韓豐收 肖一鵬 鄭炯光 李東陽(yáng)

祿高肇三端直流工程第三站在線投入特性分析

韓豐收 肖一鵬 鄭炯光 李東陽(yáng)

（中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓有限公司廣州局，廣州 510405）

祿高肇±500kV直流輸電工程為常規(guī)三端直流工程，每極由三個(gè)換流站并聯(lián)構(gòu)成。三端直流工程第三站在線投入是該工程實(shí)現(xiàn)兩端運(yùn)行到三端運(yùn)行的關(guān)鍵，因而成為現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)調(diào)試中非常重要的項(xiàng)目。本文基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)果，分析不同工況下第三站在線投入的特性，并對(duì)祿高肇直流工程第三站投入性能進(jìn)行評(píng)估。

祿高肇直流工程；常規(guī)三端直流工程；第三站在線投入；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

0 引言

祿高肇三端直流工程是2020年中國(guó)南方電網(wǎng)公司國(guó)內(nèi)首個(gè)將常規(guī)兩端直流工程改為三端直流的±500kV直流輸電工程，該工程包括祿勸、高坡和肇慶3個(gè)換流站，其中云南±500kV祿勸換流站為新建換流站，貴州±500kV高坡?lián)Q流站、廣東±500kV肇慶換流站為2004年投產(chǎn)的原高肇直流工程進(jìn)行控保改造后的換流站，三者形成跨云南—貴州—廣東的三端直流輸電通道[1-3]。祿高肇三端直流系統(tǒng)可根據(jù)西部水電、火電情況，選擇合適的送電模式，為解決云南棄水問題、實(shí)現(xiàn)云貴兩省水火電資源優(yōu)化配置提供了有效途徑。

相對(duì)于常規(guī)兩端直流工程，祿高肇三端直流工程可以兩端輸電，也可以三端輸電，且可在系統(tǒng)不停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)兩端或三端運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換[4-7]。在祿高肇直流工程投產(chǎn)前，我國(guó)對(duì)常規(guī)三端直流工程的運(yùn)行特性完全沒有經(jīng)驗(yàn)，因此有必要結(jié)合功能性能試驗(yàn)（functional performance test, FPT）及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，針對(duì)三端直流工程第三站在線投入試驗(yàn)現(xiàn)象，分析第三站投入過程中的控制策略和經(jīng)歷的暫態(tài)過程，進(jìn)而對(duì)祿高肇三端直流工程第三站投入特性作出評(píng)估。

1 祿高肇直流工程的運(yùn)行方式

祿高肇三端直流系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示，祿高肇直流系統(tǒng)采用三端并聯(lián)結(jié)構(gòu)，包含祿勸站、高坡站和肇慶站三個(gè)換流站，其中高坡站為匯流站。由于高坡站既可以作為整流站運(yùn)行，又可以作為逆變站運(yùn)行，所以祿高肇直流工程三端運(yùn)行時(shí)可以分為：①祿勸、高坡（整流）送肇慶（逆變），簡(jiǎn)稱二送一模式；②祿勸（整流）送高坡、肇慶（逆變），簡(jiǎn)稱一送二模式。其中，二送一模式時(shí)，由于祿勸站和高坡站均作為整流站運(yùn)行，可以進(jìn)行在線投退，肇慶站作為惟一的逆變站，不能進(jìn)行在線投退；一送二模式時(shí)，由于高坡站和肇慶站均作為逆變站運(yùn)行，可以在線投退，祿勸站作為惟一的整流站，不能進(jìn)行在線投退。

圖1 祿高肇三端直流系統(tǒng)拓?fù)?/p>

基于祿高肇直流工程的直流輸電接線方式，即雙極大地、單極大地回線、單極金屬回線與不同的站端運(yùn)行方式一起組合，可以有57種直流輸電運(yùn)行方式。

2 祿高肇直流工程的第三站在線投入操作

第三站在線投入過程是三端直流輸電系統(tǒng)由兩端解鎖運(yùn)行轉(zhuǎn)換到三端解鎖運(yùn)行狀態(tài)的過程。第三站投入操作是三端直流輸電系統(tǒng)相對(duì)兩端直流系統(tǒng)特有的操作，而對(duì)于祿高肇三端直流系統(tǒng)，第三站投入既是常用的基本操作，也是從兩端運(yùn)行到三端運(yùn)行靈活轉(zhuǎn)換的方式。然而，祿高肇±500kV直流輸電工程的第三站投入過程，在南方電網(wǎng)常規(guī)的兩端直流輸電工程中并不存在。

