国内外学者研究 的热点之一[6-9]，对多馈入高压直流馈入网架关键断 面通道进行检修计划制定时，首先需要考虑不同直 流通道间的相互耦合影响。耦合程度越低的断面通 道越有利于制定开展安全风险评估和检修计划，同 时其检修对高压直流通道及电网运行稳定性影响也 越小[10-11]。因此，在开展直流馈入网架断面通道安 全风险评估和检修计划时，需要对受段网架强度进 行评估。而目前判定交流系统强弱的有效参数指标 主要是短路比及多馈入短路比。文献[12]主要对多 馈入系统短路比的影响因素进行分析，将其对短路 比的影响量化处理；文献[13]则是采用系统阻抗矩 阵支路追加法来分析系统网架参数变化对短路比 的影响。上述文献并没有考虑分层直流馈入交流电 网的网架结构评估。因此，在此分析基础上引入分 层直流短路比和多馈入短路比共同评估网架结构 强度。 在对双特高压直流馈入网架关键断面通道检修 评估时主要分为事前评估和事后评价两类[14]。事前 评估主要是从预测状态出发，文献[15]从主要直流 馈入网架关键断面各线路的健康度指标出发对直流 通道上元件可靠性水平进行评估，文献[16]则通过 对断面各输电通道进行可靠性分摊，根据各分摊比 例对通道可靠性进行评估。而事后评估主要对历年 可靠性指标进行分析，如文献[17]研究历年通道断 面检修评估指标，参考历年评估指标规律变化来制 定检修计划。但上述文献无论是事前检修还是事后 检修都没有以风险量化的方式对网架关键断面通道 检修结果进行评估。 因此，针对上述问题，提出一种基于安全风险 概率的双特高压直流馈入网架关键断面通道检修评 估方法。在分析并建立交流受端网架强度评估方法 基础上，根据网架评估结果并综合考虑关键断面通 道检修风险因数后，提出高压直流馈入网架关键断 面检修的安全风险量化评估方法，对直流通道关键 断面检修时整个网架运行可靠性进行量化评估。最 后，以 “青豫直流”及“天中直流”直流双馈入网 架验证对本文所提出的检修评估方法的有效性。 1 受端交流网架强度评估指标 直流馈入交流受电端过程中，受端电网强度评 估指标主要包括短路比(Short Circuit Ration, S