摘要：特高压电网承担着大容量、远距离输电和联网的任务，因此其运行直接影响着系统的安全稳定性。从功角稳定、电压稳定、频率稳定、风险评佑等方面对特高压电网进行概述，指出当前我国特高压电网面临的问题，提出提高特高压电网运行安全稳定性的控制措施，确保交直流混合输电系统安全稳定运行。

    我国能源资源分布与负荷分布极不合理，势必要求国家加大电网建设。特高压电网因具有大容量、远距离、高效率、低损耗等优点而被国家电网公司列为未来国家电网重点发展项目。随着国家特高压电网建设的发展，特高压电网对全国互联电网可靠经济运行的影响已日益突出。从静态安全性、暂态稳定性及动态稳定性方面概述了特高压同步电网的安全性评估，但是缺乏具体的数学模型和对分析方法理论基础的具体阐述。分析了多馈人直流输电系统发生故障对整个系统安全稳定性的影响，以及交流系统装设SVC、负荷特性变化以及增加功率调制功能时直流输电故障对系统的影响，但是未分析特高压直流线路自身的安全稳定性。基于马尔可夫原理建立了特高压直流输电系统的可靠性模型，并通过软件分析计算，提出了±800kV直流输电系统的可靠性指标以及提高可靠性的改进措施。通过计算分析550kV直流输电系统可靠性，建议性提出了特高压系统可靠性指标，但缺乏对特高压系统实际运行可靠性的研究。
    本文在现代电力系统安全稳定性分析的基础上，分析我国特高压电网所面临的问题，概述特高压电网安全稳定性分析的内容与分析方法，并阐述提高特高压电网安全稳定运行的措施。
    （3）抑制直流偏磁及如何保证直流控制保护系统的正常工作也是巫待解决的问题。
    （4）交流系统发生故障或直流双极闭锁时出现功率转移情况可能导致系统不稳定的保护措施。
    （5）随着特高压电网的加强，线路潮流逐渐加重，受端电网的电压支撑问题逐渐显现，如何合理优化无功配置及动态无功补偿，保证特高压电网电压安全性也是一个重要课题。

    1 特高压电网面临的问题
    目前，四川复奉、锦苏、向上±80kV直流输电工程、晋东南一荆门1000kV交流输电工程已投运，但特高压电网仍面临以下函待解决的问题。
    （1）电压等级升高使电磁环境问题更加突出，电磁环境的限值选取、高海拔电晕放电、无线电干扰、可听噪声等都是特高压输电的关键问题。
    （2）过电压的研究机理与抑制措施是决定特高压输电稳定性的关键因素，主要研究高海拔、覆冰（雪）、污秽、酸雨（雾）等条件下绝缘子电气特性与外绝缘的配合。

    2 特高压电网安全稳定性研究内容及方法
    通常，系统的安全稳定性研究主要包括系统静态稳定、暂态稳定、动态稳定和电压稳定，然而目前特高压电网安全稳定性研究主要集中在静态稳定和电压稳定，缺少暂态稳定、动态稳定及频率稳定方面的研究。本文将从功角稳定、电压稳定、频率稳定及风险评估四方面来讨论特高压电网的安全稳定性。

