【国家电网】2024江苏电网“嵌入式”直流系统控制保护技术研究及应用报告_31页_12mb

报告摘要

江苏电网“嵌入式”直流系统控制保护技术研究及应用总结

核心内容概述

江苏电网作为能源消费大省，面临日益增长的用电需求和新能源并网带来的挑战。为提升输电效率、增强电网灵活性与稳定性，江苏电网正推进“嵌入式”直流系统建设，探索交直流混联电网的转型路径。该工程以“交改直”技术为核心，通过优化现有输电通道，实现新能源高效外送和负荷中心的可靠供电。

主要观点

江苏电网发展现状与挑战
- “十三五”期间，江苏全社会用电量年均增速达4.5%，最高用电负荷年均增速达6.7%。
- 2025年、2030年预计全社会用电量分别为8200亿千瓦时和9280亿千瓦时，最高负荷分别为1.5亿千瓦和1.7亿千瓦。
- 新能源并网装机比重上升至23%，预计到2030年风电光伏总装机占比将达52%。
- 江苏电网南北源荷分布不均，呈现“北电南送”格局，过江断面输电能力不足，尤其是东通道。
嵌入式直流系统建设方案
- 扬镇直流工程：依托五峰山220千伏交流大跨越，采用“交改直”技术，将原有2回交流线路改为3回直流线路，形成3个独立直流系统。一期工程已投运，二期和三期工程正在规划中。
- 苏通GIL直流工程：利用苏通GIL综合管廊断面，规划3回独立直流系统，送端考虑南通、盐城中南部，受端落点苏州。
- 秋藤背靠背、建宁西路、和燕路直流工程：分别用于提升南京西环网供电能力、缓解过江断面压力、实现新能源多落点送电。
技术特点与创新
- 扬镇直流I期工程采用对称单极拓扑结构，无单极运行方式，接地方式为整流侧不接地、逆变侧中点直接接地。
- 创新采用“控零压”故障穿越重启策略，实现故障极电流转移，非故障极持续运行。
- 优化开路试验（OLT）保护判据，采用正负极电流较大值作为输入，确保保护可靠动作。
- 优化纵差保护与站接地过流保护时序，将纵差保护延时缩短至1秒，优先于站接地过流保护动作。
对交流保护的影响
- LCC系统在交流电网故障时，表现出弱馈和负序容性阻抗特征，可能引起比相式距离保护误动或拒动。
- 高阻接地故障时，电网侧短路电流表现为阻感性，换流站侧表现为阻容性，可能导致距离保护超范围动作。
- 为解决上述问题，需对控制策略、保护判据及整定方式进行优化。

关键信息

工程目标：提升过江断面输电能力，缓解东通道压力，实现新能源高效消纳。
技术优势：
- 嵌入式直流系统能有效提升现有输电通道利用率。
- 对称单极拓扑结构减少了接地极需求，提高了系统灵活性。
- 故障穿越重启策略提升了系统运行可靠性。
应用效果：
- 扬镇直流I期工程过江输电能力提升5.1倍。
- 保护策略优化后，动作时间由94秒降至45秒。
- 控制策略修改后，低电压保护正确动作。
未来展望：
- 嵌入式直流系统建设是实现电网高质量发展的创新路径。
- 有助于构建灵活可控、高效稳定的交直流混联电网。
- 为“双碳”目标下的电网转型提供重要参考。