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摘要：特高压换流站在发展的初期，工程选址只要是在四川和华东地区，因此受到地域温差的影响比较小。但是随着特高压网点的不断增加，在西北海拔较高的地区换流站数量也逐渐增加，因此导致导线裸露在空气中产生覆冰的可能性变大。输电线路出现覆冰现象会对电力系统产生危害，直流电路与交流电路的线路更长输送量也更大，因此更容易被覆冰影响。而融冰模式是针对特高压换流站覆冰线路开发的特殊运行模式，目前还处于试验的阶段。在本文当中我们分析了融冰模式的运行方式、优势以及控制方式，以供他人参考。
关键词：特高压；换流站；融冰模式；控制保护
引言
电力线路一旦覆冰会导致导线因为热胀冷缩而出现断线现象，严重时出现冰雪积压还会导致导线承载变大，因此而压塌架空线或者是基塔，尤其是对于特高压直流输电工程而言，换流站数量的增加也使得出现故障的可能性变大。特高压换流站的运行模式、设备布置以及控保逻辑和交流变电站之间存在区别，目前世界上已经有很多条特高压直流线路开始进入商业化的运转模式，但是其融冰方式依旧处于探索阶段。所以对于特高压直流线路而言融冰模式的控制保护技术具有重要意义。
一、融冰模式对特高压换流站运行方式和融冰模式
1.1运行模式
完整双极大地回线方式是特高压直流输电系统的一种正常运行状态，此时的换流器也都处于换流运行模式，而逆变站的换流器处于逆变模式，通过换流器对直流电流进行控制，逆变器对直流电压进行控制。1/2运行方式、金属回线方式都是在对应的极或者是阀组无法正常运行的情况下，为了保证功率的正常输送而采取的运行模式。上述两种运行模式都能够达到提升直流导线发热效率的目的，但是却无法完全解决融冰问题。
1.2融冰方法
1.2.1外接融冰装置
因为交流输电线路当中的输送端和接受端都是交流变电站，所以自身无法产生直流电流，我们需要利用直流融冰模式来去除覆冰，也就是把交流电输入大容量的整流设备当中，将其转化为直流电进而发挥出热效应。当前南方电网已经研究出各种容量的直流融冰样机，但是该方式的应用具有局限性，只适用于短距离的线路，而特高压直流输电线路的长度比较长，而且整流设备投资比较大，所以融冰装置的利用率比较低，在特高压直流领域当中融冰装置的应用没有得到普及和推广。
1.2.2并联换流器融冰
该模式就是对直流电场当中的开关和刀闸进行操作改变接线方式，进而使得站内的2个12脉动换流阀能够并联运行。并联之后的换流阀保证阀组承受的直流电压不变，但是其输出的直流电流加倍，因此而使得导线的电流热效应变大，这是对直流线路中覆冰严重的情况进行应对的紧急方案。在常规的直流换流站中换流器没有附属的直流隔离刀闸，该并联融冰模式是双极四阀组特高压换流站特有的融冰模式。对于超长距离、大容量的直流输电线路来说，该方式更加经济、简易。
当前该模式的线路融冰方式在直流输电领域当中得到了一定的应用，其相关的实践研究也取得了一定的进步。但是在的融冰实验过程中，也发现了一定的弊端，所以我们需要采取一定的控制保护措施来确保融冰模式的顺利应用。
二、融冰模式控制及保护策略
2.1融冰模式的控制策略
在特高压换流站进入到并联融冰模式之后，此时关系到系统融冰状态的调整。融冰模式的控制策略就是对常规模式下直流控制软件的逻辑进行改变，进而满足并联融冰模式的各种状态要求。融冰模式发送融冰模式系统的启动信号，在接收到该信号之后，与该信号相关的控制逻辑都会出现对应的变化。第一，信号的启动。在特高压直流换流站的控制系统当中，e_ice_mode_hybrid是并联融冰模式的启动信号，在控制软件当中，融冰模式启动信号主要分为两步：允许融冰信号与融冰模式启动信号。
其中，允许融冰必须要满足以下条件：（1）融冰模式依靠人工控制进行启动；（2）确保系统通信正常，极1和极2都不在单极功率控制范围内；（3）极1和极2都不在双极功率控制的范围内，且极1、极2是正向功率（整流站送逆变站）；（4）直流系统的功率变化其实就是电流控制；（5）极1、极2均处于未解锁状态。
允许融冰信号要满足上述条件才能够向系统发送融冰模式启动信号，操作人员在操作界面上按下切换按钮传达出模式启动的信号。该信号的下达只能在主控站上进行，因此先通过主控站下达信号，之后由从控站转达。在信号下达之后，控制系统被认为进入并联融冰模式。
2.2融冰模式的保护策略
直流保护动作是导致直流系统出现迫停的重要原因，因此我们需要修正融冰模式下的直流保护软件，同时在现场试验之后再正式将其投入运行。融冰模式运行过程中，因为运行方式的变化、直流设备的电量参数发生变化，所以对于常规模式设计的直流保护逻辑也需要及时进行修正，主要是以下三个方面：首先，在并联融冰的模式下，部分直流光CT极性的测量和常规方式是反向的，在并联融冰模式下主要是直流差动保护，而测量的CT属于有方向极性的光CT，因此与常规模式下测到的部分电流值相反，对于直流保护的逻辑一定要进行修正。最后，对于并联融冰模式的直流线路进行修正之后再进行启动。因为并联融冰模式运行下两极的极母线是并联状态，一级线路出现故障再启动重新建压时，另一极的换流阀也会重新建压，进而对正常运行的换流阀产生冲击，所以在并联融冰模式下要对直流线路修改之后再进行启动。
三、特高压换流站融冰模式控制和保护的结果分析
针对并联换流器融冰模式控制保护策略进行分析和研究，针对特高压直流系统进行融冰实验，我们得出如下结论：第一，并联换流器融冰模式比较适合解决长距离特高压直流线路的覆冰问题。并联换流器对于传输功率有一定的要求，在系统接线过程中需要做轻微的改动，因此只适合在特高压直流工程当中应用，其融冰效率比较高。第二，根据线路的输送功率不同和覆冰程度不同，我们选择的融冰模式也不同，对于覆冰情况比较轻且不需要输送大量功率的线路而言，我们可能会选择循环功率融冰；而对于覆冰程度比较强且需要输送大功率的情况，我们会采取金属回线运行模式，而覆冰程度十分严重且需要立即融冰的情况我们采用的通常是并联换流器融冰模式。第三，并联换流器的融冰模式主要是通过双极换流阀之间并联，同时控制策略上采用电流裕度控制的原理，对线路当中的逆变器和整流器的电压分别进行控制，通过融冰启动信号对设备状态进行定义的同时解除联锁，让其操作流程与常规融冰模式的启动保持一致。但是受设备自身因素的影响，融冰的电流不能设置的太高，经过研究我们建议并联电流最高不超出换流器额定电流的0.625倍。第四，并联换流器融冰模式是通过两极联动跳闸进行保护，跳闸之后会立即停止功率的输送；直流线路的在启动功能修改后之后依旧可以应用于并联融冰模式。
四、结束语
与其他的融冰模式相比，并联换流器融冰投资小，操作简单且运行效率较高，不需要借助外接设备就能够实现。而且在我国特高压直流线路的不断建设中，换流站的数量也逐渐增加，融冰模式将会成为换流站直流输电线路除冰的最佳方式。而且随着除冰设备制造技术的不断发展，融冰模式相关策略的不断优化，我们将会研究出更好的应对冰冻灾害的保护线装置和办法，确保电力系统的稳定运行。
参考文献
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