    2.1特高压电网功角稳定性研究
    2.1.1静态稳定性分析及研究方法
    静态稳定性是电力系统受到小干扰后不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力困。特高压电网静态稳定性的研究目前主要针对静态稳定裕度。交流特高压输电的静态稳定裕度应达到3000～4000，当一回输电线路跳闸后，系统仍能保持在静态稳定极限范围内。而直流特高压输电的静态稳定裕度应从送、受端输送功率与负荷功率的平衡，送、受端无功功率的支持，特高压输电系统发生故障对整个电网的影响，主要环网发生故障对特高压输电网络的影响以及经济性评估等方面进行考虑。目前N-1算法、直流法、频域分析法、补偿法、灵敏度分析法、发电机开端模拟法以及小干扰稳定已广泛运用于电力系统静态安全分析中。提出在静态安全约束下用N-1算法求系统最大承受负荷，但在实际电力系统运行中，N-1算法已远远不能满足静态稳定性分析，有必要进行N-2、N-3算法的探索。介绍了直流法在静态稳定性分析中的应用，但该方法计算精度较差，效果不佳。介绍了专家系统在静态稳定性分析中的运用。用EMS系统实际模拟了静态稳定性分析。目前，特高压电网的静态安全分析主要运用N-1、N-2算法，判断特高压电网稳定性的主要指标是送、受端的短路比SCR、SCR越大，系统的稳定性就越强。
    2.1.2暂态稳定性分析
    暂态稳定性是系统在大干扰下的动态特性，可用微分代数方程组来描述。根据IEEE/CIGRE的定义，暂态稳定性或大干扰功角稳定性是电力系统遭受较严重大干扰后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原稳态运行方式的能力，通常指保持第一或第二个震荡周期不失步。目前，特高压电网的暂态分析主要借鉴已成功运行的500kV及750kV超高压电网的暂态安全分析，然而特高压电网的自身特点及各保护元件动作的时序性，必定要求探索新的特高压电网暂态分析方法。目前暂态分析基本方法可分为两类：一类是数值解法，主要通过求解系统暂态过程的非线性偏微分方程来得到各转子间的摇摆曲线，再由摇摆曲线来判断系统是否稳定；另一类是直接法，主要通过暂态能量函数来判断系统的稳定性，其中有些方法是对李亚普诺夫直接法进行近似处理后发展而成的实用方法，而不稳定平衡点法目前在暂态分析中也得到了很大的发展，相关不稳定平衡点（RUEP）法、势能界面（PEES）法和扩展面积法（EEAC）等都介绍了一种求解不稳定平衡点的方法。
    随着现代电网架构的不断扩展，各等级电网间的联系日益加强，如何分析超高压电网故障对特高压输电网暂态特性的影响以及特高压输电网故障对下一等级电网的影响已成为函待解决的问题。同时，在交直流混合系统中，影响直流输电系统暂态过程的因素有很多，现在研究的重点是换流器在暂态过程中各电气量的变化及其对输电系统的影响。利用小波变换多尺度分析了±800kV特高压直流输电系统故障时的暂态电压并揭示了对应暂态过程的内部特征。另外，加强对特高压电网的暂态稳定性评估，采取有效的控制手段，保证特高压电网运行的暂态安全性。
    2.1.3动态稳定性分析
    动态安全分析是判别系统在事故后的暂态稳定性问题。特高压电网的动态安全性应着重考虑受端负荷变化时系统电压及频率的稳定性问题，防止系统发生低频震荡，以及系统发生故障对特高压电网自身和整个电网的影响。应及时做好故障分析及解决与预防的方案，缩短故障时间，以便给特高压电网正常运行提出指导性措施。同时需加强特高压电网运行监管，提高调度运行人员的综合水平，加强运行人员的岗前培训，做好故障仿真及预防工作，确保在特高压电网故障时做出正确的操作措施。建立特高压电网动态等值电路，收集动态分析数据，预测下时段电网运行状况，做好应对各种突发事件预案，根据外部条件合理选择电网运行方式，为电网运行留出合理的安全裕度，确保电网安全经济运行。目前动态安全域法和人工智能法广泛应用于电网的动态安全性分析中，同时也有学者在进行特高压电网脆弱性研究。脆弱性为系统的动态安全评估提出了一种新的框架。电力系统脆弱性可定义为电力系统因人为干预、信息、计算机（软、硬件）、通信、电力系统元件、保护控制系统等因素而潜伏着大面积停电的灾难性事故的危险状态。系统脆弱性与系统安全性水平以及系统参数变化时系统安全性水平变化趋势密切相关，而如何建立特高压电网的脆弱性指标目前还是研究的重点。

    2.2特高压电网电压稳定性研究
    电力系统中电压稳定性描述了系统在扰动过程中维持负荷电压不越限的能力。把电压稳定性分为动态电压稳定性、静态电压稳定性、暂态电压稳定性以及电压崩溃，目前特高压电网的电压稳定主要根据扰动的性质分为小干扰电压稳定和大干扰电压稳定。现代特高压远距离输电传输功率高、电源点远离负荷中心，极易造成输电线路电压不稳定。目前对特高压电网电压稳定性的研究主要是针对各元件运行时的过电压水平及输电元件设备的绝缘水平等的静态研究，对故障时特高压电网电压的暂态及动态特性还很少有文献提及。特高压输电线路过电压可分为内部过电压和外部过电压，其中内部过电压又可分为操作过电压和暂时过电压。引起操作过电压的主要原因是操作或故障使储存在系统电感中的能量瞬间以静电场能量的形式存储于电容元件中，从而产生数倍于电源的过电压。特高压输电线路常有的操作过电压有跳闸过电压、合闸过电压和解列过电压。暂时过电压主要指工频过电压和谐振过电压。特高压输电工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的幅值和保护电器的工作条件、保护效果，对设备的绝缘和输电系统的运行性能也有重大影响。解决特高压线路工频过电压的主要手段有：一是采用可调节或可控高抗高压并联电抗器来补偿特高压线路的充电电容；二是使用线路两端联动跳闸或过电压继电保护，来缩短高幅值无故障甩负荷过电压持续时间；三是使用金属氧化物避雷器（MOA）限制短时高幅值工频过电压，同时合理选择系统结构和运行方式。由于特高压输电线路空间跨度大，因此由大气环境雷云放电所产生的输电线路外部过电压也不容忽视，解决的主要方法是加设避雷装置，同时在多雷区应着重考虑避雷的有效方法。引起特高压电网电压不稳定的主要原因是电网的无功补偿容量不足以及负荷侧缺少足够的动态无功支持，同时受端逆变站的有效短路比（ESCR）、直流功率的恢复速度、与之并列运行的交流通道的同步能力及负荷模型也影响着特高压直流输电的电压稳定性。随着网络结构的逐渐加强，功角稳定问题不再突出，而电压稳定问题则可能上升为主要问题，如何优化特高压交流输电线路的无功补偿以及直流输电线路送、受端及换流站的无功支持以确保特高压输电线路电压稳定已成为研究的重点。

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