以原高肇±500kV直流輸電工程為例，由于只有一個(gè)整流站和一個(gè)逆變站，兩站解鎖操作和閉鎖操作同時(shí)進(jìn)行。祿高肇±500kV直流輸電工程第三站投入過程是在兩站解鎖運(yùn)行時(shí)，需投入站先由運(yùn)行人員操作至閉鎖狀態(tài)，再發(fā)出極投入命令，極控執(zhí)行合并聯(lián)高速開關(guān)（high speed switch, HSS）兩側(cè)隔離開關(guān)順序控制命令，并將該命令傳輸至高坡站直流站控執(zhí)行，待極控收到HSS兩側(cè)隔離開關(guān)在合位后，運(yùn)行中的兩站啟動(dòng)移相，待直流電壓低于0.6p.u.，合投入站對(duì)應(yīng)并聯(lián)HSS，之后第三站解鎖同時(shí)另外兩站取消移相。若投入站對(duì)應(yīng)并聯(lián)HSS合位失敗，則分并聯(lián)HSS及其兩側(cè)隔離開關(guān)，極退出。第三站在線投入邏輯如圖2所示。

圖2 第三站在線投入邏輯

3 祿高肇直流工程的第三站在線投入過程分析

祿高肇直流工程第三站在并聯(lián)HSS合位前，極控系統(tǒng)按照順序控制合HSS兩側(cè)隔離開關(guān)，運(yùn)行站移相，然后合HSS，并無(wú)差異。但并聯(lián)HSS合上后對(duì)于二送一模式下祿勸站或高坡站在線投入和一送二模式下高坡站或肇慶站在線投入兩種工況，三站解鎖順序存在差異。下面對(duì)二送一模式和一送二模式下第三站投入過程進(jìn)行分析。

3.1 二送一模式下第三站投入過程

二送一模式時(shí)，祿勸站和高坡站都為整流模式且都控電流，故兩站的在線投入邏輯完全一致。二送一模式下，第三站在線投入的實(shí)現(xiàn)過程是：待投入站（祿勸站或高坡站）相應(yīng)極順序控制操作至閉鎖狀態(tài)，待運(yùn)行人員下發(fā)換流站在線投入命令時(shí)，待投運(yùn)站極控發(fā)順序控制命令至高坡站直流場(chǎng)接口屏，將對(duì)應(yīng)的并聯(lián)HSS兩側(cè)的隔離開關(guān)合上后，另外兩站強(qiáng)制移相，整流站先將觸發(fā)延遲角設(shè)置為120°，持續(xù)時(shí)間60ms，后將觸發(fā)延遲角設(shè)置為160°，直流電壓dL低于0.6p.u.（300kV）時(shí)，待投運(yùn)站極控發(fā)順序控制命令至高坡站直流場(chǎng)接口屏合并聯(lián)HSS，待并聯(lián)HSS合上后，另外兩站取消移相信號(hào)，功率恢復(fù)正常，投入站延時(shí)釋放脈沖，將觸發(fā)延遲角由160°設(shè)置為正常運(yùn)行角度。

圖3為二送一模式下，高坡站（整流）在線投入錄波。圖3中波形由上至下依次為祿勸站Yy型換流變閥側(cè)繞組三相電流、高坡站Yy型換流變閥側(cè)繞組三相電流、肇慶站Yy型換流變閥側(cè)繞組三相電流、三站觸發(fā)延遲角、祿勸站觸發(fā)脈沖釋放信號(hào)FP-EN、祿勸站強(qiáng)制移相信號(hào)FR、高坡站觸發(fā)脈沖釋放信號(hào)FP-EN、高坡站強(qiáng)制移相信號(hào)FR、高坡站側(cè)并聯(lián)開關(guān)位置信號(hào)HSS_CLS_IND。

