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高压直流输电可靠性评估综述 摘要：随着高压直流输电技术的不断发展，实际工程的日益增多，以及交直流联合电力系统的出现，高压直流输电系统的可靠性已成为影响整个电力系统可靠性的重要因素，因此，迫切需要评估高压直流输电系统的可靠性以及分析各种影响因素。本文主要介绍了目前主流的高压直流输电系统的可靠性评估方法。通过介绍每种方法原理，对比每种方法的优缺点，提出对未来高压直流输电可靠性评估方法的认识。 关键词：高压直流输电，FD方法，故障树法，GO法，混合法 1 引言 电力系统的根本任务是为用户提供优质经济安全可靠的电能。直流输电具有送电距离远、送电容量大、控制灵活等特点，在我国电网的发展中将占有非常重要的位置。 随着高压直流技术的发展和工程实例的增多，高压直流输电系统的可靠性已成为影响整个电力系统可靠性发展的重要因素。由于高压直流输电技术主要运用于远距离大功率输电、大区联网和系统间非同步联络以及地下或海底电缆输电等特殊场合，这就对高压直流系统的可靠性提出了很高的要求，而其可靠性的改善也将给整个电力系统的安全、可靠和经济运行带来巨大的效益。因此，评估高压直流输电系统的可靠性以及分析各种影响因素，并提出相应的对策，是一项十分重要的工作[[] 吴韬. [] 吴韬.高压直流输电系统可靠性最优分解模型和算法及最优备用分析[M].重庆：重庆大学，2004. 我国对高压直流输电系统可靠性的研究开始于80年代初，研究工作针对葛洲坝可靠性指标、计算参数以及可靠性综合分析和决策等开展了较系统的理论研究。虽然我国在这方面的研究起步较晚，但经过科研人员的努力，已取得丰硕的成果。 目前高压直流输电系统可靠性评估中使用到的主要方法有故障树法（FTA法）、频率持续时间法（FD法）、故障树法和频率持续时间法相混合的方法等。 2 高压直流输电系统简介 2.1 高压直流输电系统的典型结构 在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对安全稳定及电能质量的要求，换流站中应包括的主要设备或设施有：换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流开关设备、交流滤波器及无功补偿装置、直流开关设备、直流滤波器、控制与保护装置以及远程通信系统等。图1给出了高压直流换流站典型的结构图[ NOTEREF _Ref374539006 \h 1]。 图1 换流站典型构成图 2.2 高压直流输电系统接线与运行方式 文献[ NOTEREF _Ref374539006 \h 1]介绍，国内外高压直流输电系统一般采用双极双桥12脉波的接线方式。双极接线采用两根直流导线，一正一负，如一极故障，另一极可通过大地运行，承担一半的额定负荷。换流器接线采用双换流桥在直流侧相串而在交流侧相并，构成12脉动换流阀的接线方式。由于每极采用12脉动换流阀组个数有所不同，双极双桥12脉动换流阀的典型接线方式可分为单12脉接线和双12脉接线。 直流输电换流站由基本换流单元组成，基本换流单元有6脉动换流单元和12脉动换流单元，而现代高压直流输电工程均采用12脉动换流单元。高压直流输电系统可供选择的换流站接线方式有以下三种： 1）单12脉接线，每极一组12脉动换流器； 2）双12脉串联接线，每极两组12脉动换流器串联； 3）双12脉并联接线，每极两组12脉动换流器并联。 2.2.1 单12脉接线 每极一组12脉动换流器接线结构最简单，换流站设备数量最少、造价低、损耗小，是理想的接线方式。但其单台设备的容量大，制造难度大，运输也困难。单12脉接线每极仅有一个12脉动换流阀组，且由于单12脉直流换流站系统不允许出现单极6脉波的运行方式，所以任一单桥换流器故障均可导致单极停运。双极双桥单12脉直流输电系统可包括以下3种运行方式： 1）双极，输电功率为100％容量； 2）单极，输电功率为50％容量； 3）0极，输电功率为0％容量。 2.2.2 双12脉串联接线 每极两组12脉动换流器串联接线方式，换流器和换流变压器的数量将增加一倍，但其单台容量将降低一半，有利于设备的制造和运输。由于12脉动换流器作为基本换流单元可以独立运行，对于这种接线方式，还可按12脉动阀组分期进行建设，即按单极低压1/4容量－双极低压2/4容量－双极不对称高低压3/4容量－双极高压4/4容量建设。由于双12脉接线每极有两组12脉动换流阀组，通过换流器两端多个开关的切换，可以在每极任一12脉动换流阀组故障的情况下，只停运一组12脉动阀组（占额定容量的1/4）。这对两端的交流系统的冲击和影响也较小。由于设备数量增多，换流站造价也将增加。对于这种接线方式，可包括以下6种运行方式： 1）双极，两极完全运行，输电功率为 100％容量 2）双极，一极完全运行，一极部分运行，输电功率为75％容量 3）双极，两极都部分运行，输