【摘要】針對(duì)興安直流單極大地回線方式運(yùn)行期間，牛從直流出現(xiàn)直流功率波動(dòng)的異常情況，基于換相失敗預(yù)測(cè)控制功能和直流偏磁的特征，結(jié)合對(duì)事件過程和錄波的分析，探討多回直流并列運(yùn)行時(shí)通過直流偏磁和換相失敗預(yù)測(cè)控制功能相互之間影響的機(jī)理，為進(jìn)一步解決通過此種途徑引發(fā)的直流功率波動(dòng)問題指明方向。

【關(guān)鍵詞】直流功率波動(dòng);換相失敗預(yù)測(cè)控制;直流偏磁

1.引言

溪洛渡右岸電站送電廣東±500kV同塔雙回直流輸電工程（又稱作牛從直流工程）是世界上首個(gè)同塔雙回、雙回?fù)Q流站同址建設(shè)的直流輸電工程。

2014年07月19日，興安直流極1直流線路故障降壓重啟不成功閉鎖，極2單極大地回線方式繼續(xù)運(yùn)行期間，牛從直流四極出現(xiàn)換流變飽和告警、直流電壓、直流電流及直流功率波動(dòng)的異常情況。

目前，南方電網(wǎng)已形成“八交六直”共十四條西電東送大通道，多回直流并列運(yùn)行饋入受端廣東電網(wǎng)，多回直流相互影響問題對(duì)于南方電網(wǎng)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

本文通過對(duì)牛從直流換相失敗預(yù)測(cè)控制功能進(jìn)行分析，結(jié)合換流變直流偏磁特征，探討興安直流單極大地回線運(yùn)行方式造成牛從直流功率波動(dòng)的機(jī)理。

2.事件過程

2014年07月19日09：13，興安直流極1直流線路故障，降壓重啟不成功后閉鎖，極2隨即轉(zhuǎn)為單極大地回線方式繼續(xù)運(yùn)行，極2直流功率為1200MW，直流電壓-500kV，直流電流2400A，接地極電流2400A。同時(shí)牛從直流從西換流站出現(xiàn)交流濾波器保護(hù)失諧報(bào)警和換流變飽和報(bào)警，直流電壓、電流、功率開始周期性波動(dòng)。

09：31興安直流極1以+400kV降壓模式強(qiáng)送成功，牛從直流從西換流站交流濾波器保護(hù)失諧報(bào)警和換流變飽和報(bào)警均消失，直流電壓、電流、功率也恢復(fù)穩(wěn)定。

在此過程中牛從直流雙回四極直流電壓由正常值465kV最低降至380kV，直流電流波動(dòng)由正常值3200A最高升至3800A，并被過負(fù)荷限制器限制。直流總功率也由正常值5930MW最低降至5717MW，整個(gè)過程直流功率損失最高達(dá)約200MW。

3.換相失敗預(yù)測(cè)控制功能分析

直流逆變器換相失敗是直流輸電系統(tǒng)的典型問題之一。常規(guī)直流輸電系統(tǒng)換流器采用晶閘管閥，當(dāng)交流系統(tǒng)故障后將引起直流逆變站換流母線電壓波動(dòng)，易造成這類逆變器的換相失敗。[1]

溪洛渡直流采用換相失敗預(yù)測(cè)控制防止換相失敗的發(fā)生，通過零序檢測(cè)法和交流電壓轉(zhuǎn)換來檢測(cè)交流系統(tǒng)故障，增大熄弧角并采用逆變側(cè)最小換相裕度控制提高換相裕度，減少換相失敗的概率，提高運(yùn)行可靠性。

換相失敗預(yù)測(cè)控制的輸入為交流電壓， 輸出為對(duì)最小換相裕度AMIN控制和最大換相裕度AMAX控制的角度增大值。如果檢測(cè)到交流故障，則增大AMIN參考值提前點(diǎn)火，防止換相失敗發(fā)生，同時(shí)送給AMAX控制，減小點(diǎn)火角的最大限幅值。[2]