從圖3可以看出，高坡站投入前祿勸站和肇慶站正常運(yùn)行，高坡站投入過程中祿勸站和肇慶站進(jìn)行移相，（約93ms）待高坡站檢測(cè)到祿勸站直流場(chǎng)極線電壓dL低于300kV時(shí)合上高坡站側(cè)并聯(lián)開關(guān)HSS，高坡站側(cè)并聯(lián)開關(guān)HSS合上后（約200ms），祿勸站結(jié)束強(qiáng)制移相，100ms后高坡站釋放觸發(fā)脈沖，高坡站投入成功。由圖3可以看出，第三站投入過程平穩(wěn)，沒有產(chǎn)生威脅直流輸電設(shè)備的過電流，投入站和在運(yùn)站均沒有直流避雷器動(dòng)作的記錄，整個(gè)第三站投入過程從在運(yùn)站強(qiáng)制移相開始至結(jié)束約300ms，至在運(yùn)站恢復(fù)原電流水平平穩(wěn)運(yùn)行約700ms，對(duì)交流系統(tǒng)的沖擊在允許范圍內(nèi)。

圖3 二送一模式下高坡站在線投入錄波

3.2 一送二模式下第三站投入過程

一送二模式時(shí)，高坡站和肇慶站都為逆變模式，第三站投入過程與二送一模式時(shí)類似。但高坡站控電流、肇慶站控電壓在投入過程中存在些許差異。

圖4為一送二模式下，高坡站（逆變）在線投入錄波。從圖4可以看出，祿勸站（整流）強(qiáng)制移相后，待高坡站（逆變）檢測(cè)到祿勸站（整流）直流場(chǎng)極線電壓dL低于300kV時(shí)合上高坡站側(cè)并聯(lián)開關(guān)HSS，高坡站側(cè)并聯(lián)HSS合上后，祿勸站（整流）和肇慶站（逆變）取消強(qiáng)制移相信號(hào)，恢復(fù)功率，高坡站釋放脈沖，高坡站完成解鎖，隨即閥側(cè)電流產(chǎn)生。

圖5為一送二模式下，肇慶站（逆變）在線投入錄波。從圖5可以看出，在祿勸站（整流）強(qiáng)制移相后，待肇慶站檢測(cè)到祿勸站直流場(chǎng)極線電壓dL低于300kV時(shí)合上肇慶站側(cè)并聯(lián)開關(guān)HSS，肇慶站側(cè)并聯(lián)HSS合上后，肇慶站釋放脈沖，肇慶站完成解鎖。祿勸站在收到高坡站和肇慶站的脈沖使能信號(hào)后，取消移相信號(hào)，恢復(fù)功率。約600ms后肇慶站閥側(cè)電流產(chǎn)生。

圖4 一送二模式下高坡站在線投入錄波

圖5 一送二模式下肇慶站在線投入錄波

從圖4和圖5可以看出，一送二模式下，第三站（高坡站或肇慶站）投入過程中，在運(yùn)站在強(qiáng)制移相期間及強(qiáng)制移相后，電流能平滑變化，沒有產(chǎn)生影響直流系統(tǒng)設(shè)備的過電流。

4 結(jié)論

本文對(duì)祿高肇直流工程第三站在線投入過程及FPT波形進(jìn)行分析。從分析結(jié)果看，在第三站投入過程中通過對(duì)在運(yùn)站進(jìn)行強(qiáng)制移相，順序控制合上投入站并聯(lián)HSS的策略，對(duì)三端直流系統(tǒng)運(yùn)行的沖擊較小，能夠可靠實(shí)現(xiàn)常規(guī)三端直流工程的第三站在線投入。

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Analysis of on-line input characteristics of the third station of Lu-Gao-Zhao three-terminal DC transmission system

HAN Fengshou XIAO Yipeng ZHENG Jiongguang LI Dongyang

(Guangzhou Bureau of CSG EHV Power Transmission Company, Guangzhou 510405)

Lu-Gao-Zhao (LGZ) ±500kV DC transmission project is a conventional three-terminal DC project, and each pole is composed of three converter stations in parallel. The on-line input of the third station of the three-terminal DC project is critical for the running from two to three terminals and it becomes an important project for the site system commissioning. Based on the results of the site commissioning, this paper analyzes the on-line input characteristics of the third station under different conditions and assesses the input performance of the third station of LGZ DC project.

Lu-Gao-Zhao DC transmission system; conventional three-terminal DC transmission system; on-line input of the third station; on-site commissioning

2021-11-24

2022-03-18

韓豐收（1988—），男，碩士，工程師，從事超高壓直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行工作。