2.4 直流换相失败故障对风机影响
直流换相失败故障瞬间大量盈余无功功率会导致近区电压升高，可能触发风机过电压保护动作。暂态电压曲线如图4所示。
图 4 雁淮直流1次换相失败后风电厂机端电压曲线
Fig. 4 Voltage curve of wind generator after one-time computation failure of Yan-Huai UHVDC
为了更符合实际工况，通过模拟受端电网直流近区的交流线路500 kV淮安—三汊三永故障引发雁淮直流换相失败的方法，研究雁淮直流1次换相失败故障对直流近区风电场机端暂态电压的影响。以2种接线方式下电气距离差异较大的虎堡、铁山风电场为例，研究不同接线方式下电气距离对暂态过电压的影响，如表2所示。
由表2可知，全接线方式下风电场与雁门关换流站电气距离更近，风机暂态过电压均高于过渡期接线方式。统计直流近区多个风电场机端暂态电压值如图5所示，机端最高暂态电压(标么值)接近1.28，超过现有风机过电压保护动作定值(标么值1.15)。
图 5 雁淮直流换相失败故障后，直流近区风电场机端暂态最高电压
Fig. 5 Highest transient voltage of wind generator close to Yan-Huai UHVDC after commutation failure
3 直流配套安全稳定控制系统离线策略及功能实现
3.1 切机电源配置
目前直流送端已配置切机装置的电厂(神泉、河曲及轩岗)包含冬季供热机组的装机总容量为4 920 MW，不满足直流运行功率6 400 MW下的切机容量需求。由于直流配套电源建设严重滞后，在直流配套稳控系统实施第一阶段，增加配置塔山、神二切机电厂，总容量达8 440 MW，可切机组主要分布于山西北部的大同、忻州、朔州地区，呈现分散接入的特点，稳控装置配置及通道联系复杂，接入直流配套稳控系统的电厂如表3所示。
3.2 直流故障下切机控制策略
雁淮直流配套稳控系统主要为解决直流故障后盈余功率转移导致的潮流及电压问题，基于此，通过考察直流故障下采取切机控制措施后直流近区和山西北部交流电网潮流及电压变化情况，评价所切机组的控制效果。
雁淮直流发生双极闭锁故障后，盈余功率从山西北部电网通过大房三回、神保双回、忻侯双回、朔云单回及五固双回共10回500 kV线路转移至华北电网、山西中部电网，如图6所示。潮流转移后神保线负载率最大(约90%)。候选切机电厂分布于不同区域，采取切除各电厂所有机组的方案，考察切机后潮流转移及电压问题。
图 6 山西北部电网与山西中部电网、河北电网联系
Fig. 6 Diagram of the contact of the north and dle area of Shanxi power grid with Hebei power grid
采取切机措施后直流近区稳态电压水平合理(标么值0.95~1.05)，直流一二级送电断面负载率不超过热稳极限60%，且切除塔山、河曲机组分别对雁湖线、湖寨线潮流控制效果较好。
采取切机措施后山西北部交流电网稳态电压水平合理(标么值0.95~1.05)，针对潮流转移后负载率最大的神保线，切除河曲机组对其潮流控制效果较好，神二、塔山机组次之，但切除神二机组改善神保线潮流的同时会加重神雁线潮流，而切除塔山机组对神雁线潮流控制效果较好。
综合考虑各机组对直流近区及交流电网潮流、电压影响的灵敏度，制定直流闭锁故障下切机控制策略：优先交替切除塔山机组、河曲机组;其次切除神泉、轩岗机组;最后切除神二机组。离线控制策略如表4所示。
以全接线方式下直流运行功率6 400 MW为例进行仿真验证，雁淮直流双极闭锁故障后若切机策略不合理，如优先切除2台神二机组，则可导致神雁线功率超过热稳极限，威胁系统安全运行;而本文所提切机策略可保证包括神雁线在内的山西电网运行于安全合理水平，仿真结果如图7所示。
图 7 雁淮直流双极闭锁不同切机策略下神雁线功率曲线
Fig. 7 Power of Shenyan transmission line under different control strategies after Yan-Huai UHVDC blocking