4.功率波動(dòng)原因分析

觀察牛從直流發(fā)生直流功率波動(dòng)時(shí)刻的極控系統(tǒng)錄波，可以發(fā)現(xiàn)交流系統(tǒng)電壓有效值持續(xù)周期性波動(dòng)并緩慢下降，導(dǎo)致極控系統(tǒng)換相失敗預(yù)測(cè)控制功能啟動(dòng)，于是極控系統(tǒng)觸發(fā)角隨著換相失敗預(yù)測(cè)控制輸出的變化而持續(xù)波動(dòng)并緩慢減小，以防止換相失敗發(fā)生。極控系統(tǒng)觸發(fā)角持續(xù)波動(dòng)并減小造成直流電壓持續(xù)波動(dòng)并降低，同時(shí)由于牛從直流處于雙回雙極功率模式，為維持功率指令，直流電流也跟著波動(dòng)并上升，直至到達(dá)負(fù)荷限制器限制值。直流電壓和直流功率同時(shí)振蕩最終導(dǎo)致實(shí)際直流功率波動(dòng)并下降。

通過比較功率波動(dòng)前后交流系統(tǒng)電壓零序分量和傅立葉分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)直流功率波動(dòng)時(shí)刻交流系統(tǒng)電壓零序分量明顯增大，峰值高達(dá)60kV，引起換相失敗預(yù)測(cè)控制功能動(dòng)作，最終導(dǎo)致直流功率波動(dòng)。交流系統(tǒng)電壓諧波分量也明顯增大，3次諧波分量幅值高達(dá)14kV，所占比重也高達(dá)3.5%，導(dǎo)致出現(xiàn)交流濾波器保護(hù)失諧報(bào)警和換流變飽和報(bào)警。當(dāng)交流系統(tǒng)電壓零序分量和諧波分量隨著興安直流恢復(fù)雙極平衡運(yùn)行后逐漸恢復(fù)正常后，交流濾波器保護(hù)失諧和換流變飽和報(bào)警也隨著消失，換相失敗預(yù)測(cè)控制功能動(dòng)作返回，直流功率恢復(fù)穩(wěn)定。

交流電壓周期性波動(dòng)、零序分量和諧波分量增大正是直流偏磁造成換流變周期性飽和的典型特征。[3-4]因而，可以斷定引起本次牛從直流功率波動(dòng)的原因?yàn)椋号d安直流極1單極閉鎖，其極2單極大地運(yùn)行產(chǎn)生的地電流（高達(dá)2400A）引起從西換流站換流變直流偏磁和交流系統(tǒng)電壓畸變，交流電壓中的零序分量引起直流極控系統(tǒng)換相失敗預(yù)測(cè)控制功能動(dòng)作，導(dǎo)致觸發(fā)角波動(dòng)，從而造成直流電壓和直流電流及直流功率的波動(dòng);興安直流極1解鎖后，地電流消失，從西換流站換流變飽和和交流電壓畸變消失，直流極控系統(tǒng)換相失敗預(yù)測(cè)控制功能動(dòng)作返回，直流功率恢復(fù)穩(wěn)定。

5.結(jié)語

隨著南方電網(wǎng)西電東送大通道直流輸電工程的增多，多回直流并列運(yùn)行彼此之間相互影響也越來越突出，由此引發(fā)的南方電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題也日趨重要。

本文通過對(duì)興安直流單極大地回線運(yùn)行方式造成牛從直流功率波動(dòng)事件的過程、換相失敗預(yù)測(cè)控制功能及換流變直流偏磁典型特征的分析，探討了興安直流單極大地回線運(yùn)行方式造成牛從直流功率波動(dòng)的機(jī)理，為進(jìn)一步解決牛從直流功率波動(dòng)問題指明了方向。

參考文獻(xiàn)

[1]浙江大學(xué)直流輸電科研組.直流輸電[M].北京：水利電力出版社，1985.

[2]王學(xué)之，周全，國建寶.南方電網(wǎng)直流換相失敗機(jī)理及判別方法[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，7（6）：44-47.

[3]朱林，韋晨，余洋.±單相變壓器的直流偏磁勵(lì)磁電流問題及其對(duì)保護(hù)的影響分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（24）：

158-163.

作者簡介：陳浩（1986—），男，河南人，工學(xué)學(xué)士，助理工程師。